煙包印企如何處理VOCs？千萬不要盲目處理！
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2022-10-12
談及煙草包裝，廣義來說是指卷煙生產過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、內襯紙、框架紙、盒包裝紙、條包裝紙、封簽紙、煙用紙箱等；狹義來說僅指盒包裝紙、條包裝紙（俗稱煙包、裝潢或商標紙）。可以看出，絕大多數煙草包裝材料的生產都離不開印刷，其印刷方式涵蓋了凹印、膠印、網印、柔印等多種工藝。面對2020污染防治攻堅的決勝之年，面對國家“堅持方向不變、力度不減，突出精準治污、科學治污、依法治污，推動生態環境質量持續好轉”的環保治理總要求，煙包印企對VOCs廢氣的達標治理已經成為亟待解決的重點工作。
談及煙草包裝，廣義來說是指卷煙生產過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、內襯紙、框架紙、盒包裝紙、條包裝紙、封簽紙、煙用紙箱等；狹義來說僅指盒包裝紙、條包裝紙（俗稱煙包、裝潢或商標紙）。可以看出，絕大多數煙草包裝材料的生產都離不開印刷，其印刷方式涵蓋了凹印、膠印、網印、柔印等多種工藝。面對2020污染防治攻堅的決勝之年，面對國家“堅持方向不變、力度不減，突出精準治污、科學治污、依法治污，推動生態環境質量持續好轉”的環保治理總要求，煙包印企對VOCs廢氣的達標治理已經成為亟待解決的重點工作。
筆者所在無錫愛德旺斯科技有限公司（ATI）是一家中美合作的專業設計制造廢氣治理設備的高新技術企業，已經與國內多家煙包印企合作完成了80多個VOCs廢氣治理項目，取得了良好的生態環境效益、經濟效益和社會效益，在此將煙包印企VOCs廢氣治理經驗與大家共享。
煙包印企VOCs廢氣概述
VOCs（Volatile Organic Compounds）即揮發性有機物，其參與大氣光化學反應，是形成臭氧（O3）和影響空氣質量（PM2.5）的重要因素。煙包印企VOCs廢氣是煙包在生產過程中由于凹印類產品使用溶劑型油墨、醇水性油墨、稀釋劑和膠印類產品使用潤版液、洗車水等揮發而形成的。VOCs廢氣中含有苯、甲苯、二甲苯、乙醇、乙酸乙酯、正丙酯、正丙醇、異丙醇等揮發性有機物。在當前愈加嚴格的環保要求下，煙包印企VOCs廢氣有組織達標排放是保證企業正常運營的前提和保障。
按印刷方式分，國內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，其產品占煙包總量的60%以上，在凹印生產過程中產生大量高濃度VOCs廢氣；
? 單張紙膠印主要以使用UV油墨為主，其產品主要是中高端卷煙，在膠印生產過程中產生較低濃度的VOCs廢氣；
? 其他印刷方式如單凹、網印等均非煙包的核心印刷方式，以實現特殊效果為目標，主要使用醇水性油墨和UV油墨為主，在生產過程中產生極低濃度的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組織排放廢氣兩類。其中：
? 有組織排放廢氣主要來源于印刷工藝過程，尤其是印刷設備的烘干過程，通常配備有專門的收集系統和排放系統，廢氣具有成分復雜、潔凈度高、溫度穩定和濃度因產品不同而變化的特點；
? 無組織排放廢氣主要來源于各個工藝過程中揮發出來的VOCs廢氣, 分散于整個生產車間，廢氣具有分布空間廣、濃度比較低的特點。
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。其中：
? 高濃度VOCs廢氣一般指凹印機生產過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地排風、膠印機、網印機、單凹機等設備排出的廢氣和部分場所（如油墨倉庫、廢棄物倉庫、調墨間等）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，生成CO2和H2O，同時釋放熱量：
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，生成CO2和H2O，同時釋放熱量，且RTO對煙包VOCs廢氣的風量、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99%以上，是目前凈化效率最高的VOCs治理設備之一。廢氣氧化后直接排出的高溫清潔氣體，被設計為流經陶瓷蓄熱體，將其所含的熱能絕大部分通過陶瓷體蓄熱儲存下來，然后氣體再外排。此蓄熱室通過閥門切換，被用于預熱后續進入的常溫廢氣，如此反復，其熱效率高達95%以上，可大幅節約治理能耗。
由于RTO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VOCs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30年），因此在國內外，RTO是包裝印刷行業用來處理VOCs廢氣的最典型設備。
02
煙包印企VOCs廢氣治理
(1)對凹印機高濃度VOCs廢氣的治理
鑒于目前60%以上的煙包產品采用卷筒紙凹印機印制而成，且在生產過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，油墨烘干過程所產生的VOCs廢氣通過烘箱直接排出。
如果排出的VOCs廢氣濃度較高且在1.8g/m3以上時，可將此類VOCs廢氣輸入RTO直接燃燒處理，RTO可處于自維持狀態（在無須額外能源消耗的前提下，RTO設備處于正常運行狀態）；
如果排出的VOCs廢氣濃度較低但在0.3~1.8g/m3之間時，可優先考慮對凹印機烘箱循環風系統實施LEL減風增濃改造，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，在無法使用減風增濃方式提升廢氣濃度時，可考慮使用轉輪進行濃縮處理（常規情況下不建議，該方式具有投資大、能耗高、運維高和穩定性差不足之處）。
(2)對其他低濃度VOCs廢氣的治理
對于煙包印企中單張紙UV膠印、單張紙凹印、網印和卷筒紙凹印UV固化等設備生產過程中產生的極低濃度VOCs廢氣，因為具有組分復雜、濃度極低、風量較大、分散廣泛等特點，在選擇治理方式時，既要考慮設備投入成本、運行費用和穩定達標等因素，又要遵循國家政策中“鼓勵企業采用多種技術組合工藝，提高VOCs 治理效率”等相關要求。
煙包印企適宜采用多種技術組合工藝治理低濃度VOCs廢氣，常規選擇“光催化技術+活性炭吸附技術（配備脫附工藝）”或者“兩級活性炭吸附脫附技術”，既能實現對低濃度VOCs廢氣的有效處理并實現達標排放，還能夠實現投資少、運營低、效果好的目標。
之所以不選擇沸石轉輪濃縮技術對此類低濃度VOCs廢氣進行處理，是因為膠印、絲印和凹印使用的UV油墨在干燥時產生VOCs廢氣，由于含有的特殊成分對沸石轉輪造成損害，會導致頻繁更換沸石，廢氣治理運營成本過高，且VOCs廢氣的不同進流溫度或不同進流濕度對去除效率的影響較大，存在VOCs廢氣經沸石轉輪吸附后排放不達標的潛在風險。
綠色化，是印刷行業與資源環境、與其他行業良性協調、優質互動的根基和保障，是企業高質量發展的必由之路。“雄關漫道真如鐵，而今邁步從頭越”，面對國家環保治理的新標準、新要求，無錫愛德旺斯科技有限公司愿與煙包印企攜手合作，為祖國的青山綠水和煙包印企的穩定健康發展多做貢獻。
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