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          軟包企業VOCs治理及設備供熱系統解決方案案例分析

          作者: Guanglv 來源: 未知 發布時間:2018-02-08 10:20 人氣:


          一前沿

          2015年10月1日,《揮發性有機物排污收費試點辦法》在全國范圍內施行,石油化工和包裝印刷被選為首批試點行業。給包裝印刷行業環保提出了新的要求。包裝印刷行業廢氣具有以下特點:廢氣組分較多,廢氣成分較復雜;印刷過程中換單,換色導致廢氣不連續或者廢氣量不穩定;印刷產品種復雜多變,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;印刷機設計密封有缺陷,為了形成負壓,無限制增大排廢量,降低了廢氣濃度。所以包裝印刷的VOCs治理也成為了一項艱難研究的課題。

          包裝印刷VOCs主要來自于印刷干燥過程中產生的廢氣,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于干燥烘箱排廢;無組織排放廢氣主要來源于逸散于車間的VOCs。常見使用的有機溶劑有:乙醇、乙酸乙酯、正丙酯、正丙醇,異丙醇等。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)。由于過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VOCs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處,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。

          二包裝印刷系統解決方案

          國內設備存在廢氣風量較大,濃度較低的情況,溶劑含量普遍在1g/M^3以下。所以要想達到RTO經濟運行,就要選擇濃縮設備,使廢氣濃度提高。采用濃縮+RTO是最經濟的運行方案。目前,有三種濃縮技術,沸石轉輪濃縮,LEL,ESO。

          1沸石轉輪濃縮+旋轉翼RTO

          沸石轉輪濃縮原理如圖1所示,吸附扇區,這個扇區沸石(吸附劑)吸附廢氣中的VOCs,并釋放清潔的空氣進入大氣。再生解吸扇區,這是通過在吸附扇區的吸附-解吸轉子吸收VOCs,并與少量熱風解吸在再生扇區。在凈化扇區,吸附-解吸轉子是通過讓一部分冷卻低溫空氣通過轉子,以恢復其吸附能力。濃縮比例通常為10倍,最高可達30倍。

          沸石輪轉濃縮優點是濃縮倍率高,尤其適合大風量低濃度廢氣,由于濃縮后廢氣風量減小10倍以上,所以配合旋轉式RTO爐體,爐體極小,風機功率小,運行成本低。但是沸石轉輪濃縮設備成本較高。

          軟包企業VOCs治理及設備供熱系統解決方案案例分析

          圖1沸石轉輪濃縮+旋轉式RTO

          2LEL控制+旋轉RTO

          LEL是通過控制各個印刷色組的最低爆炸極限來實現二次回風循環利用,既節約了能源,又提高了每一個色組的廢氣濃度,也減少了廢氣排放量。LEL需要給設備每個色組加裝濃度傳感器,成本較為昂貴。在較高端的印刷機上才配備此功能。LEL配備旋轉式RTO,濃縮倍率較高,也能實現廢氣處理無功運行。

          軟包企業VOCs治理及設備供熱系統解決方案案例分析

          圖2LEL原理圖

          3ESO

          ESO是專門針對凹版印刷機、干法復合機、涂布機等開發的智能化多功能設備,具有送風、節能、濃縮、減排等十項功能,直接替代傳統印刷機、復合機、涂布機等設備中的送排風及加熱模塊。其原理是實現原來排廢的串并聯,將排廢氣引入印刷進風循環利用,以提高廢氣濃度,降低了設備加熱量需求,提高了廢氣濃度。配合旋轉翼式RTO,可實現無功運行,甚至有余熱回供印刷線。

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          圖3ESO原理

          4旋轉翼RTO

          旋轉翼RTO被稱為第三代RTO,RTO采用旋轉式分流導向,并把爐膛內蓄熱體分成多個等份的單體密封單元,通過不停轉動把VOC導向至各個蓄熱體單元進行氧化。具有占地小,運轉平穩,熱效率高等特點。

          軟包企業VOCs治理及設備供熱系統解決方案案例分析

          圖4昱昌旋轉RTO

          三案例分析

          以鄭州一個彩印廠為實例分析,客戶最終采用的方案是,ESO+西安昱昌的旋轉翼RTO。共有3臺印刷機總廢氣量為50000m3/h。

          在現場實際測試上墨量,廢氣流量,廢氣溫度后,車速,幅寬參數,輸入西安昱昌環境計算得出以下結果,廢氣濃度為0.5g/m3,達不到自啟動條件,需要額外用天然氣7.6萬大卡熱

          按照客戶的開機時間計算出來,每年可以節約能源費用70.6萬元。

          軟包企業VOCs治理及設備供熱系統解決方案案例分析

          表1計算了3條包裝線回收的熱量為42.9萬大卡每小時,按照客戶的開機時間計算出來,每年可以節約能源費用70.6萬元。

          軟包企業VOCs治理及設備供熱系統解決方案案例分析

          四總結

           

          印刷包裝VOCs處理確實存在復雜性,美、日、歐等發達國家二十年多年的治理成熟經驗來看,最成熟可靠的方法還是RTO。旋轉翼RTO具有熱效率高,分解效率高等先進特點。在軟包裝行業值得推廣和應用,選擇合適自己的濃縮方式也是必要的。

           

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