一、前沿

2015年10月1日，《揮發(fā)性有機(jī)物排污收費(fèi)試點(diǎn)辦法》在全國范圍內(nèi)施行，石油化工和包裝印刷被選為首批試點(diǎn)行業(yè)。給包裝印刷行業(yè)環(huán)保提出了新的要求。包裝印刷行業(yè)廢氣具有以下特點(diǎn)：廢氣組分較多，廢氣成分較復(fù)雜;印刷過程中換單，換色導(dǎo)致廢氣不連續(xù)或者廢氣量不穩(wěn)定;印刷產(chǎn)品種復(fù)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(fēng)量和濃度也隨之變化;印刷機(jī)設(shè)計密封有缺陷，為了形成負(fù)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(chǎn)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(jī)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(lǐng)域最有效，最徹底，也是最可靠的處理方法是熱分解法，即通過高溫燃燒或在一定溫度下通過催化劑熱分解VOCs，相應(yīng)的處理設(shè)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(shè)備本身具有很高的熱效率(可達(dá)95%以上)，因此能夠比較節(jié)能的運(yùn)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(xù)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(shè)備能夠在比較節(jié)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(yè)用來處理廢氣的最典型設(shè)備。

二、包裝印刷系統(tǒng)解決方案

國內(nèi)設(shè)備存在廢氣風(fēng)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(dá)到RTO經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，就要選擇濃縮設(shè)備，使廢氣濃度提高。采用濃縮+RTO是最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方案。目前，有三種濃縮技術(shù)，沸石轉(zhuǎn)輪濃縮，LEL，ESO。

1沸石轉(zhuǎn)輪濃縮+旋轉(zhuǎn)翼RTO

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

沸石輪轉(zhuǎn)濃縮優(yōu)點(diǎn)是濃縮倍率高，尤其適合大風(fēng)量低濃度廢氣，由于濃縮后廢氣風(fēng)量減小10倍以上，所以配合旋轉(zhuǎn)式RTO爐體，爐體極小，風(fēng)機(jī)功率小，運(yùn)行成本低。但是沸石轉(zhuǎn)輪濃縮設(shè)備成本較高。

2LEL控制+旋轉(zhuǎn)RTO

LEL是通過控制各個印刷色組的最低爆炸極限來實(shí)現(xiàn)二次回風(fēng)循環(huán)利用，既節(jié)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(shè)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(jī)上才配備此功能。LEL配備旋轉(zhuǎn)式RTO，濃縮倍率較高，也能實(shí)現(xiàn)廢氣處理無功運(yùn)行。

3ESO

ESO是專門針對凹版印刷機(jī)、干法復(fù)合機(jī)、涂布機(jī)等開發(fā)的智能化多功能設(shè)備，具有送風(fēng)、節(jié)能、濃縮、減排等十項功能，直接替代傳統(tǒng)印刷機(jī)、復(fù)合機(jī)、涂布機(jī)等設(shè)備中的送排風(fēng)及加熱模塊。其原理是實(shí)現(xiàn)原來排廢的串并聯(lián)，將排廢氣引入印刷進(jìn)風(fēng)循環(huán)利用，以提高廢氣濃度，降低了設(shè)備加熱量需求，提高了廢氣濃度。配合旋轉(zhuǎn)翼式RTO，可實(shí)現(xiàn)無功運(yùn)行，甚至有余熱回供印刷線。

4旋轉(zhuǎn)翼RTO

旋轉(zhuǎn)翼RTO被稱為第三代RTO，RTO采用旋轉(zhuǎn)式分流導(dǎo)向，并把爐膛內(nèi)蓄熱體分成多個等份的單體密封單元，通過不停轉(zhuǎn)動把VOC導(dǎo)向至各個蓄熱體單元進(jìn)行氧化。具有占地小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，熱效率高等特點(diǎn)。

三、案例分析

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

在現(xiàn)場實(shí)際測試上墨量，廢氣流量，廢氣溫度后，車速，幅寬參數(shù)，輸入西安昱昌環(huán)境計算得出以下結(jié)果，廢氣濃度為0.5g/m3，達(dá)不到自啟動條件，需要額外用天然氣7.6萬大卡熱值。用ESO濃縮后，可無功運(yùn)行，還可以外供熱量42.9萬大卡熱值。

圖550000m3/h未濃縮RTO

圖6ESO濃縮+RTO

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(jī)時間計算出來，每年可以節(jié)約能源費(fèi)用70.6萬元。

四、總結(jié)

印刷包裝VOCS處理確實(shí)存在復(fù)雜性，美、日、歐等發(fā)達(dá)國家二十年多年的治理成熟經(jīng)驗來看，最成熟可靠的方法還是RTO。旋轉(zhuǎn)翼RTO具有熱效率高，分解效率高等先進(jìn)特點(diǎn)。在軟包裝行業(yè)值得推廣和應(yīng)用，選擇合適自己的濃縮方式也是必要的。

編輯：張偉