軟包裝行業(yè)VOCs末端治理應(yīng)用技術(shù)分析
生態(tài)文明寫入憲法,表明環(huán)保要求一定會(huì)越來越嚴(yán),這是大家都能看清楚的大趨勢(shì)。但在具體面對(duì)治理時(shí),當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門如何要求,如何在環(huán)保檢查中過關(guān)?如何取得新版排污許可證?如何才算真達(dá)標(biāo)?哪些技術(shù)能真達(dá)標(biāo)?什么時(shí)間要達(dá)到什么要求?各種問題讓企業(yè)不知所措,連如何設(shè)定治理目標(biāo)都成問題。 大家明確治理目標(biāo)之前,應(yīng)該研判清楚大背景大趨勢(shì),建議重點(diǎn)了解一下國家正在進(jìn)行的三個(gè)重建:秩序重建、文化重建、生態(tài)重建。這三個(gè)重建對(duì)環(huán)保領(lǐng)域而言是環(huán)環(huán)緊扣,想明白對(duì)大家做選擇有好處。 秩序重建的意思是大家都要講規(guī)矩,不允許搞腐敗,不但關(guān)系靠不住,地方保護(hù)都不一定有用,環(huán)保治理的要求,聽中央的就對(duì)了;文化重建的意思是要誠實(shí)守信走正道,賺錢的姿勢(shì)要正確,對(duì)企業(yè)的社會(huì)責(zé)任要有擔(dān)當(dāng);生態(tài)重建的意思是環(huán)保要來真的看成效,投機(jī)取巧會(huì)吃大虧。 一、明確治理目標(biāo)是開展治理工作的第一步 環(huán)保治理的需求主要源自政策要求,軟包裝企業(yè)加強(qiáng)對(duì)環(huán)保政策走向及當(dāng)?shù)貓?zhí)行力度的預(yù)判,再結(jié)合企業(yè)自身經(jīng)營狀態(tài)就可以梳理清晰治理要達(dá)成的主要目標(biāo)。 想要什么樣的達(dá)標(biāo)是治理目標(biāo)中最關(guān)鍵的問題。排放濃度、廠界濃度、排放速率、廢氣收集率、車間氣味、節(jié)能供熱,是部分達(dá)標(biāo),還是全面達(dá)標(biāo);是一次性達(dá)標(biāo),還是分步達(dá)標(biāo)。目標(biāo)清晰才能對(duì)各種解決方案能否滿足自身需求做出準(zhǔn)確的分析判斷,這樣既不會(huì)浪費(fèi)時(shí)間精力也不會(huì)隨波逐流迷失方向。 種技術(shù)背景的治理解決方案沒有最好,只有最合適。只要能辨別真?zhèn)危磺卸贾蝗Q于企業(yè)對(duì)自身需求的精準(zhǔn)判定,心中有數(shù)的企業(yè)環(huán)保治理代價(jià)才會(huì)小。 全面達(dá)標(biāo)是最保險(xiǎn)的應(yīng)對(duì)策略,但大家要意識(shí)到真實(shí)的情況是達(dá)標(biāo)的不便宜,便宜的不達(dá)標(biāo)。聲稱便宜又達(dá)標(biāo)的方案通常都會(huì)隱藏一些問題,或者是局部治理,或者是減量治理,或者是短期達(dá)標(biāo)。雖然也能短期過關(guān),但難以為企業(yè)提供長期的保障。只有技術(shù)創(chuàng)新才有可能創(chuàng)造物美價(jià)廉的可能,但創(chuàng)新產(chǎn)品和技術(shù)也都需要一個(gè)驗(yàn)證過程,先行者在享受成果的同時(shí)也會(huì)承擔(dān)一定的驗(yàn)證風(fēng)險(xiǎn)。 二、軟包裝行業(yè)VOCs末端治理應(yīng)用技術(shù)分析 軟包裝行業(yè)的VOCs排放量相對(duì)較大,目前主要能治理到位的末端技術(shù)是燃燒法(熱力氧化)。
本文主要圍繞燃燒法達(dá)標(biāo)排放來介紹分析,先介紹常用的產(chǎn)品技術(shù),再介紹部分解決方案。只求客觀實(shí)用,不求面面俱到。為有直觀理解,文中提及價(jià)格因素,僅供參考,市場(chǎng)偏差難以保證。 為便于量化理解,本文以2臺(tái)凹版印刷機(jī),1臺(tái)干法復(fù)合機(jī),平均每小時(shí)50公斤溶劑揮發(fā)量,要求最大每小時(shí)100公斤達(dá)標(biāo)處理能力的工廠為藍(lán)本,對(duì)各種解決方案的主要設(shè)備進(jìn)行粗略的估算。 常用基礎(chǔ)計(jì)算公式: 處理設(shè)備入口允許最高濃度=排放濃度標(biāo)準(zhǔn)/(1-凈化效率)(排放濃度參考標(biāo)準(zhǔn):<50mg/立方米) 處理設(shè)備最小處理風(fēng)量=最大溶劑處理量/最高濃度 排放速率=處理后排放濃度*排放風(fēng)量
