一种双通路处理凹印有机废气的节能减排系统的制作方法

本发明涉及凹印有机废气的处理领域，特别涉及一种双通路处理凹印有机废气的节能减排系统。

背景技术：

包装印刷行业产生大量的有机废气，该有机废气主要包括vocs。国内目前主要的vocs治理分为源头控制、过程管理和末端治理。源头控制现在主要的技术为使用水性油墨；过程管理主要是对印刷过程进行精细管理，降低vocs产生；末端治理主要包括回收和消除。例如：活性炭和uv光解，废气进入活性炭/uv光解装置得到处理后，直排大气，只完成减排一个功能，技术上归属于单个点位，谓之“点技术”。

现在随着蓄热氧化和催化燃烧等处理过程有放热的技术得到推广，在减排的同时将处理过程释放热量进行再利用的设计越来越受到青睐，完成了“减排+节能”两个功能，两点一线，技术上可称为“线技术”。在现有的线技术中，处理低浓度、大风量的凹印废气时，必须先进行浓缩，然后将高浓度的有机废气在一个有限的高温空间内进行直接燃烧，废气与热源在同一通路上，而且与“点技术”一样，处理后的气体直接排放大气，以至容易出现两个安全问题：高浓度有机废气在高温下和有限空间内的爆炸可能性和处理性能不稳定带来排放超标的可能性。

例如对比文件1：李丽辉,黄育鹏,黄炳潮.包装印刷业vocs工艺废气的处理设备：广东,cn107774093a[p].2018-03-09。含有vocs的废气从集气总管进入吸附装置,经过处理的废气通过净化排空管道排出；当吸附达到饱和时，系统进入脫附周期，被吸附之vocs被热风脫附，脱附得到浓缩的vocs气体通过脱附引风管送往第一换热器预热，后转移至氧化室氧化。利用部分排空净化气通过第二换热器加热和脱附热风管转移至吸附箱中用于脱附，吸附饱和后的吸附剂得以解吸再生。燃烧系统安装在氧化室左立面为氧化室提供热能。简言之，对比文件1针对包装印刷产生的vocs采用吸附脱附的技术浓缩，然后蓄热明火燃烧处理vocs，并通过热交换为重复利用热能以达到节能目的。但容易出现两个安全问题：高浓度有机废气在高温下和有限空间内的爆炸可能性和处理性能不稳定带来排放超标的可能性。本发明涉及的技术直接对现有的低浓度凹印有机废气进行收集，通过管中管的内外分割双通路设计，有机废气与明火隔开，极大提高了技术的安全性；处理后的气体没有直排大气，而是在生产区域内循环，提高了减排效果的稳定性。

对比文件2：田红旗.印刷行业vocs零排放技术缘何遇冷[j].中国经济周刊,2017,(33):56-57.。其公开了一项国际领先、能广泛应用于印刷行业的新技术——vocs(可挥发性有机物)零排放、高效节能的绿色凹版印刷机，虽然它从源头解决了vocs问题，但是它的投入大、更新成本高，考虑企业的批次多、批量小的实际需求和微薄利润，该技术的推广困难重重。而本发明涉及的技术直接在企业现有的设备上安装，无须更换生产设备；而且其优秀的节能特性保障了使用过程即获利过程，企业推广难度小。

对比文件3：贾海亮,赵军,李钰甫,胡寿根.凹版印刷工业的绿色节能技术[j].包装学报,2015,(02):53-58。其通过对凹版印刷机热风干燥系统节能、印刷有机废气(vocs)综合治理和凹印企业主要热源余热循环利用等主要相关技术的探讨，提出了切实可行的节能减排方案。在此基础上，进一步将热力燃烧式氧化器与热水二段型溴化锂机组相结合，解决了热力燃烧式氧化器运行成本较高的问题，降低了凹版印刷工业运行20-40％的成本，但需要从多方面进行改良设计，结构复杂，应用难度大，可行性不高；而且仍然属于“减排+节能”的线技术，有高浓度和高压有机废气的明火燃烧和处理后直排大气的特点，在安全上有较高隐患，在减排效果的稳定性上有不足。

综上所述，国内外公开文献中虽然涉及的vocs研究很多，但是主要集中在减排或者节能减排方面，很少有系统地考虑减排、节能和安全三方面问题。而且，现有治理技术都存在应用难度大，造价成本和运行成本高，经济效益低等问题，难以调动国内大多中小企业主动进行环境治理的积极性。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种双通路处理凹印有机废气的节能减排系统，不仅解决了减排、节能和安全三方面问题，而且成本低，可产生良好的经济效益和社会效益。

