DQZHAN技術(shù)訊：RTO廢氣治理技術(shù)十四問
1月5號(hào)下午，由廣東包協(xié)情報(bào)委、《包裝前沿》主辦、無錫愛德旺斯科技有限公司**贊助的“RTO在包裝印刷行業(yè)廢氣治理中的應(yīng)用”技術(shù)交流會(huì)舉辦。
交流會(huì)分兩大部分舉行，**部分由無錫愛德旺斯科技有限公司的技術(shù)經(jīng)理丁敏先生主講了RTO在包裝印刷行業(yè)廢氣治理中的應(yīng)用特點(diǎn)及案例；**部分是自由探討，就群友提出的十四個(gè)問題進(jìn)行了在線解答。
2016年，VOCs治理可以說是壓在眾多軟包裝企業(yè)老總心頭的大石，大家都在積極尋求治理解決方案。其中，RTO技術(shù)引起了很多企業(yè)的關(guān)注，這項(xiàng)技術(shù)是否能解決軟包裝行業(yè)的環(huán)保問題？投資運(yùn)行費(fèi)用如何？當(dāng)天的活動(dòng)，圍繞RTO進(jìn)行了深入的介紹和探討，讓大家對這一技術(shù)有了更深刻的認(rèn)識(shí)。
一、RTO在包裝印刷行業(yè)廢氣治理中的應(yīng)用
主講：無錫愛德旺斯˙丁敏
目前國內(nèi)VOCs治理形勢比較嚴(yán)峻，VOCs治理方式也比較多，治理的公司也魚龍混雜。不少印刷企業(yè)對于印刷廢氣的治理了解甚少，筆者就包裝印刷的廢氣特點(diǎn)和推薦治理方法給大家介紹一下。本著實(shí)事**的態(tài)度，從各方面對印刷廢氣的治理進(jìn)行闡述，供大家參考。也希望大家增加對印刷廢氣治理的認(rèn)識(shí)，以便選擇合適的處理方法。
1、常見有機(jī)（VOCs）廢氣處理技術(shù)
在介紹印刷廢氣特點(diǎn)治理方法之前，我們先了解一下目前VOCs的相關(guān)處理技術(shù)，如圖圖1：
目前，國內(nèi)應(yīng)用在印刷包裝行業(yè)的廢氣處理技術(shù)主要有氧化分解法、等離子體法、吸附法、冷凝回收法等，這些方法各有優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用效果差異也較大。
目前在包裝印刷領(lǐng)域*有效、也是*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）和蓄熱室催化焚燒爐（RCO）。由于采用陶瓷蓄熱體，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)能地運(yùn)行。在美國，三十年前曾嘗試用吸附、等離子等方法處理，之后均被熱分解方式替代。RTO由于具有很高的熱效率和凈化效率，所以設(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(shí)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，RTO是包裝印刷行業(yè)用來處理廢氣的*典型設(shè)備。
在廢氣風(fēng)量較大、濃度較低的情況下，可以用濃縮轉(zhuǎn)輪技術(shù)，原理如圖2所示：
轉(zhuǎn)輪安裝在軸和軸承上，通過馬達(dá)驅(qū)動(dòng)而緩慢旋轉(zhuǎn)。隨著轉(zhuǎn)動(dòng)，氣流通過三個(gè)密封區(qū)域，分別是處理區(qū)（吸附區(qū)）、解吸附區(qū)和冷卻區(qū)。
處理區(qū)約占大轉(zhuǎn)輪的5/6，解吸附區(qū)和冷卻區(qū)分別占1/12。這三個(gè)區(qū)域通過V形區(qū)域氣封實(shí)現(xiàn)相互密封。轉(zhuǎn)輪兩側(cè)通過在轉(zhuǎn)輪外法蘭上加上雙環(huán)形氣封實(shí)現(xiàn)密封。
含有VOCs的廢氣通過廢氣風(fēng)管進(jìn)入到濃縮轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)，首先通過初效過濾器，該過濾器可去除多余的灰塵與顆粒物。接著一部分廢氣通過轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的處理區(qū)，VOC在該處理區(qū)被吸收；凈化后的空氣進(jìn)入到排風(fēng)集氣室。從排風(fēng)集氣室出來，凈化后的空氣*終通過一個(gè)總排氣煙囪排放到大氣中。
