¿Cómo debería la industria nacional de empaque e impresión reducir los COV?
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La tecnología de tratamiento de gases de escape doméstica utilizada en la industria de impresión y envasado incluye principalmente el método de descomposición oxidativa, el método de plasma, el método de adsorción, el método de recuperación de condensación, etc., y los efectos de aplicación de estos métodos son bastante diferentes.
En la actualidad, el método de tratamiento más efectivo, más completo y más confiable en el campo del embalaje y la impresión es la descomposición térmica, es decir, la descomposición térmica de los COV por combustión a alta temperatura o por un catalizador a una cierta temperatura. El equipo de procesamiento correspondiente incluye principalmente incineradores regenerativos (RTO). Y regenerador de incineración catalítica (RCO). Dado que el proceso utiliza un regenerador cerámico altamente eficiente, el dispositivo en sí tiene una eficiencia térmica muy alta (hasta un 95%), por lo que puede compararse con un funcionamiento que ahorra energía. En los Estados Unidos, al comienzo del gobierno de VOC hace 30 años, se probó por adsorción, plasma, etc., pero se reemplazó por descomposición térmica. Debido a su alta eficiencia térmica y eficiencia de purificación, RTO puede procesar eficientemente los gases de escape en condiciones de alto consumo de energía, y tiene una alta confiabilidad y una larga vida útil (más de 20 años). Por lo tanto, en países extranjeros, RTO es actualmente el equipo más típico usado en la industria de empaque e impresión para tratar gases de escape. Sin embargo, en algunos casos donde el volumen de los gases de escape es grande y la concentración es baja, se puede aplicar la tecnología de corredor concentrado.
1. Características del gas residual en industria de impresión y embalaje.
Las fuentes de gases de escape mencionadas anteriormente se pueden dividir en dos categorías: gases de escape organizados y gases de escape no organizados. Las emisiones organizadas provienen principalmente del proceso de impresión, especialmente el proceso de secado, generalmente con sistemas especiales de recolección y sistemas de emisión; Las emisiones no organizadas provienen principalmente de COV volatilizados en diversos procesos, principalmente en el taller.
Las emisiones organizadas suelen tener las siguientes características:
El componente del gas de escape es más, y la composición de los gases de escape es más complicada;
Los disolventes de uso común son: etanol, acetato de etilo, éster n-propílico, n-propanol, isopropanol, etc., además de los componentes volátiles contenidos en tintas, barnices, imprimaciones y similares.
La concentración de gases de escape varía con el producto o proceso;
Debido a los cambios en los productos impresos, el tipo y la cantidad de tinta requerida para el uso también cambiarán, y la cantidad y la concentración de los gases de escape también cambiarán.
La concentración de los gases de escape es típicamente alrededor de 2-3 g / m3 (importación);
La mayor parte de la baja está por debajo de 1 g, y la alta puede alcanzar más de 4 g; (La concentración de gases de escape de los equipos domésticos suele ser relativamente baja, e incluso más de 0,5 g);
Los componentes de los gases de escape generalmente contienen solo COV;
Es relativamente limpio, libre de polvo o contiene una pequeña cantidad de polvo;
La temperatura de los gases de escape no es alta, principalmente entre 30 y 60 grados;
La concentración de gas de escape no organizada suele ser relativamente baja, y la cantidad de aire a procesar también es grande debido al gran espacio para la distribución.
Las emisiones organizadas son una parte importante de las emisiones de escape, y las emisiones organizadas, si se recolectan y se tratan bien, representan el 85% del total de las emisiones de COV (pero el funcionario generalmente reconoce que este rango es de alrededor del 60%).
2. Determinación de los parámetros de proceso de los gases de escape.
Antes de seleccionar un método de tratamiento, primero determine tres parámetros clave: volumen de gases de escape, concentración de gases de escape y composición de los gases de escape.
El volumen de aire de escape se puede derivar de los parámetros de diseño originales del equipo o de los parámetros del ventilador de escape. El método más preciso es la medición en el sitio (si hay un instrumento de prueba) o una medición de terceros.
