環保節能型炭黑深加工設備及工藝研究

陳賢豫

摘要：以往使用的炭黑加工設備由于產品的細度不均勻、能耗高，存在較為嚴重的環境污染和能源浪費問題。本文首先對環保節能型炭黑深加工設備的應用需求進行分析，進而研究其設計和實現方法，包括設計目標、解決方案、實施辦法等，期望能解決炭黑加工設備的高能耗、高污染問題。

關鍵詞：環保節能型；炭黑深加工；設備研究

在日益嚴峻的能源環境壓力下，工業生產實現節能環保發展是其可持續發展的重要基礎。為降低各個行業生產過程中的能源消耗及環境污染物排放量，積極研發新的技術設備是一個重要途徑。在此方面，有關于炭黑深加工生產的節能環保設備也受到了高度重視，從目前市場已有的產品情況來看，其節能環保性正在提高。應積極引進先進技術設備，對傳統生產流程做出優化和改進，在提升企業經濟效益的同時，提升社會效益和環境效益。

一、環保節能型炭黑深加工設備及工藝的應用需求

炭黑是一種無定型碳，也稱作“碳黑”。這是一種細度較高的黑色粉末，其表面積大，一般在10m2/g～3000m2/g范圍內。炭黑的存在是由于煤、石油、天然氣等含碳物質在空氣不足條件下，經過不完全燃燒而產生的附屬產物，比重為1.8～2.1。其中，由天然氣不完全燃燒產生的炭黑又被稱為氣黑，油類產品不完全燃燒產生的是燈黑，乙炔不完全燃燒產生的是乙炔黑。此外，炭黑還包括爐黑、槽黑等，分類較多。總體來看，可按照炭黑產品的性能，將其分為補強炭黑、耐磨炭黑和導電炭黑等幾大類。比如補強炭黑主要被應用于橡膠補強劑，而且是一種黑色染料，在中國墨和油漆制造中都有應用[1]。

炭黑屬于高能耗產品，針對我國人均能源水平較低、油價整體上漲的情況，如何控制炭黑加工生產過程中的能耗問題十分重要。再加上炭黑生產目前存在的高污染問題，也需要從環保和衛生角度出發，對其加工生產技術設備做出改進，逐漸推動炭黑產品生產流程向節能環保方向發展。但是目前對炭黑產品及生產技術的研究，主要側重于專用化和多功能化發展方向，對環保節能型生產工藝的研究投入力度不足。在此情況下，目前炭黑加工生產過程還普遍存在以下幾方面的問題：（1）炭黑產品細度不均勻，分散性不好；（2）炭黑產品的連續生產能力和自動化控制能力較低，不容易實現聯合生產操作；（3）在生產過程中容易產生污染源，揚塵大，會對環境造成一定的影響和破壞；（4）在產品輸送環節主要采用螺旋輸送機，其能耗高，是造成炭黑生產加工能耗較高的主要原因[2]。

二、環保節能型炭黑深加工設備及工藝的設計與實現

（一）設計目標

針對上述炭黑產品加工生產中存在的問題，對其設備工藝進行改進和優化設計十分必要。為了克服目前生產技術中存在的缺陷，需要提供一種環保節能型設備，重點解決炭黑細度不均勻、污染物排放量大、持續生產能力弱、生產過程能耗高等問題。在實現炭黑產品深加工目標的同時，提高其節能環保效益。以此為出發點，首先要對結合目前市場中已有的技術產品進行分析，包括炭黑生產工藝中的氣流磨機設備、集粉機設備、鼓風機設備、引風機設備以及出料口和連通管道等。充分利用市場上已有的設備對炭黑生產工藝進行改進，可以確保改進方案在實際生產過程中的可實施性和可推廣性。

