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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(nèi)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（俗稱煙包、裝潢或商標(biāo)紙）?？梢钥闯?，絕大多數(shù)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(duì)2020污染防治攻堅(jiān)的決勝之年，面對(duì)國(guó)家“堅(jiān)持方向不變、力度不減，突出精準(zhǔn)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(xù)好轉(zhuǎn)”的環(huán)保治理總要求，煙包印企對(duì)VOCs廢氣的達(dá)標(biāo)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(nèi)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（俗稱煙包、裝潢或商標(biāo)紙）。可以看出，絕大多數(shù)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(duì)2020污染防治攻堅(jiān)的決勝之年，面對(duì)國(guó)家“堅(jiān)持方向不變、力度不減，突出精準(zhǔn)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(xù)好轉(zhuǎn)”的環(huán)保治理總要求，煙包印企對(duì)VOCs廢氣的達(dá)標(biāo)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業(yè)設(shè)計(jì)制造廢氣治理設(shè)備的高新技術(shù)企業(yè)，已經(jīng)與國(guó)內(nèi)多家煙包印企合作完成了80多個(gè)VOCs廢氣治理項(xiàng)目，取得了良好的生態(tài)環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在此將煙包印企VOCs廢氣治理經(jīng)驗(yàn)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(jī)物，其參與大氣光化學(xué)反應(yīng)，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(rùn)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(jī)物。在當(dāng)前愈加嚴(yán)格的環(huán)保要求下，煙包印企VOCs廢氣有組織達(dá)標(biāo)排放是保證企業(yè)正常運(yùn)營(yíng)的前提和保障。

 

按印刷方式分，國(guó)內(nèi)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(xiàn)特殊效果為目標(biāo)，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(shè)備的烘干過(guò)程，通常配備有專門(mén)的收集系統(tǒng)和排放系統(tǒng)，廢氣具有成分復(fù)雜、潔凈度高、溫度穩(wěn)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(jī)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(jī)地排風(fēng)、膠印機(jī)、網(wǎng)印機(jī)、單凹機(jī)等設(shè)備排出的廢氣和部分場(chǎng)所（如油墨倉(cāng)庫(kù)、廢棄物倉(cāng)庫(kù)、調(diào)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(yīng)，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(yīng)，生成CO2和H2O，同時(shí)釋放熱量，且RTO對(duì)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(dá)99%以上，是目前凈化效率最高的VOCs治理設(shè)備之一。廢氣氧化后直接排出的高溫清潔氣體，被設(shè)計(jì)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(chǔ)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(yù)熱后續(xù)進(jìn)入的常溫廢氣，如此反復(fù)，其熱效率高達(dá)95%以上，可大幅節(jié)約治理能耗。

 

由于RTO具有很高的熱效率和凈化效率，所以設(shè)備能夠在比較節(jié)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(zhǎng)的壽命（可超過(guò)30年），因此在國(guó)內(nèi)外，RTO是包裝印刷行業(yè)用來(lái)處理VOCs廢氣的最典型設(shè)備。

 

 

02

煙包印企VOCs廢氣治理

 

(1)對(duì)凹印機(jī)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(jī)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(shè)備處于正常運(yùn)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(duì)凹印機(jī)烘箱循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)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(zhuǎn)輪進(jìn)行濃縮處理（常規(guī)情況下不建議，該方式具有投資大、能耗高、運(yùn)維高和穩(wěn)定性差不足之處）。

 

(2)對(duì)其他低濃度VOCs廢氣的治理

 

對(duì)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(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的極低濃度VOCs廢氣，因?yàn)榫哂薪M分復(fù)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(shè)備投入成本、運(yùn)行費(fèi)用和穩(wěn)定達(dá)標(biāo)等因素，又要遵循國(guó)家政策中“鼓勵(lì)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(guī)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(jí)活性炭吸附脫附技術(shù)”，既能實(shí)現(xiàn)對(duì)低濃度VOCs廢氣的有效處理并實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，還能夠?qū)崿F(xiàn)投資少、運(yùn)營(yíng)低、效果好的目標(biāo)。

 

之所以不選擇沸石轉(zhuǎn)輪濃縮技術(shù)對(duì)此類(lèi)低濃度VOCs廢氣進(jìn)行處理，是因?yàn)槟z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(duì)沸石轉(zhuǎn)輪造成損害，會(huì)導(dǎo)致頻繁更換沸石，廢氣治理運(yùn)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(duì)去除效率的影響較大，存在VOCs廢氣經(jīng)沸石轉(zhuǎn)輪吸附后排放不達(dá)標(biāo)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

 

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(diào)、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(duì)國(guó)家環(huán)保治理的新標(biāo)準(zhǔn)、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(guó)的青山綠水和煙包印企的穩(wěn)定健康發(fā)展多做貢獻(xiàn)。