VOCs排放企业的绿色制造 应对产业升级转型需求
更新时间：2016-03-01 11:26
来源：中国环保在线
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美丽中国的推进是大趋势，是实现经济可持续发展的需要，无论是国家还是行业都别无选择。传统的高污染、高能耗企业转型升级也是别无选择，尤其是存在大量VOCs排放的企业成为系列政策的众矢之的也就不难理解，凤凰涅槃、浴火重生，这就是行业重新洗牌的明确节奏，除了积极应对，同样也是别无选择，不同的应对方式与应对能力，将决定企业的生死存亡。
就现在的技术水平而言，VOCs排放企业完全不用含有VOCs的溶剂并不现实，通过工艺及制造系统的优化实现绿色制造才是现实可行的路径。
绿色制造系统GMS简介
绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式，是人类可持续发展战略在现代制造业中的体现。其目标是环境友好、资源利用率高，获得企业经济效益、社会效益和环境效益的协调优化。
针对VOCs排放企业的绿色制造系统GMS是存在VOCs排放的企业实现绿色生产的制造系统，旨在帮助企业积极应对产业升级的现实压力，转危为机提升企业的长期竞争力，实现可持续发展。
绿色制造系统（GMS：Green Manufacturing System）主要包括生产设备节能优化（ESO：Energy-saving Optimization）、VOCs回收处理及循环利用（VRP：VOCs Recovery Process）、治理供热一体化（BHI：Burning Heating Integrated）三个组成部分。
ESO通过设备改造和工艺优化。从源头实现节能减排，大幅度降低生产能耗和废气排放总量，减少设备外部泄漏，为后续处理奠定良好基础。
VRP实现热能及有机溶剂的部分回收循环再利用，以循环经济方式减少资源消耗，降低生产成本。可以采用直接冷凝、吸收冷凝等多种方式实现。
BHI利用蓄热焚烧的方式将剩余废气处理达标，同时将VOCs氧化分解时产生的热能满足生产所需，进一步降低生产成本。
GMS与目前各种VOCs治理设备不同之处在于采用系统工程的方法，是全面的整厂解决方案，从源头入手，多种技术各展所长，把污染治理及干燥供热在内的关键生产要素全部融合在系统中，从而获得较高的性价比，用适度的投资使企业完成转型升级，通过节能减排、循环经济、清洁生产的实施，实现低污染、低能耗、低成本生产，全面增强企业竞争力。
不同的生产设备配置和不同的设备状态需要不同的GMS方案，对于生产设备状况良好的企业，采用GMS后可实现70%的溶剂回收循环利用，残留在废气中的剩余溶剂能100%满足印刷机、干式复合机的供热需求，生产及设备保养中产生的有机废水可以全部焚烧处理，废气排放能满足最严格的排放标准。GMS的静态投资回收期一般在2年以内。
GMS关键技术简介：
1、ESO（节能优化）
ESO是由多项国际专利和国内发明专利组成、适用于热风干燥系统的节能优化技术总称，用于印刷机、复合机、涂布机、上胶机、滚涂机、烘干机等生产设备的改造与优化，设备自动化水平提升，运行更加简单可靠，能提高运行安全系数、提升产品质量、大幅度降低能耗，减少废气排放量，为后续彻底低成本解决环保问题创造良好的条件。
ESO由风压自动平衡技术、安全总量控制技术、溶剂挥发工艺技术及大量外围技术组成，成套技术以系统的方法对热风干燥的各个环节进行优化，以风压自动平衡技术为例，ESO通过干燥箱送排风的压力自动跟随，使干燥箱稳定在设定的微负压状态，不受其他单元干燥箱及送排风风机的影响，使进出风量稳定在所需干燥工艺风量上，稳定的箱内负压可以确保在废气不外泄的情况下减少不必要的外部进风。
减少环保投入：
废气排放量决定后续的废气治理量，平衡式干燥系统使得后续废气治理投入成本及运行成本得到大幅缩减；
节省加热能耗：
