環(huán)保節(jié)能型炭黑深加工設(shè)備及工藝研究

陳賢豫

摘要：以往使用的炭黑加工設(shè)備由于產(chǎn)品的細(xì)度不均勻、能耗高，存在較為嚴(yán)重的環(huán)境污染和能源浪費(fèi)問題。本文首先對(duì)環(huán)保節(jié)能型炭黑深加工設(shè)備的應(yīng)用需求進(jìn)行分析，進(jìn)而研究其設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法，包括設(shè)計(jì)目標(biāo)、解決方案、實(shí)施辦法等，期望能解決炭黑加工設(shè)備的高能耗、高污染問題。

關(guān)鍵詞：環(huán)保節(jié)能型；炭黑深加工；設(shè)備研究

在日益嚴(yán)峻的能源環(huán)境壓力下，工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保發(fā)展是其可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。為降低各個(gè)行業(yè)生產(chǎn)過程中的能源消耗及環(huán)境污染物排放量，積極研發(fā)新的技術(shù)設(shè)備是一個(gè)重要途徑。在此方面，有關(guān)于炭黑深加工生產(chǎn)的節(jié)能環(huán)保設(shè)備也受到了高度重視，從目前市場(chǎng)已有的產(chǎn)品情況來看，其節(jié)能環(huán)保性正在提高。應(yīng)積極引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)流程做出優(yōu)化和改進(jìn)，在提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，提升社會(huì)效益和環(huán)境效益。

一、環(huán)保節(jié)能型炭黑深加工設(shè)備及工藝的應(yīng)用需求

炭黑是一種無定型碳，也稱作“碳黑”。這是一種細(xì)度較高的黑色粉末，其表面積大，一般在10m2/g～3000m2/g范圍內(nèi)。炭黑的存在是由于煤、石油、天然氣等含碳物質(zhì)在空氣不足條件下，經(jīng)過不完全燃燒而產(chǎn)生的附屬產(chǎn)物，比重為1.8～2.1。其中，由天然氣不完全燃燒產(chǎn)生的炭黑又被稱為氣黑，油類產(chǎn)品不完全燃燒產(chǎn)生的是燈黑，乙炔不完全燃燒產(chǎn)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(chǎn)品的性能，將其分為補(bǔ)強(qiáng)炭黑、耐磨炭黑和導(dǎo)電炭黑等幾大類。比如補(bǔ)強(qiáng)炭黑主要被應(yīng)用于橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑，而且是一種黑色染料，在中國墨和油漆制造中都有應(yīng)用[1]。

炭黑屬于高能耗產(chǎn)品，針對(duì)我國人均能源水平較低、油價(jià)整體上漲的情況，如何控制炭黑加工生產(chǎn)過程中的能耗問題十分重要。再加上炭黑生產(chǎn)目前存在的高污染問題，也需要從環(huán)保和衛(wèi)生角度出發(fā)，對(duì)其加工生產(chǎn)技術(shù)設(shè)備做出改進(jìn)，逐漸推動(dòng)炭黑產(chǎn)品生產(chǎn)流程向節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展。但是目前對(duì)炭黑產(chǎn)品及生產(chǎn)技術(shù)的研究，主要側(cè)重于專用化和多功能化發(fā)展方向，對(duì)環(huán)保節(jié)能型生產(chǎn)工藝的研究投入力度不足。在此情況下，目前炭黑加工生產(chǎn)過程還普遍存在以下幾方面的問題：（1）炭黑產(chǎn)品細(xì)度不均勻，分散性不好；（2）炭黑產(chǎn)品的連續(xù)生產(chǎn)能力和自動(dòng)化控制能力較低，不容易實(shí)現(xiàn)聯(lián)合生產(chǎn)操作；（3）在生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生污染源，揚(yáng)塵大，會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的影響和破壞；（4）在產(chǎn)品輸送環(huán)節(jié)主要采用螺旋輸送機(jī)，其能耗高，是造成炭黑生產(chǎn)加工能耗較高的主要原因[2]。

二、環(huán)保節(jié)能型炭黑深加工設(shè)備及工藝的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（一）設(shè)計(jì)目標(biāo)

針對(duì)上述炭黑產(chǎn)品加工生產(chǎn)中存在的問題，對(duì)其設(shè)備工藝進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)十分必要。為了克服目前生產(chǎn)技術(shù)中存在的缺陷，需要提供一種環(huán)保節(jié)能型設(shè)備，重點(diǎn)解決炭黑細(xì)度不均勻、污染物排放量大、持續(xù)生產(chǎn)能力弱、生產(chǎn)過程能耗高等問題。在實(shí)現(xiàn)炭黑產(chǎn)品深加工目標(biāo)的同時(shí)，提高其節(jié)能環(huán)保效益。以此為出發(fā)點(diǎn)，首先要對(duì)結(jié)合目前市場(chǎng)中已有的技術(shù)產(chǎn)品進(jìn)行分析，包括炭黑生產(chǎn)工藝中的氣流磨機(jī)設(shè)備、集粉機(jī)設(shè)備、鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備、引風(fēng)機(jī)設(shè)備以及出料口和連通管道等。充分利用市場(chǎng)上已有的設(shè)備對(duì)炭黑生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)，可以確保改進(jìn)方案在實(shí)際生產(chǎn)過程中的可實(shí)施性和可推廣性。

