Kako rešiti problem izpušnih plinov pri globokem tisku? Tukaj je popoln vodnik za upravljanje od vira in procesa do upravljanja ob--ob koncu življenjske dobe!
Globoki tisk ima zrele postopke, visoko proizvodno učinkovitost, bogate in večplastne tiskane izdelke ter odlično originalno reprodukcijsko zmogljivost, zaradi česar se pogosto uporablja v industriji fleksibilne embalaže. Naše podjetje ima v lasti sedem naprednih proizvodnih linij za globoki tisk doma in v tujini, z letno proizvodnjo približno 26.000 ton embalažne folije. V tem prispevku avtor izvaja-poglobljeno študijo o zmanjševanju izpušnih plinov (HOS) pri globokem tisku in tehnologijah-varčevanja z energijo, ki združuje ustvarjanje izpušnih plinov pri globokem tisku, nadzor proizvodnega procesa, izboljšavo opreme, obdelavo izpušnih plinov (HOS) in uporabo vira toplote, s čimer doseže pomembne gospodarske in družbene koristi.
Viri izpušnih plinov za globoki tisk
Črnilo na osnovi-topil, ki se uporablja pri globokem tisku, vsebuje manj kot ali enako 75 % HOS. Za izboljšanje učinkovitosti tiskanja je treba črnilu dodati različna topila (etil acetat, n-butanol, izopropanol, n-propil acetat itd.), da se premeša in razredči. VOC izhlapijo in se sprostijo med pripravo črnila in sušenjem.
Za zmanjšanje emisij HOS je v zadnjih letih tiskarska industrija sprejela črnila na vodni- osnovi (vpojni substrati manj kot ali enaki 15 % za nadzor vira izpušnih plinov; ne-vpojni substrati manj kot ali enaki 30 %). Tehnologija se je prav tako hitro razvila, a ker črnila na vodni- osnovi niso v celoti premagala tehničnih izzivov pri oprijemu, vodoodpornosti in sijaja, se njihova trenutna uporaba še vedno sooča z omejitvami. Ta članek raziskuje raziskave o zmanjševanju emisij HOS in tehnologijah-varčevanja z energijo, ki temeljijo na črnilih-na osnovi topil, ki se pogosto uporabljajo v globokem tisku.
Nadzor procesa gravurskega črnila
01/ Skladiščenje
VOC, kot so črnilo in topila, je treba shranjevati v zapečatenih posodah, ki jih je treba pokriti in zapečatiti, hraniti zaprte in shranjevati v namenskih skladiščih za nevarne kemikalije. Temperatura v skladiščih nevarnih kemikalij naj bi bila po možnosti nadzorovana med 0 stopinj ~28 stopinj. Na streho skladišča lahko namestite strehe za shranjevanje vode ali cevi za hladilno vodo. Ko so zunanje temperature 30 stopinj ali več, razpršite vodo, da ohladite temperaturo, notranjo temperaturo pa vzdržujte pod 28 stopinj. Skladišča z nevarnimi kemikalijami z ustreznimi pogoji bi morala biti opremljena s protieksplozijsko-odporno klimatsko napravo ali protieksplozijsko-odporno opremo za dovod zraka, ki nadzira temperaturo skladišča poleti pod 28 stopinj in nad 0 stopinj pozimi.
02/ Mešanje
Postopek mešanja črnila in topila mora uporabljati opremo za samodejno mešanje črnila in delovati v zaprtem prostoru, da se zmanjša izhlapevanje zaradi izpostavljenosti. Če pogoji niso izpolnjeni, je treba izvesti lokalne ukrepe za zbiranje plinov v izolacijskem prostoru, izpušne pline pa je treba dovajati v sistem za obdelavo izpušnih plinov HOS prek -eksplozijsko varnih ventilatorjev in zaprtih cevovodov.
03/ Zaloga črnila
Po mešanju je treba črnilo centralno prenesti do enote tiskarskega stroja z uporabo zatesnjenih cevovodov (idealno z uporabo samopretočnega-sistema). Zahtevna enota mora uporabljati centraliziran nadzor viskoznosti glede na uporabo, pnevmatski ventil pa mora samodejno dodajati črnilo v pladenj za črnilo.