Seguido de la concentración del gas de escape, la concentración del gas de escape puede ser detectada, recomendamos el uso de equipos móviles FID para detectar la concentración del gas de escape. El método de muestreo para los puntos de muestreo especificados por los estándares nacionales actuales no es muy preciso, y los resultados de las pruebas son propensos a grandes desviaciones, que pueden ser más bajas, por lo que el método de procesamiento seleccionado de acuerdo con este resultado puede tener problemas mayores, como no después tratamiento. El problema del cumplimiento. Al mismo tiempo, para garantizar la confiabilidad de los datos de concentración, también recomendamos estimar la concentración de los gases de escape, y los resultados no deben desviarse mucho de los resultados de la prueba. En algunos casos, el plan de tratamiento puede seleccionarse y diseñarse en función de los resultados de la estimación. El siguiente es un método de estimación simple para las concentraciones organizadas de gases de escape:
La concentración organizada de los gases de escape se puede estimar simplemente dividiendo la cantidad de disolvente S (kg / h) consumida por unidad de hora por el volumen de gases de escape A (Nm3 / h). El siguiente es un ejemplo para ilustrar:
Una máquina de impresión de 10 colores consume 4.8t de tinta en 120 horas y agrega 7.8t de solvente (etanol, éster n-propílico, éster etílico, etc.). También se usa una cierta cantidad de tinta en el proceso, porque esta tinta está básicamente libre de VOC. Por lo tanto, no se cuenta. El contenido de tinta sólida es de aproximadamente el 45%, por lo que la cantidad de disolvente consumido por unidad de tiempo S:
S = (4.8t × (145%) + 7.8t) / 120h
= 0.087t
= 87kg / h
La máquina de impresión tiene un volumen de gas de escape A de aproximadamente 30,000 Nm 3 / h. Considerando la pérdida de volatilización del solvente, se estima que el solvente se descarga luego de ingresar al equipo al 80%, y la concentración de gas de escape C es:
C = 87 (kg / h) * 80% / 30000 (Nm3 / h)
= 2.32g / Nm3
Este resultado es un promedio estimado de las concentraciones y los resultados de la prueba deben ser menores que los mismos. En general, necesitamos conocer la concentración promedio y la concentración máxima posible en un estado típico. La concentración máxima se puede estimar sobre la base de conocer la concentración promedio, combinada con las condiciones específicas del proceso. Si se diseña un sistema de recuperación de calor residual, es mejor medir la concentración promedio para garantizar que el valor del cálculo del calor residual no se desvíe del valor real después de la finalización del proyecto y evitar errores de inversión.
Además, la composición de los gases de escape también afecta la elección de los métodos de tratamiento de gases residuales. Teniendo en cuenta las características de los componentes de los gases de escape, los efectos del tratamiento de los diferentes métodos de tratamiento también son diferentes. Por ejemplo, cuando la composición de los gases de escape es relativamente simple (1-2 disolventes), cuando la cantidad es grande, se puede seleccionar un tratamiento de combustión por recuperación de condensación, combustión catalítica o almacenamiento por calor. Se logran buenos resultados; sin embargo, si hay más componentes de gases de escape, se prefiere la combustión.
3. Elección del método de procesamiento.
El método recomendado en la tabla anterior se basa en el efecto del tratamiento, que permite que el tratamiento de los gases de escape alcance la descarga estándar y, en segundo lugar, tenga en cuenta el costo operativo y la inversión del equipo. Por supuesto, debido a la singularidad del gas de escape del cliente y los requisitos especiales del cliente, el método de selección real y el método recomendado del formulario pueden ser diferentes.
4. Control de costos
El control de costos es un factor importante que todas las compañías deben considerar al seleccionar equipos de tratamiento de gases de escape.
El consumo de energía RTO proviene principalmente de dos aspectos. Uno es el consumo de energía del ventilador, principalmente el ventilador principal y el ventilador del quemador. El ventilador principal se utiliza para impulsar el flujo de gases de escape, el ventilador del quemador se utiliza para alimentar el quemador y el segundo es el consumo de combustible. La combustión del combustible proporciona calor al RTO y mantiene la temperatura de combustión establecida; el siguiente es un ejemplo de cálculo para ilustrar:
Tomemos como ejemplo el gas de escape de la industria de la impresión. El volumen de los gases de escape de una máquina de impresión es de aproximadamente 20000 Nm3 / h, la temperatura de los gases de escape es de aproximadamente 40 ° C, la concentración es de aproximadamente 1.7g / Nm3 (34kg / h), el valor de calor de combustión global del gas de escape es de aproximadamente 6500kcal / kg, y el volumen de aire de diseño RTO es 22000 Nm3 / h. Con un pequeño margen, la eficiencia térmica del diseño es del 95%.
