软包装印刷VOCs治理与旋转式RTO技术

1、软包装印刷VOCs治理与旋转式RTO技术作者：李承祖李承祖，西安昱昌环境科技有限公司副总工程师， 高级工程师，印刷机技术专家，1982年西安理工大 学印刷机械专业本科毕业，中国卫星式柔版印刷机 技术创始人。据广东省环境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 业实际使用如形同虚设，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 比较高，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

2、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台理技术。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。各地要求不同，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，不能随着时间的持续 排放不断地增加而出现超标。经得起第三方在线监测。（三）利用

3、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、紫外光管、催化剂、设备关键件就会使企业投入无 限的费用。（五）解决无组织废气对环境的危害。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。早期上马的在推出，也有企业还在 继续上马。二是分解法，利用紫外线、微生物或等离子等方式将VOCS进行催化分解，60%-90%的分解效率

4、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，造成了单一的分解法无 法满足目前VOCS台理的要求。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、涂布覆合行业通用的 方法，净化率高，热效率高。RTO氧化燃烧法净化率达到97%以上。其中旋转式RTO争化 率高达99%-99.5%是燃烧法中效率最高的一种的处理方式。共识早在2016年，中国印刷及装备器材工业协会环保及 VOCS台理分会在了解国内现状 和国际发展情况后，明确指出“凹印 VO

5、Cs末端治理如果短期内没有新技术出现，RTC将 成为主流。” 2017年12月该分会成员在芜湖相聚，肯定了两年来推广使用RTO技术的成果。一、RTO燃烧法处理达到国家和地方排放标准。二、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。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.旋转式RTO特点一、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。二、旋转式RTC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沖上；三、旋转式RTO由于体积小，散热少，热效率明显提高。能有更多的

6、热能提供 给印刷涂布设备。四、旋转阀阀体的寿命在二十年以上。五、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；还有是金属安全膜自动爆裂。这是昱昌公司防止RTO产生爆炸保证设备安全运行关键技术。旋转式RTO结构旋转式RTO勺结构分为驱动区、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的输 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、密圭寸性及寿命都有严格的 要求。热能回收利用旋转式RTO工作时，首

7、先利用天然气预热加热区，达到800 C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。下图为某公司设备使用 RTO供热与原来使用两种锅炉供热成本对比用旋转式RTO需要热量（万大卡）RTO供热（万大卡）余量（万大卡）160.71428571734.64286用天然气需要热量（万大卡）天然气（m3每月费用（万元）160.7142857210.08403452.94118用生物质需要热量（万大卡）生物质T/h每月费用（万元）160.714285725.71429VOCS废气收集与浓缩

8、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，RTC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，通过减风增浓技术一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刀口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，所有烘箱均为微负压状 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

9、 种方法恰恰实现了减风增浓的目的。当新风管、回风管、排废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 2g/m3-6g/m3之间，车间无组织气体是否减少。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 泄露。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

10、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通路的风门大小。另外，印刷机热风废气系统部分管道中存在 正压力，是造成废气再循环时泄露的主要原因，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。效果在国内已有30多家厂商选用西安昱昌旋转式 RTO设备。在中国印工协VOCS台理委 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。