软包企业VOCs治理及设备供热系统解决方案案例分析

发布时间：2017-12-28 23:15:00 点击：

一、前沿

2015年10月1日，《挥发性有机物排污收费试点办法》在全国范围内施行，石油化工和包装印刷被选为首批试点行业。给包装印刷行业环保提出了新的要求。包装印刷行业废气具有以下特点：废气组分较多，废气成分较复杂；印刷过程中换单，换色导致废气不连续或者废气量不稳定；印刷产品种复杂多变，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；印刷机设计密封有缺陷，为了形成负压，无限制增大排废量，降低了废气浓度。所以包装印刷的VOCs治理也成为了一项艰难研究的课题。

包装印刷VOCs主要来自于印刷干燥过程中产生的废气，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干燥烘箱排废；无组织排放废气主要来源于逸散于车间的VOCs。常见使用的有机溶剂有：乙醇、乙酸乙酯、正丙酯、正丙醇，异丙醇等。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焚烧炉）和蓄热室催化焚烧（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），因此能够比较节能的运行。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焚烧炉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。

二包装印刷系统解决方案

国内设备存在废气风量较大，浓度较低的情况，溶剂含量普遍在1g/M^3以下。所以要想达到RTO焚烧炉经济运行，就要选择浓缩设备，使废气浓度提高。采用浓缩+RTO是最经济的运行方案。目前，有三种浓缩技术，沸石转轮浓缩，LEL，ESO。

1沸石转轮浓缩+旋转翼RTO焚烧炉

沸石转轮浓缩原理如图1所示，吸附扇区，这个扇区沸石（吸附剂）吸附废气中的VOC，并释放清洁的空气进入大气。再生解吸扇区，这是通过在吸附扇区的吸附-解吸转子吸收VOC，并与少量热风解吸在再生扇区。在净化扇区，吸附-解吸转子是通过让一部分冷却低温空气通过转子，以恢复其吸附能力。浓缩比例通常为10倍，最高可达30倍。

沸石轮转浓缩优点是浓缩倍率高，尤其适合大风量低浓度废气，由于浓缩后废气风量减小10倍以上，所以配合旋转式RTO焚烧炉，炉体极小，风机功率小，运行成本低。但是沸石转轮浓缩设备成本较高。

2LEL控制+旋转RTO

LEL是通过控制各个印刷色组的最低爆炸极限来实现二次回风循环利用，既节约了能源，又提高了每一个色组的废气浓度，也减少了废气排放量。LEL需要给设备每个色组加装浓度传感器，成本较为昂贵。在较高端的印刷机上才配备此功能。LEL配备旋转式RTO焚烧炉，浓缩倍率较高，也能实现废气处理无功运行。

3ESO

ESO是专门针对凹版印刷机、干法复合机、涂布机等开发的智能化多功能设备，具有送风、节能、浓缩、减排等十项功能，直接替代传统印刷机、复合机、涂布机等设备中的送排风及加热模块。其原理是实现原来排废的串并联，将排废气引入印刷进风循环利用，以提高废气浓度，降低了设备加热量需求，提高了废气浓度。配合旋转翼式RTO焚烧炉，可实现无功运行，甚至有余热回供印刷线。

4旋转翼RTO

旋转翼RTO焚烧炉被称为第三代RTO，RTO采用旋转式分流导向，并把炉膛内蓄热体分成多个等份的单体密封单元，通过不停转动把VOC导向至各个蓄热体单元进行氧化。具有占地小，运转平稳，热效率高等特点。

三案例分析

以郑州一个彩印厂为实例分析，客户最终采用的方案是，ESO+西安昱昌的旋转翼RTO焚烧炉。共有3台印刷机总废气量为50000m3/h。

在现场实际测试上墨量，废气流量，废气温度后，车速，幅宽参数，输入西安昱昌环境计算得出以下结果，废气浓度为0.5g/m3，达不到自启动条件，需要额外用天然气7.6万大卡热值。用ESO浓缩后，可无功运行，还可以外供热量42.9万大卡热值。

图550000m3/h未浓缩RTO

图6ESO浓缩+RTO

表1计算了3条包装线回收的热量为42.9万大卡每小时，按照客户的开机时间计算出来，每年可以节约能源费用70.6万元。

四总结

印刷包装VOCS处理确实存在复杂性，美、日、欧等发达国家二十年多年的治理成熟经验来看，最成熟可靠的方法还是RTO焚烧炉。旋转翼RTO具有热效率高，分解效率高等先进特点。在软包装行业值得推广和应用，选择合适自己的浓缩方式也是必要的。