基于喷淋吸收工艺的胶印废气处理方案

黄杭昌+李响+黄文星

当前，践行绿色印刷已成为印刷企业的共识，对VOCs进行综合治理，保证生产过程中废气达标排放，更是企业必须要做到的重要工作。近段时间，我公司正在进行印包厂房扩建项目。根据职业健康安全管理体系中环保设施建设“三同時”的要求，我们在新厂房设计建设阶段就特别考虑到了厂房废气的科学环保处理，进行了较为严密的调研，并提出了有针对性的解决方案，在这里与印刷同行做一些探讨交流。

厂房外排空气的分类

我公司的主营业务是烟包印刷，以胶印工艺为主，主要设备有德国曼罗兰多色胶印机，以及单色凹印机、柔印机、网印机、模切烫金机等。这些设备中，只有模切烫金机在生产过程中没有废气排放。除了考虑设备的排气以外，我们还考虑到其他生产场所的外排气点，如印刷机组墨斗处的防飞墨装置、风泵柜扇热风扇排风，制版间内的丝网版冲洗外排风，成品暂存间除湿除味的排风等。

这些部位排放的气体并不是所有都需要处理。有的只是设备散发的热气，有的废气浓度还没有达到需要处理的程度，如果将不需要处理的气体全都纳入废气处理，必然造成处理量无谓地加大，增加不必要的投资。

因此，要想判断哪些排气需要处理，气体的检测数据是决定因素。我们分析统计了车间不同场所及各种设备的排气情况，结果如表1，并通过具有检测资质的第三方单位对气体成分进行了检测，结果如表2。

根据当地环保部门对本项目环境影响报告表的批复，要求废气中的非甲烷总烃浓度<50mg/m3，其余的污染物排放浓度需达到DB35/323-2011《厦门市大气污染物排放标准》中的二级标准。根据表2所示的检测报告，我公司彩印车间的废气非甲烷总烃指标超出标准，必须进行处理。而网印车间的废气指标在标准之下，可以不进行处理。其他场所的外排气体，经过检测均合格，可以不进行处理。

必须说明的是，每家印刷企业的印刷工艺不尽相同，使用的油墨、纸张、辅助材料、质量控制手段以及厂房环境均有所差别，所以该检测结果只是本单位废气数据，并不代表每一家企业的实际情况。

外排空气的归集

我公司将相同类别的外排空气进行归集，纳入同类管道集中排出。按照建设主管部门对建筑外立面的规划和美观要求，外排空气管道不能在外墙明装。我公司在厂房设计时，综合考虑了采光、通风、景观等要素，设计了厂房中庭。在靠近中庭的厂房内部的四角，共设计了从下到上贯通所有楼层的11个排气井道，分隔为废气井道、热风井道、排烟井道。对于需要处理的废气，使用镀锌钢板制作的废气管道从机台敷设到废气井道中（井道截面为2.8m×2.2m），再上升到屋顶，接入废气处理设备。不需要处理的外排热气，通过管道进入单独的热风井道（井道截面为2.2m×2.2m），再上升到屋顶，直接排放，如图1所示。

处理工艺的选择

在选择处理工艺前，我们对目前的废气处理工艺进行了分析对比，情况如表3。

根据我公司废气的检测数据，非甲烷总烃浓度最高在80mg/m3左右，苯系污染物低于排放标准，属于浓度低、风量不大的废气类别，结合消除异味的需要和成本合理的考虑，我公司选择了“喷淋塔洗涤+植物液”的处理工艺。

废气处理装置的结构和原理

废气处理装置主要由喷淋吸收塔塔体、填料、喷淋装置、除雾装置、喷淋液循环泵、风机、排气烟筒组成。

1.喷淋吸收塔塔体

喷淋吸收塔塔体为立方体，尺寸约3000mm×2000mm×8000mm，主体材质采用厚度为5mm的S304不锈钢，考虑到设备塔体要承受自身及溶液重量，必须具有较高的抗拉、抗压强度，而且由于长期在室外运行，需要具备良好的抗老化、耐腐蚀性能，还得考虑在本地区屋面安装，必须具有抵抗强台风袭击的强度。

2.填料

填料布置于吸收塔喷淋区，废气通过塔体，被均匀分布到整个吸收塔截面。填料主要作为布风装置，废气与洗涤液在托盘液膜区域充分接触。塔内设置两层填料，设计气体流速≤1.5m/s，以保证气液混合洗涤吸收效果。

3.喷淋装置

吸收塔内部喷淋系统是由循环泵、分配立管、支管、喷嘴组成，配备两台循环泵，一用一备，喷淋层上安装空心螺旋锥喷嘴。浆池中的喷淋液由浆液循环泵通过喷淋管送到喷嘴，雾化形成非常细小的液滴喷入吸收塔内，增大与气体的接触交换面积，喷淋密度≥15m3/m2。

4.除雾装置

除雾装置用于分离废气携带的液滴，布置于吸收塔最后一个喷淋组件后部，选用不锈钢丝网填料。

5.主风机

主风机引风量为50000m3/h，风压为1500Pa，电机功率为37kW，配备变频器，使得风速可调。

6.排气烟筒

使用碳钢材料，直径1000mm，高度8m。

VOCs排放量和去除效率

未经治理的VOCs排放量为 80mg/m3左右，治理后的VOCs排放量<50mg/m3，污染物控制设施总去除效率>37.5%。污染物控制设施VOCs总去除效率为：

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为污染物控制设施总去除效率；C前为进入污染物控制设施前的污染物浓度，单位为mg/m3；Q前为进入污染物控制设施前的排气流量，单位为Nm3/h；C后为经最终处理后排放入环境空气的污染物浓度，单位为mg/m3；Q后为经最终处理后排放入环境空气的排气流量，单位为Nm3/h。

废气处理年预算费用

我公司对废气处理的年预算费用进行了测算，主要有以下两方面。

（1）电费：按照废气处理设备实际运行功率40kW，每天运行20小时，年生产天数250天，电费0.8元/kWh计算，年用电费用为40×20×250×0.8=16（万元）。

（2）植物液消耗费用：按照浓缩植物液每月使用50kg，单价80元/kg，每月更换1次，每年更换10次计算，植物液年消耗费用为50×80×10=4（万元）。

综合电费、植物液消耗以及零星的维修费用，我公司的废气处理装置的年运行费用约20万元。

保护环境是企业应尽的社会责任，作为印刷企业，务必做好生产废气达标排放工作。只有选择好适合本企业实际工艺的技术方案，才能以合理的成本取得切实的处理效果。本案例从源头分析、工程技术方案的选择、设备选型、运行维护成本方面对胶印工艺废气处理进行了全面分析，愿起到抛砖引玉的作用。