劉志棟

（惠生工程（中國）有限公司天津分公司，天津 300100）

我國爐法碳黑生產(chǎn)始于20世紀(jì)50年代，改革開放以后，由于吸收國外的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)炭黑產(chǎn)量穩(wěn)步上升。到20世紀(jì)90年代，我國爐法炭黑生產(chǎn)水平，無論是在技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量，還是在品種及產(chǎn)量均獲得較大發(fā)展。

1 炭黑生產(chǎn)方法及節(jié)能的重要性

油爐法炭黑分為油—油路線和油—?dú)饴肪€兩種，兩種生產(chǎn)工藝的不同主要在于提供熱源的燃燒介質(zhì)不同。油—油路線的燃燒介質(zhì)為乙烯焦油，油—?dú)饴肪€的燃燒介質(zhì)為焦?fàn)t煤氣或者天然氣。目前國內(nèi)炭黑企業(yè)油爐法炭黑的主要原料為煤瀝青油、蒽油及乙烯焦油等，主要燃料為乙烯焦油、焦?fàn)t煤氣及天然氣等[1]。

炭黑工業(yè)本身就是一種高能耗的化工產(chǎn)業(yè)[2]，油爐法炭黑生產(chǎn)所需原料本身就是能源。故此炭黑生產(chǎn)的節(jié)能降耗相當(dāng)重要的，也是國家產(chǎn)業(yè)政策調(diào)整后提出的一項(xiàng)新的要求。在節(jié)能降耗的同時能夠?yàn)槠髽I(yè)降低成本，增加效益。

2 炭黑生產(chǎn)節(jié)能方式

從目前的炭黑工藝生產(chǎn)工程來看能夠采取的節(jié)能措施主要有三個方面：一是提高單線生產(chǎn)能力；二是提高炭黑產(chǎn)品的收集效率減少炭黑外漏；三是提高在生產(chǎn)過程中的余熱的利用率。采取的主要措施貫穿于炭黑生產(chǎn)的整個過程。其具體的節(jié)能措施主要體現(xiàn)在如下幾個方面。

2.1 提高單條生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力

目前國內(nèi)炭黑單條生產(chǎn)線的生產(chǎn)由1987年的1.5萬t/a的生產(chǎn)能力已經(jīng)發(fā)展到大多數(shù)企業(yè)采用的4萬t/a的生產(chǎn)能力[3]，部分企業(yè)已經(jīng)達(dá)到8萬t/a的生產(chǎn)能力。根據(jù)相關(guān)炭黑生產(chǎn)企業(yè)統(tǒng)計當(dāng)炭黑線的生產(chǎn)能力增加1倍后，各項(xiàng)公輔消耗的增加均在1倍以內(nèi)。具體參見表1：

表1 炭黑產(chǎn)能增加后各項(xiàng)公輔消耗指標(biāo)增加倍率

2.2 提高炭黑產(chǎn)品的收集效率減少炭黑外漏

使用高效袋濾器收集炭黑，效率高達(dá)99.98%以上，減少炭黑外漏。提高了炭黑收率，節(jié)約了原料油及燃料油，降低能耗。本項(xiàng)措施同時為環(huán)保做出貢獻(xiàn)。

炭黑生產(chǎn)過程中主要使用的袋濾器見表2。

表2 炭黑生產(chǎn)過程袋濾器的使用情況

2.3 提高在生產(chǎn)過程中的余熱的利用率

2.3.1 提高空氣預(yù)熱器的使用溫度

空氣預(yù)熱器是炭黑生產(chǎn)過程中主要的節(jié)能措施，提高預(yù)熱空氣的溫度能夠降低燃料的使用量。提高預(yù)熱空氣溫度效果見表3。

表3 提高空氣預(yù)熱溫度后效果比對表

提高空氣預(yù)熱器需要注意的是當(dāng)預(yù)熱器提高到較高溫度后，對預(yù)熱器的設(shè)備形式及其輸送熱風(fēng)管道的材料要求較為嚴(yán)格，在目前炭黑生產(chǎn)條件下較多的采用850℃預(yù)熱溫度。隨著研發(fā)的不斷深入部分設(shè)備供應(yīng)商已經(jīng)開始加工制造900℃及950℃空氣預(yù)熱器，其結(jié)構(gòu)形式為了滿足設(shè)備高溫條件下應(yīng)力的要求采用浮頭式。這種空氣預(yù)熱的的加工精度要求相對較高，同時對現(xiàn)場使用要求較為苛刻，國內(nèi)部分生產(chǎn)廠家已經(jīng)開始試驗(yàn)性的使用。