Za ne-prenos črnila in topil po cevovodu je treba uporabiti zaprte posode. Pri dodajanju črnila ali topila v posodo s črnilom je treba uporabiti regulator viskoznosti črnila-tipa enote, da ostane topilo zaprto v enoti. Ko dodate črnilo, je treba posodo s črnilom takoj zapreti, da zmanjšate emisije VOC med postopkom dovajanja črnila.
04/ Tisk
Da bi zmanjšali-emisije izpušnih plinov na kraju samem, morajo biti pladnji za črnilo, sodi s črnilom in sodi s topili pokriti s pokrivnimi ploščami. Otisalniki za globoko tiskanje naj po možnosti uporabljajo zaprte otiralnike, sicer lahko ukrepi, kot je uporaba pokrovov črnilnih rezervoarjev ali sprememba oblike odprtin utorov, zmanjšajo odprto površino sistema za dovajanje črnila. Postopek tiskanja mora uporabljati samodejni nadzor viskoznosti črnila, ki omogoča spletno spremljanje viskoznosti črnila in samodejno doziranje topil, da se zmanjša pogostost ročnega odpiranja pokrovčkov črnila in zmanjšajo emisije VOC.
Tiskalna enota mora sprejeti lokalne ukrepe za zbiranje plina, z dovodom zraka v spodnjem delu in na strani pogona. Po zbiranju izpušnih plinov se izpustijo skozi zaprte cevovode v sistem za obdelavo HOS izpušnih plinov.
05/ Ogrevanje pečice
Ogrevanje pečice za globoki tisk predstavlja približno 70 % stroškov vžiga stroja in je ključnega pomena za varčevanje z energijo in zmanjšanje emisij. Nove visoko{2}}zmogljive plinske ali pol-vzmetene peči ponujajo odlične učinke sušenja in-varčevanja z energijo; Če razmere dopuščajo, imajo prednost zračne toplotne črpalke ali mešanje vode-elektrike (pare). Dovodni in povratni zračni kanali morajo uporabljati notranjo cirkulacijo ali samodejno krmiljenje LEL. Pečica mora biti dobro zaprta, da zmanjšate izpušne pline in toplotne izgube zaradi uhajanja zraka. Med delovanjem je treba količino zraka prilagoditi tako, da vzdržuje rahel podtlak v pečici.
06/ Očistite z drugo ploščo
Globoki tisk zahteva čiščenje plošč, ko je naročilo zaključeno ali ko so izdelki zamenjani. Med čiščenjem poskusite uporabiti majhno količino topila za hitro čiščenje med delovanjem ploščnega valja. Za nadaljnje čiščenje je najbolje uporabiti ultrazvočni čistilec za avtomatsko čiščenje v zaprtem prostoru. Proizvedeni izpušni plini se zbirajo lokalno in odvajajo skozi zaprte cevovode v sistem za obdelavo HOS izpušnih plinov.
Tiskarske plošče s črnilom, vedra s črnilom, pokrivne plošče itd. lahko močno zmanjšajo emisije VOC, ki jih povzročajo topila, uporabljena med čiščenjem, z brizganjem teflona. Z znanstvenim razporejanjem proizvodnih naročil se izdelki z enakimi specifikacijami in sortami proizvajajo centralizirano, s čimer se zmanjša pogostost zamenjave zvitkov plošč in zmanjšajo emisije VOC.
07/ Proizvodno okolje
Proizvodno okolje za globoki tisk je treba nadzorovati med 18 ~ 28 stopinjami in vlažnostjo 45 % ~ 65 %, notranja in zunanja okolja pa morajo biti pod rahlim negativnim tlakom (notranji negativni tlak), da se zmanjša uhajanje VOC.
