市場(chǎng)困局促進(jìn)凹印行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)

薛志成

當(dāng)全國(guó)人民沉浸在9.3大閱兵的豪情壯志時(shí)，陶醉在強(qiáng)烈的民族自豪感時(shí)，我們還享受了一次空前的福利—閱兵藍(lán)。可是幾天過后，霧霾又深深包裹著整片天空，作為印刷包裝行業(yè)的一名資深人士，筆者陷入了深深的沉思……

在我國(guó)，為包裝行業(yè)做出巨大貢獻(xiàn)的凹印工藝在經(jīng)歷了近20年的高速發(fā)展后，再次面臨市場(chǎng)的挑戰(zhàn)與洗禮。由于凹印過程存在大量VOCs排放，因此正面臨著巨大的環(huán)保壓力。歐美國(guó)家早在20年前就立法保護(hù)環(huán)境，對(duì)VOCs排放做出規(guī)定和限制，而我國(guó)VOCs治理卻剛剛起步，還存在眾多問題需要解決。

除了VOCs治理之外，降低能源消耗也是當(dāng)前行業(yè)的強(qiáng)烈呼聲。此外，我們還觀察到凹印設(shè)備面臨的發(fā)展趨勢(shì)：設(shè)備更加智能化；對(duì)降低勞動(dòng)力成本的要求越來越高；對(duì)設(shè)備效率的要求越來越高；對(duì)降低能源消耗的要求越來越高；對(duì)設(shè)備操作的工作環(huán)境要求越來越高；要求對(duì)產(chǎn)品整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行管控；“量化價(jià)值”成為客戶評(píng)估、決定投資項(xiàng)目的不二途徑。

這些問題看似錯(cuò)綜復(fù)雜，但細(xì)細(xì)分析總結(jié)后，就可以得出凹印行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)：環(huán)保、節(jié)能、智能工廠。

環(huán)保

2012年，國(guó)務(wù)院正式批復(fù)《重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》，首次把VOCs污染控制作為建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容，首次在國(guó)家性文件中明確VOCs的處理和減排目的。《規(guī)劃》中還提出了重點(diǎn)控制區(qū)域和重點(diǎn)排放企業(yè)，重點(diǎn)控制區(qū)域內(nèi)的企業(yè)將受到嚴(yán)格的監(jiān)控和管理。

近期出臺(tái)的一系列國(guó)家和地方法規(guī)更是劍指印刷行業(yè)，例如，北京市從今年10月1日起開始征收VOCs排污費(fèi)，通過揮發(fā)性有機(jī)物清潔生產(chǎn)評(píng)估、排放濃度低于或等于本市排放限值的50%，且當(dāng)月未因污染環(huán)境受到環(huán)保部門處罰的，收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為每千克10元；對(duì)于存在未安裝廢氣治理設(shè)施、廢氣治理設(shè)施運(yùn)行不正常或揮發(fā)性有機(jī)物超標(biāo)排放等環(huán)境污染行為的，收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為每千克40元；其他情況收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為每千克20元。上海市、江蘇省印刷行業(yè)VOCs排放收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)也在制定中。這些規(guī)定都將促進(jìn)印刷行業(yè)尤其是凹印行業(yè)的產(chǎn)品升級(jí)和企業(yè)轉(zhuǎn)型。

凹印行業(yè)VOCs治理方法主要有回收技術(shù)和RTO蓄熱氧化技術(shù)兩種，但國(guó)內(nèi)的相關(guān)技術(shù)還不是很成熟，仍存在一些問題，如吸附率快速下降、溶劑酸化、安全問題以及混合溶劑后期的分離處理等。

因此，采取一套行之有效的方法和高品質(zhì)的設(shè)備才是應(yīng)對(duì)問題的法則。對(duì)單一溶劑進(jìn)行吸附→回收→冷凝→精餾，得到高純度的溶劑，實(shí)現(xiàn)溶劑的循環(huán)使用，既環(huán)保又有經(jīng)濟(jì)效益。采用RTO蓄熱氧化技術(shù)對(duì)排放的混合溶劑進(jìn)行處理，并對(duì)熱能進(jìn)行回收利用，這樣才是最為有效的處理辦法。而且，在進(jìn)行這兩項(xiàng)VOCs處理措施之前，對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行改造，加裝LEL安全循環(huán)裝置，可以降低VOCs回收設(shè)備和RTO蓄熱氧化設(shè)備投資的40%以上。陜西北人引進(jìn)的歐洲氮?dú)獾屠淠軇┗厥昭b置（如圖1所示，其原理如圖2所示），整體回收率高于國(guó)內(nèi)同類設(shè)備20%；引進(jìn)的歐洲RTO蓄熱氧化裝置（如圖3所示，其原理如圖4所示），VOCs去除率高達(dá)98.0%～99.8%，熱回收效率高達(dá)95%。

節(jié)能

凹印過程在排放VOCs的同時(shí)，還會(huì)消耗大量熱能，這些熱能主要是印刷干燥本身所需的溶劑汽化潛熱以及VOCs尾氣帶走的余熱。按照傳統(tǒng)凹印的溶劑使用量計(jì)算，一個(gè)色組的理論加熱功率只需5～10kW，而實(shí)際上干燥功率往往達(dá)到30～72kW，甚至更高。凹印干燥所需能耗占整個(gè)產(chǎn)品成本的2%～5%，而凹印企業(yè)的利潤(rùn)也大約維持在這個(gè)水平。如果有某項(xiàng)技術(shù)使傳統(tǒng)干燥的能耗降低一半，那就意味著凹印企業(yè)的利潤(rùn)會(huì)翻番，因此，高效節(jié)能的措施應(yīng)用而生。陜西北人率先在國(guó)內(nèi)引進(jìn)兩種高效的節(jié)能方法：熱泵和熱管。

