一  前言

包裝印刷行業(yè)的VOCs排放主要集中在印刷、烘干、復合和清洗等生產(chǎn)工藝過程中，主要來源于油墨、粘合劑、涂布液、潤版液、洗車水，溶劑等含VOCs的物料的自然揮發(fā)和烘干揮發(fā)。軟包裝印刷是VOCS廢氣排放大戶，估算超過120萬噸/年。

2015年起，包裝印刷業(yè)被國家列為VOCs排污收費試點行業(yè)，軟包裝印刷行業(yè)面臨巨大環(huán)保壓力，軟包裝行業(yè)的VOCs治理是一個系統(tǒng)工程。軟包裝印刷廢氣具有以下特點：廢氣風量大濃度低；廢氣風量、濃度變化大；開機、換單時間不固定；溶劑成分復雜多變；不受控部分多，包含墨槽封閉性、烘箱密閉性、車間環(huán)境氣流流向、車間溫度等。因此，包裝印刷行業(yè)VOCS廢氣治理工況異常復雜，從二十世紀九十年代起，我國廣大軟包裝從業(yè)者及相關(guān)學者就不斷探索VOCS廢氣排放的治理技術(shù)路線，經(jīng)歷了活性炭吸附、溶劑回收、催化燃燒、轉(zhuǎn)輪+RTO、等離子分解、光催化分解等各種技術(shù)。這些治理技術(shù)，要么處理不達標，要么能耗巨大，要么會產(chǎn)生二次污染，一直沒有獲得良好的經(jīng)濟和社會效益，在軟包裝印刷行業(yè)并沒被使用者認可。

自2016年10月起，在中國印刷工業(yè)及器材協(xié)會VOCS防治及污染治理委員會的大力倡導和推動下，“減風增濃+RTO”技術(shù)路線在軟包裝印刷VOCS廢氣排放治理上得到應用，并獲得了巨大的成功，有效治理了有組織VOCS廢氣排放，并取得了環(huán)保達標和節(jié)能降耗雙重效益，包裝印刷行業(yè)從業(yè)者認為VOCs治理走到了相對成熟階段。

但是，通過對近30多家軟包裝企業(yè)實際案例應用跟蹤發(fā)現(xiàn)，“減風增濃+RTO”技術(shù)路線，有效的解決了包裝印刷車間有組織廢氣的凈化問題，對印刷車間無組織廢氣處理的效果微乎其微，如何全面的解決軟包裝印刷車間無組織的VOCS廢氣排放成為需要探索的新課題。

作者本人參與了國內(nèi)20多家軟包裝企業(yè)VOCS廢氣治理工程的項目，在參與過程取得了大量的數(shù)據(jù)，也總結(jié)了大量的VOCS治理經(jīng)驗。結(jié)合自己10多年印刷機設(shè)計經(jīng)驗，規(guī)劃了一整套軟包裝印刷車間無組織VOCS治理的技術(shù)路線，希望能拋磚引玉，對國內(nèi)軟包裝企業(yè)帶來一些啟發(fā)。本文以一個標準的軟包裝印刷車間為例進行計算說明，該車間配置4臺10色車速200m/min的印刷機和2臺車速150m/min的干復機，車間全部密閉，空調(diào)送風。

圖1 包裝印刷廢氣整體解決方案流程圖

二 車間總體布局規(guī)劃

此軟包裝印刷車間的環(huán)保治理要求即要滿足管道排風和車間內(nèi)部環(huán)境環(huán)保VOCS排放≤50mg/m3的標準，又要滿足GMP認證凈化要求，還要滿足工業(yè)制造企業(yè)節(jié)能將耗要求。

該印刷車間物流通道設(shè)計在印刷機的兩側(cè)，通道寬度為6米。印刷機操作側(cè)設(shè)計人流通道，寬度為3米。印刷機兩兩背對背放置。2臺干復機邊放在車間的端頭。

車間長度45米，寬度40米，有效使用面積1800M2。印刷機凈高度為3.3米，帶加末色長烘箱和翻轉(zhuǎn)料架后印刷機高度為3.7米，此印刷車間吊頂高為4米。進排風管道設(shè)置在吊頂上方。

