DQZHAN技術訊：RTO廢氣治理技術十四問
1月5號下午，由廣東包協情報委、《包裝前沿》主辦、無錫愛德旺斯科技有限公司**贊助的“RTO在包裝印刷行業廢氣治理中的應用”技術交流會舉辦。
交流會分兩大部分舉行，**部分由無錫愛德旺斯科技有限公司的技術經理丁敏先生主講了RTO在包裝印刷行業廢氣治理中的應用特點及案例；**部分是自由探討，就群友提出的十四個問題進行了在線解答。
2016年，VOCs治理可以說是壓在眾多軟包裝企業老總心頭的大石，大家都在積極尋求治理解決方案。其中，RTO技術引起了很多企業的關注，這項技術是否能解決軟包裝行業的環保問題？投資運行費用如何？當天的活動，圍繞RTO進行了深入的介紹和探討，讓大家對這一技術有了更深刻的認識。
一、RTO在包裝印刷行業廢氣治理中的應用
主講：無錫愛德旺斯˙丁敏
目前國內VOCs治理形勢比較嚴峻，VOCs治理方式也比較多，治理的公司也魚龍混雜。不少印刷企業對于印刷廢氣的治理了解甚少，筆者就包裝印刷的廢氣特點和推薦治理方法給大家介紹一下。本著實事**的態度，從各方面對印刷廢氣的治理進行闡述，供大家參考。也希望大家增加對印刷廢氣治理的認識，以便選擇合適的處理方法。
1、常見有機（VOCs）廢氣處理技術
在介紹印刷廢氣特點治理方法之前，我們先了解一下目前VOCs的相關處理技術，如圖圖1：
目前，國內應用在印刷包裝行業的廢氣處理技術主要有氧化分解法、等離子體法、吸附法、冷凝回收法等，這些方法各有優點，應用效果差異也較大。
目前在包裝印刷領域*有效、也是*可靠的處理方法是熱分解法，即通過高溫燃燒或在一定溫度下通過催化劑分解VOCs，相應的處理設備主要有蓄熱式焚燒爐（RTO）和蓄熱室催化焚燒爐（RCO）。由于采用陶瓷蓄熱體，設備本身具有很高的熱效率（可達95%以上），因此能夠比較節能地運行。在美國，三十年前曾嘗試用吸附、等離子等方法處理，之后均被熱分解方式替代。RTO由于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，高效地完成廢氣的處理，同時具有很高的可靠性和比較長的壽命（可超過20年），因此在國外，RTO是包裝印刷行業用來處理廢氣的*典型設備。
在廢氣風量較大、濃度較低的情況下，可以用濃縮轉輪技術，原理如圖2所示：
轉輪安裝在軸和軸承上，通過馬達驅動而緩慢旋轉。隨著轉動，氣流通過三個密封區域，分別是處理區（吸附區）、解吸附區和冷卻區。
處理區約占大轉輪的5/6，解吸附區和冷卻區分別占1/12。這三個區域通過V形區域氣封實現相互密封。轉輪兩側通過在轉輪外法蘭上加上雙環形氣封實現密封。
含有VOCs的廢氣通過廢氣風管進入到濃縮轉輪系統，首先通過初效過濾器，該過濾器可去除多余的灰塵與顆粒物。接著一部分廢氣通過轉輪系統的處理區，VOC在該處理區被吸收；凈化后的空氣進入到排風集氣室。從排風集氣室出來，凈化后的空氣*終通過一個總排氣煙囪排放到大氣中。
當轉輪轉到解吸附區的位置時，轉輪上吸附的VOCs被解析。解吸附區內的熱風方向與廢氣方向相反。解吸附后的高濃度VOCs廢氣通過解析風機排出。
2、印刷包裝行業廢氣特點
3、廢氣工藝參數的確定
選擇處理方法前，首先要確定好三個關鍵參數——廢氣風量、廢氣濃度、廢氣成分。廢氣風量可以根據設備的原始設計參數或者排風機的參數得來，*準確的方式是現場測量（如果有測試儀器的話）或者找第三方測量。
