Как насчет графитографической технологии обработки нефти? 

Графитизация графитизированного нефтяного кокса является типичным производственным процессом с высоким энергопотреблением. Характеристики энергопотребления и основные факторы, его влияющие, представлены ниже:

I. Основные данные об энергопотреблении

1. Разница между теоретическим и фактическим электропотреблением
При температуре графитизации 3000 °C теоретическое электропотребление для 1 тонны обожженного продукта составляет 1360 кВт∙ч, однако в реальном производстве электропотребление отечественных предприятий обычно составляет 4000–5500 кВт∙ч на тонну, что в 3–4 раза превышает теоретическое значение. Например, на крупном карбоновом заводе с годовым объемом производства 100 тыс. тонн графитовых электродов электропотребление на стадии графитизации составляет 3000–5000 кВт∙ч на тонну, что подчеркивает давление на энергопотребление.
2. Доля затрат в себестоимости
В производстве искусственного графитового анодного материала затраты на графитизацию составляют около 50% от общей себестоимости, что является ключевым фактором для снижения затрат. Электроэнергия составляет более 60% от общих затрат на графитизацию, что напрямую определяет экономическую эффективность процесса.

II. Анализ причин высокого энергопотребления

1. Требования, обусловленные технологическим процессом
Графитизация требует высокотемпературной термической обработки (2800–3000 °C) для преобразования атомов углерода из беспорядочной слоистой структуры в упорядоченную графитовую кристаллическую структуру. Этот процесс требует постоянного ввода энергии для преодоления межатомного сопротивления, что приводит к высокому энергопотреблению.
2. Низкая эффективность традиционных технологий

• Печь Эчисона: Основной метод, но тепловая эффективность составляет всего 30%, то есть только 30% электроэнергии используется для графитизации изделий, а остальная энергия теряется через тепловыделение от корпуса печи и потребление резистивного материала.
• Длительный период включения: Время включения одной печи составляет 40–100 часов, а производственный цикл — около 20–30 дней, что дополнительно увеличивает энергопотребление.
  3. Ограничения, связанные с оборудованием и эксплуатацией
  Плотность тока в печном сердечнике ограничена мощностью электропитания. Увеличение плотности тока может сократить время включения, но требует модернизации оборудования, что увеличивает инвестиции.
  Скорость нагрева ограничена, чтобы избежать растрескивания изделий из-за тепловых напряжений, что ограничивает возможности оптимизации энергопотребления.

III. Прогресс и эффекты энергосберегающих технологий

1. Применение новых типов печей

• Внутреннесерийная графитизационная печь:
  • Принцип: Нагрев осуществляется непосредственно через сам электрод без использования резистивного материала, что снижает тепловые потери.
  • Эффект: Электропотребление снижается на 20%–35%, время нагрева сокращается до 7–16 часов.
• Камерная печь:
  • Принцип: Пространство печного сердечника разделено на несколько камер, анодный материал размещается непосредственно в камерах, образованных кондуктивными графитовыми панелями, которые нагреваются от прохождения тока.
  • Эффект: Эффективный объем одной печи увеличивается, общее электропотребление увеличивается лишь примерно на 10%, удельное электропотребление снижается на 40%–50%, а также отпадает необходимость в резистивном материале, что снижает затраты.
• Непрерывная печь:
  • Принцип: Обеспечивает непрерывное производство, объединяющее загрузку, включение, охлаждение и выгрузку, избегая тепловых потерь от периодической работы печи.
  • Эффект: Энергопотребление снижается примерно на 60%, производственный цикл значительно сокращается, а уровень автоматизации повышается.
    2. Меры по оптимизации процесса
• Оптимизация теплоизоляционной структуры печи: снижение тепловых потерь и повышение тепловой эффективности.
• Разработка эффективного теплового поля: обеспечение более равномерного распределения температур и снижение энергопотребления.
• Интеллектуальная система температурного контроля: точное управление кривой нагрева с помощью многозонового температурного мониторинга и интеллектуальных алгоритмов, избегая потерь энергии.

IV. Тенденции и вызовы отрасли

1. Перемещение производственных мощностей
Производственные мощности по графитизации концентрируются в северо-западном регионе Китая, где используются преимущества низких тарифов на электроэнергию для снижения затрат. Например, на долю Внутренней Монголии приходится 47% общенациональных производственных мощностей по графитизации, и регион стал основной производственной базой.
2. Технологическое обновление, стимулируемое политикой
В условиях политики «двойного контроля» энергопотребления производственные мощности с высоким энергопотреблением ограничены, что вынуждает предприятия применять энергосберегающие технологии. Предприятия с интегрированными производственными возможностями (например, собственное производство графитизации) становятся более конкурентоспособными, и рыночная структура смещается в сторону ведущих компаний.
3. Риск замены технологий
Несмотря на значительную энергоэффективность новых технологий, таких как непрерывные печи, инвестиции в оборудование являются значительными, а технологический порог высок, поэтому в краткосрочной перспективе они вряд ли полностью заменят традиционные печи Эчисона. Предприятиям необходимо балансировать затраты на технологическое обновление и долгосрочную прибыльность.