呂維陽 史風(fēng)華 王文文(江蘇南大華興環(huán)保科技股份公司，江蘇 鹽城 224000)

0 引言

某印刷廠主要從事墻紙的包裝印刷，因其廢氣排放引起的環(huán)境問題和擾民現(xiàn)象突出，我司對其產(chǎn)生源頭進(jìn)行詳細(xì)排查后提出改造方案，經(jīng)整改后，車間主要無組織產(chǎn)氣點(diǎn)均得到有效收集，現(xiàn)場操作環(huán)境改善明顯，對外排口穩(wěn)定達(dá)標(biāo)且無異味。具體改造措施供同行業(yè)類比參考。該印刷廠主要以原紙、無紡紙、PVC、增塑劑、穩(wěn)定劑、水性介質(zhì)油墨為主要原輔料，經(jīng)制漿、涂布、調(diào)墨、印刷等工序完成生產(chǎn)。印刷版式采用凹版印刷，印刷過程包括油墨調(diào)配和輸送、上機(jī)、印花、版間干燥、發(fā)泡以及溶劑清洗等配套工序，印后過程包括壓花、裁耳、收卷等。

1 廢氣收集處理現(xiàn)狀評估

1.1 廢氣收集現(xiàn)狀評估

廢氣收集過程存在如下問題：(1)涂布機(jī)出口處紙張攜余熱，走紙時存在大量廢氣逸散未進(jìn)行收治；(2)印刷油墨主要使用水性油墨，外購的色母和水性介質(zhì)在操作區(qū)進(jìn)行調(diào)配。根據(jù)《印刷工業(yè)污染防治可行技術(shù)指南》中附錄表B.1“印刷工業(yè)含VOCs原輔材料的VOCs質(zhì)量占比及特征污染物”，凹版印刷中水性油墨的有機(jī)物基準(zhǔn)量在10%～30%，輔助有機(jī)溶劑為醇類和醚類。目前油墨的調(diào)配、輸送、上機(jī)過程全部在非密閉環(huán)境中完成，存在無組織廢氣在室內(nèi)揮發(fā)；(3)印刷時，版間干燥是最主要的有機(jī)廢氣產(chǎn)生點(diǎn)，企業(yè)采用熱風(fēng)干燥，循環(huán)部分熱風(fēng)，其余熱風(fēng)攜廢氣未經(jīng)處理直接排放，該過程是揮發(fā)性有機(jī)廢氣產(chǎn)生的主要點(diǎn)源；(4)經(jīng)干燥固墨后紙張走至加熱發(fā)泡段，由于紙張表面油墨剛烘干，攜余熱余濕走紙時產(chǎn)生大量熱態(tài)廢氣在室內(nèi)擴(kuò)散，未進(jìn)行收治，該過程是車間無組織廢氣產(chǎn)生的主要來源；(5)印刷過程洗輥需使用一定量的乙酸乙酯，從領(lǐng)料、運(yùn)送、洗輥均在非密閉環(huán)境中完成，存在一定的無組織有機(jī)廢氣在室內(nèi)揮發(fā)。

1.2 廢氣處理現(xiàn)狀評估

廢氣處理過程存在如下問題：(1)目前僅對制料過程粉塵、涂布機(jī)烘干發(fā)泡過程廢氣進(jìn)行了收集處理，共設(shè)置一套布袋除塵裝置、兩套靜電除霧裝置、一套活性炭吸附裝置，無廢氣處理設(shè)施的相關(guān)運(yùn)行、管理、維護(hù)臺賬，且有機(jī)廢氣主要產(chǎn)氣點(diǎn)未進(jìn)行收集；(2)高壓靜電除霧裝置一般用于細(xì)小顆粒物的分離，對印刷油墨中的醇類、醚類等揮發(fā)性物質(zhì)處理效果有限；(3)活性炭吸附裝置簡易，無溫度、壓力顯示、泄壓、超溫報警等必要的附屬件。根據(jù)企業(yè)提供的原輔料臺賬，2019年全年油墨用量在41.8t，按水性油墨VOCs最低基準(zhǔn)含量10%計，共產(chǎn)生約4.18tVOCs廢氣，日均排放量在13.9kg，一般活性炭對醇類醚類氣體的平衡保有量在17%以下，吸附效果極其有限，實(shí)際吸附量也遠(yuǎn)低于實(shí)驗(yàn)室的靜態(tài)實(shí)驗(yàn)值。按17%計，全年至少需24.6t活性炭，將產(chǎn)生大量危廢。

印刷過程廢氣重點(diǎn)污染源如圖1所示。

2 廢氣收集處理改造方案

2.1 廢氣收集改造方案

2.1.1 涂布機(jī)出口處設(shè)置上方集氣罩作為補(bǔ)充收集措施

圖1 印刷廠房廢氣重點(diǎn)污染源示意

由于廢氣是攜烘干余熱，氣流屬于上升式，通過上方集氣罩形成局部負(fù)壓能夠有效誘導(dǎo)氣流走向，但集氣罩受操作條件，工藝設(shè)備、人員位置等影響，有時不能形成全方位有效的氣流組織，并且需要較大的引風(fēng)量。根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)及污染源發(fā)散形狀，建議設(shè)置長1.8m，寬1.2m的上部方形集氣罩，距走紙線高約0.5m左右。設(shè)裙邊，裙邊高度約為，吸風(fēng)口斷面流速取0.5m/s，風(fēng)量約為L=v0×F×3600×1.05≈400m3/h，風(fēng)管流速應(yīng)控制在6～12m/s內(nèi)。