根据工艺温度要求所需升温的温度差大幅缩小，总排风风量的大幅减小，将加热能耗降到了最低；
安全工作风量：
采用干燥单元间平衡连接结构，简化了系统管路设置，单元风量调节简单且不影响其它单元，流通风量为整机溶剂量确定安全工作风量。
消除安全隐患：
在最高废气浓度点实施单点在线监控，使企业容易实施及生产全程监控，根据废气浓度调节干燥系统排风量保证废气浓度在安全限值（25%LEL）以下，将生产设备的爆炸隐患完全排除。
2、VRP（回收处理设备）
VRP包括吸收冷凝回收、直接冷凝回收等多种方式。
吸收冷凝回收处理设备适用于大风量、中高浓度的有机废气，一般采用开式处理，没有废气减量的效能，溶剂回收率只有60%左右，但对生产设备的要求较低，更加适用于改造，凹版印刷机ESO后也能取得良好的回收效果。
直接冷凝回收处理设备适用于中小风量、高浓度的有机废气，一般采用烘干气体闭式循环，利用冷冻牵引技术实现热量及溶剂的回收，溶剂回收率可达80%~90%，有废气减量的效能，能降低后续处理的负荷与投入。对生产设备的气密性要求较高，适用于干式复合机、涂布机的改造，若与生产设备融合设计、同步制造可以获得更高的性价比。
闭式循环直接冷凝处理的过程为：烘箱排出废气经排气管集中后送往处理装置，在回收装置中废气显热通过热交换传递到回气中，而溶剂蒸汽的潜热则被冷冻机提供的牵引冷源吸收，大部分溶剂蒸汽被冷凝成液体得以回收。回气口排出的干空气经进气管分配至烘箱风机进气口，实现烘干气体的循环使用。
闭式循环直接冷凝处理技术的优势：
安全
•废气处理过程为物理过程，接触的大都是金属部件；
•废气处理过程都是在常温-低温、常压状态下自动运行；
•废气处理过程中没有产生火源的几率，设备内部结构也具备阻火功能；
•在目前各种有机废气治理技术中较安全。
环保
•废气中的VOCS冷凝后变成液态溶剂予以回收，回收效果直观清晰；
•废水较少，可直接焚烧处理。无二次污染；
经济
•闭式循环回收处理后将恒温恒湿洁净的气体返送到生产设备，减小外部环境对于生产工艺的影响、对于产品表面干燥效果有很大的帮助，提升产品质量；在保证相应质量水平的情况下可以加快车速、从而提高生产效率。
•溶剂回收率高，回收到的高纯度有机溶剂可达到生产所需品质直接循环利用到生产，降低生产成本，获得较好的投资回报率。
•利用热泵技术提取废气中热能加热返送洁净热空气，帮助用户降低生产能耗，通过节能效果抵消环保设备所消耗的运行费用。
3、BHI（治理供热一体化设备）
治理供热一体化设备的核心是第四代RTO，是采用气密旋转阀的旋风式废气蓄热焚烧装置，具有更高的性价比。BHI与RTO的不同之处在于热能输出的能力与方式，BHI设计之初就把高效供热作为核心功能，供热能力可按需设计。将原供热炉的功能融合进BHI后，几乎消除了供热炉的损耗，供热效率能提高10%左右。
BHI净化废气的原理与RTO相同，通过蓄热陶瓷把有机废气加热到760摄氏度以上，使废气中的VOCs氧化分解成二氧化碳和水得以净化并放出热量，若浓度较低则用燃烧机补充热量，然后再利用蓄热体回收废气热量，使净化后的废气以较低温度排出，如此交替循环使废气以较低的换热温差得以治理，通常治理前后平均温差在50K以内，BHI可以达到25K以内，所以更加节能，只要废气浓度达到1g/m³左右，就可以不需要补充燃料维持运行，用于处理凹版印刷机的低浓度废气能节约大量的燃料费用。
为满足供热需求，RTO采用热旁通供热方式，高温烟气直通换热器，虽然成本低，但安全性差，稍有不当就会烧毁换热器，甚至酿成事故。同时供热的稳定性也较差，温度波动较大，且供热容量改变的弹性较差，供热量大时会影响炉体寿命及治理效果。
BHI采取进出口增加供热换热器及热回收换热器的方式采热并以热水、热风、蒸汽、导热油等多种方式供热，通过旋转阀的工作模式调整应对不同浓度的废气、不同容量的供热需求，供热气体温度通过蓄热体吸热后下降到350℃以下，虽然供热装置总体成本略高，但消除了安全隐患，同时供热温度更加稳定。
结语
