目前凹印VOCs治理市場、技術、標準等都在不斷發生變化,特別是對于治理工藝的選擇、無組織管控以及是否余熱回用于生產等,市場上還多有分歧,尚未達成業界共識。本文整理了目前凹印廢氣的主流治理技術及其相關的一些看法,其中涉及到凹印風量、濃度、上墨量、安全、達標、熱量、烘干、印機設計等,內容比較亂,但目的是想從技術層面和大家交流分享,如有不妥,敬請指正。
目前,主流凹印廢氣治理技術為溶劑回收回用、過程工藝減風(單元或整機)+RTO+(余熱)、末端轉輪減風(凈化、濃縮)+RTO+(余熱)。
溶劑回收回用
(1)適用于每年排放溶劑接近或者大于1000噸的企業。
(2)適用于溶劑種類簡單的油墨體系,如單一溶劑或單一種類溶劑。
(3)考慮安全,工廠要求有足夠場地來配置回收、提純、分餾、存儲等。
(4)低濃度廢氣風量太大,不宜直接進活性炭回收,需要轉輪凈化外排,濃縮部分進回收。
(5)如果溶劑回收治理后排放廢氣不達標,也可用轉輪做二次凈化處理。
(6)回收溶劑可以作為燃料噴到RTO燃燒,其熱量回用生產。
(7)回收溶劑反復循環回用,會影響溶劑品質,對供應商的提純、分餾等技術要求較高。
(8)回收、提純區域屬于甲類,其配置和對企業的安全管理要求都很高。
(9)2015年前的凹印廢氣治理中基本都是回收溶劑,目前大多也都還在用,回收溶劑能耗約為新購溶劑能耗的20%。回收回用由于更環保(沒有碳排放)、更經濟(溶劑回用不當燃料燒掉,工廠甚至不需要新購溶劑并有多余回收溶劑出售獲益),雖然投資巨大,大型企業仍有新上項目,不排除隨著政策、技術等發展,以后更多包裝企業廢氣治理會轉向溶劑回收。
過程工藝減風(單元或整機)+RTO+(余熱)
(1)是目前市場最主流治理技術,適合絕大多數企業。
(2)對于一般工廠,由于無溶劑技術的普及,干式復合產品量大幅減少,少量干式復合工藝產生的較濃廢氣可直接進RTO。
(3)減風,就是循環風回用,目前有多種方式,總體來看都能達到減風增濃的目的。
(4)采用不同廠家的LEL減風,其配置、價格和安全性都有很大差異。
(5)減風要優先考慮保障熱風系統的安全,并保障原有烘干性能不變。
(6)減風后,凹印排廢風量大幅減少,需要加熱的新風量、熱風系統的熱功率都大幅減少。
(7)常規低速凹印線,在排班時要保障生產產品累計有一個滿版的上墨量,如1m幅寬,約166m/min速度,廢氣濃度約3.0~4.0g/m3,每小時耗用約60kg即用油墨(約30kg油墨+30kg溶劑,不含每色添加的無組織揮發的溶劑),就能基本滿足RTO自熱和余熱回用。
(8)一般廢氣濃度約為1.8~2.5g/ m3,RTO就可以維持自熱。
(9)如果工廠產品上墨量大于一個滿版或者提速生產,廢氣溶劑量加大,RTO回熱烘箱自身用不完,可以考慮將余熱用于熟化室、車間供暖或者考慮在夏季轉化為車間冷氣。
(10)能否有余熱,主要取決于產品上墨量,即每小時烘箱排出的溶劑(燃料)量。
(11)產品上墨量大、訂單連續、以及減風后烘箱熱功率實際約為原來的1/3,如有穩定的余熱,不建議再考慮熱泵去回收熱量。
(12)采用印刷熱泵的機組,可以用總回風或者單元串聯回風方式來減風。
(13)常規軟包裝印刷工藝余熱回用生產,建議優先考慮使用熱水。蒸汽、熱油不僅投資大、維護復雜、管耗高,還牽涉特種設備管理,而且蒸汽、熱油也不便儲能。余熱回用后,有些工廠甚至可以停用鍋爐,減少煙囪排放產生的環保壓力。
