咨詢電話：RTO在印刷行業(yè)廢氣治理中的應(yīng)用分析
近代以來(lái)，印刷業(yè)發(fā)展日新月異，目前印刷業(yè)已成為構(gòu)建現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系的重要組成部分，在新聞出版、文化傳播、產(chǎn)品增值、品牌包裝等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，發(fā)揮著不可替代的支柱作用。到“十一五”期末，中國(guó)印刷業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到4400億元人民幣左右，約占國(guó)民生產(chǎn)總值的2.5%；印刷生產(chǎn)加工能力已然進(jìn)入世界前列。但從印刷大國(guó)向印刷強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)，從粗放型印刷向精益化、綠色、可持續(xù)印刷是印刷行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。
印刷行業(yè)的污染問(wèn)題一直無(wú)法得到較好解決。近年來(lái)我國(guó)出臺(tái)了《印刷業(yè)“十四五”時(shí)期發(fā)展規(guī)劃》《關(guān)于推進(jìn)印刷業(yè)綠色發(fā)展的意見(jiàn)》等重要政策。此外，《印刷工業(yè)污染防治可行技術(shù)指南》《包裝印刷業(yè)有機(jī)廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，也將不斷促進(jìn)印刷工業(yè)污染防治技術(shù)進(jìn)步。一系列相關(guān)政策的出臺(tái)與實(shí)施，將有力推動(dòng)印刷業(yè)環(huán)?；?、綠色化、高質(zhì)量發(fā)展，為包括印刷版材在內(nèi)的印刷工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定了政策基礎(chǔ)。調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局、生產(chǎn)體系和能源結(jié)構(gòu)，推進(jìn)資源全面節(jié)約和循環(huán)利用，解決突出環(huán)境問(wèn)題，落實(shí)印刷業(yè)風(fēng)險(xiǎn)防控要求，推動(dòng)印刷業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色化高質(zhì)量發(fā)展。
現(xiàn)從印刷行業(yè)的廢氣特點(diǎn)，廢氣收集與治理的主要技術(shù)手段、印刷行業(yè)廢氣治理技術(shù)的對(duì)比分析，廢氣治理設(shè)備的成本分析等進(jìn)行探討。
一、印刷行業(yè)廢氣產(chǎn)生的特點(diǎn)
印刷工藝主要包括；成像、制版、印刷、印后加工、清潔過(guò)程等，現(xiàn)將各工序主要的產(chǎn)污環(huán)節(jié)列表如下：
上述廢氣源又可分為有組織排放廢氣和無(wú)組織排放廢氣兩大類。有組織排放廢氣主要來(lái)源于印刷工藝過(guò)程，尤其是烘干過(guò)程，通常有專門的收集系統(tǒng)和排放系統(tǒng)；無(wú)組織排放廢氣主要來(lái)源于各個(gè)工藝過(guò)程中揮發(fā)出來(lái)的VOCs, 主要逸散于車間。
有組織排放廢氣通常有以下特點(diǎn)：
（一）廢氣組分較多，廢氣成分較復(fù)雜；
常見(jiàn)使用的溶劑有：乙醇、乙酸乙酯、正丙酯、正丙醇，異丙醇等，此外還有油墨，光油，底涂等包含的揮發(fā)成分。
（二）廢氣濃度隨產(chǎn)品或工藝而變化；
由于印刷產(chǎn)品的變化，所需使用的油墨類型和用量也隨之變化，排放的廢氣風(fēng)量和濃度也隨之變化。
（三）廢氣濃度典型的多在2—3g/m3左右（進(jìn)口設(shè)備）; 低的多半在1g以下，高的能達(dá)到4g以上；（國(guó)產(chǎn)設(shè)備廢氣濃度通常比較低，多的甚至在0.5g以下）；
（四）廢氣成分通常僅含VOCs, 且比較潔凈，不含灰塵或含少量灰塵；
（五）廢氣溫度不高，多在30~60度之間。
無(wú)組織廢氣濃度通常比較低，由于分布的空間較大，所以所需處理的風(fēng)量也較大。
有組織排放是廢氣排放的主要部分，有組織排放廢氣如果收集和處理較好的話，其排放量占據(jù)總VOCs排放的85%。
二、廢氣治理主要技術(shù)概況
目前，主要廢氣治理技術(shù)手段包括：冷凝法、吸收法、吸附法、直接焚燒（TO）、催化燃燒（CO）、蓄熱式催化燃燒（RCO）、蓄熱式氧化燃燒（RTO）等。
現(xiàn)就處理范圍、處理效率、投資成本、運(yùn)行成本進(jìn)行對(duì)比分析，具體見(jiàn)下表。
