包装企业有机废气深度处理技改实例探讨

2020-08-26常光远

环境保护与循环经济 2020年1期

常光远

（江苏金信检测技术服务有限公司，江苏江阴 214431）

1 引言

包装印刷行业在生产过程中用印刷机将油墨转移在卷纸或铝箔上，从而印刷出不同效果的图案和字体，印刷所用油墨主要由合成树脂、颜料和溶剂等混合调配而成。在印刷过程中，大部分油墨溶剂在印刷设备高温部位挥发出来，据统计，有机溶剂通常占到了油墨总量的70%～80%［1］。某包装公司生产中产生的污染物主要成分为VOCs，其中正丙酯50%、乙酯20%、异丙醇10%、其他不明杂质20%。油墨中的VOC 主要是其中的溶剂挥发产生的，其对环境的污染和人体的危害较大［2］。

根据《江苏省“两减六治三提升”专项行动实施方案》（苏政办发〔2017〕30 号）要求，到2020 年，重点行业工艺装备、污染治理水平显著提升，污染治理设施稳定有效运行。全省VOCs 排放总量削减20%以上，重点行业VOCs 排放总量削减30%以上。因此，如何加强有机废气的治理已成为印刷行业的一项重要任务。

2 项目建设情况

2.1 公司概况

以软塑彩印包装为主业的某有限公司，主要生产彩印复合软包装材料，产品广泛应用于医药、食品、化工、服装、建材、军工等领域。生产工艺由印刷、复合、分切、制袋等工序组成，主要生产设备为印刷机5 台、干复机6 台、分切机14 台、制袋机9台，以及辅助、附属生产设备。2016 年某公司共生产包装材料约15 万m2。

根据有关统计数据，某公司2016 年油墨、溶剂使用量为992 t，其余原辅料树脂、纸、铝箔使用量为8 221 t；最终产品为8 687 t，固废154 t，由此推断，废气产生量为972 t，其组成成分主要为VOCs 有机废气。

某公司目前有印刷车间2 个排气筒，主要污染物为有机废气。本环保治理工程实施前该公司采用活性炭吸附处置有机废气，处置前废气浓度平均为1 200 mg/m3左右，2 个排气筒有机废气排放浓度都低于120 mg/m3，处置效率达90%以上。估计VOCs 年排放量为97.2 t。

2.2 治理工艺选取情况

有机废气的治理方法有很多，包括活性炭吸附法、溶剂回收法、直接燃烧法、催化燃烧法等。每种方法都有其适应范围和一定的条件，须根据具体条件选择一种或者多种组合使用。几种较常见的处理方法对比情况详见表1。

表1 有机废气治理方法对比

根据某公司实际情况，本项目处理废气成分为甲苯、二甲苯、非甲烷总烃等有机废气以及颗粒物。该公司原先印刷工序的废气经过活性炭吸附处置后达标排放，处置效率达90%。但活性炭需要定期进行更换，产生的废活性炭还需委托有资质的危废处置单位进行处置。

某公司通过与同行业先进单位联系沟通，采用直接燃烧法，即以RTO 焚烧处置工艺代替活性炭吸附工艺对印刷机废气进行处置，处置效率可由原来的90%提高至98.3%以上，进一步减少废气对环境的污染。

3 治理具体工艺

3.1 工艺概述

RTO 焚烧处置工艺流程见图1。

图1 RTO 焚烧处置工艺流程

3.2 主要设备说明

3.2.1 收集输送

每台印刷机废气单独收集后由设备出口管道密闭输送至总管网，由风机加压后送入RTO 装置焚烧。每台印刷机出口均设有浓度监控装置，设置最低浓度为2 g/m3。浓度低于设定值时，通过自动控制阀切换，废气回到印刷机内循环。