Cuando RTO está en funcionamiento normal, el consumo de energía del ventilador requerido para impulsar 20,000 Nm3 / h de gases de escape es de aproximadamente 40 kW, y 7 m3 / h de gas natural se consumen a 1.7 g / Nm3 de concentración de gases de escape para mantener la temperatura de combustión de los equipos. Si la factura de electricidad es de 0.9RMB / kwh y el gas natural se calcula en 3.5RMB / m3, el costo operativo por hora es de aproximadamente 60 yuanes, que no es alto.
Si la concentración del gas de escape es superior a 2,1 g / Nm3, el gas natural no es necesario para el funcionamiento normal y el quemador se apagará automáticamente, por lo que solo el consumo de energía del ventilador es de 36 yuanes / hora.
Si la concentración es mucho mayor que 2.1 g / Nm3, se puede recuperar el calor residual. El calor residual se puede utilizar para calentar el horno, ahorrando energía en los equipos de producción, así como también para producir agua caliente y calentar el edificio. Por lo tanto, en el caso de calor excesivo de los gases de escape, el uso total del calor residual puede generar beneficios. Por ejemplo, si la concentración de gases de escape es de 4 g / Nm3 (80 kg / h), el calor residual máximo disponible es de aproximadamente 500,000 Kcal, suponiendo una tasa de utilización del 60%, y se pueden recuperar 300,000 Kcal. Si la potencia requerida para imprimir y secar es de aproximadamente 600,000 Kcal (asumiendo una temperatura de secado de 80 ° C), se puede ahorrar el 50% del consumo de energía. Si la concentración alcanza 6g / Nm3, puede ahorrar un 75% de consumo de energía. En términos generales, si se adopta el sistema de intercambio de calor gas-gas, el beneficio del calor residual recuperado se puede recuperar en aproximadamente dos años.
5. Ahorro de energía y reducción del viento.
En la actualidad, muchos equipos de impresión en China, especialmente los equipos de producción nacional, tienen un gran volumen de escape y una baja concentración (generalmente por debajo de 1 g). Esto trae muchos problemas para la administración posterior, sin importar qué tipo de tratamiento, enfrentará una inversión relativamente grande o costos operativos. La mejor manera es optimizar primero el volumen de aire, reducir el escape y aumentar la concentración de los gases de escape. Esto no solo reducirá los costos operativos del equipo de producción, sino que también reducirá en gran medida el costo del equipo de tratamiento de gases de escape posterior. De acuerdo con la estructura del horno diferente, el método de procesamiento optimizado también es diferente. Pero la idea general es utilizar aire caliente. Al reducir el consumo de energía térmica del calentamiento mediante la reutilización del aire caliente, el consumo de energía de funcionamiento del ventilador también se puede reducir, y la concentración del gas de escape aumenta.
El cliente de este tipo de estructura de horno puede aumentar la proporción de aire caliente reciclado de acuerdo con las condiciones del proceso, y garantizar la seguridad y no afecta la calidad del producto, reduciendo así el volumen total de aire de escape y aumentando la concentración de emisión de gases de escape. Sin embargo, si la concentración de los gases de escape es relativamente alta, para garantizar la seguridad, se debe instalar el monitor LEL para evitar el riesgo de explosión.
Además, la concentración de monitoreo LEL se puede usar como una señal de control para controlar de manera dinámica y dinámica la válvula de retorno de aire caliente. En el caso de una concentración segura de gases de escape, el volumen de aire de retorno se ajusta automáticamente, lo que puede adaptarse automáticamente a los cambios en los productos y procesos. Este sistema suele ser costoso. Si el horno no tiene un mecanismo de reciclaje de aire caliente, también puede reutilizarse en la entrada y salida de aire centralizadas, y el volumen de aire aún puede optimizarse. También hay un nuevo sistema de aire caliente que usa el sistema ESO, que puede reducir el volumen de aire al usar la entrada de aire concentrada y el escape y la reutilización. Aumentar el efecto de la concentración.