(14)減風后,工廠風機電能消耗也會同比大幅減少,工廠變壓器余量會變大。
(15)減風后,車間總排風量大幅減少,原先同樣的無組織排放量會造成車間溶劑氣味嚴重,如果凹印機隔離封閉,空間更小,氣味或更大,同時封閉區域的安全風險大幅增加。
(16)故此,減風后墨槽、墨桶等需要加強封閉,同時各種封閉部件的清洗量會增加,需要考慮配置專用清洗機、蒸餾塔和設置甲類危險化學品清洗間。
(17)目前,減風有采用整機外排主排風整體回風的,減風效果不好,不建議使用。還有企業自己將2個色組或者3個色組串聯使用減風的,可以嘗試。
末端轉輪減風(凈化、濃縮)+RTO+(余熱)
(1)選擇該方案的,或是基于生產中印刷單元烘干不能優化減風(如承印材料有吸附性,會有殘留溶劑超標的風險),或因其他顧慮工廠不愿減風,故此將全廠全部末端廢氣混合后直接進轉輪(但高濃度如干式復合產生的廢氣,也可選擇直接進RTO)。
(2)選擇該方案時,雖然濃縮后95%以上的外排溶劑是都通過RTO燃燒后達標排放的,但同時需要格外注意,工廠外排廢氣總風量的90%以上在未來8~10年,都是通過轉輪這種單一吸附來實現達標排放,同時其外排廢氣風量總量數值大,總量控制壓力大,穩定達標風險更大(特別是當下VOCs要求深度治理,只認焚燒技術)。
(3)凹印主排廢氣的特點是其排風量和濃度由于產品工藝的不同變化很大,產污無規律,風量和濃度變化幅度非常大,如果有高濃度廢氣經過轉輪吸附凈化后外排或者會超標;或者轉輪脫附后的廢氣濃度過高會有安全風險;或者存在濃縮后廢氣濃度過高,進RTO燃燒后熱量消化不了等風險。
(4)轉輪吸附濃縮過程同時也是吸附凈化達標排放的過程,通常轉輪要求進口廢氣濃度小于1.0g/m3,一旦超過,有超標風險,實際上凹印外排廢氣濃度,有不減風也會接近2.0g/m3,此時需要設置兩級轉輪才能確保達標。
(5)轉輪吸附凈化性能隨時間衰減。轉輪壽命一般8~10年,正常使用5年左右,其性能可能會開始衰減,此時達標風險加大。
(6) 如果確定采用這種方案,為保證凈化達標,應該充分考慮采取各種預處理,如前端過濾、降溫(低于40℃)、除濕(一般濕度在75%以下)以及將廢氣風量和濃度控制相對均勻后再進轉輪。
(7)同時,如過程不減風,其烘箱加熱、風機能耗大,廢氣排放總量大,日后在線監測壓力也較大。
(8)轉輪自身風阻風機電耗和轉輪脫附熱耗等的綜合能耗比較高,如果廢氣濃度高,余熱可滿足脫附的則可以考慮該方案。
(9)凹印和復合的地排以及環境廢氣都是低濃度廢氣,尤其是地排廢氣,濃度低、濃度相對穩定并且風量大,目前來看,較好的處理辦法是進轉輪。
(10)轉輪濃縮后,可以根據風量、可回收熱量的大小選擇CO(適用于小風量)或者RTO。
(11)目前市場普遍認可的是進口轉輪,但其供應能力有限,貨期很長,轉輪市場缺口巨大。
(12)國產轉輪目前也有很多的應用,個人還沒有實際考查其應用情況。
(13)此轉輪方案投資適中,治理設備體積較小、重量輕,其運行費用主要是轉輪和風機的電費,一般轉輪濃縮后廢氣濃度可滿足RTO自熱和轉輪脫附用熱。
(14)如果生產訂單多,溶劑用量大,建議考慮配置余熱回用生產裝置。
對比過程工藝減風(單元或整機)+RTO+(余熱)和末端轉輪減風(凈化、濃縮)+RTO+(余熱)兩種方案,綜合各方面情況,個人認為第一種方案為優選方案。