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凹版印刷機ESO(節能優化)技術綜述
時間:2016-01-14   來源: 包裝前沿   閱讀:13062次

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  隨著對供熱方式的各種環保限制加大,企業熱能成本越來越高。再加上收取VOCs排放費及嚴格限制超標排放的政策,包裝印刷企業的環保成本也在加大。通過技術升級實現節能減排成為企業的必由之路,如何選擇合適的技術路線及設備成為各位企業家的心頭大事,選擇得當,可以增強競爭力,獲得持續發展的空間,讓企業脫穎而出;選擇不當,會讓企業成本上升喪失競爭力,或繼續受制環保壓力,企業難以持續發展。

  一、目前常見凹印機干燥系統

  大多數凹版印刷機目前依靠操作人員根據實踐經驗來手動調節干燥系統的運行狀態,各單元進風依靠調節風閥開度來平衡各吸風口風壓差,以此調節各單元所需風量。同時,多單元并聯排風的情況,需調節排風閥平衡各單元排風口的風壓,以實現若干干燥單元的排風需求。但因為排風為多點調節,相互影響,系統各點間風壓差較大,容易造成烘箱廢氣泄漏,干燥單元所需循環風量越小越不易調節平衡,所以需要加大排風量來確保烘箱減少泄漏,再加上這種僅憑感覺,手動反復調整是一件繁瑣且難以把握的事,經驗不夠會陷入越調越糟糕的困境,所以在實際生產中生產操作人員通常不會精細調整。為了滿足大部分工藝風量和自身工作環境的改善,一般都把風量調節得比較大,這樣不但增加了加熱能耗和排風風機運行功率,同時也加大了后續廢氣治理的投入成本和運行代價。

  此外,出于節能目的,大多干燥系統設置了回風,在單元印刷溶劑量大或回風比例較大時,即使總排風量很大,單元排風量也可能不足,就可能出現干燥氣體中溶劑濃度超過安全下限的情況,存在爆炸的安全隱患。

  綜上所述,現有系統存在問題主要有:系統匹配調整困難、排風量過大、加熱能耗過高、存在安全隱患、環保治理代價大。

  二、目前主流的常見解決手段

  為了優化凹印干燥系統,很多企業采取了相應的改造措施。

  首先我們分析一下凹版印刷機干燥的相關要素:

  目的:讓油墨中溶劑徹底揮發。

  對策:用熱風充分與薄膜表面油墨接觸傳熱,帶走溶劑。

  目標:保證安全、質量前提下,高速度、低能耗生產。

  干燥過程的控制要素有油墨配方、速度、溫度、風量,限制要素有安全、外觀、殘留、能耗,環境因素有烘箱廢氣泄漏量,如此多的要素要平衡得到一個較優的結果是非常困難的,比如為獲得高速,采取加長烘箱、改變風嘴等手段來加長傳熱傳質的時間與效率,但烘箱加長又會帶來套印精度下降等問題。

  針對現有設備,我們可以在假定油墨配方、速度相同情況下來進行分析:

  1、溫度過高,引起氣泡、薄膜變形、能耗過大等問題;

  2、溫度過低,產品干燥不徹底,溶劑殘留超標;

  3、風量過大,引起薄膜抖動、油墨拖動、能耗過大等問題;

  4、風量過小,干燥不徹底,溶劑殘留超標,且有安全隱患。

  由于能耗對生產成本的影響較大,所以較多企業采用低溫大風量進行生產,好處是在保證安全、質量前提下適當控制能耗,且對熱能品位要求低,可以采用太陽能、熱泵等手段供熱,進一步降低供熱成本。

  但大風量加大了廢氣治理的難度與成本,廢氣治理設備投入及運行費用的增加將完全吞噬前面所取得的節能收益,導致企業競爭力下降,所以目前主流的方法并不可取。

  三、ESO系統的優勢

  ESO采用系統方法研究問題,從根本入手破解問題,重點抓住以下關鍵要素:

  1、安全

  防止溶劑濃度過高引發安全事故是首要前提,ESO采用安全總量控制技術,先確定凹版印刷機的最大溶劑揮發量,以安全規范要求的25%LEL為基準計算安全風量,控制總排風量使系統中最高濃度低于25%LEL,借此確保安全。

