印刷CTP版材生產(chǎn)線有機(jī)廢氣處理技術(shù)探討

田道彬 袁文川

摘要：本文論述了作者在印刷CTP 版材生產(chǎn)線涂布后烘干有機(jī)廢氣處理技術(shù)的方式及能源綜合利用的研究。

關(guān)鍵詞：CTP版材；印刷；有機(jī)廢氣；工業(yè)廢氣；廢氣治理

膠印平版印刷CTP（計(jì)算機(jī)直接制版）版材是用0.27mm99%純鋁經(jīng)電解在版面形成砂目，然后用將砂目進(jìn)行陽(yáng)極氧化形成具有一定硬度三氧化二鋁，表面涂布感光材料，經(jīng)烘干裁切供印刷機(jī)使用的相應(yīng)規(guī)格而成。在版材經(jīng)過(guò)130150℃烘干過(guò)程中排放一定數(shù)量的含有機(jī)溶劑的廢氣，廢氣中溶劑主要成分是：丙二醇單甲醚、甲基異丁基酮、N，N二甲基甲酰胺、二丙酮醇、正丁醇等其中兩三種混合物。

目前較多企業(yè)使用水霧噴淋使排放的有機(jī)廢氣溶于水，但這種處理方式未從根本上解決有機(jī)物的污染問(wèn)題，并造成了二次水處理的費(fèi)用，很不經(jīng)濟(jì)。因此從源頭對(duì)廢氣進(jìn)行處理，才是最為經(jīng)濟(jì)的手段。

1 有機(jī)廢氣處理治理技術(shù)

針對(duì)印刷CTP生產(chǎn)涂布后烘干廢氣風(fēng)量為20000m3/h，有機(jī)溶劑濃度為1.0g/Nm3的特點(diǎn)，在工藝上進(jìn)行多方面的考慮，以適合連續(xù)生產(chǎn)的要求，溶劑回收再利用、熱能回收利用、電耗、燃?xì)庀牡裙?jié)能環(huán)保因素，對(duì)以下幾種有機(jī)廢氣處理方式進(jìn)行了調(diào)查研究。

1.1 RTO蓄熱燃燒

工作原理：把有機(jī)廢氣加熱升溫至760℃以上，停留時(shí)間為>0.5sec，使廢氣中的VOC氧化分解成為無(wú)害的CO2和H2O；氧化時(shí)的高溫氣體的熱量被蓄熱體“貯存”起來(lái)，用于預(yù)熱新進(jìn)入的有機(jī)廢氣，從而節(jié)省升溫所需要的燃料消耗，降低運(yùn)行成本。

工作過(guò)程：100℃左右待處理有機(jī)廢氣進(jìn)入蓄熱室1的陶瓷介質(zhì)層（該陶瓷介質(zhì)“貯存”了上一循環(huán)的熱量），陶瓷釋放熱量，溫度降低，而有機(jī)廢氣吸收熱量，溫度升高，廢氣離開(kāi)蓄熱室后以較高的溫度進(jìn)入氧化室，在氧化室中有機(jī)廢氣再由燃燒器加熱升溫至設(shè)定的氧化溫度820℃，使其中的VOC成分分解成二氧化碳和水。氧化室有兩個(gè)作用：一是保證廢氣能達(dá)到設(shè)定的氧化溫度，二是保證有足夠的停留時(shí)間使廢氣中的VOC充分氧化，設(shè)計(jì)停留時(shí)間為1sec。

廢氣流經(jīng)蓄熱室1升溫后進(jìn)入氧化室氧化，成為凈化的高溫氣體后離開(kāi)氧化室，進(jìn)入蓄熱室2（在前面的循環(huán)中已被冷卻），釋放熱量，降溫后排出，而蓄熱室2吸收大量熱量后升溫（用于下一個(gè)循環(huán)加熱廢氣）。處理后氣體離開(kāi)蓄熱室2，排氣溫度約200℃左右。

循環(huán)完成后，進(jìn)氣與出氣閥門(mén)進(jìn)行一次切換，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，廢氣由蓄熱室2進(jìn)入，蓄熱室1排出，如此交替。RTO排放的高溫尾氣流經(jīng)熱水換熱器，高溫尾氣降溫后經(jīng)排氣筒高空排放，熱水供生產(chǎn)工藝用。

1.2 濃縮催化燃燒

1.2.1 濃縮裝置及催化燃燒的基本原理

催化燃燒是典型的氣固相催化反應(yīng)，其實(shí)質(zhì)是活性氧參與的深度氧化作用。在催化燃燒過(guò)程中，催化劑的作用是降低活化能，同時(shí)催化劑表面具有吸附作用，使反應(yīng)物分子富集于表面提高了反應(yīng)速率，加快了反應(yīng)的進(jìn)行。借助催化劑可使有機(jī)廢氣在較低的起燃溫度條件下，發(fā)生無(wú)焰燃燒，并氧化分解為CO2和H2O，同時(shí)放出大量熱能。

