軟包裝印刷VOCs治理與旋轉(zhuǎn)式RTO技術(shù)

1、軟包裝印刷VOCs治理與旋轉(zhuǎn)式RTO技術(shù)作者：李承祖李承祖，西安昱昌環(huán)境科技有限公司副總工程師，高級工程師，印刷機(jī)技術(shù)專家，1982年西安理工大學(xué)印刷機(jī)械專業(yè)本科畢業(yè)，中國衛(wèi)星式柔版印刷機(jī)技術(shù)創(chuàng)始人。 現(xiàn) 狀據(jù)廣東省環(huán)境保護(hù)部門進(jìn)行的摸底調(diào)查發(fā)現(xiàn)，使用活性炭吸附加光解方法處理的企業(yè)實(shí)際使用如形同虛設(shè)，企業(yè)選擇吸附光解技術(shù)是看中其建設(shè)成本低。由于活性炭價(jià)格比較高，很多企業(yè)為了節(jié)省成本，常年累月都不更換，處理效果大打折扣，到最后為零。也有公司投入200多萬元，引入吸附+脫附直接燃燒技術(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該技術(shù)并不夠成熟。有公司投入1000多萬元治理VOCs，其采用的治理技術(shù)成熟與否還需要時(shí)間檢驗(yàn)。雖然大多

2、數(shù)企業(yè)已有處理裝置在運(yùn)行中，但是隨著國家環(huán)保政策持續(xù)加碼，企業(yè)很難找到合適的VOCs治理技術(shù)。目 標(biāo)要做好印刷業(yè)VOCs治理，首先應(yīng)制定一個(gè)目標(biāo)，目標(biāo)明確了，才能找到解決的辦法。經(jīng)過多年來行業(yè)專家的討論研究，認(rèn)為印刷業(yè)有機(jī)廢氣(VOCs)處理技術(shù)的評價(jià)應(yīng)當(dāng)從下面幾個(gè)方面考慮：（一）經(jīng)過處理后，排放達(dá)標(biāo)。各地要求不同，有30mg/m³、50mg/m³、80mg/m³、100mg/m³、120mg/m³。對凈化率的要求在99%以上。達(dá)標(biāo)與否由第三方檢測公司出具檢測結(jié)果。（二）要持續(xù)達(dá)標(biāo)。不能僅保持幾天幾十天達(dá)標(biāo)，不能隨著時(shí)間的持續(xù)排放不斷地增加而出

3、現(xiàn)超標(biāo)。經(jīng)得起第三方在線監(jiān)測。（三）利用能源回收技術(shù)，為印刷涂布設(shè)備提供熱能，使企業(yè)產(chǎn)品成本降低。同時(shí)幾年內(nèi)收回投資成本。（四）運(yùn)行費(fèi)用要低。如果經(jīng)常更換介質(zhì)，如活性炭、紫外光管、催化劑、設(shè)備關(guān)鍵件就會使企業(yè)投入無限的費(fèi)用。（五）解決無組織廢氣對環(huán)境的危害。方 法下面分析一下行業(yè)內(nèi)常見的處理技術(shù)。一是收集法，利用VOCs的物理性質(zhì)通過吸附或冷凝技術(shù)將廢氣抓取收集，此種方法的凈化率較低，只有30%-90%。隨著設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的延長，處理效率快速下降，回收的VOCs更是轉(zhuǎn)變成危險(xiǎn)品，處理難度大、處理費(fèi)用高。早期上馬的在推出，也有企業(yè)還在繼續(xù)上馬。二是分解法，利用紫外線、微生物或等離子等方式將VOCs

4、進(jìn)行催化分解，60%-90%的分解效率仍然是此種方法的瓶頸，隨著時(shí)間的推移，分解效率每天都在下降。由于印刷行業(yè)中廢氣成分復(fù)雜，針對不同類型的廢氣其分解要求不一，造成了單一的分解法無法滿足目前VOCs治理的要求。三是燃燒法，燃燒法是國際通用的最可靠方法。煤與生物質(zhì)直接燃燒法因排放問題已經(jīng)被叫停。而RTO氧化燃燒法作為歐美、日韓是在軟包裝行業(yè)、涂布覆合行業(yè)通用的方法，凈化率高，熱效率高。RTO氧化燃燒法凈化率達(dá)到97%以上。其中旋轉(zhuǎn)式RTO凈化率高達(dá)99%-99.5%，是燃燒法中效率最高的一種的處理方式。共 識早在2016年，中國印刷及裝備器材工業(yè)協(xié)會環(huán)保及VOCs治理分會在了解國內(nèi)現(xiàn)狀和國際發(fā)展

