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表5 印刷工艺废气典型VOCs治理技术的环境效益和成本分析
治理技术 初次投入成本(万元) 年运行费用(万元) 年经济效益(万元) 可达治理效率(%) 吸附法 15 30-50 —— 低温等离子体法 20 10 —— 吸附—催化燃烧法 50 10 —— 光催化氧化法 15 7 —— 50-80% 1、 活性炭需要及时更换,否则治理效率大大降低 50-90% ≥95% 50-95% 1、 受污染物成分影响,治理效率波动范围较大。 2、 催化剂易失活 1、 治理效率波动范围较大。 2、 可能存在二次VOCs污染。 1、 适用于VOCs浓度较大的工况。 2、 存在一定安全隐患。 存在问题 2、 监管存在较大问题 3、 活性炭质量影响治理效率 4、 吸附后产生危险固废 5、 对酮类物质去除效果差 适合复合工艺的吸附-冷凝回收法和吸附-催化燃烧法以活性炭纤维吸附剂为例,对其环境效益和成本分析的结果如表6所示:
表6 复合工艺废气典型VOCs治理技术的环境效益和成本分析
治理技术 初次投入成本(万元) 年运行费用(万元) 年经济效益(万元) 三年总投入(万元) 可达治理效率(%) 活性炭纤维吸附-冷凝回收 280 82 120 128 90% (1) 初次投入成本和运行费用较高 存在问题 (2) 回收溶剂回用率有待提高 (3) 对覆膜二段、三段废气无明显经济效益 说明 (1) 无经济效益 (2) 催化氧化技术不够成熟 (3) 存在二次污染 (4) 存在安全隐患 活性炭纤维吸附—催化燃烧 70 16 —— 134 90% ACF装填量为600kg,两年更换一次 ACF装填量为1000kg,三年更换一次 说明:以上成本分析仅作为参考,不同治理技术因设计不同成本将有一定的差异。
4 治理设施建设与监管要求 4.1 总体要求
治理设施应遵循综合治理、循环利用、达标排放、总量控制的原则。工艺设计应本着成熟可靠、技
术先进、经济适用的原则,并考虑节能、安全和操作简便。建设应按国家相关的基本建设程序或技术改造审批程序进行,总体设计应满足《建设项目环境保护设计规定》和《建设项目环境保护管理条例》的规定。
生产企业应把治理设施作为生产系统的一部分进行管理,治理设施应先于产生废气的生产工艺设备开启、后于生产工艺设备停机,并实现联动控制。经过治理后的废气排放应符合广东省《印刷行业挥发性有机化合物排放标准》(DB44/815-2010)的规定,治理过程避免产生二次污染。治理设施噪声控制应符合《工业企业噪声控制设计规范》(GBJ 87-85)和《工业企业厂界环境噪声排放标准》(GB 12348-2008)的规定。
治理设施建设方应提供治理设施的使用要求和操作规程,明确吸附剂等耗材的更换周期。 4.2 废气收集设施建设要求
轮转印刷企业必须在印刷点位安装集气罩,集气罩口应处于微负压状态,气体流速不低于0.5m/s,保证涂墨及干燥过程产生的VOCs能被有效捕集;
使用溶剂型油墨的单张印刷企业应密封印刷车间。换气风量根据车间大小确定,要求废气捕集率不低于95%;;
无集中供墨系统的企业,应规范油墨、稀释剂、润版液、清洗剂等含VOCs原辅材料的使用,限定区域存放,生产过程及生产间歇均应保持密封。
废气收集后需进入治理设施,可分车间单独处理,也可多车间废气集中到同一治理设施处理; 废气收集系统应保证与生产同时正常运行;
废气收集系统材质应防腐防锈,定期维护,存在泄露时需及时修复。 4.3 废气采样口建设要求
治理设施应在废气处理前后设置永久性采样口,采样口的设置应符合《气体参数测量和采样的固定位装置》(HJ/T 1-92)要求。
采样口应优先设置在垂直管道,避开烟道弯头和断面急剧变化的部位,距弯头、阀门、变径管下游方向不小于6倍直径,和距上述部件上游方向不小于3倍直径处。对矩形烟道,其当量直径D=2AB/(A+B),式中A、B为边长。采样口所在断面的气流速度最好在5m/s以上。若现场条件有限很难满足上述要求时,采样口所在断面与弯头等的距离至少是烟道直径的1.5倍。
