10月9号下午,由广东省包协情报委•《包装前沿》杂志主办的6个QQ群、3个微信群同步举办了“VOCs末端治理技术的困局与出路”主题探讨活动,活动邀请了中印协VOCs治理委员会主任李建军、中印协VOCs治理委员会技术顾问林建东、参化王成林、西安昱杰苏翔宇、杭州天祺杨峥雄、绿洋洲许伟深、河北天龙肖岗行、环葆嘉简甦等业内专家就蓄热式焚烧(RTO)、活性炭吸附回收、浓缩+热力燃烧、软包装企业VOCs末端治理思路、对企业VOCs治理的建议等主题进行了探讨,并讨论了对“治理不划算,直接交罚款”这一做法的看法,9个群约3000多位群友关注了此次活动。
以下是技术讨论内容:
一、蓄热式焚烧(RTO)
众所周知,RTO是一种高效有机废气治理设备。与传统的催化燃烧、直燃式热氧化炉(TO)相比,具有废气分解效率高(99%以上)、热回收效率高(≥95%)、运行成本低、能处理大风量低浓度废气等特点,浓度稍高时,还可进行二次余热回收,大大降低生产运营成本。
目前,RTO在很多行业都获得普遍的使用,并且效果也不错。那么,当蓄热式焚烧(RTO)用于软包装时,效果怎么样呢?使用时应该注意哪些事项呢?
天龙环保肖岗行:
RTO燃烧技术主要是配合转轮浓缩,适合低浓度、大风量,一般适用于大中型企业。投资比较大,比较适合十几万风量或几十万风量的项目。
天祺环保RTO杨工:
RTO代表了工业废气净化领域的最高技术水平,该系统还因其极高的运行可靠性、坚固的设计、操作的简便性以及较低的维护成本而受到广泛赞誉。因此,该系统已被多个行业看作是一种最经济且具有广泛适应性和耐用性的装置。用于软包装的话,我们的塑料凹印机现有回风系统是仿富士结构的,不合理,应该改进后再考虑RTO,否则会出现回风倒流现象。只要总排风浓度大于2.5g/m3.h,RTO就可实现自供热运行。
天龙环保肖岗行:
如果不进行转轮浓缩,那么RTO的运行费用会非常高。
参化王成林:
RTO技术用于软包装行业技术上完全没有问题。但是如何解决RTO运行和软包生产工况相匹配这是一个核心挑战,比如生产产品品种变化、生产过程中换辊、生产产量变化等这些因素均会导致废气中VOCs浓度以及风量、组分波动,而这些均会影响RTO的运行成本。另外一个注意点是:各软包工厂的生产设施不同,对RTO运行成本也会有较大不同,比如有些生产厂房由于温度相对恒定,就不需要考虑环境温度对挥发量的影响,反之则必须要考虑。这是有实际教训和案例的。
天龙环保肖岗行:
所以要把浓度浓缩到2.5g/m3.h。
《包装前沿》沈晓芸:
我看大家都提到了浓度的问题,我们软包装企业的VOCs浓度低,是否适用RTO?
天龙环保肖岗行:
如果不用转轮不适合。
《包装前沿》沈晓芸:
也就是说,必须要先浓缩?
天祺环保杨峥雄:
如果车间排风温度低,可用转轮浓缩再进RTO。如果机上排风通过改进,浓度可达4g/m3.h以上,就不必浓缩了。
天龙环保肖岗行:
有2000mg/m3.h的浓度就可以直接使用RTO。
林建东:
印刷废气浓度和排量经常会有几十倍的差异,范围变化很大。比如额定10万风量的RTO,当只有一台印刷机工作时,排风只有1万时,如何处理?
天龙环保肖岗行:
是否选择使用RTO要看企业印刷和复合设备的规模。如果是林总所说的这种工况,使用转轮不行,使用RTO也不行。
林建东:
如果我现在有3台印刷机,打算在3年内每年增加一台,请问现在应该配多大风量的RTO?
