炭素工業(yè)生產(chǎn)節(jié)能減排主要技術(shù)分析

摘 要：隨著科技的進(jìn)步，我國的炭素工業(yè)獲得了飛速的發(fā)展，取得了顯著的成果，裝備水平和生產(chǎn)技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了很大的飛躍。然而，炭素制品在生產(chǎn)過程中會消耗很大的能源，如水、燃料等，并且會產(chǎn)生大量的污染物，破壞環(huán)境和生態(tài)的平衡，由此可見，開展節(jié)能減排技術(shù)的研究十分必要。文章對此進(jìn)行了深入細(xì)致的分析和探討，以期為相關(guān)人士提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：炭素；節(jié)能減排；余熱利用

1 炭素工業(yè)的節(jié)能減排要求

1.1 炭素企業(yè)節(jié)能減排需要解決的主要問題

應(yīng)將工作的重心放在炭素制品下游行業(yè)的提質(zhì)增效和節(jié)能減排上。首先考慮的應(yīng)該是炭素產(chǎn)品的質(zhì)量、規(guī)格的定位，然后再考慮炭素生產(chǎn)的過程。炭素制品的能耗并不高，然而單位產(chǎn)品的能耗指標(biāo)同國外同類企業(yè)相比較高，尤其是一些特殊的工序，如石墨化和焙燒，會消耗很大的能源，因此應(yīng)從技術(shù)的角度，提高炭素制品生產(chǎn)的成品率、合格率和實(shí)收率，避免物料過程損失。在制定各種產(chǎn)品的工藝控制條件和工藝流程時(shí)，要根據(jù)原料性能和產(chǎn)品質(zhì)量要求來確定，加強(qiáng)生產(chǎn)過程管理控制和在線監(jiān)測，建立和完善相關(guān)的檢驗(yàn)制度。對于炭素生產(chǎn)造成的污染物的排放問題，應(yīng)著重加以解決，目前因炭素生產(chǎn)造成的環(huán)境污染問題已經(jīng)成為炭素生產(chǎn)企業(yè)必須面對和亟待解決的重要問題。與普通的工業(yè)生產(chǎn)不同的是，炭素生產(chǎn)較為特殊，在生產(chǎn)中的各個(gè)工序都會有廢副品產(chǎn)生，為了保護(hù)環(huán)境、減少浪費(fèi)，應(yīng)科學(xué)利用廢副品材料。

1.2 炭素生產(chǎn)節(jié)能概念與類型

1.2.1 炭素單位產(chǎn)品能源消耗

炭素單位產(chǎn)品能源消耗包括單位產(chǎn)品綜合能耗及炭素生產(chǎn)主要工序單位產(chǎn)品能耗；能耗包括實(shí)物消耗和過程消耗；單位產(chǎn)品分為原材料制備、炭制品、石墨制品。因此，在生產(chǎn)過程中必須加強(qiáng)對原材料與中間產(chǎn)品的管理，應(yīng)盡量減少各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的物料損失，尤其是在煅燒工段嚴(yán)格控制石油焦燒損。

1.2.2 炭素生產(chǎn)企業(yè)節(jié)能重點(diǎn)

炭素生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)積極依靠技術(shù)進(jìn)步，配置先進(jìn)的節(jié)能設(shè)備和節(jié)能新工藝，最大限度的提高炭素企業(yè)三大爐窯的熱效率，減少能源損失，降低企業(yè)能源成本。

1.2.3 炭素工業(yè)節(jié)能過程演化

系統(tǒng)節(jié)能是近年來發(fā)展起來的一個(gè)節(jié)能方式，包括流程優(yōu)化、技術(shù)節(jié)能以及管理節(jié)能。系統(tǒng)節(jié)能是在單體節(jié)能的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來的，將煤炭工業(yè)生產(chǎn)看作一個(gè)有機(jī)而統(tǒng)一的整體。目前炭素制品的生產(chǎn)流程正在向著高度集成、連續(xù)化、大型化和自動化的方向發(fā)展，這一點(diǎn)與鋼鐵工業(yè)有些類似，因此節(jié)能的思路和方法也需要隨之改變，而系統(tǒng)節(jié)能正是適應(yīng)了這一趨勢和特點(diǎn)。

2 炭素生產(chǎn)過程主要節(jié)能技術(shù)

2.1 炭素生產(chǎn)設(shè)備的主要節(jié)能技術(shù)成就

隨著科技的發(fā)展和相關(guān)研究的深入，我國的炭素工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)取得了顯著的成果，在節(jié)能技術(shù)方面也獲得了很大的提高。設(shè)備向著大型化的方向發(fā)展、新型的節(jié)能材料被應(yīng)用到炭素工業(yè)生產(chǎn)中，熱工窯爐的結(jié)構(gòu)也得以改進(jìn)和優(yōu)化，工序產(chǎn)品的質(zhì)量獲得很大提高。在某些技術(shù)領(lǐng)域取得了階段性的進(jìn)展，其中的炭素窯爐設(shè)備節(jié)能技術(shù)尤為突出。爐窯設(shè)備是炭素生產(chǎn)所需的關(guān)鍵設(shè)備，同時(shí)也是產(chǎn)生能源消耗的源頭，因此為實(shí)現(xiàn)降低能耗的目的，優(yōu)化設(shè)備的結(jié)構(gòu)和改進(jìn)生產(chǎn)工藝是其中的關(guān)鍵。目前，我國的很多企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)都開展了對于爐窯設(shè)備的更新和技術(shù)優(yōu)化，如實(shí)現(xiàn)配套設(shè)施自動化、優(yōu)化生產(chǎn)操作工業(yè)、采用新型節(jié)能材料以及優(yōu)化爐型結(jié)構(gòu)等。研究的方式和手段多種多樣，一些較為高端的科技如計(jì)算機(jī)仿真，已經(jīng)逐漸應(yīng)用到工業(yè)試驗(yàn)中去。

