炭素工業生產節能減排主要技術分析

摘 要：隨著科技的進步，我國的炭素工業獲得了飛速的發展，取得了顯著的成果，裝備水平和生產技術也實現了很大的飛躍。然而，炭素制品在生產過程中會消耗很大的能源，如水、燃料等，并且會產生大量的污染物，破壞環境和生態的平衡，由此可見，開展節能減排技術的研究十分必要。文章對此進行了深入細致的分析和探討，以期為相關人士提供參考和借鑒。

關鍵詞：炭素；節能減排；余熱利用

1 炭素工業的節能減排要求

1.1 炭素企業節能減排需要解決的主要問題

應將工作的重心放在炭素制品下游行業的提質增效和節能減排上。首先考慮的應該是炭素產品的質量、規格的定位，然后再考慮炭素生產的過程。炭素制品的能耗并不高，然而單位產品的能耗指標同國外同類企業相比較高，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，因此應從技術的角度，提高炭素制品生產的成品率、合格率和實收率，避免物料過程損失。在制定各種產品的工藝控制條件和工藝流程時，要根據原料性能和產品質量要求來確定，加強生產過程管理控制和在線監測，建立和完善相關的檢驗制度。對于炭素生產造成的污染物的排放問題，應著重加以解決，目前因炭素生產造成的環境污染問題已經成為炭素生產企業必須面對和亟待解決的重要問題。與普通的工業生產不同的是，炭素生產較為特殊，在生產中的各個工序都會有廢副品產生，為了保護環境、減少浪費，應科學利用廢副品材料。

1.2 炭素生產節能概念與類型

1.2.1 炭素單位產品能源消耗

炭素單位產品能源消耗包括單位產品綜合能耗及炭素生產主要工序單位產品能耗；能耗包括實物消耗和過程消耗；單位產品分為原材料制備、炭制品、石墨制品。因此，在生產過程中必須加強對原材料與中間產品的管理，應盡量減少各生產環節的物料損失，尤其是在煅燒工段嚴格控制石油焦燒損。

1.2.2 炭素生產企業節能重點

炭素生產企業應積極依靠技術進步，配置先進的節能設備和節能新工藝，最大限度的提高炭素企業三大爐窯的熱效率，減少能源損失，降低企業能源成本。

1.2.3 炭素工業節能過程演化

系統節能是近年來發展起來的一個節能方式，包括流程優化、技術節能以及管理節能。系統節能是在單體節能的基礎上逐漸發展起來的，將煤炭工業生產看作一個有機而統一的整體。目前炭素制品的生產流程正在向著高度集成、連續化、大型化和自動化的方向發展，這一點與鋼鐵工業有些類似，因此節能的思路和方法也需要隨之改變，而系統節能正是適應了這一趨勢和特點。

2 炭素生產過程主要節能技術

2.1 炭素生產設備的主要節能技術成就

隨著科技的發展和相關研究的深入，我國的炭素工業生產已經取得了顯著的成果，在節能技術方面也獲得了很大的提高。設備向著大型化的方向發展、新型的節能材料被應用到炭素工業生產中，熱工窯爐的結構也得以改進和優化，工序產品的質量獲得很大提高。在某些技術領域取得了階段性的進展，其中的炭素窯爐設備節能技術尤為突出。爐窯設備是炭素生產所需的關鍵設備，同時也是產生能源消耗的源頭，因此為實現降低能耗的目的，優化設備的結構和改進生產工藝是其中的關鍵。目前，我國的很多企業和研究機構都開展了對于爐窯設備的更新和技術優化，如實現配套設施自動化、優化生產操作工業、采用新型節能材料以及優化爐型結構等。研究的方式和手段多種多樣，一些較為高端的科技如計算機仿真，已經逐漸應用到工業試驗中去。

2.2 炭素生產余熱利用

2.2.1 余熱的種類

燃料是工業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換工程后的產物，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，如果能恰當的應用，將帶來巨大的經濟效益。當前，我國的炭素工業生產中，主要采用的是間接、直接，以及二者結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，生產流程中上下相關的工序、本工序直接預熱燃料或者空氣。還可以利用余熱來制冷、供熱水和供暖，生產蒸汽用于外賣或者生產，在發電中也可以利用余熱所產生的過熱蒸汽。在炭素生產過程中，一部分工序產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，所產生的價值非常巨大。當前，煅燒余熱已經在很多領域獲得了廣泛的應用，而石墨化爐余熱和焙燒余熱的利用仍處于研究階段。

3 炭素生產減排技術

3.1 主要污染源和治理方法

炭素生產產生的環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

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

3.3 焙燒煙氣聯合法凈化

由多種煙氣凈化方法串聯和集成的焙燒煙氣聯合法，是一種多級處理的煙氣技術，可以將各種方法，如干法氧化鋁吸附收塵技術、預除塵、電捕焦油、全蒸發噴淋等靈活運用，實現很好的凈化和除塵效果。焙燒煙氣聯合法具有操作和管理方便、無二次污染、凈化效率高的優點。經過該方法凈化后的污染物排放指標很低，甚至可以達到國際標準。

4 炭素生產節能減排技術新動向

當前，我國的節能減排技術已經獲得很大的發展和進步，并獲得了一定的成果。在炭素生產中，所采用的減排技術則以瀝青煙、BaP、SO2綜合減排技術為主要的研究方向，而節能技術的研究則以爐窯節能為主。目前，這些技術大部分都在研究和開發階段。

5 結束語

爐窯設備和工藝過程的污染物排放及節能降耗，是我國炭素行業實行節能減排必須面對和解決的問題。而解決該問題的關鍵則是炭素材料產品下游行業的提質增效和節能減排。隨著科技的進步，計算機仿真和優化技術也應用到爐窯設備的設計和優化中，將爐窯的爐型結構、工藝過程和操作參數加以分析和優化，從而實現降低能耗、提高設備性能的目的。余熱的利用技術具有非常大的經濟價值，且利用的方式和途徑較為廣泛，目前很多技術還處于研究階段，需要研究人員和生產企業付出更多的努力，從而推動我國炭素生產的持續健康發展。

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