炭素制品是什么(「工艺技术」炭素工业生产如何做到节能减排？)

随着科技的进步，我国的炭素工业获得了飞速的发展，取得了显著的成果，装备水平和生产技术也实现了很大的飞跃。然而，炭素制品在生产过程中会消耗很大的能源，如水、燃料等，并且会产生大量的污染物，破坏环境和生态的平衡，由此可见，开展节能减排技术的研究十分必要。文章对此进行了深入细致的分析和探讨，以期为相关人士提供参考和借鉴。

1 炭素工业的节能减排要求

1.1 炭素企业节能减排需要解决的主要问题

应将工作的重心放在炭素制品下游行业的提质增效和节能减排上。首先考虑的应该是炭素产品的质量、规格的定位，然后再考虑炭素生产的过程。炭素制品的能耗并不高，然而单位产品的能耗指标同国外同类企业相比较高，尤其是一些特殊的工序，如石墨化和焙烧，会消耗很大的能源，因此应从技术的角度，提高炭素制品生产的成品率、合格率和实收率，避免物料过程损失。

在制定各种产品的工艺控制条件和工艺流程时，要根据原料性能和产品质量要求来确定，加强生产过程管理控制和在线监测，建立和完善相关的检验制度。对于炭素生产造成的污染物的排放问题，应着重加以解决，目前因炭素生产造成的环境污染问题已经成为炭素生产企业必须面对和亟待解决的重要问题。与普通的工业生产不同的是，炭素生产较为特殊，在生产中的各个工序都会有废副品产生，为了保护环境、减少浪费，应科学利用废副品材料。

1.2 炭素生产节能概念与类型

1.2.1 炭素单位产品能源消耗

炭素单位产品能源消耗包括单位产品综合能耗及炭素生产主要工序单位产品能耗；能耗包括实物消耗和过程消耗；单位产品分为原材料制备、炭制品、石墨制品。因此，在生产过程中必须加强对原材料与中间产品的管理，应尽量减少各生产环节的物料损失，尤其是在煅烧工段严格控制石油焦烧损。

1.2.2 炭素生产企业节能重点

炭素生产企业应积极依靠技术进步，配置先进的节能设备和节能新工艺，最大限度的提高炭素企业三大炉窑的热效率，减少能源损失，降低企业能源成本。

1.2.3 炭素工业节能过程演化

系统节能是近年来发展起来的一个节能方式，包括流程优化、技术节能以及管理节能。系统节能是在单体节能的基础上逐渐发展起来的，将煤炭工业生产看作一个有机而统一的整体。目前炭素制品的生产流程正在向着高度集成、连续化、大型化和自动化的方向发展，这一点与钢铁工业有些类似，因此节能的思路和方法也需要随之改变，而系统节能正是适应了这一趋势和特点。

2 炭素生产过程主要节能技术

2.1 炭素生产设备的主要节能技术成就

随着科技的发展和相关研究的深入，我国的炭素工业生产已经取得了显著的成果，在节能技术方面也获得了很大的提高。设备向着大型化的方向发展、新型的节能材料被应用到炭素工业生产中，热工窑炉的结构也得以改进和优化，工序产品的质量获得很大提高。

在某些技术领域取得了阶段性的进展，其中的炭素窑炉设备节能技术尤为突出。炉窑设备是炭素生产所需的关键设备，同时也是产生能源消耗的源头，因此为实现降低能耗的目的，优化设备的结构和改进生产工艺是其中的关键。

目前，我国的很多企业和研究机构都开展了对于炉窑设备的更新和技术优化，如实现配套设施自动化、优化生产操作工业、采用新型节能材料以及优化炉型结构等。研究的方式和手段多种多样，一些较为高端的科技如计算机仿真，已经逐渐应用到工业试验中去。

2.2 炭素生产余热利用

2.2.1 余热的种类

燃料是工业窑炉必不可少的能源，然而燃料燃烧的热效率却不高，不到总能耗的一半，而热量损失却很高。热量通常被高温的产品、烟气和炉渣带走，在冶金方面，可以利用的余热仅占燃料消耗量的1/3。余热是可燃物料和一次能源转换工程后的产物，属于二次能源。

2.2.2 炭素余热利用途径

余热是重要的能源，如果能恰当的应用，将带来巨大的经济效益。当前，我国的炭素工业生产中，主要采用的是间接、直接，以及二者结合的综合法来利用余热。余热的利用通常是采用热媒作为载热体，生产流程中上下相关的工序、本工序直接预热燃料或者空气。

还可以利用余热来制冷、供热水和供暖，生产蒸汽用于外卖或者生产，在发电中也可以利用余热所产生的过热蒸汽。在炭素生产过程中，一部分工序产生的余热热量非常大、温度很高，如石墨化、无烟煤电煅烧、石油焦煅烧、焙烧炭素制品等工序，所产生的价值非常巨大。当前，煅烧余热已经在很多领域获得了广泛的应用，而石墨化炉余热和焙烧余热的利用仍处于研究阶段。

3 炭素生产减排技术

3.1 主要污染源和治理方法

炭素生产产生的环境污染以大气污染为主，主要大气污染物是：沥青烟（含PAH）、颗粒物、氟化物、二氧化硫。其中沥青烟气较难处理，目前常用的处理技术有：沥青烟湿法洗涤净化法（水洗）、电捕器捕集法、干料吸附法、蓄热式焚烧法、黑法。

3.2 生制品沥青烟气治理技术

干料黑法吸附是一种常见的处理技术，而生制品沥青烟气治理技术具有系统流程合理、简洁的特点，也是干料黑法吸附的一种。这种技术主要用于生产车间，所采用的焦粉可以循环利用。生制品沥青烟气处理技术具有完全自主的知识产权，是一项自主创新的技术，使用起来安全可靠，吸附的效率很高。除此之外，在控制技术方面也较为先进，并且适用于新建工程或者生产线改造的项目。

3.3 焙烧烟气联合法净化

由多种烟气净化方法串联和集成的焙烧烟气联合法，是一种多级处理的烟气技术，可以将各种方法，如干法氧化铝吸附收尘技术、预除尘、电捕焦油、全蒸发喷淋等灵活运用，实现很好的净化和除尘效果。焙烧烟气联合法具有操作和管理方便、无二次污染、净化效率高的优点。经过该方法净化后的污染物排放指标很低，甚至可以达到国际标准。

4 炭素生产节能减排技术新动向

当前，我国的节能减排技术已经获得很大的发展和进步，并获得了一定的成果。在炭素生产中，所采用的减排技术则以沥青烟、 BaP、SO2综合减排技术为主要的研究方向，而节能技术的研究则以炉窑节能为主。目前，这些技术大部分都在研究和开发阶段。

5 结束语

炉窑设备和工艺过程的污染物排放及节能降耗，是我国炭素行业实行节能减排必须面对和解决的问题。而解决该问题的关键则是炭素材料产品下游行业的提质增效和节能减排。

随着科技的进步，计算机仿真和优化技术也应用到炉窑设备的设计和优化中，将炉窑的炉型结构、工艺过程和操作参数加以分析和优化，从而实现降低能耗、提高设备性能的目的。余热的利用技术具有非常大的经济价值，且利用的方式和途径较为广泛，目前很多技术还处于研究阶段，需要研究人员和生产企业付出更多的努力，从而推动我国炭素生产的持续健康发展。

以上摘自《科技创新与应用》第13期，作者：陈明礼。若您或贵公司在碳素方面有难以解决的技术问题，欢迎联系中商碳素研究院，本院专注于为企业提供碳素及相关行业技术支撑，客服微信：ZSTSYJY1110。