5、情況后，明確指出“凹印VOCs末端治理如果短期內(nèi)沒有新技術(shù)出現(xiàn)，RTO將成為主流。”2017年12月該分會成員在蕪湖相聚，肯定了兩年來推廣使用RTO技術(shù)的成果。一、RTO燃燒法處理達(dá)到國家和地方排放標(biāo)準(zhǔn)。二、廢氣經(jīng)過減風(fēng)增濃后，經(jīng)RTO分解產(chǎn)生的熱能回收給企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。RTO（有機(jī)廢氣氧化焚燒系統(tǒng)）包含傳統(tǒng)的三床式RTO和旋轉(zhuǎn)式RTO.旋轉(zhuǎn)式RTO特點(diǎn)一、 旋轉(zhuǎn)式RTO對設(shè)備的風(fēng)壓波動小于25Pa，徹底解決了設(shè)備運(yùn)行過程中料膜的張力波動。二、 旋轉(zhuǎn)式RTO廢氣連續(xù)導(dǎo)入燃燒室，消除了床式RTO開關(guān)動作出現(xiàn)的1%廢氣泄漏問題，凈化率達(dá)到99%以上；三、 旋轉(zhuǎn)式RTO由于體積小，散熱少，熱

6、效率明顯提高。能有更多的熱能提供給印刷涂布設(shè)備。四、 旋轉(zhuǎn)閥閥體的壽命在二十年以上。五、 三重安全防爆設(shè)計(jì)。出現(xiàn)溶劑總量過量時(shí)，首先補(bǔ)加新風(fēng)；出現(xiàn)溫度飆升時(shí)安全閥自動打開；還有是金屬安全膜自動爆裂。這是昱昌公司防止RTO產(chǎn)生爆炸保證設(shè)備安全運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)。 旋轉(zhuǎn)式RTO結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)式RTO的結(jié)構(gòu)分為驅(qū)動區(qū)、分配區(qū)、蓄熱區(qū)、燃燒區(qū)和排放區(qū)幾大部分。其中分配區(qū)的廢氣旋轉(zhuǎn)分配閥是RTO設(shè)備的核心部件，通過分配閥平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)將廢氣均勻的輸送到蓄熱區(qū)不同的扇區(qū)中，保證廢氣管道中氣體壓力的平穩(wěn)，不會對上游生產(chǎn)設(shè)備的各項(xiàng)工藝指標(biāo)造成任何影響。作為關(guān)鍵部件的分配閥，對精度、密封性及壽命都有嚴(yán)格的要求。熱能回收利用旋轉(zhuǎn)式

7、RTO工作時(shí)，首先利用天然氣預(yù)熱加熱區(qū)，達(dá)到800°C時(shí)，再利用溶劑分解氧化產(chǎn)生的熱量維持運(yùn)轉(zhuǎn)。排出的大量熱能經(jīng)熱交換器輸送到印刷涂布設(shè)備，使原有的設(shè)備加熱系統(tǒng)不再消耗能源。節(jié)約的成本可使RTO投資在3-5年內(nèi)收回。下圖為某公司設(shè)備使用RTO供熱與原來使用兩種鍋爐供熱成本對比用旋轉(zhuǎn)式RTO需要熱量（萬大卡）RTO供熱（萬大卡）余量（萬大卡）160.71428571734.64286用天然氣需要熱量（萬大卡）天然氣（m³）每月費(fèi)用（萬元）160.7142857210.08403452.94118用生物質(zhì)需要熱量（萬大卡）生物質(zhì)T/h每月費(fèi)用（萬元）160.71428570.7

