软包装印刷VOCs治理与旋转式RTO技术

一、现状

据广东省环保保护部门进行的摸底调查发现，使用活性炭吸附加光解方法处理的企业实际使用形同虚设，企业选择吸附光解技术是看中其建设成本低。由于活性炭价格计较高，很多企业为了节省成本，常年累月都不更换，处理效果大打折扣，到最后为零。也有公司投入200多万元，引入吸附+脱附直接燃烧技术，结果发现该技术并不够成熟。有公司投入1000多万元治理VOCs,其采用的治理技术成熟与否还需要时间检验。虽然大多数企业已有处理装置在运行中，但是随着国家环保政策持续加码，企业很难找到合适的VOCs治理技术。

 

二、目标

要做好印刷业VOCs治理，首先应制定一个目标，目标明确了，才能找到解决的办法。经过多年来行业专家的讨论研究，认为印刷业有机废气（VOCs）处理技术的评价应当从下面几个方面考虑：

（一）经过处理后，排放达标。

各地要求不通，有30mg/m³、50mg/m³、80mg/m³、100mg/m³、120mg/m³。对净化率的要求在99%以上。达标与否由第三方检测公司出具检测结果。

（二）要持续达标。

不能仅保持几天、几十天达标，如果随着时间的持续，排放不断增加而出现超标是不行的。要经得起第三方在线监测。

（三）

利用能源回收技术，为印刷涂布设备提供热能，使企业产品成本降低。同时几年内收回投资成本。

（四）

运行费用要低。如果经常更换介质，如活性炭、紫外灯管、催化剂、设备关键就会使企业投入无限的费用。

（五）

解决无组织废气对环境的危害。

三、方法

下面分析一下行业内常见的处理技术。

一是收集法，利用VOCs的物理性质通过吸附或冷凝技术将废气抓取收集，此种方法的净化率较低，只有30%～90%。随着设备运行时间的延长，处理效率快速下降，回收的VOCs更是转变成危险品，处理难度大、处理费用高。早期上马的在退出，也有企业还在继续上马。

二是分解法，利用紫外线、微生物或等离子方式将VOCs进行催化分解，60%～90%的分解效率仍然是此种方法的瓶颈，随着时间的推移，分解效率每天都在下降。由于印刷行业中废气成分复杂，针对不同类型的废气其分解要求不一，单一的分解法无法满足目前VOCs治理的要求。

三是燃烧法，燃烧法是国际通用的最可靠方法。煤与生物质直接燃烧法因排放问题已经被叫停。而RTO氧化燃烧法作为欧美、日韩是在软包装行业、涂布行业通用的方法，净化率高，热效率高。RTO氧化燃烧法高达99%～99.5%，是燃烧法中效率最高的一种处理方式。

 

 

四、共识

早在2016年，中国印刷及装备器材工业协会环保及VOCs治理分会在了解国内现状和国际发展情况后，明确指出“凹印VOCs末端治理如果短期内没有新技术出现，RTO将成为主流。”

2017年12月，该协会成员在芜湖相聚，肯定了两年来推广使用RTO技术的成果。包括：

1、RTO燃烧法处理达到国家和地方排放标准。

2、废气经过减风增浓后，经RTO分解产生的热能回收给企业带来可观的经济回报。

五、RTO系统特点

RTO(有机废气氧化焚烧系统)包含传统的三床式RTO和旋转式RTO。

1、旋转式RTO特点

旋转式RTO对设备的风压波动小于25Pa,彻底解决了设备运行过程中料膜的张力波动。

旋转式RTO废气连续导入燃烧室，消除了床式RTO开关动作出现的1%废气泄漏问题，净化率达到99%以上。

旋转式RTO由于体积小，散热少，热效率明显提高。能有更多的热能提供给印刷涂布设备。

旋转阀阀体的寿命在二十年以上。

三重安全防爆设计。出现溶剂总量过量时，首先补加新风；出现温度飙升时安全阀自动打开；还有金属安全膜自动爆裂。这是恒君环保科技有限公司防止RTO产生爆炸、保证设备安全运行的关键技术。

 

