包裝企業有機廢氣深度處理技改實例探討

常光遠

（江蘇金信檢測技術服務有限公司，江蘇江陰 214431）

1 引言

包裝印刷行業在生產過程中用印刷機將油墨轉移在卷紙或鋁箔上，從而印刷出不同效果的圖案和字體，印刷所用油墨主要由合成樹脂、顏料和溶劑等混合調配而成。在印刷過程中，大部分油墨溶劑在印刷設備高溫部位揮發出來，據統計，有機溶劑通常占到了油墨總量的70%～80%［1］。某包裝公司生產中產生的污染物主要成分為VOCs，其中正丙酯50%、乙酯20%、異丙醇10%、其他不明雜質20%。油墨中的VOC 主要是其中的溶劑揮發產生的，其對環境的污染和人體的危害較大［2］。

根據《江蘇省“兩減六治三提升”專項行動實施方案》（蘇政辦發〔2017〕30 號）要求，到2020 年，重點行業工藝裝備、污染治理水平顯著提升，污染治理設施穩定有效運行。全省VOCs 排放總量削減20%以上，重點行業VOCs 排放總量削減30%以上。因此，如何加強有機廢氣的治理已成為印刷行業的一項重要任務。

2 項目建設情況

2.1 公司概況

以軟塑彩印包裝為主業的某有限公司，主要生產彩印復合軟包裝材料，產品廣泛應用于醫藥、食品、化工、服裝、建材、軍工等領域。生產工藝由印刷、復合、分切、制袋等工序組成，主要生產設備為印刷機5 臺、干復機6 臺、分切機14 臺、制袋機9臺，以及輔助、附屬生產設備。2016 年某公司共生產包裝材料約15 萬m2。

根據有關統計數據，某公司2016 年油墨、溶劑使用量為992 t，其余原輔料樹脂、紙、鋁箔使用量為8 221 t；最終產品為8 687 t，固廢154 t，由此推斷，廢氣產生量為972 t，其組成成分主要為VOCs 有機廢氣。

某公司目前有印刷車間2 個排氣筒，主要污染物為有機廢氣。本環保治理工程實施前該公司采用活性炭吸附處置有機廢氣，處置前廢氣濃度平均為1 200 mg/m3左右，2 個排氣筒有機廢氣排放濃度都低于120 mg/m3，處置效率達90%以上。估計VOCs 年排放量為97.2 t。

2.2 治理工藝選取情況

有機廢氣的治理方法有很多，包括活性炭吸附法、溶劑回收法、直接燃燒法、催化燃燒法等。每種方法都有其適應范圍和一定的條件，須根據具體條件選擇一種或者多種組合使用。幾種較常見的處理方法對比情況詳見表1。

表1 有機廢氣治理方法對比

根據某公司實際情況，本項目處理廢氣成分為甲苯、二甲苯、非甲烷總烴等有機廢氣以及顆粒物。該公司原先印刷工序的廢氣經過活性炭吸附處置后達標排放，處置效率達90%。但活性炭需要定期進行更換，產生的廢活性炭還需委托有資質的危廢處置單位進行處置。

某公司通過與同行業先進單位聯系溝通，采用直接燃燒法，即以RTO 焚燒處置工藝代替活性炭吸附工藝對印刷機廢氣進行處置，處置效率可由原來的90%提高至98.3%以上，進一步減少廢氣對環境的污染。

3 治理具體工藝

3.1 工藝概述

RTO 焚燒處置工藝流程見圖1。

圖1 RTO 焚燒處置工藝流程

3.2 主要設備說明

3.2.1 收集輸送

每臺印刷機廢氣單獨收集后由設備出口管道密閉輸送至總管網，由風機加壓后送入RTO 裝置焚燒。每臺印刷機出口均設有濃度監控裝置，設置最低濃度為2 g/m3。濃度低于設定值時，通過自動控制閥切換，廢氣回到印刷機內循環。

3.2.2 RTO 焚燒

RTO 裝置主要包括5 個蓄熱填料床（用于熱回收利用），燃燒室、燃燒器系統以及必要的廢氣導向系統。廢氣首先進入一個蓄熱填料床中，從下往上流過熱填料床，在這一過程中廢氣得到預熱，大部分烴被氧化。之后到達燃燒室，在此廢氣被加熱到最終反應溫度（820 ℃），剩余的烴被完全氧化。最后，被氧化后的熱的凈化氣將從上往下流過其他填料床，在這個過程中熱量從氣體傳遞到填料，最后被加熱的填料床將成為下一個循環中的廢氣輸入床。燃燒室采用天然氣點火加熱，由于廢氣中的VOC 濃度較高，廢氣焚燒產生的熱量大多數時間可以維持自燃的運行，不需要消耗額外的天然氣。