當(dāng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)到解吸附區(qū)的位置時(shí)，轉(zhuǎn)輪上吸附的VOCs被解析。解吸附區(qū)內(nèi)的熱風(fēng)方向與廢氣方向相反。解吸附后的高濃度VOCs廢氣通過解析風(fēng)機(jī)排出。
2、印刷包裝行業(yè)廢氣特點(diǎn)
3、廢氣工藝參數(shù)的確定
選擇處理方法前，首先要確定好三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)——廢氣風(fēng)量、廢氣濃度、廢氣成分。廢氣風(fēng)量可以根據(jù)設(shè)備的原始設(shè)計(jì)參數(shù)或者排風(fēng)機(jī)的參數(shù)得來，*準(zhǔn)確的方式是現(xiàn)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，我們建議采用移動(dòng)FID設(shè)備對廢氣濃度進(jìn)行檢測。現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的取樣檢測方法不太可靠，測試結(jié)果容易出現(xiàn)較大的偏差，可能會(huì)偏低較多，所以按照此結(jié)果選擇的處理方法可能出現(xiàn)較大的問題，甚至處理不達(dá)標(biāo)。為了確保濃度數(shù)據(jù)可靠，我們同時(shí)也建議對廢氣濃度進(jìn)行估算，其結(jié)果與測試結(jié)果不應(yīng)該有大的偏差。在某些情況下可以依據(jù)估算結(jié)果來選擇和設(shè)計(jì)處理方案。
下面介紹一下有組織排放廢氣濃度的一個(gè)簡單估算方法：
有組織排放廢氣濃度可用單位小時(shí)消耗的溶劑量S(kg/h)除以廢氣風(fēng)量A(Nm3/h)簡單估算而來。下面以一個(gè)實(shí)例來說明：
某10色印刷機(jī)，在120小時(shí)內(nèi)共消耗油墨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，由于水墨基本不含VOCs,因此不計(jì)入。油墨固含量約為45%，因此單位時(shí)間消耗的溶劑量S:
S=(4.8t×(1-45%)+7.8t)/120h=0.087t=87kg/h
該印刷機(jī)的廢氣風(fēng)量A約為30000Nm3/h。考慮到溶劑的揮發(fā)損失，溶劑按80%估算進(jìn)入設(shè)備后排出,則廢氣濃度C為：
C=87(kg/h)*80%/30000(Nm3/h)=2.32g/Nm3
此結(jié)果為濃度的一個(gè)估算平均值，測試結(jié)果應(yīng)與之相差不太大。通常情況我們需要知道典型狀態(tài)下的平均濃度和可能的*大濃度。*大濃度可以在知曉平均濃度的基礎(chǔ)上，結(jié)合工藝具體情況進(jìn)行估算。如果設(shè)計(jì)有余熱回收系統(tǒng)，*好對平均濃度進(jìn)行測量，以便確保余熱計(jì)算值與工程完工后的實(shí)際值偏差不大，避免投資失誤。
此外廢氣成分也影響到處理方法的選擇。考慮到廢氣成分的特點(diǎn)，不同處理方式的處理效果也不同，如廢氣成分比較簡單時(shí)（1~2種溶劑）時(shí)，可選擇冷凝回收、催化燃燒或者蓄熱燃燒處理等方式，可以達(dá)到較好的效果；如果廢氣成分較多時(shí)，則優(yōu)先選擇蓄熱燃燒。
二、自由交流
1、如果沒有集中排風(fēng)的又如何處理？
無錫愛德旺斯丁敏：如果設(shè)備可以通過改造變成集中排風(fēng)，可首先進(jìn)行改造；如果不可行的話，可以對設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)隔離封閉，設(shè)計(jì)專門的進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)系統(tǒng)；如果設(shè)備隔離也不可行，那么需要對車間進(jìn)行封閉，對車間排風(fēng)進(jìn)行處理。*簡單經(jīng)濟(jì)的方式是對設(shè)備進(jìn)行改造處理，這樣所需處理的風(fēng)量也小，所需的設(shè)備投資和運(yùn)行成本也*低。
