软包装行业VOCs末端治理应用技术分析
生态文明写入宪法,表明环保要求一定会越来越严,这是大家都能看清楚的大趋势。但在具体面对治理时,当地环保部门如何要求,如何在环保检查中过关?如何取得新版排污许可证?如何才算真达标?哪些技术能真达标?什么时间要达到什么要求?各种问题让企业不知所措,连如何设定治理目标都成问题。 大家明确治理目标之前,应该研判清楚大背景大趋势,建议重点了解一下国家正在进行的三个重建:秩序重建、文化重建、生态重建。这三个重建对环保领域而言是环环紧扣,想明白对大家做选择有好处。 秩序重建的意思是大家都要讲规矩,不允许搞腐败,不但关系靠不住,地方保护都不一定有用,环保治理的要求,听中央的就对了;文化重建的意思是要诚实守信走正道,赚钱的姿势要正确,对企业的社会责任要有担当;生态重建的意思是环保要来真的看成效,投机取巧会吃大亏。 一、明确治理目标是开展治理工作的第一步 环保治理的需求主要源自政策要求,软包装企业加强对环保政策走向及当地执行力度的预判,再结合企业自身经营状态就可以梳理清晰治理要达成的主要目标。 想要什么样的达标是治理目标中最关键的问题。排放浓度、厂界浓度、排放速率、废气收集率、车间气味、节能供热,是部分达标,还是全面达标;是一次性达标,还是分步达标。目标清晰才能对各种解决方案能否满足自身需求做出准确的分析判断,这样既不会浪费时间精力也不会随波逐流迷失方向。 种技术背景的治理解决方案没有最好,只有最合适。只要能辨别真伪,一切都只取决于企业对自身需求的精准判定,心中有数的企业环保治理代价才会小。 全面达标是最保险的应对策略,但大家要意识到真实的情况是达标的不便宜,便宜的不达标。声称便宜又达标的方案通常都会隐藏一些问题,或者是局部治理,或者是减量治理,或者是短期达标。虽然也能短期过关,但难以为企业提供长期的保障。只有技术创新才有可能创造物美价廉的可能,但创新产品和技术也都需要一个验证过程,先行者在享受成果的同时也会承担一定的验证风险。 二、软包装行业VOCs末端治理应用技术分析 软包装行业的VOCs排放量相对较大,目前主要能治理到位的末端技术是燃烧法(热力氧化)。
本文主要围绕燃烧法达标排放来介绍分析,先介绍常用的产品技术,再介绍部分解决方案。只求客观实用,不求面面俱到。为有直观理解,文中提及价格因素,仅供参考,市场偏差难以保证。 为便于量化理解,本文以2台凹版印刷机,1台干法复合机,平均每小时50公斤溶剂挥发量,要求最大每小时100公斤达标处理能力的工厂为蓝本,对各种解决方案的主要设备进行粗略的估算。 常用基础计算公式: 处理设备入口允许最高浓度=排放浓度标准/(1-净化效率)(排放浓度参考标准:<50mg/立方米) 处理设备最小处理风量=最大溶剂处理量/最高浓度 排放速率=处理后排放浓度*排放风量
1、浓缩技术与产品 燃烧法处理废气比较经济的浓度一般在2g/立方米以上,但软包装行业原来的废气浓度大多在1g/立方米以下,直接燃烧处理设备投入大,运行费用高,非常不经济,所以需要采用减风增浓或吸附浓缩来提高废气浓度。 1.1 减风增浓 减风增浓是中国原创的软包装行业专用综合性技术,技术原理是从废气产生的源头入手,与生产工艺联动并提升生产效率,兼顾节能与废气治理的需求,通过热风循环泄漏控制的方式提升废气浓度。 减风增浓产品主要有平衡式的ESO和并联式等其它产品。ESO是专业的减风增浓产品,能在生产与污染治理中产生多重经济效益,投入产出比超过300%,是软包装行业高性价比VOCs解决方案不可缺失的基础产品,具体性能将结合解决方案介绍。 1.2 吸附浓缩 吸附浓缩适用于处理低浓度废气,车间排出的废气过滤、降温后再吸附,吸附净化后的废气直接排放,脱附的高浓度废气另行处理。全套吸附装置可在车间外安装,不影响生产环节,具有较好的实施便利性。 吸附技术非常成熟,材料性能、工艺参数都有较多的积累,可以快速准确地核算评估。吸附广泛运用于包括制氮、制氢、脱氧、脱水和废气治理等领域,一般使用活性炭、分子筛、沸石等高比表面积微孔材料对空气中的目标组分进行吸附,再通过改变压力或温度进行脱附,从而实现分离或浓缩。 用于VOCs吸附浓缩的具体产品形态主要有沸石转轮和吸附床(吸附罐),沸石转轮的稳定性相对较高,虽然购置成本看起来高一些,但实际使用的性价比更高,是目前浓缩废气的优先选项。 1.2.1沸石转轮 沸石转轮是一种将大风量低浓度废气浓缩到高浓度小风量废气的连续吸附脱附装置。 