林勤鑫，楊奕群

（廣東和炫環(huán)保智能科技有限公司，廣東 汕頭 515022）

對于印刷行業(yè)而言，在生產(chǎn)過程中節(jié)電節(jié)氣、減少能源使用、提升能效、減少揮發(fā)性有機物（VOCs）排放越來越重要。

烘箱作為印刷機的重要結(jié)構(gòu)，也是主要耗能單元，其作用是在數(shù)秒時間內(nèi)通過熱風(fēng)完成對印制品的烘干工作。影響油墨干燥效果的因素主要是熱量的傳遞和吸收效果、承印物表面負壓大小[1]。因此，熱風(fēng)的溫度、風(fēng)速、風(fēng)量、干燥程度等都對最終成品質(zhì)量有直接影響。通過增加烘箱熱風(fēng)的循環(huán)利用率、提高VOCs 排放濃度、減少VOCs 排放量，可整體降低企業(yè)能耗，達到節(jié)能效果。

1 循環(huán)增濃熱處理設(shè)備（RST）介紹

RST 是針對印刷行業(yè)烘箱的減風(fēng)增濃設(shè)備。該設(shè)備分為單色組和雙色組，單色組設(shè)備以一套RST 與印刷機的單個色組烘箱相連（見圖1），雙色組設(shè)備以一套RST 與印刷機的兩個相鄰色組烘箱相連（見圖2）。設(shè)備內(nèi)部管道設(shè)有氣動閥門，可進行隔離切斷，通過點對點的實時VOCs 濃度檢測，氣動閥門進行自動切換，濃度達到設(shè)定值時排風(fēng)風(fēng)機運行，VOCs 排放至終端的廢氣處理設(shè)備，濃度達不到時排風(fēng)風(fēng)機不運行，VOCs 在循環(huán)風(fēng)機的作用下在兩個色組烘箱內(nèi)不斷進行循環(huán)。在保持烘箱內(nèi)部循環(huán)風(fēng)量和風(fēng)壓等不變的前提下，實現(xiàn)廢氣濃縮、排放總量減少、整體能耗降低的效果。同時，設(shè)備內(nèi)的換熱裝置以熱水或?qū)嵊妥鳛榻橘|(zhì)，將廢氣轉(zhuǎn)換成熱風(fēng)供應(yīng)生產(chǎn)。熱水或?qū)嵊偷臒崮軄碜阅┒薞OCs 處理設(shè)備——物理催化及直接燃燒設(shè)備的余熱回收，可更好實現(xiàn)節(jié)能效果。

圖1 單色組RST 流程示意圖

圖2 雙色組RST 流程示意圖

2 能效對比

以一臺定速220m/min 的十色印刷機為例，根據(jù)生產(chǎn)工藝需要，烘箱內(nèi)部的熱風(fēng)溫度為55℃—80℃。

一臺十色印刷機需配備五臺雙色組RST，每臺設(shè)備包含三臺2.2kW 的風(fēng)機，其中兩臺為循環(huán)風(fēng)機，一臺為排風(fēng)風(fēng)機，排風(fēng)風(fēng)機帶變頻控制，只有檢測的VOCs 濃度達到設(shè)定值時，風(fēng)機才會啟動運行，將增濃后的VOCs 排出，送至廢氣處理設(shè)備進行處理。因此，每臺RST 的實際運行功率約為5.5kW/h，5 臺RST 共耗電27.5kW/h。增濃后VOCs 的排放量為4000—7000m3/h。該設(shè)備內(nèi)部設(shè)置有溫度傳感器和壓力傳感器，能很好地保持熱風(fēng)的溫度和風(fēng)速的穩(wěn)定性，產(chǎn)品的VOCs 殘留控制在2.5mg/m2以下，印刷機運行速度可達180—210m/min。如印刷機結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)升級，在十色滿版的情況下，最高生產(chǎn)速度可達到250m/min，在非滿版的情況下（4—5 色），最高生產(chǎn)速度可達到300m/min。

行業(yè)內(nèi)常見的印刷機烘箱熱風(fēng)來源主要有以下兩種：

（1）使用電加熱的方式，印刷機運行速度為200m/min，則每個色組烘箱需配備一套27kW 的電加熱系統(tǒng)，一臺十色印刷機總耗電量為270kW。該方式?jīng)]有減排功能，VOCs 排放量與印刷機設(shè)計排放量一致，約為40 000m3/h。該方式控制邏輯簡單、操作方便，但有漏電風(fēng)險，而且一旦限電會對生產(chǎn)產(chǎn)生巨大影響。

（2）使用蒸汽供熱，印刷機運行速度為200m/min，每個色組烘箱風(fēng)量約為4000m3/h，以將常溫30℃的空氣加熱到60℃計算，1m3空氣升溫1℃約需熱量0.24kcal，10 個烘箱熱風(fēng)升溫則需熱量288 000kcal，1t 蒸汽熱量約為600 000kcal，則每小時需消耗蒸汽0.48t。該方式?jīng)]有減排功能，VOCs 排放量與印刷機設(shè)計排放量一致，約為40 000m3/h。該方式的溫度穩(wěn)定性和均勻性比電加熱方式好，但需直接購買蒸汽，如果蒸汽供應(yīng)方供汽不穩(wěn)定會對生產(chǎn)產(chǎn)生較大影響；如果工廠自建鍋爐，前期建設(shè)投入費用大，而且鍋爐屬壓力容器，運維成本較高。