2.3.2 增加在線余熱鍋爐[4]

空氣預(yù)熱器煙氣出口介質(zhì)溫度較高，為了降低煙氣的溫度必須采取一定措施。傳統(tǒng)方法是直接噴入急冷水。這種方法的缺點(diǎn)是增加炭黑尾氣中的含水量，降低炭黑尾氣的熱值，增加尾氣加壓風(fēng)機(jī)的負(fù)荷及后續(xù)尾氣鍋爐工段引風(fēng)機(jī)的負(fù)荷。經(jīng)過多年的嘗試在噴入急冷水的位置設(shè)置在線鍋爐（固定管板式換熱器）不僅減少了急冷水的噴入量，還可以產(chǎn)生低壓蒸汽自用。同時提高尾氣熱值，降低了單位產(chǎn)品的能耗。

以上僅為炭黑生產(chǎn)過程中的主要節(jié)能措施，除此以外炭黑生產(chǎn)工程節(jié)能措施仍存在很大余地。

采用優(yōu)質(zhì)的保溫材料的傳統(tǒng)方式是不可或缺的。隨之材料科學(xué)的不斷創(chuàng)新，保溫材料不斷出新，特別是內(nèi)襯耐火材料的質(zhì)量及種類不斷增長。這無疑對減少熱量散發(fā)到環(huán)境中起到了很大作用。

2.4 生產(chǎn)中可采用的其他措施

另外對設(shè)備結(jié)構(gòu)形式及其工藝流程進(jìn)行改進(jìn)也是節(jié)能降耗的有效方式：

2.4.1 反應(yīng)爐結(jié)構(gòu)形式的改進(jìn)

炭黑反應(yīng)爐的結(jié)構(gòu)形式存在很大的改進(jìn)空間，根據(jù)炭黑生產(chǎn)企業(yè)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，炭黑反應(yīng)爐的外表面溫度均較高，增加內(nèi)襯耐火材料厚度無疑增加設(shè)備的制造成本，部分企業(yè)考慮此處增加夾套，通入冷水以降低內(nèi)襯耐火材料的厚度，同時可以產(chǎn)生蒸汽。此項(xiàng)研究正在進(jìn)行中。

2.4.2 炭黑尾氣的回用

國內(nèi)部分生產(chǎn)企業(yè)考慮將硬質(zhì)炭黑生產(chǎn)線的炭黑尾氣直接送至軟質(zhì)炭黑反應(yīng)爐進(jìn)行燃燒[5]。這樣降低了尾氣的輸送距離，降低建設(shè)投資，同時降低輸送過程中的熱量損失及其管道的沿程阻力損失。最重要是的通過炭黑尾氣的回用降低的輸送燃料油及其燃料氣的能耗。

2.4.3 利用炭黑煙氣干燥炭黑粒子[6]

目前少數(shù)炭黑企業(yè)將空氣預(yù)熱器出口的炭黑煙氣直接逆流通入炭黑干燥機(jī)中對炭黑粒子進(jìn)行干燥。利用干燥機(jī)降低炭黑煙氣的溫度。這種操作工藝節(jié)約了用于尾氣燃燒爐燃燒的炭黑煙氣的量，同時使熱量充分得到利用[6]。此技術(shù)為原大陸炭的專有技術(shù)。

由于國內(nèi)炭黑生產(chǎn)廠家的設(shè)備水平不一，使用原料各異，操作管理不同，各地區(qū)環(huán)境有所差異，所以造成的炭黑能耗差異較大。這就要求炭黑生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，對比差異，找出不足。

［1］吳立峰,丁麗萍.炭黑應(yīng)用手冊[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2008,7.

［2］王文堂.石油和化工典型節(jié)能改造案例[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2008,9.

［3］國毅.炭黑院開發(fā)出4萬t級炭黑生產(chǎn)線[J].2010,(19)：33-33.

［4］王文堂.化工節(jié)能技術(shù)手冊[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2006,7.

［5］李學(xué)波，郭玉亮，黃敬彬.一種軟質(zhì)炭黑的制造方法[P].中國：CN101270234，2008,9,24.

［6］謝東源.炭黑的節(jié)能制造方法[P].中國：CN101469142，2009,7,1.