为达到上述技术效果，本发明提供了一种双通路处理凹印有机废气的节能减排系统，包括：

外通路，所述外通路通入有机废气，所述外通路的内部设有高温炉；

内通路，所述内通路设于外通路的内部，且与所述高温炉相连通，以作为热源；

其中，所述外通路包括预热通路、缓流通路以及回风保温通路，所述预热通路、缓流通路以及回风保温通路依次连通，所述预热通路与凹印设备的出风口连通，所述回风保温通路与凹印设备的入风口连通；

有机废气依次经过所述凹印设备的出风口、预热通路、缓流通路、回风保温通路、凹印设备的入风口，构成内循环；

热源在所述内通路内流动，并可排出外界。

作为上述方案的改进，所述高温炉设于所述缓流通路内，以使有机废气通过接触缓流通路内的内通路的管壁表面而发生催化氧化反应以及高温氧化反应。

作为上述方案的改进，所述缓流通路内的内通路的管壁温度为500-950℃，靠近高温炉的内通路的管壁温度为800-930℃。

作为上述方案的改进，所述预热通路内的内通路的管壁温度为100-500℃；所述回风保温通路内的内通路的管壁温度为100-500℃。

作为上述方案的改进，所述缓流通路内设有隔板，所述隔板将缓流通路分隔出缓流气道。

作为上述方案的改进，所述凹印设备包括烘箱和油墨槽，所述烘箱和油墨槽的出风口与所述预热通路相连通，所述烘箱的入风口与所述回风保温通路相连通。

作为上述方案的改进，所述预热通路通过主风机与缓流通路连通，所述回风保温通路通过热风机与所述烘箱的入风口连通，所述烘箱和油墨槽的出风口通过抽废气风机与所述预热通路连通。

作为上述方案的改进，所述主风机为变频风机。

作为上述方案的改进，所述内通路包括内通路主管以及回压管，所述回压管设有单向泄压阀，所述回压管通过天然气风机与高温炉连通。

作为上述方案的改进，所述内通路设有第一出口，所述第一出口处安装有尾气风机，以使内通路与外界相连通；

所述缓流通路设有补气风扇，以使所述缓流通路与外界相连通。

实施本发明具有如下有益效果：

本发明是一种管中管结构，综合解决减排、节能和安全三方面问题，三点成面，是一个强调系统解决问题的“面技术”，具有以下先进性：

1.更稳定的减排：有机废气，即携vocs气流，在外通路构成生产区域内循环，有机废气对大气无直接排放，仅有少量在需要卸压时进入内通路，在漫长而有充足天然气燃焰及热量状态下，这少量的vocs基本被处理；纵然高温炉偶有工作不足，未被充分处理的vocs随热回风进入下一个内循环，不会污染大气，减排效果更稳定，形成良好的社会效益。

2.更优秀的节能：高温炉处理后的热气流百分百可以引入回风保温通路，进入生产设备参与生产，基本可以让生产设备不需要使用电能或蒸汽能来维持正常运转，极大降低了生产的总能耗；另外，明火燃烧的天然气产生热量通过引流，一部分进入预热通路，将所收集的vocs气流进行预热，有利于保障高温炉进行氧化处理的效率，一部分进入回风保温通路，将处理后气体保持在烘箱需要的温度。如此，企业在使用该技术处理vocs达到排放标准的同时，生产能耗显著降低，形成新的利润增长点，可取得良好的经济效益。

3.更安全的系统：缓流通路设置了接通大气的补气风扇，配合内通路的第一出口，不仅可使高温炉不至于温度过高，而且使热源气流通畅无高压，极大降低了内通路出现爆炸的可能性；待处理vocs浓度低，难以直接燃烧，内外分隔的双通路设计使其不接触明火，不易发生火灾；携vocs的气流在外通路通过单向泄压阀与内通路相连，可避免外通路产生高压，提高了有机废气处理的安全性。

4、更方便环保监督的系统：不仅企业需要使用热回风降低能耗获得新的利润增长点，而且如果不运行本发明所涉及的系统，印刷复合工艺不能启动，因此，本发明将处理vocs与企业盈利有机结合，安装本发明后，不仅从根本上解决了现有技术运行率低的难题，而且可以避免现有企业通过停机来逃避环保部门的监管和处罚的乱象，既解决了以往“检测人员进厂，车间停工应付”的废气监测执法难问题，又方便环保部门进行监督管理，具有明显的社会效益。

5、更容易广泛应用的系统：本发明因地制宜，占地小，可在维持原有生产工艺的情况下，直接在凹印企业现有设备上安装。而且，相对现有最盛行的rto/rco技术，本发明整体投资成本低，运行不但不耗钱还能生钱，因而企业接受度更高，充分解决了凹印企业的有机废气处理中减排、节能和安全的系统问题，市场推广难度更低，应用前景更广阔。