天龙环保肖岗行:
要看三台设备的风量和浓度及成分来计算,转轮在每个规格中都有最高浓缩倍数和最小使用风量要求。只说台数不易计算。RTO讲处理风量。
天祺环保杨峥雄:
用实用溶剂量反推需要排风量。
林建东:
假如我现在3条线是3万风量,之后每年加一台也是1万风量的,现在应该配多少风量的?
天龙环保肖岗行:
按4万风量计算,如果工况不全设计出来不会好用。风量在额定风量20%以上时,RTO正常运行。
西安昱昌旋转RTO-任玲辉:
处理风量、浓度、温度、成分都能确定后,再设计出来的RTO方案最节能,最好用。
渭南印机杨:
要根据各个厂家的不同情况不同设计,投资不能太大。
天龙环保肖岗行:
既要考虑设备工况,也要考虑工艺及油墨和溶剂情况,还要考虑企业共用工程情况,工况全了才能设计得心应手。
参化王成林:
据参化的经验,目前软包行业印刷环节、洗版车间等环节的有机废气不宜直接进入RTO处理,否则运行成本会高到企业无法承受。当前的常规路径有二个选择:1是浓缩,包含转轮或者活性炭、活性炭纤维等工艺;2是通过改造现有的烘箱,比如改善密封,还有通过不同路径做热风回用,这二个选择均是提高废气浓度、减少风量的目的,从而降低RTO的投资和运行成本。目前1方案较成熟,对现有印刷工艺影响小,但是投资较大,2方案在探索中,有投资低的优点,但是安全及产品质量要谨慎。
天祺环保杨峥雄:
RTO只是开机时要消耗能源,正常运行后就不用耗燃油。
参化王成林:
RTO能耗不一定大。运行成本的构成:风机电耗用于克服处理系统的阻力+浓度不够时需要补充能耗,从这成本构成就可以去分析具体案例。单纯说成本高低没有意义,高低是一个比较,基准要首先确定,否则只说高低,无法争论清楚。
贾普臣环保VOCs治理亚乐士:
RTO的工艺消耗,与设计有很大的关系。国外的消耗普遍比国内目前技术水平的消耗低很多,这是欧美等国家用这个技术合理性的核心,但是对于需要开机烘炉的RTO来说,工艺连续性是降低工艺消耗的最重要因素,另外去除率的高低以及对工况合理分析的经验才是降低工艺消耗的重要因素。
林建东:
RTO只能一次性投入做集中处理,对是否预留未来余量十分纠结,谁都不知道来年是什么环境。
昱昌苏翔宇:
软包工厂的生产工况不恒定,RTO的运行成本也不一样,要根据不同客户工况条件因地制宜的选择,抓大放小,解决主要矛盾。
天龙环保肖岗行:
王总说的有道理,现在是治理污染,不能单纯强调运行费用,如果不是连续生产企业不宜使用RTO。
林建东:
按双班制,换版、停单、维修等,平均开机率很多不到50%。
渭南印机杨:
中国包装业起步晚,目前来看,成本在不断加大。如果不考虑成本,许多企业不会考虑的。环保是好事,但不能杀鸡取卵!
天龙环保肖岗行:
按每天计算,如果是单班12h或8h工作时间,不宜使用RTO。
林建东:
这里是否做一个结论:如果订单稳定、开机率高就适合RTO,如果三天打渔两天晒网的企业就不适合。
天龙环保肖岗行:
林总说的有理。
天祺环保杨峥雄:
的确,国外上规模的凹印企业,一般都是选择的RTO处理废气。
二、活性炭吸附回收(此处略)
三、浓缩+热力燃烧(此处略)
四、ESO
目前,博士特、陕西北人和广东环葆嘉已展开对凹印机减风节能的一系列行动,其手段都是通过增加烘箱热风的循环利用率,减少排风量,增加废气排放浓度,达到节能的效果并为后续的废气处理打下基础,部分企业的技术已经投入使用,通过检测,印刷品溶剂残留量更低,其节能效果更优于热泵。
如广东环葆嘉公司的ESO技术,把凹印机的所有烘箱的循环热风和排风有机结合起来集中控制,减风量、废气浓度提升和节能效果的程度可以做到更高,而且只需要1套LEL检测系统,造价也降低很多。
在降低总排风量的基础上,同时实现烘箱微负压,并利用进入加热器的新风吸口吸取油墨盘附近的挥发气体,可以降低废气和热量的泄漏和有效收集无组织散发的废气,对改善车间环境非常有帮助。
基于现有废气处理设备尚未成熟,建议软包装企业把节能和环保改造分两步走,可以先做节能和减少排放量及改善工作环境,等到时机成熟时再考虑解决最后的环保问题。
那么,减风量的依据是什么呢?