（二）解決方案

環保節能型炭黑設備的總體技術解決方案如下：（1）設備組成結構，在炭黑加工生產工藝中，主要功能組成部分包括粗炭黑料倉、集粉機、氣流磨機、抽料機、造粒機、中轉倉、烘干機和包裝機等。這些技術設備在市場中均有多種類型的產品，具體型號選擇等，可根據生產規模決定。同時，通過對各功能部分進行合理連接，并做好進出口及連接管道的設計，可減少其污染物排放，達到降低生產能耗的目的；

（2）設備連接，粗炭黑的料倉出料口應該與氣流磨機進料口連接，氣流磨機出料口則與集粉機進料口連接。在集粉機的上部，采用抽料機將出風口與第一脈沖除塵器進風口連接。同時在第一脈沖除塵器出風口處安裝第一出風管道，并在管道上安裝第一引風機。在集粉機的下部，采用密封管道連接其出料口和中轉料倉進料口，在密封管道安裝鼓風機。將除塵器下部出料口、鼓風機和中轉料倉間的密封管道連通，同時將中轉料倉上部出風口和除塵器進風口連接。此外，中轉料倉上部出風口還需要與第二脈沖除塵器進風口連接，并在其出風口上安裝第二出風管道和第二引風機。將中轉料倉出料口與造粒機進料口連接，造粒機出料口經過第一提升機、烘干機、第二提升機和包裝料倉后，與包裝機進料口連接；

（3）系統運行原理，在上述設備系統的使用過程中，粗炭黑從料倉中進入氣流磨機，經過粉碎后，從出料口進入集粉機，再通過抽料機和第一引風機的作用，在集粉機腔體上部形成的炭黑粉塵，從上部出口引出，進入到第一脈沖除塵器中。經過除塵后，氣體從第一出風管道，經過第一引風機，排出到空氣中。炭黑粉塵則在抽料機中形成正壓，再加上第一引風機負壓作用，向第一脈沖除塵器輸送。采用這種正負壓結合方式輸送，可以極大的降低系統能耗。而且整個系統的密封性好，在集粉機中產生的炭黑直接從下部出料口進到密封管道。經過鼓風機吹和引風機的吸引后進入中轉料倉。其上部炭黑粉塵被引風機吸入除塵器，經過除塵后排放出去。

（三）實施辦法

采用上述技術解決方案，對目前的炭黑生產工藝進行改進，可以較為全面的改善傳統工藝系統存在的產品細度不均、能耗高等問題。而且在各個流程環節，均可在風力作用下連續運行，不需要額外使用設備提供動力。在實際生產過程中，可根據實際生產情況，更換必要的設備，對系統組成結構進行改進，特別是做好管道和接口的密封處理，從而控制炭黑加工生產的污染物排放。在技術工藝的引進過程中，首先要做好分析計算以及財務預算等工作，明確需要使用的設備類型、功能性能要求以及市場價格。然后制定采購計劃，對采購流程進行跟蹤監督管理，并做好設備進廠的驗收和檢查工作。其次，按照上述設備連接方法，對系統進行調整和組裝，完成后檢查每個設備連接部分的施工技術質量。并及時在現場進行試運行和調試，記錄運行過程。在系統正式投入運行后，也要做好運行維護等工作，及時發現設備運行存在的問題，分析其原因所在，從而做出持續性改進，徹底解決炭黑加工生產中的能耗、污染等問題。

三、結束語

綜上所述，針對傳統炭黑加工生產工藝存在的問題，通過對其技術設備和生產流程進行改造，充分利用現場已有的技術設備，采取合理的系統改造方案，可充分利用系統風力，降低生產能耗。同時，良好的系統密封性及科學的生產流程設計，也可以做到對污染物排放的有效控制，從而實現環保節能型炭黑深加工設備及工藝的設計研究目標。

參考文獻：

[1]王凱凱. 離子液體對白炭黑補強天然膠性能的影響[D].青島科技大學，2018.

[2]劉宏魏，常帥.淺談炭黑濕法造粒質量控制[J].天津化工，2017，31（04）：45-47.

（作者單位：商丘金蓬實業股份有限公司）