2.1.2 對走紙段進(jìn)行部分空間密閉，設(shè)置送排風(fēng)

密閉空間可有效隔斷污染源在室內(nèi)擴(kuò)散，相比集氣罩收到的氣流干擾小，換氣風(fēng)量低。但受空間限制，對人工操作環(huán)境有較高的要求。根據(jù)污染源發(fā)散形狀及該工段設(shè)備情況，可依托二層操作平臺設(shè)置長約15m，寬2m，高2m的密閉操作間?？紤]人員作業(yè)的新風(fēng)量，衛(wèi)生限值等因素，換氣次數(shù)應(yīng)不低于50次/h，單條印刷線風(fēng)量約為L=V×50≈3000m3/h，均勻布置風(fēng)口，設(shè)補(bǔ)風(fēng)口清潔區(qū)取風(fēng)，氣流形式采用下送上排。共3條印刷線，總風(fēng)量為9000m3/h。

2.1.3 操作區(qū)域兩側(cè)設(shè)置吹吸式集氣罩

考慮到實(shí)際廢氣產(chǎn)生點(diǎn)主要在墨盒區(qū)域和溶劑洗輥，可通過吹風(fēng)口吹出的射流作為動力，把廢氣輸送至吸風(fēng)口，在吸風(fēng)口前匯流的作用下被吸入集氣罩內(nèi)。單條印刷線共設(shè)有8個操作室，長約1.8m，寬約1.6m，高約2.3m，經(jīng)計算單室吸氣量約300m3/h，吹氣量約200m3/h，單條線引風(fēng)量約2500m3/h，風(fēng)管流速應(yīng)控制在6～12m/s內(nèi)，共三條印刷線，總計約7500m3/h。單條線送風(fēng)量約1600m3/h，風(fēng)管流速應(yīng)控制在6～12m/s內(nèi)，共三條印刷線，總計約5000m3/h。

2.2 廢氣治理改造方案

根據(jù)《印刷工業(yè)污染防治可行技術(shù)指南》中對廢氣防治技術(shù)的推薦，一般可行的處理方法一是吸附濃縮，利用活性炭吸附材料選擇吸附廢氣中的VOCs，使VOCs濃縮于活性炭吸附材料上，解吸后對有機(jī)物進(jìn)行回收或燃燒處理，從而達(dá)到凈化廢氣的目的。通?；钚蕴课讲牧贤ㄟ^解吸而循環(huán)利用，脫附出來的VOCs可回收或銷毀。當(dāng)吸附飽和或廢氣出口濃度不能滿足排放要求時，需要對活性炭吸附材料進(jìn)行再生。二是燃燒法，適用于凹版印刷、復(fù)合涂布的技術(shù)方法，有蓄熱燃燒和催化燃燒。蓄熱燃燒是利用蓄熱體熱量存儲和釋放的交換功能，對進(jìn)入燃燒室的廢氣進(jìn)行預(yù)熱，以充分利用廢氣燃燒所產(chǎn)生的熱量。在燃燒室內(nèi)廢氣中的VOCs通過高溫氧化轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水等化合物。但在入口廢氣濃度波動大的情況下，能耗會增加。此法適用于使用溶劑型油墨的印刷企業(yè)。

催化燃燒是在催化劑的作用下，廢氣中的VOCs污染物在較低的溫度區(qū)間內(nèi)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水等物質(zhì)。該技術(shù)反應(yīng)溫度低、不產(chǎn)生熱力型氮氧化物。能耗較蓄熱法或直燃法低，適用濃度范圍廣，也是典型的印刷工業(yè)廢氣防治技術(shù)。

綜上，普通活性炭吸附產(chǎn)生的危廢量大，結(jié)合企業(yè)廢氣風(fēng)量大，濃度低，連續(xù)生產(chǎn)的特點(diǎn)，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，建議廢氣先通過預(yù)冷凝，后經(jīng)“吸附濃縮+催化燃燒”的方式對廢氣進(jìn)行處理。經(jīng)催化燃燒排放的高溫氣可通過換熱裝置，回收熱能再用于加熱氣體以減少能耗。

印刷廠房廢氣整改工程示意圖如圖2所示。

3 結(jié)語

綜上所述，廢氣收集過程存在的問題主要有：(1)紙張表面油墨剛烘干，走紙時攜余熱余濕產(chǎn)生大量熱態(tài)廢氣在室內(nèi)擴(kuò)散，未進(jìn)行收治；(2)印刷操作區(qū)域溶劑洗輥、上墨等過程及油墨調(diào)配、輸送、上機(jī)過程存在無組織廢氣；(3)涂布機(jī)、印刷機(jī)復(fù)合出口紙張烘干攜余熱走紙時大量廢氣逸散未收治。

在處理設(shè)施正常運(yùn)行的狀態(tài)下，本文提出的改造措施可確保廢氣污染物穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。方案設(shè)計的工藝路線和設(shè)備可靠，同時最大程度的考慮業(yè)主的投資效益，減少業(yè)主的運(yùn)行成本，是性價比最高、最優(yōu)化的廢氣處理方式。

圖2 印刷廠房廢氣整改工程示意圖