环葆嘉节能简甦:
对于包装印刷企业最关心的问题——溶剂残留,行业内一直存在着这样的一种误区:只有大风量才能把溶剂带走。其实并不是这样。
溶剂的挥发过程与水的蒸发过程相同,都遵循着道尔顿蒸发定律。
道尔顿蒸发定律:W=C∆e/p
其中,W是水面上水的蒸发速率,∆e(∆e=e-es)是表面水温对应的饱和水汽压e与水面上空气中实际的水汽压es的差,C是风速系数,与风速大小相关,p是水面上的气压。水的蒸发速率与风速系数和水汽气压差成正比,而与水面大气压成反比。
如图所示,在对承印品上油墨层的干燥过程中,传热与传质同时进行,热量由热气流以对流方式传递给油墨层表面,进而传递到油墨层内部,而溶剂由油墨层内部扩散到油墨层表面,气化后被热气流带走。
图中Q是换热速率,N是传质速率,也就是溶剂挥发速率,T和Ts分别是热气流和油墨层的温度,而e和es分别是热气流中和油墨层表面溶剂蒸气的分压。热气流和油墨层表面的温度差∆T,(∆T=T-Ts),决定了换热速率Q的大小,而热气流和油墨层表面溶剂蒸气的分压差∆e,(∆e=e-es),决定了溶剂挥发速率N的大小,而气膜是形成温度差和浓度差的区域。油墨层相当于水层,油墨在其中呈液态形式,在温度升高的过程中,溶剂分子不断扩散到油墨层表面,进而从液态相变成气态,即溶剂蒸气,之后被热气流带走。
由于油墨层中溶剂是液态,因此油墨层表面溶剂气体呈饱和状态,即油墨层表面的溶剂蒸气压为饱和蒸气压,在热气流中溶剂蒸气非饱和条件下,形成蒸气压差,并在此压差的推动力下不断相变,从液态相变为气态,直至将油墨层中的溶剂挥发干净,达到干燥效果,简单地说,只要热气流中溶剂蒸气压没有饱和,溶剂会一直从液态相变为气态,直至油墨层中的溶剂挥发殆尽。
由于风速与浓度差对溶剂挥发速率都产生正向影响,如道尔顿蒸发定律所示,因此凹印干燥装置主要采用热风对流型而很少使用干燥辊筒型作为干燥方式,因为前者加入了热风吹扫方式,不但增加了干燥速率,而且可以降低干燥温度,防止承印品在干燥过程中会伸缩变形过大。干燥热风中的溶剂蒸气只要没有饱和,油墨层中的溶剂会一直持续挥发,且在控制上限浓度水平以内的溶剂蒸气对溶剂挥发速度影响较低。另外,影响油墨中溶剂挥发速度的因素很多,除了达尔顿蒸发定律所示的风速和浓度差之外,还包括溶剂的导热系数以及墨层厚度等诸多条件,不能简单的将溶剂残留与安全控制上限条件下的溶剂蒸气浓度进行联系。
可以说,道尔顿蒸发定律就是减风量的依据!
