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減風增濃設備核心性能指標初探

時間:2019-11-15 16:21:57來源:科印網作者:鄒霞

  減風增濃已經成為包裝印刷業綠色升級繞不開的話題。緊隨ESO之后,各種減風增濃產品不斷被推出,不同設備廠商、不同產品的加入既豐富了市場,也推動了技術的進步,這從側面證實了減風增濃理論的價值和意義。

  由于減風增濃設備是一個全新的產品類別,處于發展初期,大家的認識尚未完整,更談不上形成統一的技術標準,所以更多類型產品的出現給用戶帶來了不知如何評判和選擇產品的煩惱,設備廠商也在迷茫中摸索前進。但環保形勢急迫,容不得產品、技術慢慢成長。為了減少社會資源浪費,通過行業內的研討建立最基本的核心共識,讓用戶的選擇有所參考,讓產品的改善有所方向,筆者在此拋磚引玉,請業內人士指正。

  減風增濃的含義

  狹義來看,減風增濃就是通過減少凹印機、干復機廢氣的排放量來達到增加廢氣濃度和減少熱能消耗的一種方法,實現手段主要是采用不同的減風增濃設備對原有熱風干燥系統進行改造。

  廣義來看,減風增濃就是采用氣流組織作為輔助改善手段,增加單位新風的攜帶效率。

  本文僅討論狹義情況下減風增濃設備的核心性能指標。

  核心性能指標的篩選思路

  減風增濃最基本的前提條件是保證安全和干燥質量,并將車間內人員活動區域的氣味控制在可接受水平,這在行業內已經達成共識。

  那么,減風增濃設備應該設定哪些可以用來評估設備性能的核心指標呢?不少廠商在宣傳時強調將減風率、節能率作為設備核心性能指標。筆者認為在未設定嚴格的前提條件下,減風率、節能率都是與設備性能無關的概念,完全不能用來表征設備性能。如果要設定嚴格的前提條件,如特定的工藝條件、工作環境等,來對比兩種不同減風增濃設備的節能率,則存在較大難點,首先需要有兩臺相同型號、相同工藝的生產設備,統計一段時間內兩臺生產設備原熱風設備的能耗情況,統計時間越長越好,然后再用減風增濃設備替換原熱風設備,統計替換后兩臺減風增濃設備的能耗情況。值得注意的是,兩臺生產設備的工藝條件及工況條件必須完全一致,如印刷速度、生產產品、加熱溫度、溶劑/油墨使用量、車間進排風情況等;同時,需要保證兩臺減風增濃設備本身的工藝條件完全一致,如進風量、加熱溫度、排風量、車間內氣味情況等。要想得到精準的節能率,就必須進行嚴格的試驗測試,所以說在沒有任何邊界條件時談節能率是沒有意義的。而單純談減風率就更加無意義,因為在不考慮車間氣味對操作人員的影響以及安全爆炸下限的情況下,減風率可以做到百分之百。

  減風是手段,增濃和節能才是最終目的。在溶劑揮發量一定的情況下,減風的必然結果就是增濃。增濃的目的是減少廢氣處理設備的投入和運行費用,并產生余熱用于生產。熱能消耗正比于溫差與廢氣量的乘積,減風自然同時減少熱能損耗,達到節能的目的。同樣的凹印機,不同用戶在實際使用時排風量差異非常大,所以減風前的風量、能耗是完全沒標準的,具有非常大的不確定性。所謂的減風率、節能率都是減風后的結果與具有不確定性的減風前結果的比值,這種數值與設備性能幾乎無關,只能用來說明減風增濃技術的意義。所以,減風率、節能率不適合作為設備性能指標。

  減風的最后效果體現為排風量,排風量一旦確定,排氣濃度、減風率、節能率就相應確定,所以可以選擇排風量作為一個基礎性技術指標。基礎性技術指標不是用來表征設備性能的優劣,而是用來標稱設備的規格或適用范圍,就像汽車3.0的排量與2.0的排量只是說明規格,空調的制冷量也是規格,是其他性能的基礎。標稱值不代表先進性,很差的車也可以做到很大的排量。

  減風增濃設備核心性能指標的篩選思路是在確定標稱排風量的前提下,篩選出一些可以體現設備性能差異的關鍵指標,如安全性能、干燥性能、泄露或氣味指標、功能性指標等。

  核心性能指標的確定

  1.標稱排風量

  排風量的大小應該與配套的凹印機直接相關,在忽略烘箱密閉性能差異的情況下,可以從系統角度兼顧安全、達標、氣味、供熱的需要來選擇。從增濃、節能、供熱的角度來看,排風量越小越好,但從安全、達標、氣味的角度來看,排風量應該有所限制,濃度不宜過高。

  RTO的去除率為99%是比較合理、經濟且可靠的選擇,倒推回來,平均5.0g/m³的濃度就是確保達標的最高濃度,所以減風增濃的目標濃度設在5.0g/m³是比較合適的選擇,既兼顧了達標需求,也能滿足余熱供熱需求,RTO爐內溫度也好控制,而且這個濃度下的LEL約為7%,有足夠的安全余量。

  凹印機常見的版面形式為兩個滿版,所以可以定義標稱排風量是在一個滿版的情況下,按標準速度、幅寬印刷時,排氣濃度達到2.5g/m³的風量。以200m/min的速度、1m幅寬、2g/m2的溶劑揮發量來計算,配套的減風增濃設備標稱排風量為9600m3/h(200×1×2×60/2.5);以300m/min速度、1m幅寬、2g/m2的溶劑揮發量來計算,配套的減風增濃設備標稱排風量為14400m3/h(300×1×2×60/2.5)。

  2.安全性

  安全性是硬性指標,必須確保達到,也相對好檢查或檢測。

  參考安全設計規范,一般把25%LEL作為可燃性氣體的第一道防線,所以可以首先考慮規定減風增濃設備任何位置的氣體濃度在設備本身可能出現的任何狀況下不得超過25%LEL;其次可以考慮要求采用可準確、穩定達到一定標準的傳感器進行濃度顯示與監控,對傳感器的反應時間要有明確要求,要求其在分級超限的情況下具有依次做出報警及連鎖停機的功能;最后對于風機及風機電機,要規定防爆等級。

  3.干燥性能

  干燥性能直接體現為溶劑殘留不超標,此項與烘箱的性能關聯較大,如果要客觀考核,可以要求溶劑殘留水平不高于改造前,須注意改造前后應在相同工況下檢測對比。干燥性能的間接指標有送風溫度、風壓或風量。

  配套ESO的印刷/復合產品的溶劑殘留量遠比配套傳統型熱風干燥設備的低,部分配套ESO的印刷企業甚至實現了產品的殘留量免檢。

  4.氣味指標(微負壓控制與烘箱泄漏)

  氣味指標最難確定,但也最能體現減風增濃設備的技術水平。對于相同狀態的烘箱,不同的減風增濃設備因濃度變化方式、微負壓控制能力存在差異,導致溶劑泄漏量不同,進而感受到周邊氣味大小不同。可以考慮將排風濃度為5.0g/m³作為氣味檢測的基礎濃度,檢測方法是在每個烘箱周邊(上下左右)設立若干個檢測點來檢測濃度,通過對檢測結果進行統計學處理得出加權濃度,用此濃度作為性能檢測結果。

  由于氣味大小與烘箱關聯度極高,凹印機的技術水平對氣味大小的影響很大,導致這個大家最關心的指標很難客觀評價。這是一個公共難題,也許建立標準檢測實驗室才是可行的辦法,但目前還難以實施,需要大家一起來想辦法。


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