2.2 炭素生產(chǎn)余熱利用

2.2.1 余熱的種類

燃料是工業(yè)窯爐必不可少的能源，然而燃料燃燒的熱效率卻不高，不到總能耗的一半，而熱量損失卻很高。熱量通常被高溫的產(chǎn)品、煙氣和爐渣帶走，在冶金方面，可以利用的余熱僅占燃料消耗量的1/3。余熱是可燃物料和一次能源轉(zhuǎn)換工程后的產(chǎn)物，屬于二次能源。

2.2.2 炭素余熱利用途徑

余熱是重要的能源，如果能恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用，將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前，我國的炭素工業(yè)生產(chǎn)中，主要采用的是間接、直接，以及二者結(jié)合的綜合法來利用余熱。余熱的利用通常是采用熱媒作為載熱體，生產(chǎn)流程中上下相關(guān)的工序、本工序直接預(yù)熱燃料或者空氣。還可以利用余熱來制冷、供熱水和供暖，生產(chǎn)蒸汽用于外賣或者生產(chǎn)，在發(fā)電中也可以利用余熱所產(chǎn)生的過熱蒸汽。在炭素生產(chǎn)過程中，一部分工序產(chǎn)生的余熱熱量非常大、溫度很高，如石墨化、無煙煤電煅燒、石油焦煅燒、焙燒炭素制品等工序，所產(chǎn)生的價(jià)值非常巨大。當(dāng)前，煅燒余熱已經(jīng)在很多領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，而石墨化爐余熱和焙燒余熱的利用仍處于研究階段。

3 炭素生產(chǎn)減排技術(shù)

3.1 主要污染源和治理方法

炭素生產(chǎn)產(chǎn)生的環(huán)境污染以大氣污染為主，主要大氣污染物是：瀝青煙（含PAH）、顆粒物、氟化物、二氧化硫。其中瀝青煙氣較難處理，目前常用的處理技術(shù)有：瀝青煙濕法洗滌凈化法（水洗）、電捕器捕集法、干料吸附法、蓄熱式焚燒法、黑法。

3.2 生制品瀝青煙氣治理技術(shù)

干料黑法吸附是一種常見的處理技術(shù)，而生制品瀝青煙氣治理技術(shù)具有系統(tǒng)流程合理、簡潔的特點(diǎn)，也是干料黑法吸附的一種。這種技術(shù)主要用于生產(chǎn)車間，所采用的焦粉可以循環(huán)利用。生制品瀝青煙氣處理技術(shù)具有完全自主的知識產(chǎn)權(quán)，是一項(xiàng)自主創(chuàng)新的技術(shù)，使用起來安全可靠，吸附的效率很高。除此之外，在控制技術(shù)方面也較為先進(jìn)，并且適用于新建工程或者生產(chǎn)線改造的項(xiàng)目。

3.3 焙燒煙氣聯(lián)合法凈化

由多種煙氣凈化方法串聯(lián)和集成的焙燒煙氣聯(lián)合法，是一種多級處理的煙氣技術(shù)，可以將各種方法，如干法氧化鋁吸附收塵技術(shù)、預(yù)除塵、電捕焦油、全蒸發(fā)噴淋等靈活運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)很好的凈化和除塵效果。焙燒煙氣聯(lián)合法具有操作和管理方便、無二次污染、凈化效率高的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過該方法凈化后的污染物排放指標(biāo)很低，甚至可以達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)。

4 炭素生產(chǎn)節(jié)能減排技術(shù)新動向

當(dāng)前，我國的節(jié)能減排技術(shù)已經(jīng)獲得很大的發(fā)展和進(jìn)步，并獲得了一定的成果。在炭素生產(chǎn)中，所采用的減排技術(shù)則以瀝青煙、BaP、SO2綜合減排技術(shù)為主要的研究方向，而節(jié)能技術(shù)的研究則以爐窯節(jié)能為主。目前，這些技術(shù)大部分都在研究和開發(fā)階段。

5 結(jié)束語

爐窯設(shè)備和工藝過程的污染物排放及節(jié)能降耗，是我國炭素行業(yè)實(shí)行節(jié)能減排必須面對和解決的問題。而解決該問題的關(guān)鍵則是炭素材料產(chǎn)品下游行業(yè)的提質(zhì)增效和節(jié)能減排。隨著科技的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化技術(shù)也應(yīng)用到爐窯設(shè)備的設(shè)計(jì)和優(yōu)化中，將爐窯的爐型結(jié)構(gòu)、工藝過程和操作參數(shù)加以分析和優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)降低能耗、提高設(shè)備性能的目的。余熱的利用技術(shù)具有非常大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，且利用的方式和途徑較為廣泛，目前很多技術(shù)還處于研究階段，需要研究人員和生產(chǎn)企業(yè)付出更多的努力，從而推動我國炭素生產(chǎn)的持續(xù)健康發(fā)展。

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