GMS可以很好应对产业升级转型的要求，满足社会对企业履行社会责任的期望，为企业赢得各方尊重及长期持续发展所需的经营环境，还能降低生产成本、增强综合竞争力，是转危为机，在行业洗牌中胜出的最佳对策。
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就现在的技术水平而言，VOCs排放企业完全不用含有VOCs的溶剂并不现实，通过工艺及制造系统的优化实现绿色制造才是现实可行的路径。
绿色制造系统GMS简介
绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式，是人类可持续发展战略在现代制造业中的体现。其目标是环境友好、资源利用率高，获得企业经济效益、社会效益和环境效益的协调优化。
针对VOCs排放企业的绿色制造系统GMS是存在VOCs排放的企业实现绿色生产的制造系统，旨在帮助企业积极应对产业升级的现实压力，转危为机提升企业的长期竞争力，实现可持续发展。
绿色制造系统（GMS：Green Manufacturing System）主要包括生产设备节能优化（ESO：Energy-saving Optimization）、VOCs回收处理及循环利用（VRP：VOCs Recovery Process）、治理供热一体化（BHI：Burning Heating Integrated）三个组成部分。
ESO通过设备改造和工艺优化。从源头实现节能减排，大幅度降低生产能耗和废气排放总量，减少设备外部泄漏，为后续处理奠定良好基础。
VRP实现热能及有机溶剂的部分回收循环再利用，以循环经济方式减少资源消耗，降低生产成本。可以采用直接冷凝、吸收冷凝等多种方式实现。
BHI利用蓄热焚烧的方式将剩余废气处理达标，同时将VOCs氧化分解时产生的热能满足生产所需，进一步降低生产成本。
GMS与目前各种VOCs治理设备不同之处在于采用系统工程的方法，是全面的整厂解决方案，从源头入手，多种技术各展所长，把污染治理及干燥供热在内的关键生产要素全部融合在系统中，从而获得较高的性价比，用适度的投资使企业完成转型升级，通过节能减排、循环经济、清洁生产的实施，实现低污染、低能耗、低成本生产，全面增强企业竞争力。
不同的生产设备配置和不同的设备状态需要不同的GMS方案，对于生产设备状况良好的企业，采用GMS后可实现70%的溶剂回收循环利用，残留在废气中的剩余溶剂能100%满足印刷机、干式复合机的供热需求，生产及设备保养中产生的有机废水可以全部焚烧处理，废气排放能满足最严格的排放标准。GMS的静态投资回收期一般在2年以内。
GMS关键技术简介：
1、ESO（节能优化）
ESO是由多项国际专利和国内发明专利组成、适用于热风干燥系统的节能优化技术总称，用于印刷机、复合机、涂布机、上胶机、滚涂机、烘干机等生产设备的改造与优化，设备自动化水平提升，运行更加简单可靠，能提高运行安全系数、提升产品质量、大幅度降低能耗，减少废气排放量，为后续彻底低成本解决环保问题创造良好的条件。
ESO由风压自动平衡技术、安全总量控制技术、溶剂挥发工艺技术及大量外围技术组成，成套技术以系统的方法对热风干燥的各个环节进行优化，以风压自动平衡技术为例，ESO通过干燥箱送排风的压力自动跟随，使干燥箱稳定在设定的微负压状态，不受其他单元干燥箱及送排风风机的影响，使进出风量稳定在所需干燥工艺风量上，稳定的箱内负压可以确保在废气不外泄的情况下减少不必要的外部进风。
减少环保投入：
废气排放量决定后续的废气治理量，平衡式干燥系统使得后续废气治理投入成本及运行成本得到大幅缩减；
节省加热能耗：
根据工艺温度要求所需升温的温度差大幅缩小，总排风风量的大幅减小，将加热能耗降到了最低；
安全工作风量：
采用干燥单元间平衡连接结构，简化了系统管路设置，单元风量调节简单且不影响其它单元，流通风量为整机溶剂量确定安全工作风量。
消除安全隐患：