  2、殘留

  溶劑殘留量是產品質量的關鍵指標,殘留是溶劑揮發不完全造成的,揮發通過傳質傳熱進行,影響揮發速度的根本因素是氣液平衡,氣相平衡濃度與實際濃度的差值形成傳質驅動力,濃度差與溫度、風量直接相關,在風量一定的情況下,溫度越高、濃度差越大,干燥越徹底。

  凹版印刷機常用油墨配方中主要有乙酸乙酯、乙酸丙酯、異丙醇,三種溶劑在不同溫度下的飽和濃度參見下表,由于乙酸乙酯相對揮發速度高得多,所以殘留溶劑以乙酸丙酯和異丙醇為主,在復合機冷凝回收的溶劑中檢測出含量不低的乙酸丙酯和異丙醇驗證了此結論。

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  在安全風量下,溶劑的體積總濃度低于0.5%,風量的大小對濃度差的影響遠低于溫度的影響,選擇盡可能高的溫度有助于減少溶劑殘留,換言之,干燥氣體的濃度對殘留的影響幾乎可以忽略不計,關鍵是溫度與干燥時間,而干燥時間與生產速度和烘箱長度有關。

  ESO以上述分析為基礎,在安全風量條件下采用材料允許的最高溫度,配合逐次升高溶劑揮發工藝,實現溶劑殘留的下降,保證了干燥質量。

  3、泄漏

  由于烘箱不可能完全密閉,所以必須保持負壓,確保廢氣不發生泄漏。但負壓過大將導致抽吸過量的環境空氣進入烘箱,不但增加廢氣處理的難度,還會造成溫度不均導致溶劑殘留;負壓過小,則難以克服干燥氣流動壓影響,廢氣泄漏導致工作環境惡劣。

  ESO采用壓力自動平衡技術,通過烘箱送排風的壓力自動跟隨,使烘箱穩定在設定的微負壓狀態,不受其他單元烘箱及送排風風機的影響,使進出風量穩定在所需干燥工藝風量上,穩定的箱內負壓可以確保在廢氣不外泄的情況下減少不必要的外部進風。以吸入最低風量滿足防止泄漏的需要,克服了傳統設備調節時顧此失彼的難題,配合逐次升高溶劑揮發工藝,既滿足了節能的需要,又實現了安全風量控制的目標,同時兼顧了減少廢氣排放總量的期望。

  ESO風量相當于傳統干燥系統的一個干燥單元風量,大小依據安全風量要求調節,單元風量調節簡單且不影響其它單元,空氣及所含熱量直接重復利用直到最后干燥單元排出干燥系統,加熱能耗降到了最低,另外廢氣排放量決定后續的廢氣治理量,ESO使得后續廢氣治理投入成本及運行成本得到大幅縮減;系統干燥氣體流經的末組干燥單元的單元排風口位置的廢氣濃度為整個干燥系統最高濃度點,在最高廢氣濃度點實施單點在線監控,使企業容易實施及生產全程監控,根據廢氣濃度調節干燥系統排風量保證廢氣濃度在安全限值以下,一點安全則整個干燥系統安全,將生產設備的爆炸隱患完全排除;因此,ESO具有系統簡潔穩定、調整簡單、排風量小能耗低、無安全隱患、環保治理成本低等優點。

  四、結論

  ESO抓住關鍵要素解決問題,所以成效顯著而代價低微。ESO實施成本低、周期短、見效快。ESO的推出對包裝印刷等行業無疑是一個福音,為行業提供了一個節能減排的快捷通道。以9色凹版印刷機為例,改造費用不到十萬,改造周期約一周,冬季節能效率超過70%,產品溶劑殘留顯著下降。

  ESO的專利擁有者是廣東環葆嘉節能科技有限公司,環葆嘉節能采用專利許可與技術服務的方式以超高性價比推廣ESO應用,目的在于樹立環葆嘉節能的行業美譽度,讓行業快速全面收益,加快行業的轉型升級,快速實現ESO的社會價值。


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