（二）解決方案

環(huán)保節(jié)能型炭黑設(shè)備的總體技術(shù)解決方案如下：（1）設(shè)備組成結(jié)構(gòu)，在炭黑加工生產(chǎn)工藝中，主要功能組成部分包括粗炭黑料倉、集粉機(jī)、氣流磨機(jī)、抽料機(jī)、造粒機(jī)、中轉(zhuǎn)倉、烘干機(jī)和包裝機(jī)等。這些技術(shù)設(shè)備在市場(chǎng)中均有多種類型的產(chǎn)品，具體型號(hào)選擇等，可根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模決定。同時(shí)，通過對(duì)各功能部分進(jìn)行合理連接，并做好進(jìn)出口及連接管道的設(shè)計(jì)，可減少其污染物排放，達(dá)到降低生產(chǎn)能耗的目的；

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

（3）系統(tǒng)運(yùn)行原理，在上述設(shè)備系統(tǒng)的使用過程中，粗炭黑從料倉中進(jìn)入氣流磨機(jī)，經(jīng)過粉碎后，從出料口進(jìn)入集粉機(jī)，再通過抽料機(jī)和第一引風(fēng)機(jī)的作用，在集粉機(jī)腔體上部形成的炭黑粉塵，從上部出口引出，進(jìn)入到第一脈沖除塵器中。經(jīng)過除塵后，氣體從第一出風(fēng)管道，經(jīng)過第一引風(fēng)機(jī)，排出到空氣中。炭黑粉塵則在抽料機(jī)中形成正壓，再加上第一引風(fēng)機(jī)負(fù)壓作用，向第一脈沖除塵器輸送。采用這種正負(fù)壓結(jié)合方式輸送，可以極大的降低系統(tǒng)能耗。而且整個(gè)系統(tǒng)的密封性好，在集粉機(jī)中產(chǎn)生的炭黑直接從下部出料口進(jìn)到密封管道。經(jīng)過鼓風(fēng)機(jī)吹和引風(fēng)機(jī)的吸引后進(jìn)入中轉(zhuǎn)料倉。其上部炭黑粉塵被引風(fēng)機(jī)吸入除塵器，經(jīng)過除塵后排放出去。

（三）實(shí)施辦法

采用上述技術(shù)解決方案，對(duì)目前的炭黑生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)，可以較為全面的改善傳統(tǒng)工藝系統(tǒng)存在的產(chǎn)品細(xì)度不均、能耗高等問題。而且在各個(gè)流程環(huán)節(jié)，均可在風(fēng)力作用下連續(xù)運(yùn)行，不需要額外使用設(shè)備提供動(dòng)力。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，更換必要的設(shè)備，對(duì)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，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(chǎn)的污染物排放。在技術(shù)工藝的引進(jìn)過程中，首先要做好分析計(jì)算以及財(cái)務(wù)預(yù)算等工作，明確需要使用的設(shè)備類型、功能性能要求以及市場(chǎng)價(jià)格。然后制定采購計(jì)劃，對(duì)采購流程進(jìn)行跟蹤監(jiān)督管理，并做好設(shè)備進(jìn)廠的驗(yàn)收和檢查工作。其次，按照上述設(shè)備連接方法，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和組裝，完成后檢查每個(gè)設(shè)備連接部分的施工技術(shù)質(zhì)量。并及時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試運(yùn)行和調(diào)試，記錄運(yùn)行過程。在系統(tǒng)正式投入運(yùn)行后，也要做好運(yùn)行維護(hù)等工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行存在的問題，分析其原因所在，從而做出持續(xù)性改進(jìn)，徹底解決炭黑加工生產(chǎn)中的能耗、污染等問題。

三、結(jié)束語

綜上所述，針對(duì)傳統(tǒng)炭黑加工生產(chǎn)工藝存在的問題，通過對(duì)其技術(shù)設(shè)備和生產(chǎn)流程進(jìn)行改造，充分利用現(xiàn)場(chǎng)已有的技術(shù)設(shè)備，采取合理的系統(tǒng)改造方案，可充分利用系統(tǒng)風(fēng)力，降低生產(chǎn)能耗。同時(shí)，良好的系統(tǒng)密封性及科學(xué)的生產(chǎn)流程設(shè)計(jì)，也可以做到對(duì)污染物排放的有效控制，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能型炭黑深加工設(shè)備及工藝的設(shè)計(jì)研究目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王凱凱. 離子液體對(duì)白炭黑補(bǔ)強(qiáng)天然膠性能的影響[D].青島科技大學(xué)，2018.

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

（作者單位：商丘金蓬實(shí)業(yè)股份有限公司）