3.2.3 排放

凈化氣流過填料床后，溫度降至120 ℃，最終通過15 m 高的煙囪排入大氣環境，VOC 排放濃度低于10 mg/m3。

采用熱氧化法處理大風量、低濃度的有機廢氣，在操作過程中，氣體流動方向間歇逆轉，即氣體在交替地通過陶瓷蓄熱床進入RTO 時被加熱，使有機廢氣燃燒產生的熱量能最大限度地被利用。RTO 結構簡單、緊湊、體積小，處理對象無選擇性，控制簡單，特別適合低濃度、大風量的含VOC 廢氣的處理，熱回收率高，去除效率高。

RTO 裝置工作時廢氣先進蓄熱室預熱到700 ℃左右，把有機廢氣加熱升溫至760 ℃，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將蓄熱體“貯存”起來，用于預熱新進入的有機廢氣，節省升溫所需要的燃料消耗。處理后的氣體，降低溫度至100 ℃左右，最終排放到大氣中。

本項目采用蓄熱式廢氣凈化系統，蓄熱填料床采用先進的蜂窩塊熱回收陶瓷填料，熱回收效率高（熱能回收效率高于95%），燃燒室內襯有纖維保溫材料，減少散熱損失，采用循環式運行，通過燃燒室燃燒后的廢氣預熱下一個循環中的廢氣輸入床，回收廢氣熱能，減少天然氣消耗，廢氣風機（主送風機）、吸風風機等均配備變頻器，節約電力消耗；采用節能型空壓機。

4 治理效果

該項目于2017 年9 月全部竣工，開始試運行。主要設施為1 套RTO 廢氣焚燒處理系統、VOC 在線檢測儀、配套空壓機等，其余為印刷機進風系統改造、通風設備、RTO 平臺建設、RTO 風管支架、RTO 主電纜橋架支架等建設工程。本項目預計總投資為1 800 萬元。

某公司采用RTO 焚燒技術代替活性炭吸附技術對有機廢氣進行處置后，處置效率可以達到98.3%以上，該公司有機廢氣排放濃度將低于20 mg/m3。

根據檢測報告，2017 年9 月6 日1 號藥包排氣筒煙氣流量為107 789 m3/h，排放濃度為3.4 mg/m3；2 號食包排氣筒煙氣流量為46 994 m3/h，排放濃度為3.95 mg/m3。2017 年9 月7 日1 號藥包排氣筒煙氣流量為108 505 m3/h，排放濃度為3.35 mg/m3；2 號食包排氣筒煙氣流量為44 811 m3/h，排放濃度為3.24 mg/m3。

某公司RTO 廢氣凈化系統設計處理風量為15 萬m3/h，根據公司實際生產情況，RTO 廢氣凈化系統實際處理有機廢氣量按系統設計量的75%進行計算，該公司設備年運行時間平均為7 200 h。則全年需處置廢氣量為：G＝15×75%×7 200＝81 000 萬m3/a。

本項目改造前采用活性炭吸附，VOCs（總量）排放濃度低于120 mg/m3；改造后采用RTO 焚燒處置，VOCs（總量）排放濃度低于20 mg/m3。

經計算，全廠1 個排氣筒排放VOCs（總量）改造前后分別為：M前＝81 000×10 000×120÷109＝97.2 t，M后＝81 000×10 000×20÷109＝16.2 t。

則本項目年削減有機廢氣排放：M減排＝M前－M后＝97.2－16.2＝81 t。

5 結論

（1）根據廢氣性質選擇合適的處理方式，不但能保證處理系統的穩定運行，也能達到節能降耗節約成本的目的［3］。

（2）廢氣經過高溫燃燒，VOCs 氧化分解為無害的CO2和H2O，大大降低了對大氣環境的污染。

（3）氧化時的高溫氣體的熱量將蓄熱體“貯存”起來，用于預熱新進入的有機廢氣，節省升溫所需要的燃料消耗。

（4）廢氣削減量達到減排要求，在行業內值得借鑒。