3.2.2 RTO 焚烧

RTO 装置主要包括5 个蓄热填料床（用于热回收利用），燃烧室、燃烧器系统以及必要的废气导向系统。废气首先进入一个蓄热填料床中，从下往上流过热填料床，在这一过程中废气得到预热，大部分烃被氧化。之后到达燃烧室，在此废气被加热到最终反应温度（820 ℃），剩余的烃被完全氧化。最后，被氧化后的热的净化气将从上往下流过其他填料床，在这个过程中热量从气体传递到填料，最后被加热的填料床将成为下一个循环中的废气输入床。燃烧室采用天然气点火加热，由于废气中的VOC 浓度较高，废气焚烧产生的热量大多数时间可以维持自燃的运行，不需要消耗额外的天然气。

3.2.3 排放

净化气流过填料床后，温度降至120 ℃，最终通过15 m 高的烟囱排入大气环境，VOC 排放浓度低于10 mg/m3。

采用热氧化法处理大风量、低浓度的有机废气，在操作过程中，气体流动方向间歇逆转，即气体在交替地通过陶瓷蓄热床进入RTO 时被加热，使有机废气燃烧产生的热量能最大限度地被利用。RTO 结构简单、紧凑、体积小，处理对象无选择性，控制简单，特别适合低浓度、大风量的含VOC 废气的处理，热回收率高，去除效率高。

RTO 装置工作时废气先进蓄热室预热到700 ℃左右，把有机废气加热升温至760 ℃，使废气中的VOC 氧化分解，成为无害的CO2和H2O；氧化时的高温气体的热量将蓄热体“贮存”起来，用于预热新进入的有机废气，节省升温所需要的燃料消耗。处理后的气体，降低温度至100 ℃左右，最终排放到大气中。

本项目采用蓄热式废气净化系统，蓄热填料床采用先进的蜂窝块热回收陶瓷填料，热回收效率高（热能回收效率高于95%），燃烧室内衬有纤维保温材料，减少散热损失，采用循环式运行，通过燃烧室燃烧后的废气预热下一个循环中的废气输入床，回收废气热能，减少天然气消耗，废气风机（主送风机）、吸风风机等均配备变频器，节约电力消耗；采用节能型空压机。

4 治理效果

该项目于2017 年9 月全部竣工，开始试运行。主要设施为1 套RTO 废气焚烧处理系统、VOC 在线检测仪、配套空压机等，其余为印刷机进风系统改造、通风设备、RTO 平台建设、RTO 风管支架、RTO 主电缆桥架支架等建设工程。本项目预计总投资为1 800 万元。

某公司采用RTO 焚烧技术代替活性炭吸附技术对有机废气进行处置后，处置效率可以达到98.3%以上，该公司有机废气排放浓度将低于20 mg/m3。

根据检测报告，2017 年9 月6 日1 号药包排气筒烟气流量为107 789 m3/h，排放浓度为3.4 mg/m3；2 号食包排气筒烟气流量为46 994 m3/h，排放浓度为3.95 mg/m3。2017 年9 月7 日1 号药包排气筒烟气流量为108 505 m3/h，排放浓度为3.35 mg/m3；2 号食包排气筒烟气流量为44 811 m3/h，排放浓度为3.24 mg/m3。

某公司RTO 废气净化系统设计处理风量为15 万m3/h，根据公司实际生产情况，RTO 废气净化系统实际处理有机废气量按系统设计量的75%进行计算，该公司设备年运行时间平均为7 200 h。则全年需处置废气量为：G＝15×75%×7 200＝81 000 万m3/a。

本项目改造前采用活性炭吸附，VOCs（总量）排放浓度低于120 mg/m3；改造后采用RTO 焚烧处置，VOCs（总量）排放浓度低于20 mg/m3。

经计算，全厂1 个排气筒排放VOCs（总量）改造前后分别为：M前＝81 000×10 000×120÷109＝97.2 t，M后＝81 000×10 000×20÷109＝16.2 t。

则本项目年削减有机废气排放：M减排＝M前－M后＝97.2－16.2＝81 t。