2、旋转式RTO结构

旋转式RTO的结构分为驱动区、分配区、蓄热区、燃烧区和排放区几大部分。其中分配区的废气旋转分配阀是RTO设备的核心部件，通过分配阀平稳旋转将废气均匀地输送到蓄热区不同的扇区中，保证废气管道中气体压力的平稳，不会对上游生产设备的各项工艺指标造成任何影响。作为关键部件的分配阀，对精度、密封性及寿命都有严格的要求。

旋转式RTO工作时，首先利用天然气预热加热区，达到800℃时，再利用溶剂分解氧化产生的热量维持运转。排出的大量热能经热交换器输送到印刷涂布设备，使原有的设备加热系统不再消耗能源。节约的成本可使RTO投资在3～5年内收回。

下表为某公司设备使用RTO供热与原来使用两种锅炉供热成本对比

 

六、VOCs废气收集与浓缩

旋转式RTO工作时，当废气浓度达到2g/m³时，废气自身分解产生热量，RTO燃烧室不再需要天然气加热。当废气浓度达到2.5g/m³以上时，多余的热量就可以供给印刷涂布设备使用。当浓度不足时，通过减风增浓技术减少进风量和排风量，让干燥系统内部热空气多循环几遍来提高浓度，同时提高干燥风的风速，就能保证干燥速度和溶剂残留不超标。系统需要的新风采集于无组织气体重点区域，所有烘箱均为负压状态，配合地排风的合理布置，可有效降低车间异味。

在印刷机热风系统中，有一个二次回风结构，它的本来作用是回用排出废气的热能，在印刷物残留溶剂不超标的前提下，尽量加大二次回风以降低印刷机的加热成本。而这种方法恰恰实现了减风增浓的目的。当新风管、回风管、排风管风阀调节适当时，就能产生很好的节能和增浓效果。在此基础上出现了几种专门进行减风增浓的方法，单色组二次回风LEL浓度检测控制法、整机回风循环法（ESO）、整机回风循环加浓度检测控制法（并联LEL），另外还有沸石转轮浓缩法、空气能热泵二次回风法、干复机烘箱串风法，这些方法目前都有安装或使用。减风增浓的效果主要看减风增浓后的废气浓度是否在2～6g/m³之间，车间无组织气体是否减少。

 

七、无组织气体管控

车间的无组织气体主要来源于印刷单元处溶剂的挥发、烘箱干燥风的外溢、管道的泄漏。

为了阻止印刷单元挥发，一般采用油墨槽遮盖密封的方法。如果使用一次性镀膜电雕浅版，就可以使用密封双刮刀，使油墨在密封的回路中循环，减少挥发和溶剂用量。

烘箱热风外溢问题，在原理设计上一般排风量会稍大于进风量，使烘箱形成微负压。同时改变进出料口的风刀的方向，防止在风力冲击下冲出进出料口。这个需要检查，有必要时调整风机速度和各管路的风门大小。另外，印刷机热风废气系统部分管道中存在正压力，是造成废气循环时泄漏的主要原因，结构密封性一定要好。在进行减风增浓时，新风的来源应尽量采集于溶剂挥发严重的区域。

对设备进行分区隔离，主要是把印刷部分、热风部分、天桥烘箱部分用轻质装修板材做成密闭包厢形式。密闭包厢内的无组织气体，可以作为新风利用最终被送往RTO燃烧。为了达到最佳状态，还有两条路可走，一是采用沸石转轮对无组织气体进行浓缩，送RTO燃烧。沸石转轮处理过的常温气体返回车间，保持车间压力状态。对低浓度无组织气体沸石转轮的净化率完全能做到。二是采用沸石转轮把无组织气体和有组织气体进行浓缩，经过喷淋塔送RTO燃烧。

八、效果

在国内已有30多家厂家选用上海恒君环保旋转式RTO设备。在中国印工协VOCs治理委员会的监督下，完成了为期一个月的在线连续监测验证工作。监测结果显示旋转式RTO在稳定运行，废气处理排放值始终小于30mg/m³。

两年前我们期待凹印VOCs末端治理有新技术出现，并形成主流。但两年过去了，没有新技术出现ROT还是主流技术，认识了这一点我们就会少走弯路少浪费资金。而旋转式RTO是燃烧法中效率最高、热能利用率最高的方法。这也是欧美国家几十年来验证过的并一直使用的方法。