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上海烟印:VOCs治理 摸索中前行

时间:2017-12-08 16:25:00来源:科印网作者:徐莹

  上海烟草包装印刷有限公司(以下简称“上海烟印”)始建于1929年,是上海市包装印刷企业中第一家进行挥发性有机物(以下简称“VOCs”)控制并建立VOCs原辅材料标准的企业。上海烟印长期以来致力于VOCs治理,在摸索中不断前行,从获得“上海市花园单位”“上海市政府节能减排项目奖励”,到获得“上海市清洁生产示范企业”,再到获得“绿色印刷认证企业”,在绿色环保印刷之路上留下了一串串坚实的脚印。

  近年来,随着VOCs防治政策和VOCs排污收费试点办法的陆续出台和实施,包装印刷行业面临的环保压力越来越大。工信部和财政部联合发布的《重点行业挥发性有机物削减计划通知》(以下简称“削减计划”);明确要求包装印刷、涂料、油墨、粘合剂等11个重点行业加快VOCs削减,提升绿色化制造水平,计划到2018年将工业行业VOCs排放量比2015年削减330万吨以上,低(无)VOCs的油墨比例达到70%以上;印刷行业应重点推广应用低(无)VOCs的绿色油墨、上光油、润版液、清洗剂、胶黏剂、稀释剂等原辅材料。

  同时,根据财政部、发改委和环保部印发的《挥发性有机物排污收费试点办法》和《关于制定石油化工及包装印刷等试点行业挥发性有机物排污费征收标准等有关问题的通知》等文件规定,上海市财政局、环保局制定了上海市VOCs排污收费试点实施办法:2016年1~6月(第一阶段),收费标准为10元/千克;2016年7~12月(第二阶段),收费标准为15元/千克;自2017年1月1日起(第三阶段),收费标准为20元/千克。当前,企业按照地方政府要求缴纳VOCs排污费,环保成本大幅增加,并须依据控制要求逐步降低排放量。而且近年来危险废物的处理成本也在逐年增加,2016年危险废物的处理费用已达1万元/吨,并且存在处置单位受理处置指标减量的风险。

  面对新的大气排放标准之严,上海市的排污收费标准之高,上海烟印一直在积极关注环保水性油墨、末端废气处理等相关技术,致力于将溶剂型油墨改为水性油墨,通过不懈的探索,已经拥有水性油墨的使用经验,并取得良好的印刷效果。此外,上海烟印已启用有机废气处理装置,不仅实现了绿色化生产,降低了VOCs排放量,而且取得了良好的经济效益和社会效益。

  探究VOCs治理方案

  削减计划提出“坚持源头削减、过程控制为重点,兼顾末端治理的全过程防治理念”,这是我国将来VOCs治理的发展趋势,国际上也采用同样的治理思路。面对VOCs控制的严峻形势,上海烟印积极研究制定VOCs治理方案,明确了VOCs治理的目标、任务和进度。下面笔者将介绍上海烟印VOCs治理的3大措施。

  1.源头控制

  水性油墨作为一种绿色环保油墨,主要由溶剂、水性树脂、颜料和助剂组成,其中溶剂为水和醇类(乙醇、异丙醇),不含其他溶剂(乙酸乙酯、乙酸正丙酯、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、苯类和酮类的溶剂等),能从源头上减少挥发性溶剂的使用,从而降低VOCs排放量。

  针对国家控制指标的日益严格,上海烟印积极探索水性油墨的应用,并设立水性油墨项目进行专项研究,其中“水性油墨联机凹印工艺研发”项目就成功得到了国家财政部批准立项,并获得了专项资金补助。

  当前,上海烟印对部分产品已开展水性油墨凹版印刷工艺的研究和应用,通过确定制版特性、水性油墨的色相、印版测试和合成印刷试验,掌握水性油墨在镀铝卡纸、白卡纸、灰底白板纸、铜版纸上印刷的适印特性,形成水性油墨联机凹印的工艺参数,并将该工艺应用到包装印刷品的生产中。经过不断摸索,上海烟印采用水性油墨的印刷适性基本能够满足产品要求,而且采用水性油墨凹版印刷工艺印刷的产品外观、物理指标和化学指标都能符合产品质量要求,真正做到率先在业内使用水性油墨在联机凹印机上印刷的企业。

  与溶剂型油墨相比,采用水性油墨后,在印刷过程中溶剂引入量减少了近50%,大大降低了VOCs产生量。其次两种油墨的使用成本相近,以满版印刷产品为例,水性油墨印版深度约25μm,溶剂型油墨印版深度约30μm,印刷相同产品的油墨用量比溶剂型油墨的用量减少约20%左右,所以即使水性油墨价格比溶剂型油墨高,其实际使用成本仍然与溶剂型油墨基本持平。因此,后期将逐步推广水性油墨印刷的成功案例,实现在源头上控制解决包装印刷品中的VOCs排放问题,减轻末端治理压力。

