煙包印企如何處理VOCs？千萬(wàn)不要盲目處理！
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2022-10-12
談及煙草包裝，廣義來(lái)說(shuō)是指卷煙生產(chǎn)過(guò)程中所使用的包裝材料，主要包括卷煙紙、濾棒成形紙、接裝紙、內襯紙、框架紙、盒包裝紙、條包裝紙、封簽紙、煙用紙箱等；狹義來(lái)說(shuō)僅指盒包裝紙、條包裝紙（俗稱(chēng)煙包、裝潢或商標紙）?？梢钥闯?，絕大多數煙草包裝材料的生產(chǎn)都離不開(kāi)印刷，其印刷方式涵蓋了凹印、膠印、網(wǎng)印、柔印等多種工藝。面對2020污染防治攻堅的決勝之年，面對國家“堅持方向不變、力度不減，突出精準治污、科學(xué)治污、依法治污，推動(dòng)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量持續好轉”的環(huán)保治理總要求，煙包印企對VOCs廢氣的達標治理已經(jīng)成為亟待解決的重點(diǎn)工作。
談及煙草包裝，廣義來(lái)說(shuō)是指卷煙生產(chǎn)過(guò)程中所使用的包裝材料，主要包括卷煙紙、濾棒成形紙、接裝紙、內襯紙、框架紙、盒包裝紙、條包裝紙、封簽紙、煙用紙箱等；狹義來(lái)說(shuō)僅指盒包裝紙、條包裝紙（俗稱(chēng)煙包、裝潢或商標紙）?？梢钥闯?，絕大多數煙草包裝材料的生產(chǎn)都離不開(kāi)印刷，其印刷方式涵蓋了凹印、膠印、網(wǎng)印、柔印等多種工藝。面對2020污染防治攻堅的決勝之年，面對國家“堅持方向不變、力度不減，突出精準治污、科學(xué)治污、依法治污，推動(dòng)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量持續好轉”的環(huán)保治理總要求，煙包印企對VOCs廢氣的達標治理已經(jīng)成為亟待解決的重點(diǎn)工作。
筆者所在無(wú)錫愛(ài)德旺斯科技有限公司（ATI）是一家中美合作的專(zhuān)業(yè)設計制造廢氣治理設備的高新技術(shù)企業(yè)，已經(jīng)與國內多家煙包印企合作完成了80多個(gè)VOCs廢氣治理項目，取得了良好的生態(tài)環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會(huì )效益，在此將煙包印企VOCs廢氣治理經(jīng)驗與大家共享。
煙包印企VOCs廢氣概述
VOCs（Volatile Organic Compounds）即揮發(fā)性有機物，其參與大氣光化學(xué)反應，是形成臭氧（O3）和影響空氣質(zhì)量（PM2.5）的重要因素。煙包印企VOCs廢氣是煙包在生產(chǎn)過(guò)程中由于凹印類(lèi)產(chǎn)品使用溶劑型油墨、醇水性油墨、稀釋劑和膠印類(lèi)產(chǎn)品使用潤版液、洗車(chē)水等揮發(fā)而形成的。VOCs廢氣中含有苯、甲苯、二甲苯、乙醇、乙酸乙酯、正丙酯、正丙醇、異丙醇等揮發(fā)性有機物。在當前愈加嚴格的環(huán)保要求下，煙包印企VOCs廢氣有組織達標排放是保證企業(yè)正常運營(yíng)的前提和保障。
按印刷方式分，國內煙包印刷方式主要有卷筒紙凹印和單張紙膠印兩種，其中：
? 卷筒紙凹印主要以使用溶劑型油墨為主，輔以少量的醇水性油墨，其產(chǎn)品占煙包總量的60%以上，在凹印生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量高濃度VOCs廢氣；
? 單張紙膠印主要以使用UV油墨為主，其產(chǎn)品主要是中高端卷煙，在膠印生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生較低濃度的VOCs廢氣；
? 其他印刷方式如單凹、網(wǎng)印等均非煙包的核心印刷方式，以實(shí)現特殊效果為目標，主要使用醇水性油墨和UV油墨為主，在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生極低濃度的VOCs廢氣。
按排放方式分，煙包印企VOCs廢氣可分為有組織排放廢氣和無(wú)組織排放廢氣兩類(lèi)。其中：
? 有組織排放廢氣主要來(lái)源于印刷工藝過(guò)程，尤其是印刷設備的烘干過(guò)程，通常配備有專(zhuān)門(mén)的收集系統和排放系統，廢氣具有成分復雜、潔凈度高、溫度穩定和濃度因產(chǎn)品不同而變化的特點(diǎn)；
? 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廢氣, 分散于整個(gè)生產(chǎn)車(chē)間，廢氣具有分布空間廣、濃度比較低的特點(diǎn)。
按廢氣濃度分，煙包印企VOCs廢氣一般可分為高濃度VOCs廢氣和低濃度VOCs廢氣兩類(lèi)。其中：