其次是廢氣濃度，廢氣的濃度可以檢測，我們建議采用移動FID設備對廢氣濃度進行檢測。現行國家標準規定的取樣檢測方法不太可靠，測試結果容易出現較大的偏差，可能會偏低較多，所以按照此結果選擇的處理方法可能出現較大的問題，甚至處理不達標。為了確保濃度數據可靠，我們同時也建議對廢氣濃度進行估算，其結果與測試結果不應該有大的偏差。在某些情況下可以依據估算結果來選擇和設計處理方案。
下面介紹一下有組織排放廢氣濃度的一個簡單估算方法：
有組織排放廢氣濃度可用單位小時消耗的溶劑量S(kg/h)除以廢氣風量A(Nm3/h)簡單估算而來。下面以一個實例來說明：
某10色印刷機，在120小時內共消耗油墨4.8t,添加溶劑（乙醇、正丙酯、乙酯等）共7.8t,工藝過程中也使用一定量的水墨，由于水墨基本不含VOCs,因此不計入。油墨固含量約為45%，因此單位時間消耗的溶劑量S:
S=(4.8t×(1-45%)+7.8t)/120h=0.087t=87kg/h
該印刷機的廢氣風量A約為30000Nm3/h。考慮到溶劑的揮發損失，溶劑按80%估算進入設備后排出,則廢氣濃度C為：
C=87(kg/h)*80%/30000(Nm3/h)=2.32g/Nm3
此結果為濃度的一個估算平均值，測試結果應與之相差不太大。通常情況我們需要知道典型狀態下的平均濃度和可能的*大濃度。*大濃度可以在知曉平均濃度的基礎上，結合工藝具體情況進行估算。如果設計有余熱回收系統，*好對平均濃度進行測量，以便確保余熱計算值與工程完工后的實際值偏差不大，避免投資失誤。
此外廢氣成分也影響到處理方法的選擇。考慮到廢氣成分的特點，不同處理方式的處理效果也不同，如廢氣成分比較簡單時（1~2種溶劑）時，可選擇冷凝回收、催化燃燒或者蓄熱燃燒處理等方式，可以達到較好的效果；如果廢氣成分較多時，則優先選擇蓄熱燃燒。
二、自由交流
1、如果沒有集中排風的又如何處理？
無錫愛德旺斯丁敏：如果設備可以通過改造變成集中排風，可首先進行改造；如果不可行的話，可以對設備進行單獨隔離封閉，設計專門的進風和排風系統；如果設備隔離也不可行，那么需要對車間進行封閉，對車間排風進行處理。*簡單經濟的方式是對設備進行改造處理，這樣所需處理的風量也小，所需的設備投資和運行成本也*低。
裕同印刷包裝李然：沒有集中排風，還不趁此機會把排風做起來，減少溶劑揮發和減少車間氣味！
2、北斗包裝-廖總：可否具體案例分析說明運行成本以及維護成本，希望運行成本不能增加過多。
無錫愛德旺斯丁敏：RTO能耗主要來源于兩個方面，一是風機電耗，主要是主風機和燃燒器風機，主風機用于驅動廢氣流動，燃燒器風機用來給燃燒器供風；二是燃料消耗，通過燃料燃燒為RTO提供熱能，維持設定的燃燒溫度；下面通過一個例子計算來說明一下：
以印刷行業廢氣為例。某臺印刷機廢氣風量約為20000Nm3/h,廢氣溫度約為40℃，廢氣濃度約為1.7g/Nm3(34kg/h)，廢氣燃燒熱值約為6500kcal/千克，RTO設計風量為22000Nm3/h,留有少量余量，設計熱效率為95%。
RTO正常運行時，驅動20000Nm3/h廢氣所需的風機電耗約為40kw,在1.7g/Nm3廢氣濃度下需消耗7m3/h天然氣，維持設備燃燒溫度。若電費按0.9RMB/kwh,天然氣按3.5RMB/m3計算,則每小時的運行費用約為60元，并不高。
如果廢氣濃度在2.1g/Nm3以上，則正常運行時不需要天然氣，燃燒器會自動關閉，所以只有風機能耗費用，僅為36元/小時。如果濃度遠超過2.1g/Nm3，則可以回收余熱。