圖2 車間布局圖

三 車間環(huán)境無組織氣流管理及收集

此車間按照GMP要求建設(shè)，為10萬級凈化車間。GMP標準中第四十八條，規(guī)定潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)、不同級別潔凈區(qū)之間的壓差應當不低于10pa，不同功能區(qū)之間也應當保持適當?shù)奶荻?。印刷車間的物流通道設(shè)計為空調(diào)恒溫正壓區(qū)，印刷車間的人流通道設(shè)計為降溫正壓區(qū)，印刷機和印刷機的后部設(shè)計為高溫負壓區(qū)。正壓區(qū)為進風區(qū)域，負壓區(qū)為排風區(qū)域。這樣車間整體靜態(tài)氣流是由印刷機四周向印刷機后部流動的。當然，排風抽風、設(shè)備的運行、人員的移動等會形成對氣流流向的擾動。將印刷機四周做保溫隔斷，對印刷機進行封閉，如圖。

圖3 保溫隔斷

隔斷外的通道區(qū)域形成+10Pa的正壓區(qū)，隔斷里面區(qū)域形成-10Pa的負壓區(qū)，隔斷外部空調(diào)氣流會透過隔斷縫隙向隔斷里面流動。由于印刷機源源不斷的從墨槽下部和烘箱縫隙處大量抽走無組織氣流，造成印刷機后部為負壓區(qū)域，空調(diào)的不斷進風使印刷機四周形成正壓區(qū)域，這樣既可很好的控制住無組織VOCS廢氣的飄散。由于GMP要求車間正壓，會有部分氣流透過車間門窗外溢，由于量不大，本方案忽略不計。

在隔斷內(nèi)的印刷機油墨槽下部設(shè)置LEL減風增濃系統(tǒng)進風地排風抽氣管，這些風抽入到印刷機干燥熱風系統(tǒng)作為干燥新風，印刷機每色地排抽風600m3/h；同時印刷烘箱負壓進風做為另一部分LEL減風增濃系統(tǒng)進風，印刷機每色烘箱負壓抽風200m3/h；這樣總的每臺印刷機有組織排廢抽風8000 m3/h，廢氣濃度達到3.5g/m3-5g/m3。

在干復機上膠工位設(shè)置隔斷，對上膠工位無組織廢氣揮發(fā)進行隔離，隔斷內(nèi)部主動風機排廢抽氣，使隔斷內(nèi)部形成-1Pa的負壓區(qū)，隔斷外部空調(diào)氣流會透過隔斷縫隙向隔斷里面流動。隔斷抽氣做為干復機烘箱加熱進氣，進氣量為4000 m3/h；干復機烘箱負壓進氣1000 m3/h；這樣總的每臺干復機有組織排廢抽風5000 m3/h，廢氣濃度達到4.5g/m3-5.5g/m3。

以上有組織廢氣由排風機送入RTO設(shè)備進行凈化處理。車間總體有組織廢氣抽氣量為42000m3/h，廢氣濃度在3.5g/m3-5.5g/m3之間。

圖4 隔斷內(nèi)外風壓分布圖

實際使用中，印刷機烘箱不可能絕對負壓，在進料口、出料口總會溢出一定的廢氣，而這部分廢氣由于已經(jīng)經(jīng)過減風增濃了，濃度在3.5g/m3-5g/m3。在筆者實際測量中，這部分溢出廢氣量因印刷機機型不同而變化很大，最高可達100m3/h，最小也有30m3/h，相當于每個色組每小時釋放到車間100-500g/h VOCS；同時，雖然印刷機油墨槽下部設(shè)置LEL減風增濃系統(tǒng)進風地排風抽氣管，但仍然有一部分溶劑揮發(fā)到車間，作者經(jīng)過大量測量數(shù)據(jù)并根據(jù)正態(tài)分布計算，這部分每個色組每小時釋放到車間50-200g/h VOCS；這樣總的每臺印刷機給車間帶來1500-7000g/h 的VOCS逸散到車間成為無組織廢氣。干復機也同樣，進料口、出料口200m3/h，最小也有50m3/h，相當于每臺干復機每小時釋放到車間225-1100g/h VOCS；同時，膠槽溶劑揮發(fā)到車間，大約100-600g/h VOCS；這樣總的每臺干復給車間帶來325-1700g/h VOCS無組織廢氣；車間總體無組織廢氣量約為：7-32kg/h。

