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烟草包装VOCs排放特点、治理技术选择及经验分享

2020-09-14 15:01:46 东莞市中仁环保科技有限公司 阅读

谈及烟草包装,广义来说是指卷烟生产过程中所使用的包装材料,主要包括卷烟纸、滤棒成形纸、接装纸、内衬纸、框架纸、盒包装纸、条包装纸、封签纸、烟用纸箱等;狭义来说仅指小盒包装纸、条盒包装纸(俗称烟包、装潢或商标纸)。可以看出,绝大多数烟草包装都离不开印刷,其印刷方式涵盖了凹印、胶印、丝印、柔印等多种工艺。

一、烟包印企VOCs废气成分及特点

烟包印企VOCs废气是烟包在生产过程中由于凹印类产品使用溶剂型油墨、醇水性油墨、稀释剂和胶印类产品使用润版液、洗车水等挥发而形成的,VOCs废气中含有苯、甲苯、二甲苯、乙醇、乙酸乙酯、正丙酯、正丙醇、异丙醇等挥发性有机物,在当前愈加严格的环保要求下,烟包印企VOCs废气有组织达标排放是保证企业正常运营的前提和保障。

按印刷方式分,国内烟包印刷方式主要是卷筒纸凹印和单张纸胶印两种,其中卷筒纸凹印主要以使用溶剂型油墨为主,辅以少量的醇水性油墨,其产品占烟包总量的60%以上,在凹印生产过程中产生大量高浓度VOCs废气;单张纸胶印主要以使用UV油墨为主,其产品主要是中高端卷烟,在胶印生产过程中产生较低浓度的VOCs废气;其它印刷方式如单凹、丝印等均非烟包的核心印刷方式,以实现特殊效果为目标,主要使用醇水性油墨和UV油墨为主,在生产过程中产生极低浓度的VOCs废气。

按排放方式分,烟包印企VOCs废气可分为有组织排放废气和无组织排放废气两类。有组织排放废气主要来源于印刷工艺过程,尤其是印刷设备的烘干过程,通常配备有专门的收集系统和排放系统,废气具有成分复杂、洁净度高、温度稳定、和废气浓度因产品和速度不同而变化的特点;无组织排放废气主要来源于各个工艺过程中挥发出来的VOCs废气, 分散于整个生产车间,废气具有分布空间广、浓度比较低的特点。

按废气浓度分,烟包印企VOCs废气一般可分为高浓度VOCs废气和低浓度VOCs废气两类,高浓度VOCs废气一般是指凹印机生产过程中直接从烘箱排出的VOCs废气,废气浓度一般不低于2g/m3;低浓度VOCs废气一般是指凹印机地排风、胶印机、丝印机、单凹机等设备排出的废气和部分场所(如油墨仓库、废弃物仓库、调墨间等)排出的废气,浓度一般低于300mg/m3。

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二、烟包印企VOCs废气治理浅析

(一)烟包印企VOCs废气治理利器--RTO

目前烟包印刷领域VOCs废气治理最有效、最可靠、最普及的处理方法是热分解法,即使用RTO,其基本原理是在高温条件下,将废气中的VOCs与O2充分反应,生成CO2和H2O,同时释放热量:

RTO燃烧室温度一般在820度左右,废气中几乎所有的VOCs与O2充分反应,生成CO2和H2O,同时释放热量,且RTO对烟包VOCs废气的风量、浓度、成分等变化都不敏感,具有很高的可靠性,其净化效率高达99%以上,是目前净化效率最高的VOC治理设备之一。废气氧化后直接排出的高温清洁气体,被设计为流经陶瓷蓄热体,将其所含的热绝大部分通过陶瓷体蓄热储存下来,然后气体再外排。此蓄热室通过阀门切换,被用于预热后续进入的常温废气,如此反复,其热效率高达95%以上,从而可大幅节约治理能耗。由于RTO具有很高的热效率和净化效率,所以设备能够在比较节能的情况下,高效地完成VOCs废气的处理,同时具有很高的可靠性和比较长的寿命(可超过30年),因此在国内外,RTO都是包装印刷行业用来处理VOCs废气的最典型设备。

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(二)烟包印企VOCs废气治理

1.对凹印机高浓度VOCs废气的治理

鉴于目前约60%的烟包产品均采用卷筒纸凹印印制而成,且在生产过程中主要使用溶剂型油墨,即使使用了部分“水性油墨”,其中也含有较高比例的乙醇,油墨烘干过程所产生的VOCs废气通过烘箱直接排出。如果排出的VOCs废气浓度较高且在1.8g/m3以上时,可将此类VOCs废气输入RTO直接燃烧处理,RTO可处于自维持状态(在无需额外能源消耗的前提下RTO设备处于正常运行状态);如果排出的VOCs废气浓度较低但在0.3g/m3至1.8g/m3之间时,可优先考虑对凹印机烘箱循环风系统实施LEL减风增浓改造,然后将增浓后的VOCs废气输入RTO直接燃烧处理;如果排出的VOCs废气浓度极低,如在0.3g/m3以下时,在无法使用减风增浓方式提升废气浓度时,可考虑使用转轮进行浓缩处理(常规情况下不建议,该方式具有投资大、能耗高、运维费用高和达标稳定性差等不足之处)。

(此处之所以选择0.3g/m3,考虑沸石转轮90%的吸附时,能够实现过滤后排出气体非甲烷总烃在30mg/m3以内)

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2.对其它低浓度VOCs废气的治理

对于烟包印企中单张纸UV胶印、单张纸凹印、丝网印刷和卷筒纸凹印UV干燥等设备在生产过程中产生的极低浓度VOCs废气,因为具有组分复杂、浓度极低、风量较大、分散广泛等特点,在选择治理方式时,既要考虑设备投入成本、运行费用和稳定达标等因素,又要遵循国家政策中“鼓励企业采用多种技术组合工艺,提高VOCs 治理效率”等相关要求,所以烟包印企适宜采用多种技术组合工艺治理低浓度VOCs废气,常规选择“光催化技术+活性炭吸附技术(配备脱附工艺)”,既能实现对低浓度VOCs废气的有效处理并实现达标排放,还能够实现投资少、运营低、效果好的目标。这里之所以不选择沸石转轮浓缩技术对此类低浓度VOCs废气进行处理,是因为胶印、丝印和凹印使用的UV油墨在干燥时产生VOCs废气,由于含有的特殊高沸物会对沸石转轮造成损害,会导致频繁更换沸石,废气治理运营成本过高,且VOCs废气的不同进流温度和湿度对去除效率的影响较大,存在VOCs废气经沸石转轮吸附后排放不达标的潜在风险。

来源:环保



标签:   烟草包装废气处理