1、濃縮技術(shù)與產(chǎn)品 燃燒法處理廢氣比較經(jīng)濟(jì)的濃度一般在2g/立方米以上,但軟包裝行業(yè)原來的廢氣濃度大多在1g/立方米以下,直接燃燒處理設(shè)備投入大,運(yùn)行費(fèi)用高,非常不經(jīng)濟(jì),所以需要采用減風(fēng)增濃或吸附濃縮來提高廢氣濃度。 1.1 減風(fēng)增濃 減風(fēng)增濃是中國原創(chuàng)的軟包裝行業(yè)專用綜合性技術(shù),技術(shù)原理是從廢氣產(chǎn)生的源頭入手,與生產(chǎn)工藝聯(lián)動(dòng)并提升生產(chǎn)效率,兼顧節(jié)能與廢氣治理的需求,通過熱風(fēng)循環(huán)泄漏控制的方式提升廢氣濃度。 減風(fēng)增濃產(chǎn)品主要有平衡式的ESO和并聯(lián)式等其它產(chǎn)品。ESO是專業(yè)的減風(fēng)增濃產(chǎn)品,能在生產(chǎn)與污染治理中產(chǎn)生多重經(jīng)濟(jì)效益,投入產(chǎn)出比超過300%,是軟包裝行業(yè)高性價(jià)比VOCs解決方案不可缺失的基礎(chǔ)產(chǎn)品,具體性能將結(jié)合解決方案介紹。 1.2 吸附濃縮 吸附濃縮適用于處理低濃度廢氣,車間排出的廢氣過濾、降溫后再吸附,吸附凈化后的廢氣直接排放,脫附的高濃度廢氣另行處理。全套吸附裝置可在車間外安裝,不影響生產(chǎn)環(huán)節(jié),具有較好的實(shí)施便利性。 吸附技術(shù)非常成熟,材料性能、工藝參數(shù)都有較多的積累,可以快速準(zhǔn)確地核算評(píng)估。吸附廣泛運(yùn)用于包括制氮、制氫、脫氧、脫水和廢氣治理等領(lǐng)域,一般使用活性炭、分子篩、沸石等高比表面積微孔材料對(duì)空氣中的目標(biāo)組分進(jìn)行吸附,再通過改變壓力或溫度進(jìn)行脫附,從而實(shí)現(xiàn)分離或濃縮。 用于VOCs吸附濃縮的具體產(chǎn)品形態(tài)主要有沸石轉(zhuǎn)輪和吸附床(吸附罐),沸石轉(zhuǎn)輪的穩(wěn)定性相對(duì)較高,雖然購置成本看起來高一些,但實(shí)際使用的性價(jià)比更高,是目前濃縮廢氣的優(yōu)先選項(xiàng)。 1.2.1沸石轉(zhuǎn)輪 沸石轉(zhuǎn)輪是一種將大風(fēng)量低濃度廢氣濃縮到高濃度小風(fēng)量廢氣的連續(xù)吸附脫附裝置。 凈化效率:85%-95%, 建議取值:90%以下 可達(dá)標(biāo)處理濃度:<1000mg/立方米 建議取值:800 mg/立方米以下 濃縮倍數(shù):5-20 建議取值:15倍以下 每公斤溶劑吸附材料成本: 1元(轉(zhuǎn)輪壽命周期內(nèi)可吸附的溶劑總量/單純轉(zhuǎn)輪的價(jià)格) 1.2.2 活性炭吸附 活性炭是歷史悠久的VOCs吸附材料,在國內(nèi)的應(yīng)用面也極廣,經(jīng)濟(jì)達(dá)標(biāo)凈化效率85%以下,適用于處理350 mg/立方米以下的廢氣。不同種類的活性炭性能差異較大,活性炭吸附過VOCs后就成為危廢,處理成本高達(dá)每噸2萬元,使用成本等于采購成本加處理成本。 低價(jià)活性炭采購成本每噸不到5千元,達(dá)標(biāo)吸附率3%-5%,保證達(dá)標(biāo)性能的吸脫附循環(huán)次數(shù)低于100次,每公斤溶劑吸附材料成本5元;高價(jià)優(yōu)質(zhì)活性炭每噸超過2萬元,達(dá)標(biāo)吸附率8%-10%,保證達(dá)標(biāo)性能的吸脫附循環(huán)次數(shù)超過200次,每公斤溶劑吸附材料成本4元。 在達(dá)標(biāo)的前提下計(jì)算結(jié)果應(yīng)該會(huì)顛覆大多數(shù)人的感覺,購買便宜的使用成本反而高。 活性炭在排放達(dá)標(biāo)的前提下能吸附的VOCs最多只能是活性炭重量的10%,普通的活性炭大部分只有3-5%。