采样平台应有足够的工作面积使工作人员安全、方便的操作。平台面积应不小于1.5m2,并设有1.1m高的护栏和不低于10cm的脚部挡板,采样平台的承重应不少于200kg/m2,采样孔距平台面约为1.2m~1.3m。
4.4 废气治理设施建设要求
4.4.1 吸附法设施建设要求
吸附法可用于各类印刷工艺有机废气治理。废气中VOCs浓度不宜高于200mg/m3。
吸附设施的风量按照最大废气排放量的120%进行设计,有机废气处理效率需达到90%以上,排气筒的设计应满足GB 50051-2013 的规定。
吸附剂可选择颗粒活性炭、蜂窝活性炭、活性炭纤维和分子筛等。
蜂窝活性炭和蜂窝分子筛的横向强度应不低于0.3MPa,纵向强度应不低于0.8MPa,蜂窝活性炭的BET 比表面积应不低于750m2/g,蜂窝分子筛的BET比表面积应不低于350m2/g。
活性炭纤维毡的断裂强度应不小于5N(测试方法按照GB/T 3923.1-1997进行),BET比表面积应不低于1100m2/g。
选定吸附剂后,吸附床层的有效工作时间与吸附剂用量,应根据废气处理量、污染物浓度和吸附剂的动态吸附量确定。
采用纤维状吸附剂时,吸附单元的压力损失宜低于4kPa;采用其他形状吸附剂时,吸附单元的压
力损失宜低于2.5kPa。
固定床吸附装置吸附层的气体流速应根据吸附剂的形态确定。采用颗粒状吸附剂时,气体流速宜低于0.60m/s;采用纤维状吸附剂(活性炭纤维)时,气体流速宜低于0.15m/s;采用蜂窝状吸附剂时,气体流速宜低于1.20m/s。
对于采用蜂窝状吸附剂的移动式吸附装置,气体流速宜低于1.20m/s;对于采用颗粒状吸附剂的移动床和流化床吸附装置,吸附层的气体流速应根据吸附剂的用量、粒度和体密度等确定。
吸附设施的前后开设永久采样口,对设施实际处理效果进行监控。 明确吸附剂更换周期,更换后的吸附剂应交由有资质的公司处理。 4.4.2 吸附-冷凝回收法设施建设要求
吸附-冷凝回收法适用于使用溶剂型胶粘剂复合工艺的有机废气治理。治理设施的风量按照最大废气排放量的120%进行设计,废气治理效率达到90%以上,溶剂回收率达到80%以上。排气筒的设计应满足GB 50051-2013 的规定。
吸附剂可选择颗粒活性炭、蜂窝活性炭、活性炭纤维和分子筛等,吸附剂的选择参见4.3.1中相关要求。
吸附剂再生可选择水蒸气脱附再生、热气流(空气或惰性气体)脱附再生及加热-降压脱附再生。使用水蒸气脱附再生时,水蒸气的温度宜低于140℃。当使用热气流脱附再生时,对于活性炭和活性炭纤维吸附剂,热气流温度应低于120℃;对于分子筛吸附剂,热气流温度宜低于200℃。含有酮类等易燃气体时,不得采用热空气脱附再生。当使用加热-降压脱附再生时,应使用热空气或热蒸汽为热源。高温再生后的吸附剂应降温后使用。
当采用水蒸气脱附再生时,煤质颗粒活性炭的性能应满足GB/T 7701.2-2008的要求,且丁烷工作容量(测试方法参见GB/T 20449-2006)应不小于8.5g/dl,BET 比表面积应不小于1200m2/g。采用非煤质颗粒活性炭作吸附剂时可参照执行。
当采用热空气脱附再生时,煤质颗粒活性炭的性能应满足GB/T 7701.5-1997的要求,采用非煤质活性炭作吸附剂时可参照执行。颗粒分子筛的BET 比表面积应不低于350m2/g。
当采用加热-降压脱附再生时,煤质颗粒活性炭的性能应满足GB/T 7701.2-2008的要求,且丁烷工作容量(测试方法参见GB/T 20449-2006)应不小于12.5g/dl,BET比表面积应不小于1400m2/g。采用非煤质颗粒活性炭作吸附剂时可参照执行。
脱附后气流中有机物的浓度应严格控制在其爆炸极限下限的25%以下。气体通过冷凝处理,回收有机溶剂,不凝气应引入吸附装置进行再次吸附处理。