裕同印刷包裝李然：沒有集中排風(fēng)，還不趁此機(jī)會(huì)把排風(fēng)做起來，減少溶劑揮發(fā)和減少車間氣味！
2、北斗包裝-廖總：可否具體案例分析說明運(yùn)行成本以及維護(hù)成本，希望運(yùn)行成本不能增加過多。
無錫愛德旺斯丁敏：RTO能耗主要來源于兩個(gè)方面，一是風(fēng)機(jī)電耗，主要是主風(fēng)機(jī)和燃燒器風(fēng)機(jī)，主風(fēng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)廢氣流動(dòng)，燃燒器風(fēng)機(jī)用來給燃燒器供風(fēng)；二是燃料消耗，通過燃料燃燒為RTO提供熱能，維持設(shè)定的燃燒溫度；下面通過一個(gè)例子計(jì)算來說明一下：
以印刷行業(yè)廢氣為例。某臺(tái)印刷機(jī)廢氣風(fēng)量約為20000Nm3/h,廢氣溫度約為40℃，廢氣濃度約為1.7g/Nm3(34kg/h)，廢氣燃燒熱值約為6500kcal/千克，RTO設(shè)計(jì)風(fēng)量為22000Nm3/h,留有少量余量，設(shè)計(jì)熱效率為95%。
RTO正常運(yùn)行時(shí)，驅(qū)動(dòng)20000Nm3/h廢氣所需的風(fēng)機(jī)電耗約為40kw,在1.7g/Nm3廢氣濃度下需消耗7m3/h天然氣，維持設(shè)備燃燒溫度。若電費(fèi)按0.9RMB/kwh,天然氣按3.5RMB/m3計(jì)算,則每小時(shí)的運(yùn)行費(fèi)用約為60元，并不高。
如果廢氣濃度在2.1g/Nm3以上，則正常運(yùn)行時(shí)不需要天然氣，燃燒器會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，所以只有風(fēng)機(jī)能耗費(fèi)用，僅為36元/小時(shí)。如果濃度遠(yuǎn)超過2.1g/Nm3，則可以回收余熱。
余熱可以用來給烘箱供熱，從而節(jié)省生產(chǎn)設(shè)備的能耗，也可以用來生產(chǎn)熱水和為建筑物供暖。因此在廢氣有較多余熱的情況下，充分利用余熱可以創(chuàng)造效益。例如，若廢氣濃度為4g/Nm3（80kg/h）,則可利用的*大余熱約為50萬Kcal,假設(shè)利用率為60%，可回收30萬Kcal。印刷機(jī)械運(yùn)行所需的功率約為60萬Kcal（假設(shè)烘干溫度為80℃），可節(jié)約50%的能耗。如果濃度達(dá)到6g/Nm3，則可節(jié)約75%的能耗，如果采用氣-氣換熱系統(tǒng)，回收的余熱產(chǎn)生的效益等于可以在兩年左右就收回設(shè)備投資。
印刷RTO專家-美國TANN-Lillian：這是我司2003年在國內(nèi)印刷機(jī)上安裝的RTO，運(yùn)行到現(xiàn)在，客戶是2014年國內(nèi)印刷企業(yè)百強(qiáng)之首。
3、佳美包裝：1）RTO的蓄熱體模塊保用多少年？2）RTO設(shè)備能用多少年？3）設(shè)備投入資金龐大，據(jù)悉，RTO達(dá)到一定濃度可以實(shí)現(xiàn)免費(fèi)供熱，能否從節(jié)能方面入手，用省下來的加熱費(fèi)用分期付款？
無錫愛德旺斯丁敏：我司RTO蓄熱體模塊與設(shè)備同壽命，在正常使用和維護(hù)條件下可達(dá)20年；我司設(shè)計(jì)的RTO壽命達(dá)20年以上；目前國外正在運(yùn)行的RTO*長已超過30年，國內(nèi)正在運(yùn)行的已超過14年，如上圖。如果余熱較多的話這種方式是可以考慮的，具體需要洽談。
4、潤德包裝—肖總：RTO通過高溫燃燒廢氣蒸發(fā)里面的物質(zhì)含量，不過RTO分解后會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，所以只是減少了VOCs,若以后國家提出碳排放指標(biāo)政策，又該如何解決問題？
裕同：我想問下，現(xiàn)在國家收VOCs排放的費(fèi)用，燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳？不會(huì)到時(shí)候全球變暖，有增收二氧化碳的錢吧？