有機(jī)廢氣濃縮轉(zhuǎn)輪技術(shù)原理為：濃縮轉(zhuǎn)輪利用可以從空氣中吸附有機(jī)溶劑的分子篩制造而成，將能夠吸收廢氣中有機(jī)物質(zhì)的材料制造成蜂窩結(jié)構(gòu)的園盤(pán)轉(zhuǎn)輪，正常工作時(shí)分子篩轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速1～3轉(zhuǎn)/小時(shí)。轉(zhuǎn)輪運(yùn)作時(shí)可分為3個(gè)區(qū)域，即處理區(qū)、冷卻區(qū)、和再生區(qū)。含有機(jī)溶劑的氣體從處理區(qū)流過(guò)后變成相對(duì)干凈的空氣，其有機(jī)溶劑含量最低可降至5ppm以下，達(dá)到國(guó)家排放要求，直接排向大氣。部分含有機(jī)溶劑的空氣用再生風(fēng)機(jī)推動(dòng)從冷卻區(qū)流過(guò)后被加熱到一定的溫度，然后流過(guò)轉(zhuǎn)輪的再生區(qū)，由于轉(zhuǎn)輪再生區(qū)被再生空氣加熱，吸附于該區(qū)域的有機(jī)溶劑被脫附出來(lái)為再生空氣帶走。從再生區(qū)排出的氣體含大量的有機(jī)溶劑，進(jìn)入到催化燃燒裝置。

1.2.2 工作過(guò)程

現(xiàn)有的催化燃燒技術(shù)，在廢氣中有機(jī)溶劑濃度高于1.2g/Nm3時(shí)，催化燃燒過(guò)程無(wú)需外界能源輸入就可以維持燃燒。但烘干箱有機(jī)廢氣濃度僅為為1.0g/Nm3，為了防止排放造成的燃燒不穩(wěn)定，需要處理的廢氣預(yù)先通過(guò)濃縮處理后再送催化燃燒裝置處理。

針對(duì)涂布后烘干廢氣參數(shù)，采用有機(jī)廢氣濃度轉(zhuǎn)輪的濃縮倍率是2倍，即經(jīng)過(guò)濃縮處理后，有機(jī)廢氣變成兩個(gè)部分，一個(gè)部分是流量為15000立方米/小時(shí)的潔凈空氣直接排空，另外一個(gè)是有機(jī)溶劑含量為約2.0g/Nm3，風(fēng)量為5000立方米/小時(shí)的廢氣送催化燃燒裝置燃燒處理。當(dāng)然其燃燒產(chǎn)生的余熱將考慮回收利用到版材的前處理工序利用。

1.3 高溫等離子

1.3.1 工作原理

高溫等離子焚燒技術(shù)是高頻和高壓以及大功率電源在特定條件下的聚能放電，產(chǎn)生3千多度等離子態(tài)高溫氣流。有機(jī)廢氣在反應(yīng)器中經(jīng)過(guò)壓縮、高壓聚能放電成為3千多的高溫等離子態(tài)氣體，此時(shí)反應(yīng)器的壓力增高，氣體的體積急劇膨脹，在極短的時(shí)間里工業(yè)廢氣中的有害物質(zhì)被完全裂解，其中有機(jī)成分被裂解為基本粒子，無(wú)機(jī)物質(zhì)還原為單體元素，實(shí)現(xiàn)無(wú)污染排放。

1.3.2 工作過(guò)程

從烘干箱來(lái)的有機(jī)廢氣借引風(fēng)機(jī)的作用，分別進(jìn)入高溫等離子處理單元，每個(gè)單元的處理風(fēng)量為500m3/h，20000m3/h的有機(jī)廢氣分為4個(gè)處理單元相互并聯(lián)，經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)的廢氣直接排放。

2 結(jié)論

經(jīng)過(guò)對(duì)比研究，無(wú)論是傳統(tǒng)的蓄熱RTO燃燒方式，還是濃縮催化燃燒方式，都存在處理設(shè)備龐大，耗電量大，如需回收再利用熱量供生產(chǎn)線用熱要求，則需增加換熱裝置或熱水鍋爐，在初期啟動(dòng)時(shí)，還需要天然氣等燃料消耗，綜合測(cè)算不經(jīng)濟(jì)。而高溫等離子處理方式的處理方式設(shè)備簡(jiǎn)單，比傳統(tǒng)的RTO燃燒方式設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)行過(guò)程中僅高頻放電及風(fēng)機(jī)耗電，雖無(wú)熱能綜合利用，但綜合經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益更好。

因此從工藝上引出了10000m3/h風(fēng)量的廢氣，先用了處理2個(gè)單元進(jìn)行了中試，從試驗(yàn)結(jié)果看：設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，基本達(dá)到了無(wú)人操作，耗電量在15kwh.。經(jīng)測(cè)試，經(jīng)處理后的有機(jī)廢氣濃度在5PPM以下，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉楊.印刷行業(yè)中有機(jī)廢氣治理技術(shù)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009（29）.

[2]何瑩瑩，潘涌章.吸附濃縮催化燃燒法處理有機(jī)廢氣.環(huán)境工程，1997（08）.