净化效率:85%-95%, 建议取值:90%以下 可达标处理浓度:<1000mg/立方米 建议取值:800 mg/立方米以下 浓缩倍数:5-20 建议取值:15倍以下 每公斤溶剂吸附材料成本: 1元(转轮寿命周期内可吸附的溶剂总量/单纯转轮的价格) 1.2.2 活性炭吸附 活性炭是历史悠久的VOCs吸附材料,在国内的应用面也极广,经济达标净化效率85%以下,适用于处理350 mg/立方米以下的废气。不同种类的活性炭性能差异较大,活性炭吸附过VOCs后就成为危废,处理成本高达每吨2万元,使用成本等于采购成本加处理成本。 低价活性炭采购成本每吨不到5千元,达标吸附率3%-5%,保证达标性能的吸脱附循环次数低于100次,每公斤溶剂吸附材料成本5元;高价优质活性炭每吨超过2万元,达标吸附率8%-10%,保证达标性能的吸脱附循环次数超过200次,每公斤溶剂吸附材料成本4元。 在达标的前提下计算结果应该会颠覆大多数人的感觉,购买便宜的使用成本反而高。 活性炭在排放达标的前提下能吸附的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%。软包装企业溶剂量较大,一天300-500公斤稀松平常,一个装填5吨的活性炭的吸附罐,一天就吸满了,但以前不用脱附可以对付用几年,现在都知道这就是个笑话,很多地方已经明令禁止了。 由于活性炭吸附表面上技术门槛不高,厂家数量庞大,但市面上形形色色的吸附装置大多不能满足达标需求,大家掌握计算方法后简单核算一下产品信息就基本上能判断得出承诺达标的真假。 活性炭热风脱附过程中浓度变化有难度,若把控不当,轻则烧毁燃烧装置,重则引发安全事故。 1.3 关于吸附的几个观点 A、溶剂量是吸附浓缩装置价格的决定性因素; B、因存在过滤、降温环节,吸附处理风量越大,运行费用越高; C、活性炭吸附因设计容量不足、性能衰减过快、脱附控制不易等问题达标困难。 D、从性价比和稳定性来看,低浓度处理沸石转轮是相对较好的选择。 2、热力氧化技术与产品 热力氧化就是在高温下让VOCs与氧气发生反应,生成二氧化碳和水的过程,也就是燃烧。 TO是热力氧化装置的祖师爷,简单稳定技术成熟,广泛运用于汽车制造、制罐等同时需要供热的行业。TO除换热效率较低,在低浓度时燃料消耗大这一显著缺点外,其它方面TO都优势显著,尤其是仅受温度影响的净化效率可以无限接近100%。为克服TO的缺点,衍生出CTO、RTO、VTO等改进型产品。
CTO采用催化剂降低燃烧温度减少换热需求,同样的换热面积就能得到更高的换热效率,自燃浓度可降到2g/立方米以下。主要缺点是无法保证溶剂分子与催化剂接充分接触,净化效率不够高,另外就是催化剂贵,而且容易失效,处理浓度不适于高于2.5g/立方米。但CTO体积小,便于安装,可以用电热,所以CTO在低浓度小容量处理时具有相对优势,可以配合吸附装置用于每小时最大溶剂挥发量不大于25公斤的企业。 RTO采用蓄热放热方式来提高换热效率,用高比表面积的陶瓷蓄热体可将换热效率提高到95%,自燃浓度也降到2g/立方米以下,由于和TO一样依靠温度来保证热力氧化,所以净化效率基本只受阀门泄漏限制,品质较高的RTO处理效率可达到99%,达标处理浓度可达到5g/立方米。RTO阀门等辅助装置较复杂,但蓄热体成本不高,所以规格越大性价比越高,在中低浓度大容量处理时具有相对优势。 VTO采用直接在TO的基础上强化换热效率方式来适当地降低对浓度的要求,VTO-E自燃浓度可降到6g/立方米以下,主要是依靠ESO优异的富集能力来提高废气的浓度,从而获得更高的性价比。VTO处理效率可达到99.7%,达标处理浓度可达到16g/立方米,VTO在中高浓度大小容量处理时具有显著优势。 3 等离子、光催化 等离子、光催化都属于前沿技术,有很好的研究发展前景,在一些特殊的领域也有成功的应用,但使用条件有较多限制,使用成本也很高。以等离子为例,如果要把每小时一万立方米印刷废气处理到达标,设备投入百万元以上,运行功率一百千瓦以上,现阶段尚不具备在软包装行业推广运用的条件。 现在市场上大规模销售的所谓等离子、光催化的治理设备绝大部分都是伪科学产品,效率极低甚至无效,要么是腐败行为的道具,要么是形式主义的护具,劳民伤财败坏社会风气,在三个重建的大背景之下,这些旁门左道的东西很快会被淘汰,大家知道真实情况后自然懂得如何应对。 |
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