關于炭黑生產過程中的節能降耗探討

山同杰

摘 要：降低炭黑能耗、節約生產能源、保護生態環境、實現經濟效益和社會效益的統一，這是當前炭黑行業發展的必然方向。文章結合炭黑生產過程的概述，對炭黑生產過程中的節能降耗措施進行分析探討。

關鍵詞：炭黑；節能降耗；生產過程

在當前，能源問題和環境問題是經濟生產活動中所必須面對的兩大熱點，以犧牲能源和環境為代價的生產早已被時代所淘汰。就炭黑行業而言，歷來被認為是一個高耗能、高污染的行業，炭黑生產過程中的節能降耗問題一直是行業內的熱點，因此，探討炭黑生產過程中的節能降耗具有極強的現實意義。在提倡高效、節能、可持續發展的今天，炭黑行業需要對自身進行調整以適應市場發展需要，通過更新自身生產過程中的工藝設備來節能降耗，提高行業生產效益，取得經濟效益和社會效益的統一。

1 關于炭黑生產過程的概述

炭黑生產過程實際上可以概括為：通過燃油（煤氣）和空氣的燃燒產生高溫氣流，在1400℃左右的高溫條件下，石油、煤焦油系列的油類會裂解而生產為炭黑，此時炭黑及燃燒后的尾氣經過水急冷，空氣和原油冷卻后達到270℃左右，進入袋濾器收集、微米粉碎機粉碎后，粉狀炭黑經造粒、干燥形成粒狀炭黑產品。這便是炭黑產品生產的基本過程。從這一過程來分析可以看出，石油、煤焦油系列的油類作為原料油和燃料油，在炭黑生產過程中需要被大量消耗，而且是直接消耗，同時水、電、汽等動力能源也在這一過程中被大量消耗，消耗方式屬于間接消耗。

從以上炭黑成長過程中不難看出，節能降耗對于炭黑生產來說意義重大，不僅可以降低生產成本，提高經濟效益，還能夠減少生產過程的污染排放，起到保護環境的作用。

2 當前我國炭黑生產的耗能情況

炭黑產品及炭黑產品的用途主要可以包括以下幾個方面：（1）用作橡膠工業的不強原材料；（2）最優良的黑色原料，用作油墨油漆等等；（3）用作干電池、防靜電制品等。除了以上三種主要用途外，炭黑產品在軍工、電信、家電、冶金、印刷等領域都有不同程度的應用。

結合相關的統計資料文獻來看，我國炭黑生產在過去幾年的發展中一直呈現上升趨勢，已經躍居世界炭黑生產第一位，與之相伴的是我國炭黑產能也持續上升。隨著炭黑型工藝技術的不斷應用，我國炭黑生產的原油消耗和綜合消耗是呈下降趨勢，但需要指出的是，我國在炭黑生產過程中的能源消耗依舊很大，能源利用效率偏低。

3 炭黑生產過程中的節能降耗措施

槽法、混氣和氣爐法生產炭黑是我國在80年代以前的炭黑生產工藝，由于其高能耗、污染大等特點，早已被社會所淘汰。在80年代以后，炭黑生產工藝經歷了一個漫長的發展過程，逐漸向高效、節能、成熟的方向上發展，目前所取得了一定的進步，但還有很大的提升空間。

3.1 富氧節能技術

富氧節能技術顧名思義，就是在空氣中摻入部分氧氣，這樣在燃燒的過程中就可以減少燃燒煤氣用量，同時還可以減少煙氣、尾氣、急冷水的用量，這樣一來就可以大大降低裝置收集過濾系統的負荷，達到提升裝置生產水平，燃燒溫度，炭黑尾氣熱值等目的，最終提高產品的質量。富氧節能技術在炭黑生產領域具有很高的地位，有人把它譽為是繼油爐炭黑和新工藝炭黑之后，炭黑生產工藝的又一巨大革命，可見富氧節能技術在炭黑生產過程中具有很強的節能降耗功效。

