“转轮+RTO”与“转轮+CO” 投资与运行成本对比分析——以印刷行业为例

发布时间：2023-04-24 07:31:00 点击：

 印刷行业的污染问题一直无法得到较好解决。近年来我国出台了《印刷业“十四五”时期发展规划》《关于推进印刷业绿色发展的意见》等重要政策。此外，《印刷工业污染防治可行技术指南》《包装印刷业有机废气治理工程技术规范》等相关标准的发布，也将不断促进印刷工业污染防治技术进步。一系列相关政策的出台与实施，将有力推动印刷业环保化、绿色化、高质量发展，为包括印刷版材在内的印刷工业的可持续发展奠定了政策基础。调整优化产业布局、生产体系和能源结构，推进资源全面节约和循环利用，解决突出环境问题，落实印刷业风险防控要求，推动印刷业实现绿色化高质量发展。

 现从印刷行业的废气特点，废气收集与治理的主要技术手段、印刷行业废气治理技术的对比分析，废气治理设备的成本分析等进行探讨。

    印刷工艺主要包括；成像、制版、印刷、印后加工、清洁过程等，现将各工序主要的产污环节列表如下：

上述废气源又可分为有组织排放废气和无组织排放废气两大类。有组织排放废气主要来源于印刷工艺过程，尤其是烘干过程，通常有专门的收集系统和排放系统；无组织排放废气主要来源于各个工艺过程中挥发出来的VOCs, 主要逸散于车间。

有组织排放废气通常有以下特点：

 常见使用的溶剂有：乙醇、乙酸乙酯、正丙酯、正丙醇，异丙醇等，此外还有油墨，光油，底涂等包含的挥发成分。

 由于印刷产品的变化，所需使用的油墨类型和用量也随之变化，排放的废气风量和浓度也随之变化。

 废气浓度典型的多在2—3g/m³左右（进口设备）; 低的多半在1g以下，高的能达到4g以上；（国产设备废气浓度通常比较低，多的甚至在0.5g以下）

   无组织废气浓度通常比较低，由于分布的空间较大，所以所需处理的风量也较大。

   有组织排放是废气排放的主要部分，有组织排放废气如果收集和处理较好的话，其排放量占据总VOCs排放的85%。

二、废气治理主要技术概况

    目前，主要废气治理技术手段包括：冷凝法、吸收法、吸附法、直接焚烧（TO）、催化燃烧（CO）、蓄热式催化燃烧（RCO）、蓄热式氧化燃烧（RTO）等。

通过以上方案对比，可知各种处理方案都有优缺点。具体选择哪种合适的废气治理方案，前提都是基于行业特点、废气组分特点。包括：废气种类，排放速率等源强参数。只有对这些废气参数充分研究，结合投资成本，特别是运行成本，才可能选择出一种或几种处理技术相结合的综合治理方案。这种方案才具有科学性、安全合理性、经济适用性，以达到业主的预期目标和用途。

目前主要通过末端治理来进行污染物减排；生产过程控制也有新的技术出现，提高材料的循环利用率，减少污染物排放；源头预防主要是低VOCs含量的材料开发也日益加强，材料的特性和使用方法也需要企业逐步适应。国内应用在印刷包装行业的废气处理技术，主要有氧化分解法，等离子体法，吸附法，冷凝回收法等，这些方法应用效果差异较大。

目前，印刷行业废气治理的主要手段分为两种：一种是采用沸石转轮+CO（催化燃烧）、UV光解、活性炭吸附等组合工艺；另一种是采用沸石转轮（根据废气量大小决定是否需要）+RTO+冷却喷淋塔工艺。随着国内蓄热燃烧（RTO）技术的进步，印刷行业也逐渐倾向于采用蓄热燃烧（RTO）工艺。

