某印刷厂有机废气的收治改造

吕维阳 史风华 王文文(江苏南大华兴环保科技股份公司，江苏 盐城 224000)

0 引言

某印刷厂主要从事墙纸的包装印刷，因其废气排放引起的环境问题和扰民现象突出，我司对其产生源头进行详细排查后提出改造方案，经整改后，车间主要无组织产气点均得到有效收集，现场操作环境改善明显，对外排口稳定达标且无异味。具体改造措施供同行业类比参考。该印刷厂主要以原纸、无纺纸、PVC、增塑剂、稳定剂、水性介质油墨为主要原辅料，经制浆、涂布、调墨、印刷等工序完成生产。印刷版式采用凹版印刷，印刷过程包括油墨调配和输送、上机、印花、版间干燥、发泡以及溶剂清洗等配套工序，印后过程包括压花、裁耳、收卷等。

1 废气收集处理现状评估

1.1 废气收集现状评估

废气收集过程存在如下问题：(1)涂布机出口处纸张携余热，走纸时存在大量废气逸散未进行收治；(2)印刷油墨主要使用水性油墨，外购的色母和水性介质在操作区进行调配。根据《印刷工业污染防治可行技术指南》中附录表B.1“印刷工业含VOCs原辅材料的VOCs质量占比及特征污染物”，凹版印刷中水性油墨的有机物基准量在10%～30%，辅助有机溶剂为醇类和醚类。目前油墨的调配、输送、上机过程全部在非密闭环境中完成，存在无组织废气在室内挥发；(3)印刷时，版间干燥是最主要的有机废气产生点，企业采用热风干燥，循环部分热风，其余热风携废气未经处理直接排放，该过程是挥发性有机废气产生的主要点源；(4)经干燥固墨后纸张走至加热发泡段，由于纸张表面油墨刚烘干，携余热余湿走纸时产生大量热态废气在室内扩散，未进行收治，该过程是车间无组织废气产生的主要来源；(5)印刷过程洗辊需使用一定量的乙酸乙酯，从领料、运送、洗辊均在非密闭环境中完成，存在一定的无组织有机废气在室内挥发。

1.2 废气处理现状评估

废气处理过程存在如下问题：(1)目前仅对制料过程粉尘、涂布机烘干发泡过程废气进行了收集处理，共设置一套布袋除尘装置、两套静电除雾装置、一套活性炭吸附装置，无废气处理设施的相关运行、管理、维护台账，且有机废气主要产气点未进行收集；(2)高压静电除雾装置一般用于细小颗粒物的分离，对印刷油墨中的醇类、醚类等挥发性物质处理效果有限；(3)活性炭吸附装置简易，无温度、压力显示、泄压、超温报警等必要的附属件。根据企业提供的原辅料台账，2019年全年油墨用量在41.8t，按水性油墨VOCs最低基准含量10%计，共产生约4.18tVOCs废气，日均排放量在13.9kg，一般活性炭对醇类醚类气体的平衡保有量在17%以下，吸附效果极其有限，实际吸附量也远低于实验室的静态实验值。按17%计，全年至少需24.6t活性炭，将产生大量危废。

印刷过程废气重点污染源如图1所示。

2 废气收集处理改造方案

2.1 废气收集改造方案

2.1.1 涂布机出口处设置上方集气罩作为补充收集措施

图1 印刷厂房废气重点污染源示意

由于废气是携烘干余热，气流属于上升式，通过上方集气罩形成局部负压能够有效诱导气流走向，但集气罩受操作条件，工艺设备、人员位置等影响，有时不能形成全方位有效的气流组织，并且需要较大的引风量。根据设备结构及污染源发散形状，建议设置长1.8m，宽1.2m的上部方形集气罩，距走纸线高约0.5m左右。设裙边，裙边高度约为，吸风口断面流速取0.5m/s，风量约为L=v0×F×3600×1.05≈400m3/h，风管流速应控制在6～12m/s内。

2.1.2 对走纸段进行部分空间密闭，设置送排风

密闭空间可有效隔断污染源在室内扩散，相比集气罩收到的气流干扰小，换气风量低。但受空间限制，对人工操作环境有较高的要求。根据污染源发散形状及该工段设备情况，可依托二层操作平台设置长约15m，宽2m，高2m的密闭操作间。考虑人员作业的新风量，卫生限值等因素，换气次数应不低于50次/h，单条印刷线风量约为L=V×50≈3000m3/h，均匀布置风口，设补风口清洁区取风，气流形式采用下送上排。共3条印刷线，总风量为9000m3/h。

2.1.3 操作区域两侧设置吹吸式集气罩

考虑到实际废气产生点主要在墨盒区域和溶剂洗辊，可通过吹风口吹出的射流作为动力，把废气输送至吸风口，在吸风口前汇流的作用下被吸入集气罩内。单条印刷线共设有8个操作室，长约1.8m，宽约1.6m，高约2.3m，经计算单室吸气量约300m3/h，吹气量约200m3/h，单条线引风量约2500m3/h，风管流速应控制在6～12m/s内，共三条印刷线，总计约7500m3/h。单条线送风量约1600m3/h，风管流速应控制在6～12m/s内，共三条印刷线，总计约5000m3/h。

2.2 废气治理改造方案

根据《印刷工业污染防治可行技术指南》中对废气防治技术的推荐，一般可行的处理方法一是吸附浓缩，利用活性炭吸附材料选择吸附废气中的VOCs，使VOCs浓缩于活性炭吸附材料上，解吸后对有机物进行回收或燃烧处理，从而达到净化废气的目的。通常活性炭吸附材料通过解吸而循环利用，脱附出来的VOCs可回收或销毁。当吸附饱和或废气出口浓度不能满足排放要求时，需要对活性炭吸附材料进行再生。二是燃烧法，适用于凹版印刷、复合涂布的技术方法，有蓄热燃烧和催化燃烧。蓄热燃烧是利用蓄热体热量存储和释放的交换功能，对进入燃烧室的废气进行预热，以充分利用废气燃烧所产生的热量。在燃烧室内废气中的VOCs通过高温氧化转化为二氧化碳和水等化合物。但在入口废气浓度波动大的情况下，能耗会增加。此法适用于使用溶剂型油墨的印刷企业。

催化燃烧是在催化剂的作用下，废气中的VOCs污染物在较低的温度区间内反应转化为二氧化碳、水等物质。该技术反应温度低、不产生热力型氮氧化物。能耗较蓄热法或直燃法低，适用浓度范围广，也是典型的印刷工业废气防治技术。

综上，普通活性炭吸附产生的危废量大，结合企业废气风量大，浓度低，连续生产的特点，结合工程经验，建议废气先通过预冷凝，后经“吸附浓缩+催化燃烧”的方式对废气进行处理。经催化燃烧排放的高温气可通过换热装置，回收热能再用于加热气体以减少能耗。

印刷厂房废气整改工程示意图如图2所示。

3 结语

综上所述，废气收集过程存在的问题主要有：(1)纸张表面油墨刚烘干，走纸时携余热余湿产生大量热态废气在室内扩散，未进行收治；(2)印刷操作区域溶剂洗辊、上墨等过程及油墨调配、输送、上机过程存在无组织废气；(3)涂布机、印刷机复合出口纸张烘干携余热走纸时大量废气逸散未收治。

在处理设施正常运行的状态下，本文提出的改造措施可确保废气污染物稳定达标排放。方案设计的工艺路线和设备可靠，同时最大程度的考虑业主的投资效益，减少业主的运行成本，是性价比最高、最优化的废气处理方式。

图2 印刷厂房废气整改工程示意图