包裝印刷行業(yè)的減排行動(dòng)事在必行

國內應用在印刷包裝行業(yè)的廢氣處理技術(shù)，主要有氧化分解法，等離子體法，吸附法，冷凝回收法等，這些方法應用效果差異較大。

目前在包裝印刷領(lǐng)域最有效，最徹底，也是最可靠的處理方法是熱分解法，即通過(guò)高溫燃燒或在一定溫度下通過(guò)催化劑熱分解VOCs，相應的處理設備主要有蓄熱式焚燒爐（RTO）和蓄熱室催化焚燒（RCO）。由于過(guò)程采用了高效陶瓷蓄熱體，設備本身具有很高的熱效率（可達95%以上），因此能夠比較節能的運行。在美國，三十年前VOC治理之初，也曾嘗試用吸附、等離子等方法處理，但之后陸續均被熱分解方式替代。RTO由于具有高的熱效率和凈化效率，在廢氣濃度適宜情況下，設備能夠在比較節能的情況下高效地完成廢氣的處理，同時(shí)具有很高的可靠性和比較長(cháng)的壽命（可超過(guò)20年），因此在國外，目前RTO是包裝印刷行業(yè)用來(lái)處理廢氣的最典型設備。但在有些在廢氣風(fēng)量較大，濃度較低的情況下，可以適用濃縮轉輪技術(shù)。

1. 印刷包裝行業(yè)廢氣特點(diǎn)

廢氣源又可分為有組織排放廢氣和無(wú)組織排放廢氣兩大類(lèi)。有組織排放廢氣主要來(lái)源于印刷工藝過(guò)程，尤其是烘干過(guò)程，通常有專(zhuān)門(mén)的收集系統和排放系統；無(wú)組織排放廢氣主要來(lái)源于各個(gè)工藝過(guò)程中揮發(fā)出來(lái)的VOCs, 主要逸散于車(chē)間。

 有組織排放廢氣通常有以下特點(diǎn)：

 廢氣組分較多，廢氣成分較復雜；

常見(jiàn)使用的溶劑有：乙醇、乙酸乙酯、正丙酯、正丙醇，異丙醇等，此外還有油墨，光油，底涂等包含的揮發(fā)成份。

 廢氣濃度隨產(chǎn)品或工藝而變化；

      由于印刷產(chǎn)品的變化，所需使用的油墨類(lèi)型和用量也隨之變化，排放的廢氣風(fēng)量和濃度也隨之變化。

 廢氣濃度典型的多在2-3g/m3左右（進(jìn)口）;

      低的多半在1g以下，高的能達到4g以上；（國產(chǎn)設備廢氣濃度通常比較低，多的甚至在0.5g以下）；

 廢氣成分通常僅含VOCs；

      且比較潔凈，不含灰塵或含少量灰塵；

 廢氣溫度不高，多在30~60度之間；

無(wú)組織廢氣濃度通常比較低，由于分布的空間較大，所以所需處理的風(fēng)量也較大。

有組織排放是廢氣排放的主要部分，有組織排放廢氣如果收集和處理較好的話(huà)， 其排放量占據總VOCs排放的85%（但官方通常認定這個(gè)范圍為約60%）。

 2.廢氣工藝參數的確定

選擇處理方法前，首先要確定好三個(gè)關(guān)鍵參數—廢氣風(fēng)量、廢氣濃度、廢氣成分。

廢氣風(fēng)量可以根據設備的原始設計參數或者排風(fēng)機的參數得來(lái)，最準確的方式是現場(chǎng)測量（如果有測試儀器的話(huà)）或者找第三方測量。

其次是廢氣濃度，廢氣的濃度可以檢測，我們建議采用移動(dòng)FID設備對廢氣濃度進(jìn)行檢測?，F行國家標準規定的取樣點(diǎn)式采樣檢測方法不太準確，測試結果容易出現較大的偏差，可能會(huì )偏低較多，所以按照此結果選擇的處理方法可能出現較大的問(wèn)題，如處理后不達標的問(wèn)題。同時(shí)為了確保濃度數據可靠，我們同時(shí)也建議對廢氣濃度進(jìn)行估算，其結果與測試結果不應該有大的偏差。在某些情況下可以根據依據估算結果來(lái)選擇和設計處理方案。下面介紹一下有組織排放廢氣濃度一個(gè)簡(jiǎn)單估算方法：

有組織排放廢氣濃度可用單位小時(shí)消耗的溶劑量S(kg/h)除以廢氣風(fēng)量A(Nm3/h)簡(jiǎn)單估算而來(lái)。下面以一個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明：

某10色印刷機，在120小時(shí)內供消耗油墨4.8t, 添加溶劑（乙醇，正丙酯，乙酯等）共7.8t，工藝過(guò)程中也使用一定量的水墨，由于此水墨基本不含VOCs, 因此不計入。油墨固含量約為45%，因此單位時(shí)間消耗的溶劑量S:

S=(4.8t ×(145%)+7.8t)/120h

=0.087t

=87kg/h

該印刷機的廢氣風(fēng)量A約為30000Nm3/h ?？紤]到溶劑的揮發(fā)損失，溶劑按80%估算進(jìn)入設備后排出,則廢氣濃度C為：

C=87(kg/h)*80%/30000(Nm3/h)

=2.32g/Nm3

此結果為濃度的一個(gè)估算平均值，測試結果應與之相差不太大。通常情況我們需要知道典型狀態(tài)下的平均濃度和可能的最大濃度。最大濃度可以在知曉平均濃度的基礎上，結合工藝具體情況進(jìn)行估算。如果設計有余熱回收系統，最好對平均濃度進(jìn)行測量，以便確保余熱計算值與工程完工后的實(shí)際值偏差不大，避免投資失誤。