為了盡量減少無組織VOCS廢氣的產(chǎn)生，需要給墨槽、墨桶、膠槽、膠桶加裝密封蓋子，需要改善印刷烘箱進出料附近的風嘴吹風方向，盡量減少烘箱溢風。通過密封管理后，車間總體無組織廢氣量約為：4.2-28.8kg/h。

通過氣壓壓差分區(qū)和氣流圍擋，可以有效的將車間無組織廢氣集中到印刷機及印刷機后部。為有效的將這部分VOCS廢氣收集、銷毀，印刷機、干復機后部設(shè)置無組織廢氣抽氣管，將無組織廢氣變成有組織廢氣。印刷機每臺無組織廢氣抽氣量為20000m3/h，干復機每臺無組織廢氣抽氣量為5000m3/h，這樣車間總體無組織廢氣抽氣量為90000m3/h。產(chǎn)生了新的90000m3/h的有組織廢氣，廢氣濃度在47mg/m3-320mg/m3之間，通過濃縮進入RTO處理。

四 車間空調(diào)的規(guī)劃

根據(jù)車間GMP10萬級凈化要求，車間換氣次數(shù)12次/h，壓差≥10Pa，氣流流速小于0.54m/s，車間溫、濕度：冬季20~22℃;夏季 24~26℃;波動±2℃。冬季濕度30-50%，夏季濕度50-70%；車間空間體積為7200 m3，換氣量要大于90000m3/h；由于有組織抽風排氣和無組織抽風排氣總量為132000m3/h，因此車間空調(diào)進風設(shè)計為135000 m3/h；空調(diào)溫差20℃，空調(diào)選擇功率為65萬大卡；采用循環(huán)風可以降至20萬大卡。

因此，在每臺印刷機操作側(cè)上方設(shè)置空調(diào)送風管道，每條管道設(shè)置6個出風口，風速1.5m/s；車間兩端物流通道上方設(shè)置空調(diào)送風管道，共2條，每條管道設(shè)置3個出風口，風速2m/s。

五  無組織廢氣的處理方法

車間無組織廢氣抽氣量為90000m3/h、廢氣濃度在47mg/m3-320mg/m3之間，目前最為有效的處理方法就是沸石轉(zhuǎn)輪濃縮+RTO技術(shù)路線。選用一臺10萬風量的沸石轉(zhuǎn)輪，處理效率大于90%，濃縮倍率15倍，脫附風量為6000 m3/h。該系統(tǒng)總用電功率122KW，脫附用熱30萬大卡，占地面積10米X8米。濃縮后的廢氣濃度達到1.5g/m3-5g/m3之間，和有組織廢氣并聯(lián)后一起送入RTO焚燒，基本可以實現(xiàn)熱量平衡，不需要額外補充天然氣。該印刷車間通過采用本技術(shù)方案，即實現(xiàn)了有組織廢氣的治理又完成了無組織廢氣治理，車間內(nèi)部、廠區(qū)外部無明顯臭味，環(huán)境監(jiān)測和排煙口監(jiān)測均達標。同時高濃度廢氣抽入RTO爐進行高溫氧化焚燒，VOCS高溫后分解的同時會放出大量的熱能，RTO裝置可以將這些熱能充分的回收，再送回印刷機，節(jié)約了印刷機的干燥能耗。最終實現(xiàn)了即達標排放又節(jié)能增效的目標。

六  總結(jié)

減風增濃后軟包裝印刷車間現(xiàn)場異味和安全風險會比以前明顯增加，如何有效統(tǒng)籌控制比較困難，這涉及到建筑設(shè)計、工廠布局、暖通、凈化、流體多個交叉學科等，以及印刷機上墨設(shè)計、烘箱設(shè)計、現(xiàn)場封閉和氣流組織等。本文作者結(jié)合自己經(jīng)驗與相關(guān)計算，給出了包裝印刷車間VOCs整體治理一種解決方案。希望更多企業(yè)和學者對包裝印刷VOCs治理深度治理不斷研究，提升行業(yè)治理水平。

轉(zhuǎn)載自:谷騰環(huán)保網(wǎng)   發(fā)布于:2018年8月9日