? 高濃度VOCs廢氣一般指凹印機生產(chǎn)過(guò)程中直接從烘箱排出的VOCs廢氣，廢氣濃度一般不低于2.0g/m3；
? 低濃度VOCs廢氣一般是指凹印機地排風(fēng)、膠印機、網(wǎng)印機、單凹機等設備排出的廢氣和部分場(chǎng)所（如油墨倉庫、廢棄物倉庫、調墨間等）排出的廢氣，濃度一般低于300mg/m3。
煙包印企VOCs廢氣治理淺析
01
煙包印企VOCs廢氣治理利器--RTO
目前煙包印刷領(lǐng)域VOCs廢氣治理最有效、最可靠、最普及的處理方法是熱分解法，即使用RTO，又稱(chēng)蓄熱式氧化分解器，其基本原理是在高溫條件下，將廢氣中的VOCs與O2充分反應，生成CO2和H2O，同時(shí)釋放熱量：
RTO燃燒室溫度一般在820℃左右，廢氣中幾乎所有的VOCs與O2充分反應，生成CO2和H2O，同時(shí)釋放熱量，且RTO對煙包VOCs廢氣的風(fēng)量、濃度、成分等變化都不敏感，具有很高的可靠性，其凈化效率高達99%以上，是目前凈化效率最高的VOCs治理設備之一。廢氣氧化后直接排出的高溫清潔氣體，被設計為流經(jīng)陶瓷蓄熱體，將其所含的熱能絕大部分通過(guò)陶瓷體蓄熱儲存下來(lái)，然后氣體再外排。此蓄熱室通過(guò)閥門(mén)切換，被用于預熱后續進(jìn)入的常溫廢氣，如此反復，其熱效率高達95%以上，可大幅節約治理能耗。
由于RTO具有很高的熱效率和凈化效率，所以設備能夠在比較節能的情況下，高效地完成VOCs廢氣的處理，同時(shí)具有很高的可靠性和比較長(cháng)的壽命（可超過(guò)30年），因此在國內外，RTO是包裝印刷行業(yè)用來(lái)處理VOCs廢氣的最典型設備。
02
煙包印企VOCs廢氣治理
(1)對凹印機高濃度VOCs廢氣的治理
鑒于目前60%以上的煙包產(chǎn)品采用卷筒紙凹印機印制而成，且在生產(chǎn)過(guò)程中主要使用溶劑型油墨，即使使用了部分“水性油墨”，其中也含有較高比例的乙醇，油墨烘干過(guò)程所產(chǎn)生的VOCs廢氣通過(guò)烘箱直接排出。
如果排出的VOCs廢氣濃度較高且在1.8g/m3以上時(shí)，可將此類(lèi)VOCs廢氣輸入RTO直接燃燒處理，RTO可處于自維持狀態(tài)（在無(wú)須額外能源消耗的前提下，RTO設備處于正常運行狀態(tài)）；
如果排出的VOCs廢氣濃度較低但在0.3~1.8g/m3之間時(shí)，可優(yōu)先考慮對凹印機烘箱循環(huán)風(fēng)系統實(shí)施LEL減風(fēng)增濃改造，然后將增濃后的VOCs廢氣（原則上濃度在1.8g/m3以上）輸入RTO直接燃燒處理；
如果排出的VOCs廢氣濃度極低且在0.3g/m3以下時(shí)，在無(wú)法使用減風(fēng)增濃方式提升廢氣濃度時(shí)，可考慮使用轉輪進(jìn)行濃縮處理（常規情況下不建議，該方式具有投資大、能耗高、運維高和穩定性差不足之處）。
(2)對其他低濃度VOCs廢氣的治理
對于煙包印企中單張紙UV膠印、單張紙凹印、網(wǎng)印和卷筒紙凹印UV固化等設備生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的極低濃度VOCs廢氣，因為具有組分復雜、濃度極低、風(fēng)量較大、分散廣泛等特點(diǎn)，在選擇治理方式時(shí)，既要考慮設備投入成本、運行費用和穩定達標等因素，又要遵循國家政策中“鼓勵企業(yè)采用多種技術(shù)組合工藝，提高VOCs 治理效率”等相關(guān)要求。
煙包印企適宜采用多種技術(shù)組合工藝治理低濃度VOCs廢氣，常規選擇“光催化技術(shù)+活性炭吸附技術(shù)（配備脫附工藝）”或者“兩級活性炭吸附脫附技術(shù)”，既能實(shí)現對低濃度VOCs廢氣的有效處理并實(shí)現達標排放，還能夠實(shí)現投資少、運營(yíng)低、效果好的目標。
之所以不選擇沸石轉輪濃縮技術(shù)對此類(lèi)低濃度VOCs廢氣進(jìn)行處理，是因為膠印、絲印和凹印使用的UV油墨在干燥時(shí)產(chǎn)生VOCs廢氣，由于含有的特殊成分對沸石轉輪造成損害，會(huì )導致頻繁更換沸石，廢氣治理運營(yíng)成本過(guò)高，且VOCs廢氣的不同進(jìn)流溫度或不同進(jìn)流濕度對去除效率的影響較大，存在VOCs廢氣經(jīng)沸石轉輪吸附后排放不達標的潛在風(fēng)險。
綠色化，是印刷行業(yè)與資源環(huán)境、與其他行業(yè)良性協(xié)調、優(yōu)質(zhì)互動(dòng)的根基和保障，是企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。“雄關(guān)漫道真如鐵，而今邁步從頭越”，面對國家環(huán)保治理的新標準、新要求，無(wú)錫愛(ài)德旺斯科技有限公司愿與煙包印企攜手合作，為祖國的青山綠水和煙包印企的穩定健康發(fā)展多做貢獻。
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