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VOCs废气治理,包装印刷行业VOCs末端治理技术的最新总结

作者:天辰环境时间:2020-12-22 14:30 次浏览

信息摘要:

严峻的环保形势使得利润本就微薄的包装印刷企业的日子雪上加霜。在经过几年挣扎、选择、放弃、拼搏、奋斗后,包装印刷企业在实践中也逐步认识到环保的重要性,在VOCs治理方面获...

包装印刷行业在国民经济中的比重虽然不算很大,但对国民经济的贡献有目共睹。近几年,严峻的环保形势使得利润本就微薄的包装印刷企业的日子雪上加霜。在经过几年挣扎、选择、放弃、拼搏、奋斗后,包装印刷企业在实践中也逐步认识到环保的重要性,在VOCs治理方面获得了丰富的经验,并逐步走出了困境。
 
在此,笔者总结几十年从业经验,和大家分享如何从科学发展观的视角看软包装VOCs末端治理技术的选择。
 
软包装企业的VOCs治理手段
目前,公认的VOCs治理手段包括源头削减、过程控制、末端治理等,其中,源头削减是VOCs治理的根本和方向,旨在依靠科技进步,逐步用先进的生产手段、环保材料和环保工艺来生产软包装产品。
 
过程控制是手段,在源头还不能彻底杜绝污染时,过程的控制思路和科学的控制手段成为关键,收集效果取决于设计思路和收集质量,这将为末端治理创造条件。末端治理是目前工作量最大、任务最艰巨的一关,其是企业最后一道绿色防线,必须认真做好、做彻底,这将是一个漫长的路程。
 
末端治理工艺路线的选择
不同软包装企业的规模、生产手段、产品及企业自身条件存在诸多不同。为了保证产品属性及客户需求不变,软包装企业需要结合自身实际情况和特点选择既适合本企业实际生产情况又能够可持续使用的治理技术,否则会造成短期效应或几年后再投资。当前,末端治理工艺主要有两种,即回收法(见图1)和燃烧法(见图2)。
 
图1 回收法
图2 燃烧法
01回收法
回收法分蒸气回收、氮气回收、真空变压回收等。一般采用的回收路线是:溶剂回收+精制+再利用。该方法适用以下特征企业:大中型企业且年使用量在1000吨以上;属于连续生产型企业,使用溶剂相对单一。目前,国内的回收法与国际相比,技术还有一定差距,主要是回收率和回收溶剂质量还存在一定不足。

02燃烧法
(1)轮转+RTO+热能利用
该方法适用以下特征企业:
大中型企业或者大风量、低浓度生产;连续生产或间断不超过10小时;采用天然气或柴油补热。该方法具有如下特点:良好的工艺与热能设计,能满足正常运行状态,无须额外消耗天然气等;转轮解决大风量、低浓度问题,减少末端治理设备投资;充分利用RTO热能,回用于生产加热,节约生产费用,增加收益;持续达标,环保检查无后顾之忧;安全稳定,双保险安全预警控制。其缺点是转轮会消耗一定热能。
 
(2)TL-LEL+轮转(地排+环排)+RTO+热能回用
该方法适用的特征企业与第一种燃烧法相同,具有如下特点:
TL-LEL减风增浓使热能循环利用,节省能源,减少总排风量,为末端治理降低投入;良好的工艺与热能设计,能满足RTO正常运行状态,无须额外消耗天然气等;充分利用RTO热能,回用于生产加热,节约生产运行费用;两股排气持续达标,环保检查无后顾之忧;安全稳定运行,双保险安全预警控制。

 
此外,该方法用一个小转轮吸附印刷机、干复机下排风和环境风后送入RTO处理,使车间环境空气更洁净。总体来说,该方案实现了多种技术组合和智能化控制,性价比高,效果好,有前景。
 
(3)TL-LEL+轮转(地排+环排)+TNV+热能回用
该方法适用以下特征企业:中小型企业或大风量、低浓度生产;连续或间断生产;采用天然气或使用柴油补热。
 
该方法具有如下特点:TL-LEL减风增浓使热能循环利用,节省能源,减少排风量,为末端治理节约投资;TNV投资少,2万风量的约100万元左右;燃烧气和转轮净化气均可达标;用转轮吸附印刷和干复机下排风和环境风后送入直燃炉,解决了因减风增浓而造成的环境污染,车间环境更清洁。
 