在最高废气浓度点实施单点在线监控，使企业容易实施及生产全程监控，根据废气浓度调节干燥系统排风量保证废气浓度在安全限值（25%LEL）以下，将生产设备的爆炸隐患完全排除。
2、VRP（回收处理设备）
VRP包括吸收冷凝回收、直接冷凝回收等多种方式。
吸收冷凝回收处理设备适用于大风量、中高浓度的有机废气，一般采用开式处理，没有废气减量的效能，溶剂回收率只有60%左右，但对生产设备的要求较低，更加适用于改造，凹版印刷机ESO后也能取得良好的回收效果。
直接冷凝回收处理设备适用于中小风量、高浓度的有机废气，一般采用烘干气体闭式循环，利用冷冻牵引技术实现热量及溶剂的回收，溶剂回收率可达80%~90%，有废气减量的效能，能降低后续处理的负荷与投入。对生产设备的气密性要求较高，适用于干式复合机、涂布机的改造，若与生产设备融合设计、同步制造可以获得更高的性价比。
闭式循环直接冷凝处理的过程为：烘箱排出废气经排气管集中后送往处理装置，在回收装置中废气显热通过热交换传递到回气中，而溶剂蒸汽的潜热则被冷冻机提供的牵引冷源吸收，大部分溶剂蒸汽被冷凝成液体得以回收。回气口排出的干空气经进气管分配至烘箱风机进气口，实现烘干气体的循环使用。
闭式循环直接冷凝处理技术的优势：
安全
•废气处理过程为物理过程，接触的大都是金属部件；
•废气处理过程都是在常温-低温、常压状态下自动运行；
•废气处理过程中没有产生火源的几率，设备内部结构也具备阻火功能；
•在目前各种有机废气治理技术中较安全。
环保
•废气中的VOCS冷凝后变成液态溶剂予以回收，回收效果直观清晰；
•废水较少，可直接焚烧处理。无二次污染；
经济
•闭式循环回收处理后将恒温恒湿洁净的气体返送到生产设备，减小外部环境对于生产工艺的影响、对于产品表面干燥效果有很大的帮助，提升产品质量；在保证相应质量水平的情况下可以加快车速、从而提高生产效率。
•溶剂回收率高，回收到的高纯度有机溶剂可达到生产所需品质直接循环利用到生产，降低生产成本，获得较好的投资回报率。
•利用热泵技术提取废气中热能加热返送洁净热空气，帮助用户降低生产能耗，通过节能效果抵消环保设备所消耗的运行费用。
3、BHI（治理供热一体化设备）
治理供热一体化设备的核心是第四代RTO，是采用气密旋转阀的旋风式废气蓄热焚烧装置，具有更高的性价比。BHI与RTO的不同之处在于热能输出的能力与方式，BHI设计之初就把高效供热作为核心功能，供热能力可按需设计。将原供热炉的功能融合进BHI后，几乎消除了供热炉的损耗，供热效率能提高10%左右。
BHI净化废气的原理与RTO相同，通过蓄热陶瓷把有机废气加热到760摄氏度以上，使废气中的VOCs氧化分解成二氧化碳和水得以净化并放出热量，若浓度较低则用燃烧机补充热量，然后再利用蓄热体回收废气热量，使净化后的废气以较低温度排出，如此交替循环使废气以较低的换热温差得以治理，通常治理前后平均温差在50K以内，BHI可以达到25K以内，所以更加节能，只要废气浓度达到1g/m³左右，就可以不需要补充燃料维持运行，用于处理凹版印刷机的低浓度废气能节约大量的燃料费用。
为满足供热需求，RTO采用热旁通供热方式，高温烟气直通换热器，虽然成本低，但安全性差，稍有不当就会烧毁换热器，甚至酿成事故。同时供热的稳定性也较差，温度波动较大，且供热容量改变的弹性较差，供热量大时会影响炉体寿命及治理效果。
BHI采取进出口增加供热换热器及热回收换热器的方式采热并以热水、热风、蒸汽、导热油等多种方式供热，通过旋转阀的工作模式调整应对不同浓度的废气、不同容量的供热需求，供热气体温度通过蓄热体吸热后下降到350℃以下，虽然供热装置总体成本略高，但消除了安全隐患，同时供热温度更加稳定。
结语
GMS可以很好应对产业升级转型的要求，满足社会对企业履行社会责任的期望，为企业赢得各方尊重及长期持续发展所需的经营环境，还能降低生产成本、增强综合竞争力，是转危为机，在行业洗牌中胜出的最佳对策。
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