無錫愛德旺斯丁敏：目前國家還沒有相關(guān)的法規(guī)和政策，以下為個(gè)人觀點(diǎn)：首先我們要意識(shí)到環(huán)境污染治理是**位的，所以首先要解決這個(gè)問題。VOCs帶來的環(huán)境污染比碳排放的后果嚴(yán)重得多。燃燒分解法可以有效地治理VOCs的污染，雖然會(huì)增加CO2排放。但要知道我國的碳排放主要在于能源消耗，尤其是火力發(fā)電，VOCs的治理在整個(gè)碳排放中只占很少的一部分。因此我相信國家不會(huì)拿這個(gè)來限制VOCs的治理工作。
印刷RTO專家-美國TANN-Lillian：歐美使用RTO近30年，治理和防治效果非常突出，RTO已經(jīng)成為了有排放VOCs溶劑的企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)要求之一。
5、小當(dāng)家：請問，如果廢氣里面含有硫氮類的VOCs，采用催化燃燒，可不可以？
無錫愛德旺斯丁敏：這個(gè)跟具體成分有關(guān)系，通常含硫氮的廢氣需要專門的處理工序。在印刷廢氣里，一般只有VOCs。
6、林建東：請問6萬風(fēng)量的RTO要配多大功率的主風(fēng)機(jī)？一臺(tái)6萬風(fēng)量的RTO，如果只使用2萬以下風(fēng)量時(shí)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量如何調(diào)節(jié)？風(fēng)壓如何保證？國內(nèi)現(xiàn)在正在運(yùn)行的RTO來看，滿負(fù)載還是不錯(cuò)，但低負(fù)載下運(yùn)行成本（天然氣）非常高，這個(gè)問題如何解決？
無錫愛德旺斯丁敏：6萬風(fēng)量的RTO主風(fēng)機(jī)功率在150-180kw,在風(fēng)量為2萬時(shí)，風(fēng)機(jī)根據(jù)進(jìn)口壓力自動(dòng)變頻調(diào)節(jié)，風(fēng)壓通過調(diào)整風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來保證。“低負(fù)載下的運(yùn)行成本非常高”這個(gè)結(jié)論太籠統(tǒng)，需要說明詳細(xì)點(diǎn)條件才好回答。
湖南邁爾思環(huán)保顏錫：風(fēng)機(jī)通過變頻器及閥門可以調(diào)節(jié)風(fēng)量。
7、段元敏：在開工不足時(shí)，即停掉部分印刷設(shè)備，RTO的通風(fēng)風(fēng)量如何控制？一般控制在什么范圍？
無錫愛德旺斯丁敏：RTO是全自動(dòng)的，一般*小運(yùn)行風(fēng)量為*大風(fēng)量的1/5~1/4,開工不足時(shí)，如果風(fēng)量低于*小運(yùn)行風(fēng)量，新風(fēng)閥會(huì)打開補(bǔ)償部分風(fēng)量，如果高于*小運(yùn)行風(fēng)量，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整到相應(yīng)的風(fēng)量，這都是靠風(fēng)機(jī)前壓力傳感器和變頻風(fēng)機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。
8、GLS'金石'FRP風(fēng)機(jī)智造商：請問，系統(tǒng)*低維持自持的濃度是多少？
無錫愛德旺斯丁敏：這個(gè)其實(shí)跟廢氣有關(guān)系，對印刷廢氣來說，通常在2.1g/m3左右。
9、廣東天天：風(fēng)量如何設(shè)計(jì)？比如一臺(tái)十色的印機(jī)，一萬風(fēng)量的話，每天運(yùn)行費(fèi)用大約需要多少？投資費(fèi)用多少？
無錫愛德旺斯丁敏：運(yùn)行費(fèi)用參考下圖：
我們做定制化設(shè)備，在沒了解詳細(xì)工藝參數(shù)前不好確定方案，所以投資費(fèi)用也不好給出。
印刷RTO專家-美國TANN-Lillian：費(fèi)用和濃度、風(fēng)量有關(guān)，因?yàn)闈舛群惋L(fēng)量決定RTO的設(shè)計(jì)。我們設(shè)計(jì)是全定制化，所以有可能您的風(fēng)量是7萬，我們依然使用2室，也有可能您的風(fēng)量不大，卻需要三室，解決方案和濃度、風(fēng)量和排放要求都有關(guān)系。