  2.过程控制

  上海烟印始终以GB/T 19001、GB/T 24001和GB/T 28001体系标准为依据进行质量控制、环境保护和职业健康管理,全面推行企业《生产管理手册》《环境管理手册》,对生产过程进行约束和规范,确保达到国家排放标准要求。VOCs过程控制主要包括两部分,第一是减少VOCs无组织排放;第二是保证印刷工艺过程的VOCs尽可能都进入废气处理系统。

  包装印刷行业的VOCs排放主要来源于印刷车间的印刷作业、印刷油墨及其他原辅材料的储存、危险品堆放以及设备清洗等,其中印刷作业是VOCs最为主要的来源。为了减少VOCs无组织排放,上海烟印在印刷准备阶段规范原辅材料储存,对油墨进行集中调配并密封备用;印刷阶段保证墨桶加盖,以及对敞开式墨槽进行一定的遮挡,同时车间温湿度采用中央空调集中控制,避免温度过高导致VOCs加速挥发;清洁阶段及时将机台油墨撤离并密封,规范清洁溶剂的使用,以及印刷材料废弃物的集中回收。此外,在所有产生VOCs污染物的印刷和包装生产工艺装置或区域配备废气收集系统,对VOCs废气进行收集。

  3.末端治理

  为了保障企业的可持续发展,随着上海市《印刷业大气污染物排放标准》(DB 31/872-2015)的全面实施和VOCs排污费的征收,上海烟印正在加快VOCs治理设备的合理布局与运行控制。

  目前,常用的VOCs末端治理技术主要有热力燃烧、催化燃烧、活性炭或沸石吸附、溶液吸收、生物降解、等离子及光催化处理等,也可将几种工艺进行适当的集成。

  当印刷区的有机废气浓度较低时,许多包装印刷企业针对VOCs治理一般选用吸附浓缩+催化燃烧技术、吸附浓缩+高温焚烧技术等,其中“蜂窝活性炭吸附—热风脱附—催化燃烧”技术应用较成熟。吸附浓缩即对废气中的有机污染物进行吸附,其中蜂窝活性炭作为一种吸附剂,具有比表面积大、微孔发达、不易堵塞的优点,特别适合于含有微量烟尘的VOCs净化处理。但是蜂窝活性炭会出现吸附饱和的情况,需定期进行再生处理,即加热活性炭,使有机污染物从活性炭内脱离出来并形成高浓度有机废气,然后采用燃烧技术对有机废气进行有效和彻底地去除,使其转化为无害的二氧化碳和水。

  由于传统的燃烧技术换热效率低,能耗大,而且对高浓度有机废气的去除率不高。为了提高热利用效率,提高高浓度有机废气去除率,蓄热式热力焚烧技术(RTO)逐步在行业内使用。RTO的工作原理是将VOCs废气经预热室吸热升温后,进入燃烧室高温焚烧,使有机物氧化成二氧化碳和水,再经过另一个蓄热室蓄存热量后排放,蓄存的热量用于预热新进入的有机废气,经过周期性地改变气流方向从而保持炉膛温度的稳定。在充分满足燃烧过程的必要条件下,燃烧法可以使有害物质达到完全燃烧氧化。RTO由于过程的热效率很高(95%以上),通常只需补充少量的辅助燃料,当废气中有机物浓度达到一定值时即可实现自供热操作。可见,RTO具备适用面广、净化效率高、热效率高、可实现自供热、维护成本低等优点。

  以凹印车间作业区为例,根据末端治理设备实际运行情况看,VOCs经过末端治理设备后能够符合DB 31/872-2015标准。从监测系统可知废气非甲烷总烃的的进口浓度通常情况下约为700mg/m3左右,出口约为30mg/m3以下,去除率达到95%,符合排放标准。此外,根据非甲烷总烃进出口排放速率,可知每小时去除VOCs(以非甲烷总烃计)约30千克以上,按每天生产24小时,每年运行180天计,则每年减排约130吨以上。可见末端治理设备不仅节约了大量排污费,而且有利于提高工厂及工厂周边的环境质量,具有良好的经济效益与环境效益。

  攻克技术难关

  在VOCs治理过程中,过程控制主要是通过相关企业规范来执行,在一定程度上可以达到控制要求。但是源头控制和末端治理方面涉及到一些新工艺和新设备,所以在实施过程中存在一些难题,需要采取相应的措施来应对。


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