需要注意的是，在凹印所需干燥溫度低于100℃時(shí)使用熱泵，高于100℃時(shí)使用熱管。

1.熱泵

熱泵通常可節(jié)能60%～70%，全國(guó)25%的印刷企業(yè)使用電作為加熱的能源，如果這些企業(yè)都改為熱泵加熱，那么全國(guó)印刷行業(yè)每年可節(jié)約電能10.2億度，相當(dāng)于劉家峽水電站2個(gè)月的發(fā)電總量（劉家峽水電站的年發(fā)電量為60億度），也相當(dāng)于減排10萬噸二氧化碳。截止今年9月份，全國(guó)印刷行業(yè)熱泵裝機(jī)已超過1000臺(tái)。

2.熱管

熱管以前被廣泛應(yīng)用在宇航、軍工等行業(yè)，自從被引入散熱器制造行業(yè)，使人們改變了傳統(tǒng)散熱器的設(shè)計(jì)思路。

熱管換熱器的工作原理如圖5所示，排風(fēng)經(jīng)過熱管換熱器的蒸發(fā)端，熱管一端受熱，毛細(xì)管中的介質(zhì)液體迅速蒸發(fā)，蒸氣在微小的壓力差下流向另外一端（冷凝端），新鮮風(fēng)通過冷凝端時(shí)，熱管中的介質(zhì)蒸氣遇冷釋放出熱量，重新凝結(jié)成液體，液體則沿?zé)峁軆?nèi)部多孔材料靠毛細(xì)力的作用流回到蒸發(fā)端，如此循環(huán)不止，熱量由熱管一端傳至另一端。熱管的傳熱原理是靠管內(nèi)介質(zhì)的相變來進(jìn)行，高效且迅速，傳熱效率最高可達(dá)到60%以上。由于依據(jù)蒸發(fā)原理設(shè)計(jì)，熱管工作溫度越高，節(jié)能效果越明顯，其節(jié)能率通常在35%～55%。

智能工廠

汽車制造、化工、物流等諸多行業(yè)正在發(fā)生變化，以工業(yè)3.0作為基礎(chǔ)向工業(yè)4.0邁進(jìn)。在全球工業(yè)4.0背景下應(yīng)運(yùn)而生的智能制造與智能工廠迅速擴(kuò)展起來。

傳統(tǒng)的凹印工廠依據(jù)人工的技能和紙質(zhì)的信息流進(jìn)行生產(chǎn)，效率低，能源和材料消耗高，企業(yè)大而不精，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。目前，全國(guó)凹印行業(yè)仍處于2.x時(shí)代，甚至更低。為此，陜西北人依據(jù)凹印行業(yè)的特點(diǎn)，制定基于數(shù)字化的智能工廠發(fā)展模式。

智能工廠是一個(gè)復(fù)雜的龐大系統(tǒng)，主要由智能物流系統(tǒng)、企業(yè)管理軟件、生產(chǎn)信息采集系統(tǒng)和智能生產(chǎn)設(shè)備4大部分組成。通過各系統(tǒng)協(xié)同工作，構(gòu)建功能完備、具有高度自動(dòng)化的智能數(shù)字化工廠。在智能數(shù)字化工廠中，設(shè)備與設(shè)備、人與人、人與設(shè)備互聯(lián)，即系統(tǒng)中的物理對(duì)象在信息系統(tǒng)中進(jìn)行通訊，并進(jìn)行跨界信息交流，各個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)跨越整合。

在智能工廠中，凹印設(shè)備不再是唯一或獨(dú)立的主要生產(chǎn)設(shè)備，而是整個(gè)智能生產(chǎn)過程中的一個(gè)環(huán)節(jié)。整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度，從智能倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)運(yùn)送材料到凹印設(shè)備，設(shè)備自動(dòng)完成上下卷，無需設(shè)備操作人員裝卷和卸卷。整臺(tái)設(shè)備的工藝參數(shù)都由MES系統(tǒng)發(fā)送到設(shè)備，設(shè)備自動(dòng)讀寫并完成參數(shù)的設(shè)定。設(shè)備操作人員只是起到監(jiān)督檢查的作用，可減少50%的人力。

傳統(tǒng)凹印設(shè)備都具備如下功能：全自動(dòng)上下卷技術(shù)、全自動(dòng)裁切技術(shù)、智能預(yù)套印技術(shù)、智能自動(dòng)上下墨技術(shù)、自動(dòng)清洗技術(shù)、智能數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、與云服務(wù)中心對(duì)接技術(shù)。隨著以上技術(shù)在凹印行業(yè)的應(yīng)用，傳統(tǒng)凹印工廠將面臨重新洗牌和整合，低效、不環(huán)保的小企業(yè)將被迫關(guān)停并轉(zhuǎn)，市場(chǎng)的無序競(jìng)爭(zhēng)將變?yōu)橛行蚋?jìng)爭(zhēng)，從而促進(jìn)凹印行業(yè)的健康發(fā)展。