附图说明

图1为本发明节能减排系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。

本发明提供了一种双通路处理凹印有机废气的节能减排系统，包括：

外通路1，所述外通路1通入有机废气，所述外通路1的内部设有高温炉3；

内通路2，所述内通路2设于外通路1的内部，且与所述高温炉3相连通，以作为热源；

其中，所述外通路1包括预热通路11、缓流通路12以及回风保温通路13，所述预热通路11、缓流通路12以及回风保温通路13依次连通，所述预热通路11与凹印设备10的出风口连通，所述回风保温通路13与凹印设备10的入风口连通；

有机废气依次经过所述凹印设备的出风口、预热通路、缓流通路、回风保温通路、凹印设备的入风口，构成内循环；热源在所述内通路内流动，并可排出外界。

本发明设置了内外分隔的双通路，包括：(1)作为热源所走的内通路2：热源为明火燃烧的天然气，产生的高温气流将热量通过精心设计的内通路2以及其对应的预热通路11、缓流通路12以及回风保温通路13传导给从凹印设备的烘箱中收集的含有机废气气流；(2)携带有机废气的气流所走的外通路1：携带有机废气的大风量气流，从凹印设备的烘箱和墨槽/胶槽等设备收集后，通过预热通路11、缓流通路12以及回风保温通路13又以热风形式回到烘箱。有机废气通过高温下管壁表面发生催化氧化反应以及高温氧化反应而被处理。因此，本发明从生产实际出发，通过双通路装置处理凹印有机废气，系统地解决了减排、节能和安全三方面的问题，从根本上解决从烘箱所产生的有机废气排放达标。

需要说明的是，本发明的凹印有机废气，是指凹印行业中的凹版印刷机、复合机以及涂布机产生的有机废气，其是针对醇、酯类溶液产生的有机废气，包括但不限于乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸正丁酯、异丙醇和丁酮等包装印刷行业常用有机溶剂及其混合物。

还需要说明的是，本发明是一种管中管结构，外通路作为外管，内通路作为内管，所述内管可以设于外管的中间，也可以设于底部或者是侧面，无论外管和内管的大小、形状和位置，其均属于本发明的保护范围。

优选的，所述高温炉3设于所述缓流通路12内，以使有机废气通过接触缓流通路12内的内通路2的高温管壁表面而发生催化氧化反应以及高温氧化反应。本发明设置有缓流通路12，有机废气在缓流通路12内可以降低传输速率，或者延长传输路径，使得有机废气与内通路2的高温管壁发生充分的催化氧化反应以及高温氧化反应，有机废气被分解完全。

作为缓流通道的一种实施方式，所述缓流通路12内设有隔板14，所述隔板14将缓流通路12分隔出缓流气道。所述隔板14可以将缓流通路12变成多个并列的缓流气道，延长有机废气的传输路径，达到缓流的目的。

需要说明的是，本发明缓流通道12还可以有其他的实现方式，例如，设置挡板，或者设置s形或其他曲线形缓流气道，只要其达到缓流的目的即可。

还需要说明的是，本发明缓流通道12也可以设置为无障碍的直管，其也可以实现有机废气与内通路2的高温管壁发生充分的催化氧化反应以及高温氧化反应。此时，如果要达到缓流的目的，可以通过控制有机废气的气体流速来进行，且并不以此为限。

所述缓流通路12内的内通路2的管壁温度为500-950℃，靠近高温炉3的内通路2的管壁温度为800-930℃。有机废气与内通路2的高温管壁发生充分的催化氧化反应以及高温氧化反应，生成无害高温气体。。

所述预热通路11内的内通路2的管壁温度为100-500℃；所述回风保温通路13内的内通路2的管壁温度为100-500℃。明火燃烧的天然气产生热量通过引流，一部分进入预热通路，将所收集的vocs气流进行预热，预热温度维持在100-500℃；一部分进入回风保温通路，将清洁热流保持在烘箱需要的温度，约为100-500℃。这让企业在使用该技术处理vocs达到排放标准的同时，能耗显著降低，企业直接增收，将处理vocs与企业盈利有机结合，从根本上解决了现有技术运行率低的难题。

而且，由于本发明内外分割的双通路设计，内通路能起到长期发热作用，能保持从节能减排系统到凹印设备的输送热风管道的温度稳定性，该管道平均有50米左右的温度基本保持稳定，有利于充分处理有机废气，实现更彻底的减排。

进一步，为了实现内通路和外通路的良好连接，以及保证系统的安全性，本发明设置了若干风机、回压管路、单向阀以及补气风扇。

所述凹印设备10包括烘箱20和油墨槽30，所述烘箱20和油墨槽30的出风口与所述预热通路11相连通，所述烘箱20的入风口与所述回风保温通路13相连通。烘箱20和油墨槽30收集的有机废气，通过烘箱20和油墨槽30的出风口，进入预热通路11进行预热，然后进入缓流通路12进行充分的催化氧化反应以及高温氧化反应，处理后的气流形成热回风，经回风保温通路13，并通过烘箱20的入风口再次进入烘箱，以供烘干油墨使用。