10、浙江安可賈工：如果濃度超過2.1g/m3，則可以回收余熱，請問到底多少濃度值回收余熱才有經(jīng)濟(jì)效益？
無錫愛德旺斯丁敏：關(guān)于余熱回收，考慮到經(jīng)濟(jì)性，濃度2g/m3左右時(shí)，由于只能維持設(shè)備自身運(yùn)行，沒有多少余熱，當(dāng)然排除的廢氣有一定的熱量，但由于溫度一般不高（針對印刷廢氣），所以回收不經(jīng)濟(jì)。在3~4g/m3時(shí)可以考慮熱回收，在4g/m3以上時(shí)，比較有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。這個(gè)也跟具體需求有關(guān)。
印刷RTO專家-美國TANN-Lillian：有一家客戶上了熱回用系統(tǒng)后，節(jié)省的能源兩年時(shí)間就收回了投資成本。所以跟濃度密切相關(guān)，回用的方式可以根據(jù)客戶需要和實(shí)際情況決定。
無錫愛德旺斯丁敏：濃度越高，說明余熱越多，回收的價(jià)值也越大。跟回收方式也有關(guān)系。
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12、北京盛新陳學(xué)銀：請問，若處理的廢氣中含有焦油成分，能否直接釆用RTO焚燒設(shè)備？
無錫愛德旺斯丁敏：焦油含有較多的硫、氮，RTO燃燒后會(huì)產(chǎn)生硫、氮的氧化物，這個(gè)也會(huì)污染，需要組合工藝處理。RTO本身只適合處理含VOCs的廢氣。
13、科融環(huán)境廉旗：前面案例里，還有20%溶劑揮發(fā)損失去哪里了？要不要處理？這個(gè)量也不小。
無錫愛德旺斯丁敏：20%可以認(rèn)為是無組織排放，一般進(jìn)到車間里或者由地排風(fēng)排掉。這個(gè)其實(shí)也需要處理的。處理當(dāng)然首先要收集。
14、大信環(huán)境-朱乾：濃度高到多少會(huì)有危險(xiǎn)，RTO進(jìn)氣的極限值濃度是多少？
無錫愛德旺斯丁敏：RTO對廢氣進(jìn)口濃度有要求，總的原則是保證RTO的**。具體*大進(jìn)口濃度是多少也跟廢氣成分、廢氣溫度有關(guān)系。一般廢氣進(jìn)口濃度不超過25%LEL。RTO**其實(shí)是首位的，其次是設(shè)備性能。設(shè)計(jì)和制造不好的RTO會(huì)存在爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，這也在國內(nèi)發(fā)生過。要確保RTO的**性，首先要從設(shè)計(jì)上考慮，防止這種風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生，這就需要多重保障設(shè)計(jì)。
如圖所示，這是設(shè)計(jì)上的一些考慮。
其次需要對客戶的工藝比較熟悉，能夠考慮到意外和特殊情況。*后是RTO設(shè)備涉及到**的部件必須要用可靠的產(chǎn)品。我們按照美國相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)，所以能保障設(shè)備的**性和可靠性。
印刷RTO專家-美國TANN-Lillian：我們是利用美國的成熟技術(shù)，結(jié)合國內(nèi)的生產(chǎn)成本，提供高性價(jià)比的設(shè)備。在美國，TANN的RTO占據(jù)印刷市場的75%份額，凹印、柔印、膠印都有，在國內(nèi)我們也是**膠印、凹印、柔印都有**用戶的RTO供應(yīng)商。
三、結(jié)語
關(guān)于VOCs治理技術(shù)，我們已經(jīng)組織了多次專題技術(shù)交流，有群友問：你們常常討論這個(gè)話題，倒底讓我們選哪個(gè)治理解決方案？
這個(gè)問題并沒有**的答案。企業(yè)的規(guī)模大小、開工情況，甚至是訂單情況不同，適用的治理技術(shù)也會(huì)大大不同。
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