Izboljšan izpušni sistem za tiskarske stroje
Sušilno napravo sestavljajo pečica, ventilator, zračni ventil, zračni kanal, zračna šoba in drugi sestavni deli. Vroč zrak se vpihuje neposredno na podlago skozi šobo in curek vročega zraka poškoduje film topila na površini podlage. Topilo v črnilu nato pronica skozi votle dielektrične pore in izhlapi na zunanjo stran plasti črnila. Del toplote se prenese kot latentna toplota, drugi del pa se prenese znotraj telesa substrata s prevodnostjo, preostala toplota pa se na koncu odnese iz pečice z zrakom.
Postopek sušenja opreme za globoki tisk z vročim zrakom je kompleksen proces prenosa mase in toplote. Kakovost tiskanja ni odvisna samo od hitrosti vročega zraka, temperature vročega zraka, debeline črnila, izpušnega sistema ter okoljske temperature in vlažnosti, ampak močno vpliva tudi na značilnosti substrata, sestavo in značilnosti črnila ter strukturo sušilne peči.
Za izboljšanje splošnega izkoristka toplote v pečici smo uvedli naslednje izboljšave:
(1) Uporabite izolirano pečico z izolacijskimi plastmi iz klobučevine iz keramičnih vlaken na stenah ohišja, ki zagotavljajo izolacijo, ki odbija toploto in zmanjšuje izgubo toplote v sušilnem sistemu.
(2) Šoba pečice ustreza vodilnemu valju iz zlitine tiskarskega stroja. Skozi kovinski vodilni valj absorbira in prenaša toploto drugič, s čimer poveča kontaktno površino z materialom za registracijo in izboljša izrabo energije.
(3) Namestite toplotni izmenjevalnik povratnega zraka za izmenjavo toplote med zunanjim izpušnim zrakom in vstopom v ogrevalno pečico ter rekuperacijo izpuščenega vročega zraka. To zmanjša vsebnost topil v vstopnem zraku, hkrati pa doseže sekundarno ponovno uporabo vročega zraka. Ta metoda lahko obnovi približno 65 % vročega zraka in zmanjša emisije odpadnega zraka za približno 30 %.
(4) Z izkoriščanjem nizke spodnje koncentracije izpušnih plinov in visoke zgornje koncentracije izpušnih plinov se spodnji izpušni kanal uvede v način zgornjega izpušnega zraka, kar zmanjša zgornji izpušni zrak iz notranjih prostorov. Testi kažejo, da vsak tiskarski stroj zmanjša emisije izpušnih plinov za približno 12.000 kubičnih metrov na uro.
(5) Z uporabo enote ali lokalne tehnologije LEL zgornji izpušni sistem samodejno prilagodi prostornino krožečega zraka glede na koncentracijo, kar zmanjša emisije odpadnega zraka. Pri stabilnem delovanju ta rešitev zmanjša emisije izpušnih plinov za 40 %.
Projektiranje naprav za obdelavo izpušnih plinov (HOS).
Za izpušne pline HOS pri globokem tisku je značilna nizka koncentracija in velik volumen zraka. Po primerjavi različnih rešitev smo izbrali dvo-stopenjski sistem za rotacijsko koncentracijo zeolita + tri-tank RTO (regenerativna oksidacijska peč) sistem za obdelavo izpušnih plinov. Uporaba dvo-stopenjskega pogona za koncentriranje in povečanje koncentracije HOS v procesnih plinih omogoča samozadostno-delovanje RTO in zmanjša porabo zemeljskega plina.
Učinkovitost rotacijske koncentracije in odstranjevanja zeolita je 90%~95%. Ko koncentracija HOS v izpušnih plinih preseže 500 mg/m³, eno-stopenjska adsorpcija koncentracije ne more več zagotavljati zahteve 40 mg/m³ za VOC dimnika, ki je manjša ali enaka s. Dvo-stopenjski drsnik je zasnovan tako, da izvaja sekundarno adsorpcijo plina, ki ga adsorbira prvi-stopenjski drsnik, s čimer poveča adsorpcijsko učinkovitost kolesa na 98,5 % in znatno zmanjša emisije HOS. Z uporabo zasnove RTO (peč za regenerativno oksidacijo) s tremi-rezervoarji lahko učinkovitost odstranjevanja VOC preseže 99 %, kar močno izboljša okolje.