8、142857125.71429VOCs廢氣收集與濃縮旋轉(zhuǎn)式RTO工作時(shí)，當(dāng)廢氣濃度達(dá)到2g/m³時(shí)，廢氣自身分解產(chǎn)生熱量，RTO燃燒室不再需要天然氣加熱。當(dāng)廢氣濃度達(dá)到2.5g/m³以上時(shí)，多余的熱量就可以供給印刷涂布設(shè)備使用。當(dāng)濃度不足時(shí)，通過減風(fēng)增濃技術(shù)減少進(jìn)風(fēng)量和排風(fēng)量，讓干燥系統(tǒng)內(nèi)部熱空氣多循環(huán)幾遍來提高濃度，同時(shí)提高干燥風(fēng)的風(fēng)刀口風(fēng)速就能保證干燥速度和溶劑殘留不超標(biāo)。系統(tǒng)需要的新風(fēng)采集于無組織氣體重點(diǎn)區(qū)域，所有烘箱均為微負(fù)壓狀態(tài)，配合地排風(fēng)的合理布置，可有效降低車間異味。在印刷機(jī)熱風(fēng)系統(tǒng)中，有一個(gè)二次回風(fēng)結(jié)構(gòu)，它的本來作用是回用排出廢氣的熱能，在印刷物殘留溶劑不超

9、標(biāo)的前提下，盡量加大二次回風(fēng)以降低印刷機(jī)的加熱成本。而這種方法恰恰實(shí)現(xiàn)了減風(fēng)增濃的目的。當(dāng)新風(fēng)管、回風(fēng)管、排廢管風(fēng)閥調(diào)節(jié)適當(dāng)時(shí)就能產(chǎn)生很好的節(jié)能和增濃效果。在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)了幾種專門進(jìn)行減風(fēng)增濃的方法，單色組二次回風(fēng)LEL濃度檢測控制法、整機(jī)回風(fēng)循環(huán)法（ESO）、整機(jī)回風(fēng)循環(huán)加濃度檢測控制法(并聯(lián)LEL)，另外還有沸石轉(zhuǎn)輪濃縮法、空氣能熱泵二次回風(fēng)法、干復(fù)機(jī)烘箱串風(fēng)法，這些方法目前都有安裝或使用。減風(fēng)增濃的效果主要看減風(fēng)增濃后的廢氣濃度是否在2g/m³-6g/m³之間，車間無組織氣體是否減少。無組織氣體管控車間的無組織氣體主要來源于印刷單元處溶劑的揮發(fā)、烘箱干燥風(fēng)的外溢、管道

10、的泄露。為了阻止印刷單元揮發(fā)，一般采用油墨槽遮蓋密封的方法。如果使用一次性鍍膜電雕淺版，就可以使用密封雙刮刀，使油墨在密封的回路中循環(huán)，減少揮發(fā)和溶劑用量。烘箱熱風(fēng)外溢問題，在原理設(shè)計(jì)上一般排風(fēng)量會稍大于進(jìn)風(fēng)量，使烘箱形成微負(fù)壓。同時(shí)改變進(jìn)出料口的風(fēng)刀的方向，防止在風(fēng)力沖擊下沖出進(jìn)出料口。這個(gè)需要檢查，有必要時(shí)調(diào)整風(fēng)機(jī)速度和各通路的風(fēng)門大小。另外，印刷機(jī)熱風(fēng)廢氣系統(tǒng)部分管道中存在正壓力，是造成廢氣再循環(huán)時(shí)泄露的主要原因，結(jié)構(gòu)密封性一定要好。在進(jìn)行減風(fēng)增濃時(shí)，新風(fēng)的來源應(yīng)盡量采集于溶劑揮發(fā)嚴(yán)重的區(qū)域。對設(shè)備進(jìn)行分區(qū)隔離，主要是把印刷部分、熱風(fēng)部分、天橋烘箱部分用輕質(zhì)裝修板材做成密閉包廂形式。密閉包廂內(nèi)的無組織氣體，可以作為新風(fēng)利用最終被送往RTO燃燒。為了達(dá)到最佳狀態(tài)，還有兩條路可走，一是采用沸石轉(zhuǎn)輪對無組織氣體進(jìn)行濃縮，送RTO燃燒。沸石轉(zhuǎn)輪處理過的常溫氣體返回車間，保持車間壓力狀態(tài)。對低濃度無組織氣體沸石轉(zhuǎn)輪的凈化率完全能做到。二是采用沸石轉(zhuǎn)輪把無組織氣體和有組織氣體進(jìn)行濃縮，經(jīng)過噴淋塔送RTO燃燒。效果在國內(nèi)已有30多家廠商選用西安昱昌旋轉(zhuǎn)式RTO設(shè)備。在中國印工協(xié)VOCs治理委員會的監(jiān)督下，完成了為期一個(gè)月的在線連續(xù)監(jiān)測驗(yàn)證工作。監(jiān)