基于噴淋吸收工藝的膠印廢氣處理方案

黃杭昌+李響+黃文星

當前，踐行綠色印刷已成為印刷企業的共識，對VOCs進行綜合治理，保證生產過程中廢氣達標排放，更是企業必須要做到的重要工作。近段時間，我公司正在進行印包廠房擴建項目。根據職業健康安全管理體系中環保設施建設“三同時”的要求，我們在新廠房設計建設階段就特別考慮到了廠房廢氣的科學環保處理，進行了較為嚴密的調研，并提出了有針對性的解決方案，在這里與印刷同行做一些探討交流。

廠房外排空氣的分類

我公司的主營業務是煙包印刷，以膠印工藝為主，主要設備有德國曼羅蘭多色膠印機，以及單色凹印機、柔印機、網印機、模切燙金機等。這些設備中，只有模切燙金機在生產過程中沒有廢氣排放。除了考慮設備的排氣以外，我們還考慮到其他生產場所的外排氣點，如印刷機組墨斗處的防飛墨裝置、風泵柜扇熱風扇排風，制版間內的絲網版沖洗外排風，成品暫存間除濕除味的排風等。

這些部位排放的氣體并不是所有都需要處理。有的只是設備散發的熱氣，有的廢氣濃度還沒有達到需要處理的程度，如果將不需要處理的氣體全都納入廢氣處理，必然造成處理量無謂地加大，增加不必要的投資。

因此，要想判斷哪些排氣需要處理，氣體的檢測數據是決定因素。我們分析統計了車間不同場所及各種設備的排氣情況，結果如表1，并通過具有檢測資質的第三方單位對氣體成分進行了檢測，結果如表2。

根據當地環保部門對本項目環境影響報告表的批復，要求廢氣中的非甲烷總烴濃度<50mg/m3，其余的污染物排放濃度需達到DB35/323-2011《廈門市大氣污染物排放標準》中的二級標準。根據表2所示的檢測報告，我公司彩印車間的廢氣非甲烷總烴指標超出標準，必須進行處理。而網印車間的廢氣指標在標準之下，可以不進行處理。其他場所的外排氣體，經過檢測均合格，可以不進行處理。

必須說明的是，每家印刷企業的印刷工藝不盡相同，使用的油墨、紙張、輔助材料、質量控制手段以及廠房環境均有所差別，所以該檢測結果只是本單位廢氣數據，并不代表每一家企業的實際情況。

外排空氣的歸集

我公司將相同類別的外排空氣進行歸集，納入同類管道集中排出。按照建設主管部門對建筑外立面的規劃和美觀要求，外排空氣管道不能在外墻明裝。我公司在廠房設計時，綜合考慮了采光、通風、景觀等要素，設計了廠房中庭。在靠近中庭的廠房內部的四角，共設計了從下到上貫通所有樓層的11個排氣井道，分隔為廢氣井道、熱風井道、排煙井道。對于需要處理的廢氣，使用鍍鋅鋼板制作的廢氣管道從機臺敷設到廢氣井道中（井道截面為2.8m×2.2m），再上升到屋頂，接入廢氣處理設備。不需要處理的外排熱氣，通過管道進入單獨的熱風井道（井道截面為2.2m×2.2m），再上升到屋頂，直接排放，如圖1所示。

處理工藝的選擇

在選擇處理工藝前，我們對目前的廢氣處理工藝進行了分析對比，情況如表3。

根據我公司廢氣的檢測數據，非甲烷總烴濃度最高在80mg/m3左右，苯系污染物低于排放標準，屬于濃度低、風量不大的廢氣類別，結合消除異味的需要和成本合理的考慮，我公司選擇了“噴淋塔洗滌+植物液”的處理工藝。

廢氣處理裝置的結構和原理

廢氣處理裝置主要由噴淋吸收塔塔體、填料、噴淋裝置、除霧裝置、噴淋液循環泵、風機、排氣煙筒組成。

1.噴淋吸收塔塔體

噴淋吸收塔塔體為立方體，尺寸約3000mm×2000mm×8000mm，主體材質采用厚度為5mm的S304不銹鋼，考慮到設備塔體要承受自身及溶液重量，必須具有較高的抗拉、抗壓強度，而且由于長期在室外運行，需要具備良好的抗老化、耐腐蝕性能，還得考慮在本地區屋面安裝，必須具有抵抗強臺風襲擊的強度。

2.填料

填料布置于吸收塔噴淋區，廢氣通過塔體，被均勻分布到整個吸收塔截面。填料主要作為布風裝置，廢氣與洗滌液在托盤液膜區域充分接觸。塔內設置兩層填料，設計氣體流速≤1.5m/s，以保證氣液混合洗滌吸收效果。

3.噴淋裝置

吸收塔內部噴淋系統是由循環泵、分配立管、支管、噴嘴組成，配備兩臺循環泵，一用一備，噴淋層上安裝空心螺旋錐噴嘴。漿池中的噴淋液由漿液循環泵通過噴淋管送到噴嘴，霧化形成非常細小的液滴噴入吸收塔內，增大與氣體的接觸交換面積，噴淋密度≥15m3/m2。

4.除霧裝置

除霧裝置用于分離廢氣攜帶的液滴，布置于吸收塔最后一個噴淋組件后部，選用不銹鋼絲網填料。

5.主風機

主風機引風量為50000m3/h，風壓為1500Pa，電機功率為37kW，配備變頻器，使得風速可調。

6.排氣煙筒

使用碳鋼材料，直徑1000mm，高度8m。

VOCs排放量和去除效率

未經治理的VOCs排放量為 80mg/m3左右，治理后的VOCs排放量<50mg/m3，污染物控制設施總去除效率>37.5%。污染物控制設施VOCs總去除效率為：

P=（∑C前×Q前-∑C后×Q后）/（∑C前×Q前）×100%=（80×50000-50×50000）÷（80×50000）×100%=37.5%

其中，P為污染物控制設施總去除效率；C前為進入污染物控制設施前的污染物濃度，單位為mg/m3；Q前為進入污染物控制設施前的排氣流量，單位為Nm3/h；C后為經最終處理后排放入環境空氣的污染物濃度，單位為mg/m3；Q后為經最終處理后排放入環境空氣的排氣流量，單位為Nm3/h。

廢氣處理年預算費用

我公司對廢氣處理的年預算費用進行了測算，主要有以下兩方面。

（1）電費：按照廢氣處理設備實際運行功率40kW，每天運行20小時，年生產天數250天，電費0.8元/kWh計算，年用電費用為40×20×250×0.8=16（萬元）。

（2）植物液消耗費用：按照濃縮植物液每月使用50kg，單價80元/kg，每月更換1次，每年更換10次計算，植物液年消耗費用為50×80×10=4（萬元）。

綜合電費、植物液消耗以及零星的維修費用，我公司的廢氣處理裝置的年運行費用約20萬元。

保護環境是企業應盡的社會責任，作為印刷企業，務必做好生產廢氣達標排放工作。只有選擇好適合本企業實際工藝的技術方案，才能以合理的成本取得切實的處理效果。本案例從源頭分析、工程技術方案的選擇、設備選型、運行維護成本方面對膠印工藝廢氣處理進行了全面分析，愿起到拋磚引玉的作用。