此外廢氣成分也影響到廢氣治理方法的選擇?？紤]到廢氣成分的特點(diǎn)，不同治理方式的處理效果也不同，如廢氣成分比較簡(jiǎn)單時(shí)（1-2種溶劑），數量大時(shí)可選擇冷凝回收、催化燃燒或者蓄熱燃燒處理等方式，都可以達到較好的效果；但如果廢氣成分較多時(shí)，則優(yōu)先選擇燃燒。

3.處理方法的選擇

在廢氣風(fēng)量、廢氣濃度和成分知曉的情況下，可以選擇相應的處理方式，可以參照下表進(jìn)行選擇（僅供參考）：

 以上表格推薦方法首先基于處理效果考慮，能夠使廢氣處理達標排放，其次考慮到設備運行成本和投資等方面。當然由于客戶(hù)廢氣的獨特性和客戶(hù)的特別要求，實(shí)際選擇處理方式與表格所推薦方式有可能會(huì )有所不同。

4.成本控制

成本控制是每個(gè)企業(yè)在選擇廢氣處理設備時(shí)一定會(huì )考慮的重要因素！

RTO能耗主要來(lái)源于兩個(gè)方面，一是風(fēng)機電耗，主要是主風(fēng)機和燃燒器風(fēng)機，主風(fēng)機用于驅動(dòng)廢氣流動(dòng)，燃燒器風(fēng)機用來(lái)給燃燒器供風(fēng)；二是燃料消耗，通過(guò)燃料燃燒為RTO提供熱能，維持設定的燃燒溫度；下面通過(guò)一個(gè)例子計算來(lái)說(shuō)明一下： 

以印刷行業(yè)廢氣為例。某臺印刷機械廢氣風(fēng)量約為20000Nm3/h ，廢氣溫度約為40℃，濃度約1.7g/Nm3(34kg/h)，廢氣綜合燃燒熱值約為6500kcal/kg，RTO設計風(fēng)量為22000Nm3/h，留有少量余量， 設計熱效率為95%。

RTO正常運行時(shí)，驅動(dòng)20000Nm3/h廢氣所需的風(fēng)機電耗約為40kw，在1.7g/Nm3廢氣濃度下需消耗7m3/h天然氣，以維持設備燃燒溫度。 若電費按0.9RMB/kwh, 天然氣按3.5RMB/m3計算，則每小時(shí)的運行費用約為60元，并不高。

如果廢氣濃度在2.1g/Nm3以上，則正常運行時(shí)不需要天然氣，燃燒器會(huì )自動(dòng)關(guān)閉，所以只有風(fēng)機能耗費用，僅為36元/小時(shí)。

如果濃度遠超過(guò)2.1g/Nm3，則可以回收余熱。余熱可以用來(lái)給烘箱供熱，從而節省生產(chǎn)設備的能耗，也可以用來(lái)生產(chǎn)熱水和為建筑物供暖。因此在廢氣有較多余熱的情況下，充分利用余熱可以創(chuàng )造效益。例如若廢氣濃度為4g /Nm3（80kg/h）,則可利用的最大余熱約為 50萬(wàn)Kcal, 假設利用率為60%，可回收30萬(wàn)Kcal。如果印刷烘干所需的功率約為60萬(wàn)Kcal（假設烘干溫度為80℃），可節約50%的能耗。如果濃度達到6g /Nm3，則可節約75%的能耗， 一般說(shuō)，如果采用氣-氣換熱系統，回收的余熱產(chǎn)生的效益可以在兩年左右就收回設備投資。

5.節能減風(fēng)

目前國內很多印刷設備，尤其是國產(chǎn)設備，排風(fēng)量較大，濃度較低（通常在1g以下）。這給后續治理帶來(lái)了很大的麻煩，不管采取何種處理方式，都會(huì )面臨比較大的投資費用或運行費用。最佳的方式是首先對風(fēng)量進(jìn)行優(yōu)化，減少排風(fēng)，增加廢氣濃度。這不僅會(huì )降低生產(chǎn)設備的運行費用，也會(huì )大大降低后續廢氣治理設備的費用。根據烘箱結構的不同，其優(yōu)化處理方式也不同。但總的一個(gè)思路就是熱風(fēng)回用。通過(guò)熱風(fēng)回用減少加熱的熱能消耗，也可以降低風(fēng)機的運行能耗，同時(shí)增加了廢氣的濃度。

烘箱結構，在保證安全和不影響產(chǎn)品質(zhì)量的情況下，增大回用熱風(fēng)的比例，即可降低總的排風(fēng)量，增加廢氣排放濃度。但如果廢氣排放濃度比較高時(shí)，為保證安全，需安裝LEL監測器, 避免爆炸的風(fēng)險。

此外可以用LEL監測的濃度作為控制信號來(lái)對熱風(fēng)回用閥門(mén)進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)控制，在廢氣濃度安全的情況下，回風(fēng)風(fēng)量自動(dòng)調節，這樣可以自動(dòng)適應產(chǎn)品和工藝的變化。此系統通常成本較高。如果烘箱沒(méi)有熱風(fēng)回用機構，也可以在集中進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口回用，仍然可以?xún)?yōu)化風(fēng)量；還有采用ESO系統全新熱風(fēng)系統，采用集中進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)和回用，也可以達到降低風(fēng)量、增加濃度的效果。