3.2 急冷鍋爐的設置

在炭黑生產過程中，原料油在1800℃以上的條件下裂解，煙氣終止反應急冷后仍保持在1300℃左右，受到炭黑收集條件的限制，主要依靠噴水法即向反應爐內的炭黑煙氣噴水，以此來終止炭黑反應，同時冷卻炭黑的煙氣，在這一過程中，實際上存在著很多熱源浪費的問題，無疑沒有達到節能的目的。因此，可以設置急冷鍋爐，通過急冷鍋爐來達到間接冷卻的目的，達到余熱的回收，但也需要指出的是，該方法還存在一些尚未解決的問題，如管道易堵塞等。

3.3 在線高溫空氣預熱器的設置

空氣是輔助燃料燃燒的重要因素之一，其溫度與燃料燃燒的效果有著直接的關系，當空氣預熱溫度越高，則燃燒效果就會越良好，同時出現焦粒的可能性也大大降低，另外所需的煤氣用量也相對比較少。通過相關的實驗和研究能夠看出，空氣預熱這種方法不僅能夠極大的減少燃料的損耗，同時還能降低用水量。另外，最重要的是

能夠增強產品的整體質量，通過相關的數據顯示，當空氣預熱的溫度每上升100℃，則能源消耗將會減少1.95%，所以適當的提高空氣預熱對于炭黑生產是非常重要的。但由于空氣預熱所需的成本較高，而且對操作和各方面控制的要求也比較多，所以還需進一步研究，目前國外大量應用的是800℃級空氣預熱器。

3.4 在線余熱鍋爐的設置

炭黑生產過程存在著大量的顯熱能，通過設置在線余熱鍋爐可以將這一部分的顯熱能進行回收，且效果非常有效。從設置的方式上來看，在線余熱鍋爐的設置主要分為立式和臥式兩種，多設置在空氣預熱器的后部，因為如果設置在空氣預熱器之前，很有可能由于溫度較高導致損壞。

3.5 原料油預熱器

經過余熱鍋爐加工之后的炭黑煙氣還存在較高的溫度，通常在400℃左右，這時為了將該溫度的作用發揮出來可以再設置預熱器，其做法就是將原料油罐區中的原料油進行加熱，使其從原來的90℃上升至200℃左右，以此來控制原油的粘度，同時還能提高原料油的霧化情況，更重要的是增強了產品的整體質量，起到了回收能源的重要目的，避免了能源的浪費，同時也有效控制了生產所需的資金成本。

3.6 變頻技術的廣泛應用

目前在生產炭黑的裝置中，應用變頻技術的設備整體來看比較少，并且其應用變頻技術的根本目的并不是為了節約能源、降低損耗，因此，當前如何大范圍的應用變頻技術是急需解決的一個問題，整體來看，所有設備都采用變頻技術的優勢包括以下四點：首先，將變頻技術的價值充分的體現出來；其次，優化了環境，有效處理了泵類設備的泄露情況；再次，剔除了回路管線以及相關的調節問題；最后，設備的運行更加的靈活，能夠結合符合情況調整運行的頻率，一方面降低了電能消耗，另一方面也增強了操作的可行性。

3.7 其他技術措施

關于炭黑生產過程中的節能降耗工藝或措施，一直是國內外炭黑行業探討的熱點問題之一，其具體包括的工藝技術還有很多，如：等離子體法炭黑生產技術、催化劑技術、設置尾氣水洗塔、尾氣用作反應爐燃料、尾氣鍋爐發電、炭黑與其他化工燃料聯合生產等，在此不一一敘述。炭黑生產過程中的節能降耗措施具有重要意義，隨著炭黑生產過程中的節能降耗工藝不斷發展，相關技術措施仍在不斷創新、不斷完善。

4 結束語

綜上所述，在炭黑生產過程中采取有效節能降耗措施，可以大大提高能源的利用效率，減少炭黑生產給環境帶來的污染，即保證了生產的經濟效益又保證了社會效益。需要指出的是，炭黑生產是一個高耗能、高污染的行業，如果沒有在生產過程中注意生產降耗會造成非常嚴重的后果。因此，這也就需要整個炭黑行業共同承擔起社會的責任，重視炭黑生產過程中的節能降耗，不斷更新生產社會和生產工藝，建立可持續發展的良性循環。

參考文獻

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