Varčevanje z energijo sistemov za obdelavo izpušnih plinov (HOS).
Z operativnim upravljanjem, izboljšanjem opreme in energetskim recikliranjem sistemov za obdelavo izpušnih plinov (HOS) se doseže zmanjšanje HOS in prihranek energije.
01/ Dvo-stopenjski rotacijski koncentrat zeolita
Dvo-stopenjska rotacijska koncentracijska naprava za zeolit je zasnovana z dvema-vodiloma prve stopnje (A1 in B1) in dvema tekačema druge-stopnje (A2 in B2). Zrak za desorpcijo iz vodila prve-stopnje vstopa neposredno v sistem RTO, medtem ko adsorpcijski zrak iz kanala prve-stopnje ponovno-vstopi v kanal druge-stopnje za sekundarno adsorpcijo (adsorpcijski zrak A1 vstopi v A2, adsorpcijski zrak B1 vstopi v B2). Adsorpcijski zrak iz tekaškega kanala druge-stopnje se izpusti neposredno v izpušni dimnik, desorpcijski zrak iz tekočega kanala druge-stopnje pa se vnese v dovod vodnika prve-stopnje, da se pomeša s prvotnim procesnim odpadnim plinom. (Slika 1 Shematski prikaz dvo-stopenjskega rotacijskega koncentriranja zeolita), so ključne točke za-postopke varčevanja z energijo naslednje:
Slika 1 Shematski diagram principa dvo{1}}stopenjskega zeolitnega koncentratorja
(1) Prilagoditev hitrosti kolesa: Ob zagonu je običajno nastavljena okoli 30 Hz. Med delovanjem se lahko prilagodi glede na pretok zraka. Na primer, ko je pretok zraka nizek in koncentracija nizka, prilagodite frekvenco vrtilnega motorja kolesa, da zmanjšate hitrost vrtenja, povečate koncentracijo, dosežete samo-uravnoteženje zgorevanja RTO in prihranite zemeljski plin; nasprotno pa povečajte hitrost vrtenja, da povečate adsorpcijski učinek kolesa in zagotovite, da emisija izpušnih plinov ustreza standardu.
(2) Redna menjava vstopnega filtra kolesa (filtrska vreča): Tlačna razlika na vstopu kolesa ne sme preseči 75 mmAQ. Z rednim čiščenjem ali zamenjavo je treba tlačno razliko nadzirati na 25 mmAQ ali manj, kolikor je to mogoče, kar lahko prihrani moč obremenitve sistemskega ventilatorja.
(3) Prilagoditev temperature kolesa: Vhodna temperatura desorpcije kolesa je nastavljena na 180 stopinj. To temperaturo nadzira zgornji del zgorevalne komore RTO z uporabo proporcionalnega ventila in mešalne škatle za stabilizacijo vstopne temperature desorpcije kolesa. Če je vhodna temperatura desorpcije pod 115 stopinj, bo to povzročilo nizko učinkovitost desorpcije; če preseže 225 stopinj, bo to predstavljalo nevarnost za varnost. V tem primeru je treba opremo prisilno ustaviti, visoko{7}}sistem CO2 pa se samodejno sproži za hlajenje kolesa, da se zagotovi varnost.
02/ Tri-komorni RTO (regenerativni toplotni oksidator)
RTO (regenerativni toplotni oksidator) vključuje tri glavne funkcije: shranjevanje toplote, toplotno oksidacijo in zgorevanje. "Hranilnik toplote" prihaja iz regenerativnih medijev v RTO. Pri domačih keramičnih regeneracijskih sistemih je učinkovitost izkoristka toplote že nad 97 %. Načelo delovanja je segrevanje organskih izpušnih plinov nad 790 stopinj, kar povzroči, da hlapne organske spojine (HOS) v izpušnih plinih oksidirajo in razpadejo v ogljikov dioksid in vodo. Toplota, ki nastane med oksidacijo, se shrani v keramičnem regenerativnem mediju, zaradi česar se medij segreje in shrani toploto. Toplota, shranjena v keramičnem regenerativnem mediju, se uporablja za predgretje poznejših vhodnih organskih izpušnih plinov, kar je proces "sproščanja toplote" keramičnega regenerativnega medija, kar prihrani porabo goriva v procesu ogrevanja izpušnih plinov.