以電費0.6 元/kW、蒸汽320 元/t 計算，一臺十色印刷機三種方式的耗能、成本及排放量對比見表1。

表1 三種方式的耗能、成本及排放量對比

由表1 可知，采用RST 每小時的能耗成本及VOCs 排放量都大大降低，有利于企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟效益。

3 應(yīng)用實例

廣東某印刷廠擁有兩臺9 色印刷機、一臺十色印刷機和兩臺復(fù)合機，該廠原來采用紫外線（UV）光解+沸石轉(zhuǎn)輪+熱風(fēng)爐的工藝處理VOCs。其中，UV光解設(shè)備用于處理車間無組織排放的VOCs，“沸石轉(zhuǎn)輪+熱風(fēng)爐”工藝用于處理機臺產(chǎn)生的VOCs。生產(chǎn)設(shè)備烘箱的熱風(fēng)由熱風(fēng)爐供應(yīng)，整套方案實際的耗能如下：

（1）該廠配備處理量為30 000m3/h 的UV 光解設(shè)備處理車間無組織排放的VOCs，該設(shè)備功率為18kW，三臺印刷機共用一臺30kW 的排氣風(fēng)機將印刷車間的無組織VOCs 送往UV 設(shè)備，兩臺復(fù)合機分別用一臺15kW 的風(fēng)機將復(fù)合車間的無組織VOCs 送往UV 設(shè)備，排風(fēng)風(fēng)機功率合計為60kW，加上UV設(shè)備自身功率，所耗功率共計78kW。

（2）機臺烘箱排風(fēng)所耗功率見表2。

表2 機臺烘箱排風(fēng)所耗功率

（3）沸石轉(zhuǎn)輪所耗功率見表3。

表3 沸石轉(zhuǎn)輪所耗功率

（4）熱風(fēng)爐每小時消耗天然氣約29m3，熱風(fēng)爐產(chǎn)生的熱風(fēng)直接送至印刷設(shè)備烘箱，由于管損，送至烘箱的熱風(fēng)溫度及風(fēng)速穩(wěn)定性相對較差，膜易產(chǎn)生漂移，產(chǎn)品VOCs 殘留較大，為確保產(chǎn)品質(zhì)量，印刷機運行速度只能控制在130—150m/min，限制了生產(chǎn)設(shè)備的產(chǎn)能。不過，該方法可回收一部分VOCs 作為燃料送到熱風(fēng)爐進行燃燒，實際排放VOCs 約為25 000m3/h，在一定程度上減少了排放量，但無法對全部VOCs 進行有效處理。

采用該方案，印刷廠每小時用電324kW、消耗天然氣29m3，以電費0.6 元/kW、天然氣費6.1 元/m3計算，合計每小時成本為371.3 元。該印刷廠總排放風(fēng)量為130 000m3/h（UV 設(shè)備排放風(fēng)量為30 000m3/h、熱風(fēng)爐排放風(fēng)量為100 000m3/h），VOCs 排放濃度為655mg/m3，無法達到當?shù)豓OCs 排放標準。

為滿足排放標準，該印刷廠改用“沸石轉(zhuǎn)輪+RST+物理催化”及直接燃燒一體化工藝處理VOCs。其中，沸石轉(zhuǎn)輪用于處理車間無組織排放的VOCs，車間5 臺生產(chǎn)設(shè)備則用RST 對烘箱進行減風(fēng)增濃，排出的VOCs 及沸石轉(zhuǎn)輪脫附后的濃縮VOCs被送往物理催化及直接燃燒設(shè)備進行處理，整套方案設(shè)備消耗功率見表4、表5、表6。

表4 RST 所耗功率

表5 整套方案沸石轉(zhuǎn)輪所耗功率

表6 物理催化及直接燃燒設(shè)備所耗功率

物理催化及直接燃燒設(shè)備的吸附風(fēng)機和出口風(fēng)機均帶變頻控制，可根據(jù)排放廢氣風(fēng)量和濃度進行調(diào)整，當廢氣濃度達到自燃標準時，不需額外消耗能源就可維持爐內(nèi)溫度，該設(shè)備實際耗能約為電能130kW/h、天然氣13m3/h。

新方案合計每小時用電297.8kW、消耗天然氣13m3，折合每小時成本約為258 元。該印刷廠總排放風(fēng)量約為53 000m3/h（沸石排放風(fēng)量為30 000m3/h、物理催化及直接燃燒設(shè)備排放風(fēng)量為23 000m3/h）。該方案處理前VOCs 濃度為1360mg/m3，處理后VOCs濃度為48mg/m3，達到當?shù)嘏欧艠藴省?/p>

4 經(jīng)濟效益

通過上述兩套方案的對比可知，新方案每小時節(jié)省用電26.2kW、節(jié)省天然氣16m3，每小時可節(jié)省費用113.3 元。以年運行300 天，每天運行24 小時計算，一年可節(jié)省費用815 760 元。

另外，采用RST 對機臺VOCs 進行濃縮后，實際VOCs 排放量大大減少，配套的風(fēng)機功率大幅降低，風(fēng)機消耗的電能也隨之降低，有效降低了后端的廢氣處理量，在節(jié)省能耗的同時降低了企業(yè)在末端VOCs治理設(shè)備上的投入成本。

5 結(jié)語

在“雙碳”目標下，印刷企業(yè)對減輕環(huán)境壓力、降低能源消耗承擔著巨大的社會責任。因此，發(fā)展低碳印刷勢在必行。RST 可幫助印刷企業(yè)在生產(chǎn)過程中進一步節(jié)約能源，在減少VOCs 排放的同時可有效節(jié)能降耗。