水蒸气脱附工艺解吸气体经冷凝回收有机溶剂后,产生的废水需处理达标后方可排放。 治理设施安全措施应符合《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》(HJ 2026-2013)中关于安全措施的规定。
4.4.3 吸附—催化燃烧法设施建设要求
吸附-催化燃烧法适用于各类印刷工艺和复合工艺的有机废气治理。治理设施的风量按照最大废气排放量的120%进行设计,治理效率达到90%以上,排气筒的设计应满足GB 50051-2013的规定。
废气吸附阶段可选用各种类型活性炭或其它吸附材料作为吸附剂,浓缩后废气的混合爆炸极限应低于废气中最易爆组分爆炸极限下限的25%。
进入催化燃烧装置前废气中的颗粒物含量高于10mg/m3 时,应采用过滤等方式进行预处理。 催化剂的工作温度应低于700℃,并能承受900℃短时间高温冲击。设计工况下催化剂使用寿命应大于8500h,蓄热式催化燃烧装置中蓄热体的使用寿命应大于24000h。
催化燃烧装置的设计空速宜大于10000h-1,但不应高于40000h-1。催化燃烧装置的压力损失应低于2kPa。
燃烧过程产生的热量应进行回收,热能回收效率不得低于35%。 治理设施安全措施应符合《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》(HJ 2027-2013)中关于安全措施的规定。
4.4.4 低温等离子体法设施建设要求
低温等离子体法可用于各类印刷工艺的有机废气治理,废气中VOCs浓度不宜高于500mg/m3。 对于高浓度或大风量的废气排放口,需要采取多级处理的方式,保证足够的停留时间。
治理设施的风量按照最大废气排放量的120%进行设计,治理效率达到90%以上,排气筒的设计应满足GB 50051-2013的规定。
治理设施应根据实际生产状况,按治理设施设计要求定期维护。 4.4.5 蓄热式直接焚烧法设施建设要求
蓄热式直接焚烧法适用于各类印刷工艺和复合工艺的有机废气治理。治理设施的风量按照最大废气排放量的120%进行设计,治理效率达到97%以上,排气筒的设计应满足GB 50051-2013的规定。
进入催化燃烧装置的废气中有机物的浓度应低于其爆炸极限下限的25%,废气浓度、流量和温度应稳定,不宜出现较大波动。
蓄热体的使用寿命应大于24000h。
蓄热式直接焚烧装置换向阀的泄漏率应低于0.2%。 4.5 管理要求
4.5.1 企业管理要求
治理设施的管理应纳入生产管理中,配备专业管理人员和技术人员,并对其进行培训,使管理和运行人员掌握治理设备及其它附属设施的具体操作和应急情况下的处理措施。
企业应根据实际生产工况和治理设施的设计标准,建立相关的各项规章制度以及运行、维护和操作规程,明确耗材的更换周期和设施的检查周期,建立主要设备运行状况的台账制度,保证设施正常运行。
企业应建立治理工程运行状况、设施维护等的记录制度,主要维护记录内容包括: (1) 治理装置的启动、停止时间;
(2) 吸附剂、吸收剂、过滤材料、催化剂等的质量分析数据、采购量、使用量及更换时间; (3) 治理装置运行工艺控制参数,至少包括治理设备进、出口浓度和吸附装置内温度; (4) 主要设备维修情况; (5) 运行事故及维修情况;
(6) 定期检验、评价及评估情况;
(7) 吸附回收工艺中的危险废物、污水及副产物处置情况。 (8) 由于紧急事故或设备维修等原因造成治理设备停止运行时,应立即报告当地环境保护行政主管
部门。
4.5.2 环保部门监管要求
检查企业与治理设备相关的各项规章制度,以及运行、维护和操作规程,核查治理设施运行过程的维护记录和台账。
应核查治理设施耗材(吸附剂、吸收剂、过滤材料、催化剂等)的流转记录。包括采购记录(含采购时间、采购量及质量分析数据)、更换时间与更换量的维护记录。
按照治理设施使用要求和操作规程,依据国家及地方相关标准,对治理设施进行定期监测,评估其治理效率。
核查治理过程产生的危险废物与二次污染物是否得到有效处置。
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