印刷CTP版材生產線有機廢氣處理技術探討

田道彬 袁文川

摘要：本文論述了作者在印刷CTP 版材生產線涂布后烘干有機廢氣處理技術的方式及能源綜合利用的研究。

關鍵詞：CTP版材；印刷；有機廢氣；工業廢氣；廢氣治理

膠印平版印刷CTP（計算機直接制版）版材是用0.27mm99%純鋁經電解在版面形成砂目，然后用將砂目進行陽極氧化形成具有一定硬度三氧化二鋁，表面涂布感光材料，經烘干裁切供印刷機使用的相應規格而成。在版材經過130150℃烘干過程中排放一定數量的含有機溶劑的廢氣，廢氣中溶劑主要成分是：丙二醇單甲醚、甲基異丁基酮、N，N二甲基甲酰胺、二丙酮醇、正丁醇等其中兩三種混合物。

目前較多企業使用水霧噴淋使排放的有機廢氣溶于水，但這種處理方式未從根本上解決有機物的污染問題，并造成了二次水處理的費用，很不經濟。因此從源頭對廢氣進行處理，才是最為經濟的手段。

1 有機廢氣處理治理技術

針對印刷CTP生產涂布后烘干廢氣風量為20000m3/h，有機溶劑濃度為1.0g/Nm3的特點，在工藝上進行多方面的考慮，以適合連續生產的要求，溶劑回收再利用、熱能回收利用、電耗、燃氣消耗等節能環保因素，對以下幾種有機廢氣處理方式進行了調查研究。

1.1 RTO蓄熱燃燒

工作原理：把有機廢氣加熱升溫至760℃以上，停留時間為>0.5sec，使廢氣中的VOC氧化分解成為無害的CO2和H2O；氧化時的高溫氣體的熱量被蓄熱體“貯存”起來，用于預熱新進入的有機廢氣，從而節省升溫所需要的燃料消耗，降低運行成本。

工作過程：100℃左右待處理有機廢氣進入蓄熱室1的陶瓷介質層（該陶瓷介質“貯存”了上一循環的熱量），陶瓷釋放熱量，溫度降低，而有機廢氣吸收熱量，溫度升高，廢氣離開蓄熱室后以較高的溫度進入氧化室，在氧化室中有機廢氣再由燃燒器加熱升溫至設定的氧化溫度820℃，使其中的VOC成分分解成二氧化碳和水。氧化室有兩個作用：一是保證廢氣能達到設定的氧化溫度，二是保證有足夠的停留時間使廢氣中的VOC充分氧化，設計停留時間為1sec。

廢氣流經蓄熱室1升溫后進入氧化室氧化，成為凈化的高溫氣體后離開氧化室，進入蓄熱室2（在前面的循環中已被冷卻），釋放熱量，降溫后排出，而蓄熱室2吸收大量熱量后升溫（用于下一個循環加熱廢氣）。處理后氣體離開蓄熱室2，排氣溫度約200℃左右。

循環完成后，進氣與出氣閥門進行一次切換，進入下一個循環，廢氣由蓄熱室2進入，蓄熱室1排出，如此交替。RTO排放的高溫尾氣流經熱水換熱器，高溫尾氣降溫后經排氣筒高空排放，熱水供生產工藝用。

1.2 濃縮催化燃燒

1.2.1 濃縮裝置及催化燃燒的基本原理

催化燃燒是典型的氣固相催化反應，其實質是活性氧參與的深度氧化作用。在催化燃燒過程中，催化劑的作用是降低活化能，同時催化劑表面具有吸附作用，使反應物分子富集于表面提高了反應速率，加快了反應的進行。借助催化劑可使有機廢氣在較低的起燃溫度條件下，發生無焰燃燒，并氧化分解為CO2和H2O，同時放出大量熱能。

有機廢氣濃縮轉輪技術原理為：濃縮轉輪利用可以從空氣中吸附有機溶劑的分子篩制造而成，將能夠吸收廢氣中有機物質的材料制造成蜂窩結構的園盤轉輪，正常工作時分子篩轉輪轉速1～3轉/小時。轉輪運作時可分為3個區域，即處理區、冷卻區、和再生區。含有機溶劑的氣體從處理區流過后變成相對干凈的空氣，其有機溶劑含量最低可降至5ppm以下，達到國家排放要求，直接排向大氣。部分含有機溶劑的空氣用再生風機推動從冷卻區流過后被加熱到一定的溫度，然后流過轉輪的再生區，由于轉輪再生區被再生空氣加熱，吸附于該區域的有機溶劑被脫附出來為再生空氣帶走。從再生區排出的氣體含大量的有機溶劑，進入到催化燃燒裝置。

1.2.2 工作過程

現有的催化燃燒技術，在廢氣中有機溶劑濃度高于1.2g/Nm3時，催化燃燒過程無需外界能源輸入就可以維持燃燒。但烘干箱有機廢氣濃度僅為為1.0g/Nm3，為了防止排放造成的燃燒不穩定，需要處理的廢氣預先通過濃縮處理后再送催化燃燒裝置處理。

針對涂布后烘干廢氣參數，采用有機廢氣濃度轉輪的濃縮倍率是2倍，即經過濃縮處理后，有機廢氣變成兩個部分，一個部分是流量為15000立方米/小時的潔凈空氣直接排空，另外一個是有機溶劑含量為約2.0g/Nm3，風量為5000立方米/小時的廢氣送催化燃燒裝置燃燒處理。當然其燃燒產生的余熱將考慮回收利用到版材的前處理工序利用。

1.3 高溫等離子

1.3.1 工作原理

高溫等離子焚燒技術是高頻和高壓以及大功率電源在特定條件下的聚能放電，產生3千多度等離子態高溫氣流。有機廢氣在反應器中經過壓縮、高壓聚能放電成為3千多的高溫等離子態氣體，此時反應器的壓力增高，氣體的體積急劇膨脹，在極短的時間里工業廢氣中的有害物質被完全裂解，其中有機成分被裂解為基本粒子，無機物質還原為單體元素，實現無污染排放。

1.3.2 工作過程

從烘干箱來的有機廢氣借引風機的作用，分別進入高溫等離子處理單元，每個單元的處理風量為500m3/h，20000m3/h的有機廢氣分為4個處理單元相互并聯，經處理后達標的廢氣直接排放。

2 結論

經過對比研究，無論是傳統的蓄熱RTO燃燒方式，還是濃縮催化燃燒方式，都存在處理設備龐大，耗電量大，如需回收再利用熱量供生產線用熱要求，則需增加換熱裝置或熱水鍋爐，在初期啟動時，還需要天然氣等燃料消耗，綜合測算不經濟。而高溫等離子處理方式的處理方式設備簡單，比傳統的RTO燃燒方式設備運行穩定，運行過程中僅高頻放電及風機耗電，雖無熱能綜合利用，但綜合經濟和環保效益更好。

因此從工藝上引出了10000m3/h風量的廢氣，先用了處理2個單元進行了中試，從試驗結果看：設備運行平穩，基本達到了無人操作，耗電量在15kwh.。經測試，經處理后的有機廢氣濃度在5PPM以下，實現達標排放。

參考文獻：

[1]劉楊.印刷行業中有機廢氣治理技術[J].科技創新導報，2009（29）.

[2]何瑩瑩，潘涌章.吸附濃縮催化燃燒法處理有機廢氣.環境工程，1997（08）.