天龙环保肖岗行:
印刷机烘干系统设计中,为达到一定的干燥效果,通过热风吹扫烘干的形式对印刷表面进行干燥,其基本的原理为利用一定温度的洁净空气带走附着在印刷物表面的挥发性有机物。
在通常的印刷机烘干系统设计中,通常利用新鲜空气进行干燥,印刷机单元排风口直接连接印刷机排风总口。为了降低设备能耗,现在的印刷单元排风会有一部分风返回到印刷单元进口,达到降低设备能耗的目的。但一般操作中,为达到一定的印刷速度,通常回风阀门全部关闭。致使单元设计达不到降低设备能耗的目的。
现运行的印刷机,排风风量一般在每单元3000~4000m3/h,排气浓度一般在400~1000mg/m3,其排放浓度远没有达到挥发性有机物的爆炸下限的四分之一。如果采用部分回风,利用一定浓度的热风去干燥,可适当提高烘干单元的过风量,来弥补挥发性有机物分压增高限制。
林建东:
当凹印机采用减风浓缩后,对烘箱的气压平衡非常敏感,如果不是采用双风机结构,总排风管内的负压值的变化会干扰到烘箱的气压,RTO巨大的风阻在风机低频时会导致总排风管的负压波动,这是很大的问题,所以烘箱双风机必须要采用。
环葆嘉节能简甦:
无论是哪一种减风量的方案,其实都是基于充分利用循环热风来实现的。
西安昱昌旋转RTO-任玲辉:
增加循环热风风量,提高风速也是关键。
环葆嘉节能简甦:
对。
天祺环保杨峥雄:
增加循环热风风量,提高风速是关键,还可适当提高烘干温度。
天龙环保肖岗行:
烘箱改造后还可以大大降低印刷机运行能耗,同时在国家大力治理环境污染的形式下,印刷设备配套废气治理设备是必然的,烘箱改造后,可进一步降低有机废气治理设备的投资,降低设备的总装机功率和运行费用。
环葆嘉节能简甦:
传统送排风系统其实就已经有减风量的机构,只是不好用而已。
ESO是专门针对凹版印刷机、干法复合机、涂布机等开发的智能化多功能设备,具有送风、节能、浓缩、减排等十项功能,直接替代传统印刷机、复合机、涂布机等设备中的送排风及加热模块,全方位满足生产、节能、环保、卫生等多种需求,从源头上解决了包装印刷企业高污染、高能耗、车间环境差等问题。
ESO不仅仅是减风量与节能,更加全面考虑环境的改善。
ESO的总量控制富集技术,特别适用于有多段烘箱的干燥系统,可以使干燥烘箱内的VOCs浓度沿总排风方向逐渐升高,如此可以确保最后一段干燥烘箱内的VOCs浓度为干燥系统内的最高浓度。再通过调节总排风量以控制系统内最高VOCs浓度略低于其爆炸下限的25%(25%LEL),如此可以在大幅度减小排风量的同时确保生产安全。
家电院张工:
ESO就是用于凹版印刷机减风增浓的神器。
林建东:
风量减得越多而且车间不臭且残留达标的就是好办法。
环葆嘉节能简甦:
我们与欣达等机械企业已经在开展联合研发,让烘箱与ESO无缝对接,可以更好地实现节能减排与环境改善。
西安昱昌旋转RTO-任玲辉:
ESO最终浓度控制25%LEL是自动风门实现的吗?
环葆嘉节能简甦:
是的,全自动。
环葆嘉节能简甦:
200m/min速度的印机风量可以减到5000以下,车间气味比改造前2万风量时还小。
西安昱昌旋转RTO-任玲辉:
经过实践测试,最终浓度可以达到多少?
天祺环保杨峥雄:
ESO十RTO,是很好的方案。
《包装前沿》沈晓芸:
让烘箱与ESO无缝对接,这样的话,是否企业的前期投资可以大大降低呢?