该方法采用了换热式直燃炉,自燃浓度要求比RTO高,正常运转要消耗一定燃气,以2万风量为例,燃气消耗约10m3/h,月均消耗费用约2万元,性价比较高 。
 
(4)TL-LEL+UV光解+活性炭(地排+环排)+TNV+热能回用
该方法适用以下特征企业:小型企业;连续或间断生产;采用天然气或柴油储罐补热。
 
该方法具有如下特点:TL-LEL减风增浓使热能循环利用,节省能源;为末端治理节约投资;TNV投资少,2万风量的约100万元左右;换热式直燃炉要求自燃浓度高,正常运转燃气消耗为10m3/h,月消耗费用2万元左右;直燃炉燃烧后达标排放。
 
该方法存在的问题:用UV光解和不带再生装置的活性炭吸附装置处理下排风和环境风,不能保证环保的持续达标,如果遇到环保检查,存在很大隐患;因为下排风浓度一般在30~600mg/m3,但也有近1000mg/m3左右的,活性炭吸附总要饱和。
 
末端治理设备的选择
末端治理设备通常采用销毁技术,主要有以下几种装置:催化氧化装置(CO)、高温蓄热催化氧化装置(RCO)、高温蓄热氧化装置(RTO)、液体(废溶剂)焚烧装置、换热式直燃焚烧装置(TNV)等。笔者在此重点介绍以下3种。
 
01高温蓄热氧化装置(RTO)
按设计结构不同,高温蓄热氧化装置可分为:
三室RTO(即三塔RTO)、旋转式R-RTO、多阀组D-RTO。废气浓度在1500~2000mg/m3以上的可单独使用RTO,废气浓度在1500~2000mg/m3以下的可配合沸石分子筛转轮使用,先提高废气浓度,再进行燃烧。

 
技术原理:把有机废气加热升温至760℃,使废气中的VOCs氧化分解,成为无害的CO2和H2O;氧化产生的高温气体流经特制的陶瓷蓄热体,使陶瓷体升温而“蓄热”,此“蓄热”用于预热后续进入的有机废气,从而节省废气升温的燃料消耗。
技术特点:处理范围广、达标性能高、运行费用低、使用寿命及热能回用高、维护简便。
适用行业:表面喷涂、包装印刷、石油化工、医药、电子、沥青、塑料等行业。
适用工况:中高浓度,多组分有机废气,如低浓度废气可搭配沸石分子筛转轮废气浓缩成高浓度气体。
 
02旋转式高温蓄热氧化装置(R-RTO)
该装置利用蓄热材料储存的热量,将待处理混合气体加热升温至760~850℃,将混合气体中的挥发性有机化合物氧化,分解成H2O和CO2。该装置将一个燃烧室分成12个小室,从而实现垂直通路、定量流动(不短路);单一转阀代替三塔RTO的9个风门,用1套带有驱动装置的旋转阀门调节气流方向。
技术特点:处理范围广,达标性能高,热能回用高,压力波动小,泄露率低,设备紧凑,节省空间,维护方便。
 
03多阀组蓄热氧化装置(MV-RTO)
该装置利用蓄热材料储存的热量,将待处理混合气体加热升温至760~850℃,将混合气体中的挥发性有机化合物氧化分解成H2O和CO2。
该装置将整个蓄热室分为5、7或9个室,从而实现垂直通道、定量流动不断路;多阀组代替三塔RTO的6个提升阀组。技术特点:多阀门组RTO弥补了单一转阀旋转RTO的检修问题,净化效率达99.5%以上,高浓度废气超温影响小,阀组接近零泄漏。
 
适用行业:石油化工、医药、包装印刷、表面喷涂、皮革、油墨、胶黏剂等。
适用工况:中高浓度,多组分有机废气,如低浓度废气可搭配沸石分子筛转轮废气浓缩成高浓度气体。
 
3种不同结构的RTO对比
主要相同点
基本原理一致;所用钢材管道、内保温陶瓷纤维、蓄热体基本一致;高温阀一致;热能再利用的换热器基本一致;燃烧器一致。
 
主要不同点
内部结构设计不同,从外形上看,一种是长方形,另外两种是立式圆形;气体进出切换阀的方式不同;净化效率不同,应以实际案例和第三方监测机构数据为准;价格不同。当前,VOCs治理任务十分艰巨,笔者在本文中介绍的末端治理工艺路线和设备都是目前的主流应用,希望能为业界提供有益参考。