國內包裝印刷行業應如何進行VOCs減排

2020-12-08 北極星環保網

北極星VOCs在線訊:國內應用在印刷包裝行業的廢氣處理技術,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,即通過高溫燃燒或在一定溫度下通過催化劑熱分解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)。由於過程採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,但之後陸續均被熱分解方式替代。RTO由於具有高的熱效率和淨化效率,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,同時具有很高的可靠性和比較長的壽命(可超過20年),因此在國外,目前RTO是包裝印刷行業用來處理廢氣的最典型設備。但在有些在廢氣風量較大,濃度較低的情況下,可以適用濃縮轉輪技術。

1.印刷包裝行業廢氣特點

印刷包裝行業的廢氣源參見下表:

上述廢氣源又可分為有組織排放廢氣和無組織排放廢氣兩大類。有組織排放廢氣主要來源於印刷工藝過程,尤其是烘乾過程,通常有專門的收集系統和排放系統;無組織排放廢氣主要來源於各個工藝過程中揮發出來的VOCs,主要逸散於車間。

有組織排放廢氣通常有以下特點:

廢氣組分較多,廢氣成分較複雜;

常見使用的溶劑有:乙醇、乙酸乙酯、正丙酯、正丙醇,異丙醇等,此外還有油墨,光油,底塗等包含的揮發成份。

廢氣濃度隨產品或工藝而變化;

由於印刷產品的變化,所需使用的油墨類型和用量也隨之變化,排放的廢氣風量和濃度也隨之變化。

廢氣濃度典型的多在2-3g/m3左右(進口);

低的多半在1g以下,高的能達到4g以上;(國產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;

且比較潔淨,不含灰塵或含少量灰塵;

廢氣溫度不高,多在30~60度之間;

無組織廢氣濃度通常比較低,由於分布的空間較大,所以所需處理的風量也較大。

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,其排放量佔據總VOCs排放的85%(但官方通常認定這個範圍為約60%)。

2.廢氣工藝參數的確定

選擇處理方法前,首先要確定好三個關鍵參數—廢氣風量、廢氣濃度、廢氣成分。

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

其次是廢氣濃度,廢氣的濃度可以檢測,我們建議採用移動FID設備對廢氣濃度進行檢測。現行國家標準規定的取樣點式採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題,如處理後不達標的問題。同時為了確保濃度數據可靠,我們同時也建議對廢氣濃度進行估算,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簡單估算方法:

有組織排放廢氣濃度可用單位小時消耗的溶劑量S(kg/h)除以廢氣風量A(Nm3/h)簡單估算而來。下面以一個實例來說明:

某10色印刷機,在120小時內供消耗油墨4.8t,添加溶劑(乙醇,正丙酯,乙酯等)共7.8t,工藝過程中也使用一定量的水墨,由於此水墨基本不含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

該印刷機的廢氣風量A約為30000Nm3/h。考慮到溶劑的揮發損失,溶劑按80%估算進入設備後排出,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行估算。如果設計有餘熱回收系統,最好對平均濃度進行測量,以便確保餘熱計算值與工程完工後的實際值偏差不大,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。考慮到廢氣成分的特點,不同治理方式的處理效果也不同,如廢氣成分比較簡單時(1-2種溶劑),數量大時可選擇冷凝回收、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,則優先選擇燃燒。

3.處理方法的選擇

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

以上表格推薦方法首先基於處理效果考慮,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。當然由於客戶廢氣的獨特性和客戶的特別要求,實際選擇處理方式與表格所推薦方式有可能會有所不同。

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