余熱可以用來給烘箱供熱，從而節省生產設備的能耗，也可以用來生產熱水和為建筑物供暖。因此在廢氣有較多余熱的情況下，充分利用余熱可以創造效益。例如，若廢氣濃度為4g/Nm3（80kg/h）,則可利用的*大余熱約為50萬Kcal,假設利用率為60%，可回收30萬Kcal。印刷機械運行所需的功率約為60萬Kcal（假設烘干溫度為80℃），可節約50%的能耗。如果濃度達到6g/Nm3，則可節約75%的能耗，如果采用氣-氣換熱系統，回收的余熱產生的效益等于可以在兩年左右就收回設備投資。
印刷RTO專家-美國TANN-Lillian：這是我司2003年在國內印刷機上安裝的RTO，運行到現在，客戶是2014年國內印刷企業百強之首。
3、佳美包裝：1）RTO的蓄熱體模塊保用多少年？2）RTO設備能用多少年？3）設備投入資金龐大，據悉，RTO達到一定濃度可以實現免費供熱，能否從節能方面入手，用省下來的加熱費用分期付款？
無錫愛德旺斯丁敏：我司RTO蓄熱體模塊與設備同壽命，在正常使用和維護條件下可達20年；我司設計的RTO壽命達20年以上；目前國外正在運行的RTO*長已超過30年，國內正在運行的已超過14年，如上圖。如果余熱較多的話這種方式是可以考慮的，具體需要洽談。
4、潤德包裝—肖總：RTO通過高溫燃燒廢氣蒸發里面的物質含量，不過RTO分解后會產生二氧化碳，所以只是減少了VOCs,若以后國家提出碳排放指標政策，又該如何解決問題？
裕同：我想問下，現在國家收VOCs排放的費用，燃燒會產生大量的二氧化碳？不會到時候全球變暖，有增收二氧化碳的錢吧？
無錫愛德旺斯丁敏：目前國家還沒有相關的法規和政策，以下為個人觀點：首先我們要意識到環境污染治理是**位的，所以首先要解決這個問題。VOCs帶來的環境污染比碳排放的后果嚴重得多。燃燒分解法可以有效地治理VOCs的污染，雖然會增加CO2排放。但要知道我國的碳排放主要在于能源消耗，尤其是火力發電，VOCs的治理在整個碳排放中只占很少的一部分。因此我相信國家不會拿這個來限制VOCs的治理工作。
印刷RTO專家-美國TANN-Lillian：歐美使用RTO近30年，治理和防治效果非常突出，RTO已經成為了有排放VOCs溶劑的企業的標準要求之一。
5、小當家：請問，如果廢氣里面含有硫氮類的VOCs，采用催化燃燒，可不可以？
無錫愛德旺斯丁敏：這個跟具體成分有關系，通常含硫氮的廢氣需要專門的處理工序。在印刷廢氣里，一般只有VOCs。
6、林建東：請問6萬風量的RTO要配多大功率的主風機？一臺6萬風量的RTO，如果只使用2萬以下風量時，風機風量如何調節？風壓如何保證？國內現在正在運行的RTO來看，滿負載還是不錯，但低負載下運行成本（天然氣）非常高，這個問題如何解決？
無錫愛德旺斯丁敏：6萬風量的RTO主風機功率在150-180kw,在風量為2萬時，風機根據進口壓力自動變頻調節，風壓通過調整風機的轉速來保證。“低負載下的運行成本非常高”這個結論太籠統，需要說明詳細點條件才好回答。
湖南邁爾思環保顏錫：風機通過變頻器及閥門可以調節風量。
7、段元敏：在開工不足時，即停掉部分印刷設備，RTO的通風風量如何控制？一般控制在什么范圍？
無錫愛德旺斯丁敏：RTO是全自動的，一般*小運行風量為*大風量的1/5~1/4,開工不足時，如果風量低于*小運行風量，新風閥會打開補償部分風量，如果高于*小運行風量，系統自動調整到相應的風量，這都是靠風機前壓力傳感器和變頻風機自動實現的。