通過(guò)以上方案對(duì)比，可知各種處理方案都有優(yōu)缺點(diǎn)。具體選擇哪種合適的廢氣治理方案，前提都是基于行業(yè)特點(diǎn)、廢氣組分特點(diǎn)。包括：廢氣種類，排放速率等源強(qiáng)參數(shù)。只有對(duì)這些廢氣參數(shù)充分研究，結(jié)合投資成本，特別是運(yùn)行成本，才可能選擇出一種或幾種處理技術(shù)相結(jié)合的綜合治理方案。這種方案才具有科學(xué)性、安全合理性、經(jīng)濟(jì)適用性，以達(dá)到業(yè)主的預(yù)期目標(biāo)和用途。
三、現(xiàn)行印刷行業(yè)廢氣治理技術(shù)概述
目前主要通過(guò)末端治理來(lái)進(jìn)行污染物減排；生產(chǎn)過(guò)程控制也有新的技術(shù)出現(xiàn)，提高材料的循環(huán)利用率，減少污染物排放；源頭預(yù)防主要是低VOCs含量的材料開(kāi)發(fā)也日益加強(qiáng)，材料的特性和使用方法也需要企業(yè)逐步適應(yīng)。國(guó)內(nèi)應(yīng)用在印刷包裝行業(yè)的廢氣處理技術(shù)，主要有氧化分解法，等離子體法，吸附法，冷凝回收法等，這些方法應(yīng)用效果差異較大。
目前，印刷行業(yè)廢氣治理的主要手段分為兩種：一種是采用沸石轉(zhuǎn)輪+CO（催化燃燒）、UV光解、活性炭吸附等組合工藝；另一種是采用沸石轉(zhuǎn)輪（根據(jù)廢氣量大小決定是否需要）+RTO+冷卻噴淋塔工藝。隨著國(guó)內(nèi)蓄熱燃燒（RTO）技術(shù)的進(jìn)步，印刷行業(yè)也逐漸傾向于采用蓄熱燃燒（RTO）工藝。
四、 投資及運(yùn)營(yíng)成本分析
隨著社會(huì)發(fā)展，我國(guó)印刷行業(yè)進(jìn)入大國(guó)行列，盡管行業(yè)發(fā)展形勢(shì)明朗，但受疫情、紙價(jià)、人工成本、用電，特別是環(huán)保的監(jiān)管，行業(yè)利潤(rùn)下降明顯，企業(yè)盈利壓力加大。2021年1-10月，印刷業(yè)規(guī)上企業(yè)實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入同比增長(zhǎng)11.4%；但利潤(rùn)總額，同比下降3.1%，利潤(rùn)進(jìn)入了負(fù)增長(zhǎng)區(qū)間。這也意味著印刷行業(yè)進(jìn)入精細(xì)化管理階段，只有通過(guò)積極轉(zhuǎn)型提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，才能維持可觀的行業(yè)利潤(rùn)，單純依賴市場(chǎng)規(guī)模帶動(dòng)利潤(rùn)增長(zhǎng)的模式已難以為繼。隨著環(huán)保監(jiān)管的不斷升級(jí)，環(huán)保投入已然成為印刷行業(yè)成本分析的主要矛盾。
現(xiàn)通過(guò)具體案例來(lái)客觀分析上文提出兩種方案的投入成本和運(yùn)營(yíng)成本。
XXX科技有限責(zé)任公司VOCs治理項(xiàng)目
1.RTO與CO工藝對(duì)比數(shù)據(jù)如下：
2、成本核算
本方案對(duì)治理系統(tǒng)一和環(huán)評(píng)治理系統(tǒng)的投資成本進(jìn)行比較及治理系統(tǒng)一的運(yùn)行成本和環(huán)評(píng)治理系統(tǒng)的運(yùn)行成本對(duì)比：
投資成本如下表：
表1 投資對(duì)比表
運(yùn)行成本如下表：
表2 運(yùn)行對(duì)比表
說(shuō)明：
1、RTO運(yùn)行成本計(jì)算依據(jù)
（1）其中原始冷啟動(dòng)是指停車2天以上的啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間為3h，帶熱冷啟動(dòng)是指停車16h之內(nèi)的啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間為1h；以上費(fèi)用合計(jì)是按照每年原始冷啟動(dòng)5次，帶熱冷啟動(dòng)5次計(jì)算。
（2）以上運(yùn)行費(fèi)用是按照年運(yùn)行24h/d，300d/a，設(shè)備全開(kāi)，即總風(fēng)量為5000m3/h進(jìn)行計(jì)算。
（3）考慮到業(yè)主實(shí)際全年不是滿負(fù)荷生產(chǎn)，風(fēng)機(jī)設(shè)置變頻器，實(shí)際運(yùn)行成本低于該計(jì)算成本。
2、CO運(yùn)行成本計(jì)算依據(jù)
（1）以上運(yùn)行費(fèi)用是按照年運(yùn)行24h/d，300d/a，設(shè)備全開(kāi)，即總風(fēng)量為10000m3/h進(jìn)行計(jì)算。
（2）考慮到業(yè)主實(shí)際全年可能不是滿負(fù)荷生產(chǎn)，風(fēng)機(jī)設(shè)置變頻器，實(shí)際運(yùn)行成本低于該計(jì)算成本。
通過(guò)以上具體案例分析可知：