Tri{0}}komorni RTO uporablja preklapljanje ventilov in deluje ciklično v treh stopnjah. V prvi stopnji se izpušni plin predhodno segreje skozi regenerativno komoro 1 in nato vstopi v zgorevalno komoro za zgorevanje. Izpušni plini v zgorevalni komori (običajno se vzdržujejo pri 800-850 stopinjah) so podvrženi oksidaciji in razpadu, ves preostali neobdelan plin v regenerativni komori 2 pa se po čiščenju-odpihne nazaj v zgorevalno komoro za sežig (funkcija čiščenja). Razkrojeni izpušni plini se odvajajo skozi regenerativno komoro 3, medtem ko se regenerativna komora 3 segreje (kot je prikazano na sliki 2, shematski diagram triprekatne RTO).
Slika 2: Shematski diagram tri-cisterne RTO (regenerativna oksidacijska peč).
Glavna obratovalna poraba energije RTO (regenerativne regenerativne oksidacijske peči) je električna energija in zemeljski plin. V enakih delovnih pogojih lahko znanstveno operativno upravljanje in izboljšave dosežejo varčevanje z energijo in zmanjšanje emisij:
(1) Prilagoditev časa preklopnega ventila RTO: Ko obstaja velika temperaturna razlika ali previsoka temperatura (npr. več kot 1000 stopinj) med regenerativno plastjo RTO in hladilnim območjem, prilagodite in skrajšajte cikel preklopnega ventila RTO (običajno nastavljen med 1,5 in 2 minuti), da zagotovite enakomerno porazdelitev toplote po celotni zgorevalni komori, dosežete nadzor temperature peči RTO in prihranite stroške električne energije.
(2) Prilagodite tlak vsesanega zraka: Ko je temperaturna razlika med srednjo in zgornjo plastjo RTO majhna ali je temperatura srednje plasti razmeroma visoka (750 stopinj), se lahko vrednost tlaka na vstopu zraka v sistem poveča, da se poveča frekvenca ventilatorja, poveča temperaturna razlika, zmanjša temperatura v srednji plasti in izboljša učinkovitost obdelave HOS; Kadar obstaja velika temperaturna razlika med spodnjim in srednjim slojem RTO, je mogoče prilagoditi tlak na vstopu zraka, da se zniža frekvenca ventilatorja sistema in prihrani elektrika.
(3) Sprememba odprtine za svež zrak: varnostna zasnova RTO. Ko temperatura zgorevalne komore RTO naraste nad nastavljeno vrednost, se loputa svežega zraka samodejno odpre in zniža temperaturo zgorevalne komore z dovajanjem zunanjega zraka pri nizki-temperaturi, hkrati pa poveča količino zraka za obdelavo izpušnih plinov. S-poglobljeno raziskavo smo sprejeli spremenjeno zasnovo dovoda svežega zraka z uporabo izpuha z dna enote tiskarskega stroja (pri sobni temperaturi). Na ta način ob doseganju cilja hlajenja nismo povečali obdelave izpušnih plinov in zmanjšali porabe električne energije.
(4) Zaustavitev: Ko se sistem za obdelavo izpušnih plinov izklopi in zaustavi, temperatura RTO ostane pri 400 stopinjah. Zahvaljujoč izolacijskemu učinku notranjega sloja za shranjevanje toplote se poraba zemeljskega plina ob ponovnem zagonu enote zmanjša.
03/ Toplotna cirkulacija
Med delovanjem sistema za obdelavo izpušnih plinov HOS je temperatura izpušnih plinov v dimniku okoli 200 stopinj. Za čim večji izkoristek energije je na vhodnih ceveh v dimnik nameščena toplotna izmenjava za rekuperacijo izpušne toplote.