四、投资及运营成本分析

随着社会发展，我国印刷行业进入大国行列，尽管行业发展形势明朗，但受疫情、纸价、人工成本、用电，特别是环保的监管，行业利润下降明显，企业盈利压力加大。2021年1-10月，印刷业规上企业实现营业收入同比增长11.4%；但利润总额，同比下降3.1%，利润进入了负增长区间。这也意味着印刷行业进入精细化管理阶段，只有通过积极转型提高生产效率、降低生产成本，才能维持可观的行业利润，单纯依赖市场规模带动利润增长的模式已难以为继。随着环保监管的不断升级，环保投入已然成为印刷行业成本分析的主要矛盾。

现通过具体案例来客观分析上文提出两种方案的投入成本和运营成本。

XXX科技有限责任公司VOCs治理项目

本方案对治理系统一和环评治理系统的投资成本进行比较及治理系统一的运行成本和环评治理系统的运行成本对比：

投资成本如下表：

运行成本如下表：

说明：

（1）其中原始冷启动是指停车2天以上的启动，启动时间为3h，带热冷启动是指停车16h之内的启动，启动时间为1h；以上费用合计是按照每年原始冷启动5次，带热冷启动5次计算。

（2）以上运行费用是按照年运行24h/d，300d/a，设备全开，即总风量为5000m3/h进行计算。

（3）考虑到业主实际全年不是满负荷生产，风机设置变频器，实际运行成本低于该计算成本。

（1）以上运行费用是按照年运行24h/d，300d/a，设备全开，即总风量为10000m3/h进行计算。

（2）考虑到业主实际全年可能不是满负荷生产，风机设置变频器，实际运行成本低于该计算成本。

通过以上具体案例分析可知：

1、通过对RTO装置和CO装置的投资成本和运营成本，虽然在前期投入上CO装置占有优势，但在后期运行成本分析，RTO装置的运行费用比CO装置要低很多。1年时间，RTO节省的运行费用就可以弥补投资成本多投入的钱。

2、根据印刷行业的废气特点可知，该行业废气组分虽然复杂，但极少甚至不含腐蚀性的VOCs，在选择RTO装置的材料上考虑普通碳钢材料即可。有利于降低投资成本。

3、CO装置选择的是催化剂，根据化工常识可知，催化剂具有严格的选择性，某一种催化剂只能针对某一类的有机废气有很好的催化作用，根据前文对印刷行业废气特点的分析，印刷行业废气虽无腐蚀性，但成分相对来说比较复杂，多种类废气共存，大大影响了催化燃烧装置的废气处理效率，若要提高处理效率，必须选择复合型催化剂，但复合型催化剂之间会产生失活，时间长必然导致处理效率低下，废气处理很难长时间达标排放。随着环保监管越来越严苛，给企业的正常运行带来很高的风险。

4、CO在运行一段时间，就会因催化剂失活，降低了处理效率，就对催化剂进行更换，催化剂中含有一些重金属，产生的危废，加重了企业运行的难度和成本的增加。

5、根据废气组分及风量的准确统计，科学合理地设计RTO装置，针对业主企业所需公用工程能源情况，可以从RTO装置中获得热能，提供给厂区的公用工程使用。符合绿色发展、节能降耗的行业需求和社会需求。

6、RTO装置经过科学合理的设计，其使用寿命远远超过CO装置的运行寿命。选择RTO可以一劳永逸为企业彻底解决废气产生的各种困扰。

在美国，三十年前VOC治理之初，也曾尝试用吸附、等离子等方法处理，但之后陆续均被热分解方式替代。RTO由于具有高的热效率和净化效率，在废气浓度适宜情况下，设备能够在比较节能的情况下高效地完成废气的处理，同时具有很高的可靠性和比较长的寿命（可超过20年）。因此在国外，目前RTO是包装印刷行业用来处理废气的最典型设备。但在有些在废气风量较大，浓度较低的情况下，可以适用浓缩转轮+RTO组合技术来处理。目前在包装印刷领域最有效，最彻底，也是最可靠的处理方法是热分解法，即通过高温燃烧或在一定温度下通过催化剂热分解VOCs，相应的处理设备主要有蓄热式焚烧炉（RTO）和蓄热室催化焚烧炉（RCO）。

   由于过程采用了高效陶瓷蓄热体，设备本身具有很高的热效率（可达95%以上），因此能够比较节能地运行。