环葆嘉节能简甦:
让烘箱与ESO无缝对接,这样的话,不但企业的前期投资可以大大降低,还能实现免费供热,软包企业变成低污染、低能耗的绿色企业。
ESO+可以成为各种系统解决方案,加的对象包括RTO、RCO、TO、CO甚至活性炭回收。
林建东:
所以印刷设备、减风和末端治理设备环环相扣,以前的只考虑末端是犯非常低级的错误。
五、“与其花巨资投入末端治理设备,既达不到处理效果,还要花极大的运营成本,不如直接交排污费合算”,这种办法可行吗?(此处略)
六、对企业VOCs治理的建议
李建军:
任何一种治理技术都有其特定的适用范围和使用条件。应该各方面凝心聚力,千方百计寻求“既达标排放,又成本适当”的经济适用的整体解决方案。当然,包装印刷行业特别是软包装行业的治理难度大,中小微企业治理更难,问题确实比较多,但是,只要大家不懈努力,难题迟早会被破解。
林建东:
软包装废气治理问题出在两方面,一是软包装尤其是凹印机的废气浓度偏低和排量不稳定,这类废气的确不好处理。二是很多废气治理公司对软包装业的废气情况不了解,可以这样说,之前大部分的环保设备都是通用的,可以适用于很多行业,但专门针对软包装企业量身定做的技术和产品非常少。
环葆嘉节能简甦:
我对软包行业VOCs治理的前景持乐观态度,我们正与多个具有相对优势的企业开展合作,联合起来为行业提供经济适用的解决方案。
林建东:
之前凹印机生产厂家只考虑印刷设备的性能,根本没有考虑如何有利于废气治理,但现在的情况已经发生改变。据我所知,现在博斯特、陕西北人和江阴力达已经对凹印机的烘干排风系统做了新的设计,还有广东环葆嘉公司专门针对现有凹印机烘干系统开发了替代产品,这些都是针对软包装行业废气治理的,另外我也知道已经有其他公司在这方面进行投入,而在之前是无人问津的。现在整个行业都开始重视了。
在环保严管地区,规模小、效益差、资金和场地缺乏的软包装企业最好选择有计划有步骤地体面结业,尽量把损失降到最低,不要等到环保局来贴封条时再做决定那时就很被动,可以说,这次环保风暴肯定要使部分企业退出市场,这是必然的,也建议现在有能力的企业尽量帮助这些有困难的同行,兼并收购对双方对社会都有利。
对于中等规模但资金不太宽裕的企业,建议在环保投入上要量力而行,在设备选择上要充分调研,多听各方意见,选择最适合自己的产品,现在废气治理市场的确有点乱。再有,可以选择跟一些类似租赁或EMC的公司合作,减少一次性的资金投入。
而对于实力雄厚的软包装企业,希望他们更多的承担行业责任,协助推动废气治理技术的进步,对于一些新技术新产品的研发和推广尽量给予协助和支持,大企业愿意吃螃蟹做尝试对整个行业的技术进步作用很大,很多新技术不是生产者而是使用者想出来的。
虽然废气治理市场空间非常大,但这个行业的风险还是非常高的,有很高的技术门槛,这几年搞这行亏大钱的不在少数。
针对软包装行业废气治理,希望通过行业协会,尽快摸清本行业废气治理的脉络,制定适合本行业废气治理的路线图,通过市场和协会的力量完善产业链,针对一些薄弱环节组织攻关。
根据软包装行业废气的特点来看,对于完满解决废气问题,不是单靠几家蓄热焚烧或催化焚烧设备的公司就能解决问题,废气源头控制、废气收集、废气浓缩等都需要更多其他专业的参与者。举一个简单的例子:如果一家个体户做出可以把油墨盘很科学封闭起来的小产品,对于软包装行业来说,他的贡献不少于一家跨国公司把RTO的技术升级,可谓小兵立大功。
软包装废气治理产业链尚未成型,尤其缺乏专和细的配套,但这也是给大家一个机会,如果在这个时候把自己定位好,很容易在这个庞大的产业中占一席位。
软包装行业废气治理属于全方位的立体战,既需要一些尖端武器攻克技术难关,也需要地面游击队把一些平时看来微不足道但又与废气有关的事项逐一解决,比如像烘箱密封和油墨降温之类,前者需要借用业外力量解决业内技术难题,后者需要做好内功,把当下该做的事做好。
未来废气治理技术要做到适应工况范围大、排放达标、价格适中、使用成本较低,这是满足软包装企业的基本条件。目前根据本人关注的几个项目进展情况看,实现上述目标指日可待!
(因篇幅问题,本文有精简)
小编:本次讨论重点关注了VOCs末端治理技术部分,有群友反应说:你们讨论了一下午,到底让我们选哪个?综合大家的讨论,就会发现,这个问题没有唯一的答案。企业的规模大小、开工情况,甚至是订单情况不同,适用的治理技术也会大大不同。
原标题:【今日头条】独家!VOCs末端治理技术的困局与出路(群探讨实录)