1、 通過(guò)對(duì)RTO裝置和CO裝置的投資成本和運(yùn)營(yíng)成本，雖然在前期投入上CO裝置占有優(yōu)勢(shì)，但在后期運(yùn)行成本分析，RTO裝置的運(yùn)行費(fèi)用比CO裝置要低很多。1年時(shí)間，RTO節(jié)省的運(yùn)行費(fèi)用就可以彌補(bǔ)投資成本多投入的錢。
2、 根據(jù)印刷行業(yè)的廢氣特點(diǎn)可知，該行業(yè)廢氣組分雖然復(fù)雜，但極少甚至不含腐蝕性的VOCs，在選擇RTO裝置的材料上考慮普通碳鋼材料即可。有利于降低投資成本。
3、 CO裝置選擇的是催化劑，根據(jù)化工常識(shí)可知，催化劑具有嚴(yán)格的選擇性，某一種催化劑只能針對(duì)某一類的有機(jī)廢氣有很好的催化作用，根據(jù)前文對(duì)印刷行業(yè)廢氣特點(diǎn)的分析，印刷行業(yè)廢氣雖無(wú)腐蝕性，但成分相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，多種類廢氣共存，大大影響了催化燃燒裝置的廢氣處理效率，若要提高處理效率，必須選擇復(fù)合型催化劑，但復(fù)合型催化劑之間會(huì)產(chǎn)生失活，時(shí)間長(zhǎng)必然導(dǎo)致處理效率低下，廢氣處理很難長(zhǎng)時(shí)間達(dá)標(biāo)排放。隨著環(huán)保監(jiān)管越來(lái)越嚴(yán)苛，給企業(yè)的正常運(yùn)行帶來(lái)很高的風(fēng)險(xiǎn)。
4、 CO在運(yùn)行一段時(shí)間，就會(huì)因催化劑失活，降低了處理效率，就對(duì)催化劑進(jìn)行更換，催化劑中含有一些重金屬，產(chǎn)生的危廢，加重了企業(yè)運(yùn)行的難度和成本的增加。
5、根據(jù)廢氣組分及風(fēng)量的準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)RTO裝置，針對(duì)業(yè)主企業(yè)所需公用工程能源情況，可以從RTO裝置中獲得熱能，提供給廠區(qū)的公用工程使用。符合綠色發(fā)展、節(jié)能降耗的行業(yè)需求和社會(huì)需求。
6、 RTO裝置經(jīng)過(guò)科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，其使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)CO裝置的運(yùn)行壽命。選擇RTO可以一勞永逸為企業(yè)徹底解決廢氣產(chǎn)生的各種困擾。
在美國(guó)，三十年前VOC治理之初，也曾嘗試用吸附、等離子等方法處理，但之后陸續(xù)均被熱分解方式替代。RTO由于具有高的熱效率和凈化效率，在廢氣濃度適宜情況下，設(shè)備能夠在比較節(jié)能的情況下高效地完成廢氣的處理，同時(shí)具有很高的可靠性和比較長(zhǎng)的壽命（可超過(guò)20年）。因此在國(guó)外，目前RTO是包裝印刷行業(yè)用來(lái)處理廢氣的最典型設(shè)備。但在有些在廢氣風(fēng)量較大，濃度較低的情況下，可以適用濃縮轉(zhuǎn)輪+RTO組合技術(shù)來(lái)處理。目前在包裝印刷領(lǐng)域最有效，最徹底，也是最可靠的處理方法是熱分解法，即通過(guò)高溫燃燒或在一定溫度下通過(guò)催化劑熱分解VOCs，相應(yīng)的處理設(shè)備主要有蓄熱式焚燒爐（RTO）和蓄熱室催化焚燒爐（RCO）。
由于過(guò)程采用了高效陶瓷蓄熱體，設(shè)備本身具有很高的熱效率（可達(dá)95%以上），因此能夠比較節(jié)能地運(yùn)行。
中國(guó)印刷業(yè)已初步形成三大印刷產(chǎn)業(yè)帶：以廣東為中心的珠三角印刷產(chǎn)業(yè)帶、以上海和蘇浙為中心的長(zhǎng)三角印刷產(chǎn)業(yè)帶、以京津?yàn)橹行牡沫h(huán)渤海印刷產(chǎn)業(yè)帶。
根據(jù)“十一五”規(guī)劃，不配合執(zhí)法或者拒絕執(zhí)法；未依法取得排污許可證排放大氣污染物；超過(guò)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)或者超過(guò)重點(diǎn)大氣污染物排放總量控制指標(biāo)排放大氣污染物；通過(guò)逃避監(jiān)管的方式排放大氣污染物。未按照規(guī)定設(shè)置大氣污染物排放口……
VOCs治理是印刷包裝行業(yè)未來(lái)發(fā)展的前提，企業(yè)必須建立一整套的預(yù)防和治理機(jī)制，制定相應(yīng)的管理規(guī)范和應(yīng)急預(yù)案，并形成文檔資料進(jìn)行查詢培訓(xùn)和貫徹執(zhí)行。
選擇好的治理手段是解決印刷行業(yè)廢氣的重中之重。經(jīng)過(guò)科學(xué)合理的設(shè)計(jì)是處理印刷行業(yè)廢氣的關(guān)鍵之舉。這樣才能保證印刷行業(yè)上綠色印刷、印刷強(qiáng)國(guó)之路。