8、GLS'金石'FRP風機智造商：請問，系統*低維持自持的濃度是多少？
無錫愛德旺斯丁敏：這個其實跟廢氣有關系，對印刷廢氣來說，通常在2.1g/m3左右。
9、廣東天天：風量如何設計？比如一臺十色的印機，一萬風量的話，每天運行費用大約需要多少？投資費用多少？
無錫愛德旺斯丁敏：運行費用參考下圖：
我們做定制化設備，在沒了解詳細工藝參數前不好確定方案，所以投資費用也不好給出。
印刷RTO專家-美國TANN-Lillian：費用和濃度、風量有關，因為濃度和風量決定RTO的設計。我們設計是全定制化，所以有可能您的風量是7萬，我們依然使用2室，也有可能您的風量不大，卻需要三室，解決方案和濃度、風量和排放要求都有關系。
10、浙江安可賈工：如果濃度超過2.1g/m3，則可以回收余熱，請問到底多少濃度值回收余熱才有經濟效益？
無錫愛德旺斯丁敏：關于余熱回收，考慮到經濟性，濃度2g/m3左右時，由于只能維持設備自身運行，沒有多少余熱，當然排除的廢氣有一定的熱量，但由于溫度一般不高（針對印刷廢氣），所以回收不經濟。在3~4g/m3時可以考慮熱回收，在4g/m3以上時，比較有經濟價值。這個也跟具體需求有關。
印刷RTO專家-美國TANN-Lillian：有一家客戶上了熱回用系統后，節省的能源兩年時間就收回了投資成本。所以跟濃度密切相關，回用的方式可以根據客戶需要和實際情況決定。
無錫愛德旺斯丁敏：濃度越高，說明余熱越多，回收的價值也越大。跟回收方式也有關系。
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12、北京盛新陳學銀：請問，若處理的廢氣中含有焦油成分，能否直接釆用RTO焚燒設備？
無錫愛德旺斯丁敏：焦油含有較多的硫、氮，RTO燃燒后會產生硫、氮的氧化物，這個也會污染，需要組合工藝處理。RTO本身只適合處理含VOCs的廢氣。
13、科融環境廉旗：前面案例里，還有20%溶劑揮發損失去哪里了？要不要處理？這個量也不小。
無錫愛德旺斯丁敏：20%可以認為是無組織排放，一般進到車間里或者由地排風排掉。這個其實也需要處理的。處理當然首先要收集。
14、大信環境-朱乾：濃度高到多少會有危險，RTO進氣的極限值濃度是多少？
無錫愛德旺斯丁敏：RTO對廢氣進口濃度有要求，總的原則是保證RTO的**。具體*大進口濃度是多少也跟廢氣成分、廢氣溫度有關系。一般廢氣進口濃度不超過25%LEL。RTO**其實是首位的，其次是設備性能。設計和制造不好的RTO會存在爆炸的風險，這也在國內發生過。要確保RTO的**性，首先要從設計上考慮，防止這種風險的發生，這就需要多重保障設計。
如圖所示，這是設計上的一些考慮。
其次需要對客戶的工藝比較熟悉，能夠考慮到意外和特殊情況。*后是RTO設備涉及到**的部件必須要用可靠的產品。我們按照美國相應的標準要求設計，所以能保障設備的**性和可靠性。
印刷RTO專家-美國TANN-Lillian：我們是利用美國的成熟技術，結合國內的生產成本，提供高性價比的設備。在美國，TANN的RTO占據印刷市場的75%份額，凹印、柔印、膠印都有，在國內我們也是**膠印、凹印、柔印都有**用戶的RTO供應商。
三、結語
關于VOCs治理技術，我們已經組織了多次專題技術交流，有群友問：你們常常討論這個話題，倒底讓我們選哪個治理解決方案？
這個問題并沒有**的答案。企業的規模大小、開工情況，甚至是訂單情況不同，適用的治理技術也會大大不同。