軟包裝企業(yè)溶劑量較大,一天300-500公斤稀松平常,一個(gè)裝填5噸的活性炭的吸附罐,一天就吸滿了,但以前不用脫附可以對(duì)付用幾年,現(xiàn)在都知道這就是個(gè)笑話,很多地方已經(jīng)明令禁止了。 由于活性炭吸附表面上技術(shù)門檻不高,廠家數(shù)量龐大,但市面上形形色色的吸附裝置大多不能滿足達(dá)標(biāo)需求,大家掌握計(jì)算方法后簡單核算一下產(chǎn)品信息就基本上能判斷得出承諾達(dá)標(biāo)的真假。 活性炭熱風(fēng)脫附過程中濃度變化有難度,若把控不當(dāng),輕則燒毀燃燒裝置,重則引發(fā)安全事故。 1.3 關(guān)于吸附的幾個(gè)觀點(diǎn) A、溶劑量是吸附濃縮裝置價(jià)格的決定性因素; B、因存在過濾、降溫環(huán)節(jié),吸附處理風(fēng)量越大,運(yùn)行費(fèi)用越高; C、活性炭吸附因設(shè)計(jì)容量不足、性能衰減過快、脫附控制不易等問題達(dá)標(biāo)困難。 D、從性價(jià)比和穩(wěn)定性來看,低濃度處理沸石轉(zhuǎn)輪是相對(duì)較好的選擇。 2、熱力氧化技術(shù)與產(chǎn)品 熱力氧化就是在高溫下讓VOCs與氧氣發(fā)生反應(yīng),生成二氧化碳和水的過程,也就是燃燒。 TO是熱力氧化裝置的祖師爺,簡單穩(wěn)定技術(shù)成熟,廣泛運(yùn)用于汽車制造、制罐等同時(shí)需要供熱的行業(yè)。TO除換熱效率較低,在低濃度時(shí)燃料消耗大這一顯著缺點(diǎn)外,其它方面TO都優(yōu)勢(shì)顯著,尤其是僅受溫度影響的凈化效率可以無限接近100%。為克服TO的缺點(diǎn),衍生出CTO、RTO、VTO等改進(jìn)型產(chǎn)品。
CTO采用催化劑降低燃燒溫度減少換熱需求,同樣的換熱面積就能得到更高的換熱效率,自燃濃度可降到2g/立方米以下。主要缺點(diǎn)是無法保證溶劑分子與催化劑接充分接觸,凈化效率不夠高,另外就是催化劑貴,而且容易失效,處理濃度不適于高于2.5g/立方米。但CTO體積小,便于安裝,可以用電熱,所以CTO在低濃度小容量處理時(shí)具有相對(duì)優(yōu)勢(shì),可以配合吸附裝置用于每小時(shí)最大溶劑揮發(fā)量不大于25公斤的企業(yè)。 RTO采用蓄熱放熱方式來提高換熱效率,用高比表面積的陶瓷蓄熱體可將換熱效率提高到95%,自燃濃度也降到2g/立方米以下,由于和TO一樣依靠溫度來保證熱力氧化,所以凈化效率基本只受閥門泄漏限制,品質(zhì)較高的RTO處理效率可達(dá)到99%,達(dá)標(biāo)處理濃度可達(dá)到5g/立方米。RTO閥門等輔助裝置較復(fù)雜,但蓄熱體成本不高,所以規(guī)格越大性價(jià)比越高,在中低濃度大容量處理時(shí)具有相對(duì)優(yōu)勢(shì)。 VTO采用直接在TO的基礎(chǔ)上強(qiáng)化換熱效率方式來適當(dāng)?shù)亟档蛯?duì)濃度的要求,VTO-E自燃濃度可降到6g/立方米以下,主要是依靠ESO優(yōu)異的富集能力來提高廢氣的濃度,從而獲得更高的性價(jià)比。VTO處理效率可達(dá)到99.7%,達(dá)標(biāo)處理濃度可達(dá)到16g/立方米,VTO在中高濃度大小容量處理時(shí)具有顯著優(yōu)勢(shì)。 3 等離子、光催化 等離子、光催化都屬于前沿技術(shù),有很好的研究發(fā)展前景,在一些特殊的領(lǐng)域也有成功的應(yīng)用,但使用條件有較多限制,使用成本也很高。以等離子為例,如果要把每小時(shí)一萬立方米印刷廢氣處理到達(dá)標(biāo),設(shè)備投入百萬元以上,運(yùn)行功率一百千瓦以上,現(xiàn)階段尚不具備在軟包裝行業(yè)推廣運(yùn)用的條件。 現(xiàn)在市場(chǎng)上大規(guī)模銷售的所謂等離子、光催化的治理設(shè)備絕大部分都是偽科學(xué)產(chǎn)品,效率極低甚至無效,要么是腐敗行為的道具,要么是形式主義的護(hù)具,勞民傷財(cái)敗壞社會(huì)風(fēng)氣,在三個(gè)重建的大背景之下,這些旁門左道的東西很快會(huì)被淘汰,大家知道真實(shí)情況后自然懂得如何應(yīng)對(duì)。 |
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