Pri načrtovanju toplotnih izmenjevalcev je treba upoštevati ukrepe za zaščito pred suhim{0}}gorevanjem in nizkimi temperaturami. Na primer, temperaturo dimnih plinov na izhodu toplotnega izmenjevalnika z rebrastimi cevmi stalno nadzoruje toplotni upor. Če je temperatura nižja od nastavljene temperature, se izmenjevalnik toplote zaobide. Izhodna temperatura krožne vode se stalno spremlja in nadzoruje z uporom; če temperatura preseže nastavljeno temperaturo, se izmenjevalnik toplote zaobide. Slika 3 prikazuje shemo rekuperacije toplote HOS.
Slika 3 Shema rekuperacije toplote HOS
Z nadzorom črpalke in hranilnika s krožečo vodo se zajeta topla voda nato ponovno uporabi v tiskarskem stroju in doda v peč, kar zmanjša porabo energije pri tiskanju. Pozimi se topla voda uporablja tudi za ogrevanje proizvodnih in pisarniških prostorov, kar omogoča recikliranje energije.
Vzdrževanje in servisiranje
Sistemi za obdelavo HOS izpušnih plinov imajo zapletene strukture, visoko stopnjo avtomatizacije in več varnostnih zapor. Med delovanjem je treba vsaki dve uri opraviti obsežen pregled s podrobno evidenco pregledov. Vsak neobičajni hrup, dvig temperature ali stopnjo emisij je treba nemudoma obravnavati. Poleg operativnih patrulj je treba za strokovne preglede uporabiti specializirano inšpekcijsko opremo, kot so infrardeče toplotne slike, testerji vibracij, ampermetri itd., da bi zgodaj odkrili nenormalne znake in omogočili pravočasne in učinkovite ukrepe, ki zagotavljajo neprekinjeno in stabilno delovanje sistema za obdelavo izpušnih plinov VCO. Ključne točke za dnevno vzdrževanje so naslednje:
(1) Ventilatorji in motorji prenosa: pomembna oprema lahko uporablja spletno merjenje temperature, medtem ko lahko druga meri temperaturo tedensko; Mazalno olje je treba doliti vsake tri mesece; Ležaji se menjajo vsakih 5 let.
(2) Avtomatski (pnevmatski) ventili: filtri in odtočni ventili so nameščeni v cevovodu stisnjenega zraka; Zračni tokokrog uporablja namensko mazalno olje na stisnjen zrak; Ventili in filtri regulatorja tlaka instrumentov se tedensko pregledujejo glede izpusta odplak.
(3) Ventilator: na rotor ventilatorja vpliva oprijem, ki ga povzročajo delci prahu in drugi dejavniki, zato se-pregled in čiščenje na kraju samem izvajata vsakih šest mesecev.
(4) Telo peči ROT: zunanja stena RTO se pregleda in vsako leto ponovno nanese toplotno{1}}odporni premaz; Notranjost se odpre vsaki dve leti, da se pregleda stanje regenerativnih opek, po potrebi pa se izvedejo popravila ali zamenjave.
(5) Tesnjenje: vsakih šest mesecev preglejte tesnilne obroče rotacijskih koles iz zeolita, pogonske verige rotacijskih motorjev iz zeolita in tesnila avtomatskega krmilnega ventila.
(6) Visoko{1}}temperaturne komponente: Po približno 2 letih delovanja je treba notranjo visoko{3}}temperaturno sondo RTO zamenjati; Izvedite tesnjenje in kalibracijo-ničelnega položaja visoko{5}}temperaturnih proporcionalnih ventilov ter izvedite vzdrževanje ali zamenjavo sistema stikala za vremenski vroč vžig.
(7) Kalibracija LEL: VOC izpušni LEL se kalibrira četrtletno, da se preprečijo odstopanja, ki bi lahko vplivala na točnost krmiljenja sistema.
(8) Obtočna voda: Obtočno vodo za rekuperacijo toplote je treba zmehčati ali prečistiti, v celoti izprazniti in zamenjati med letnim izklopom.
(9) Merilniki tlaka zemeljskega plina, varnostni ventili, alarmi za vnetljive pline, merilniki tlaka stisnjenega zraka itd. morajo biti umerjeni in označeni strogo v skladu z zakoni in predpisi.