优选的，所述预热通路11通过主风机4与缓流通路12连通，所述回风保温通路13通过热风机5与所述烘箱20的入风口连通，所述烘箱20和油墨槽30的出风口通过抽废气风机6与所述预热通路11连通。主风机4、热风机5和抽废气风机6对上述有机废气的气体流进行控制，使得内循环得以顺利且稳定的进行。更佳的，所述主风机4为变频风机，对进入缓流通路12进行风量和风速的调控。

所述内通路2包括内通路主管21以及回压管22，所述回压管22设有单向泄压阀23，所述回压管22通过天然气风机7与高温炉3连通。经过处理的有机废气，可能产生余量的vocs气体，回压管22将余量的vocs气体送入高温炉3内进行燃烧，有助于天然气燃烧，并且可以通过燃烧过程去除其中的vocs气体，起到节能的效果以及减少vocs气体排放。

所述内通路2设有第一出口24，所述第一出口24处安装有尾气风机(图中未示出)，以使内通路2与外界相连通。高温热源通过内通路进行热交换，变成低温气体，并通过第一出口和尾气风机进行排放，能使气流通畅无高压，极大降低了整个系统出现爆炸的可能性。

所述缓流通路12设有补气风扇(图中未示出)，以使所述缓流通路12与外界相连通，能使气流通畅无高压，极大降低了整个系统出现爆炸的可能性，保证内循环的安全性。

综上，本发明的工作原理如下：

1、本发明通过烘箱20和油墨槽30收集有机废气，收集的有机废气在抽废气风机6的作用下，通过烘箱20和油墨槽30的出风口进入预热通路11进行预热；

2、预热后的有机废气在主风机4的作用下进入缓流通路12，高温炉3设于缓流通路12内，有机废气通过接触缓流通路12内的内通路2的高温管壁表面而发生催化氧化反应以及高温氧化反应，生成无害高温气体，形成热回风；

3、热回风流经回风保温通路13，并在热风机5的作用下通过烘箱20的入风口再次进入烘箱，供烘干油墨使用，以此形成对大气无排放的vocs生产区域内循环，即内循环。

4、当热回风温度高于烘箱要求的温度，从环境送新风到烘箱20降温，而此时因压力升高，单向泄压阀23打开，多余的含有机废气通过天然气风机7抽入高温炉3，随天然气一起燃烧，生产的二氧化碳和水随天然气燃烧产物一同第一出口24排向大气。

5、热源是明火在高温炉3内燃烧的天然气，产生的高温气流将热量通过内通路2传导给管外的含vocs气流，最后该高温气流通过风机送入洗涤塔、过滤池和滴滤塔处理后直排大气，该通路的入口为高温炉3内的天然气风机。

本发明的污染治理效果如下：

1、总vocs可低于30mg/m³，符合广东省地方标准db44/815-2010《印刷行业挥发性有机化合物排放标准》第ii时段，总vocs：标准最高允许排放浓度120mg/m³。

2、包装印刷企业有机废气处理效率可达95％。

3、能源成本节省效率可达40-50％。

4、处理规模：安装本发明节能减排系统后，一台高温炉可处理4台凹印机和4台干复机同时工作产生的携vocs气流。

企业在使用本发明处理vocs达到排放标准的同时，能源成本显著降低，实现企业直接增收，将处理vocs与企业盈利有机结合，从根本上解决了现有技术净化效率低、运行成本高的难题。而且，本发明节能减排系统的投入建设成本较低，根据不同的工程规模，并基于当前的物价水平，造价为300-600万/每台套左右，远低于现有环境处理设备。

本发明的工业应用如下：

实施案例一

1、运行单位：1997年成立的外商独资经营企业，占地面积近16000平方米。专业印刷生产pvc收缩膜标签、opp珠光膜自动贴标标签和各类包装袋、等塑料包装产品，标签年生产能力30亿张，复合包装袋年产量可达5亿套。

2、污染特征：vocs含量低，风量大；四台凹印机基本上连续运转，日平均释放溶剂约3060公斤。

3、工程规模：一套节能减排系统。

4、运行时间：2年

5、运行效果：

a、按日常四台凹印机连续运转，该技术验收运行后，在维持日常生产的情况下，排放持续达标，符合环保要求。

b、能源成本：节省了约49％能源成本。

c、简单易操作，能源成本低，物耗少，安全性高，无需专人负责装置运行。

6、设备总投资费用较低，其中，工程基础设施建设费用约100万，设备投资费用约230万。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。