陳賢豫

摘要：以往使用的炭黑加工設備由于產(chǎn)品的細度不均勻、能耗高，存在較為嚴重的環(huán)境污染和能源浪費問題。本文首先對環(huán)保節(jié)能型炭黑深加工設備的應用需求進行分析，進而研究其設計和實現(xiàn)方法，包括設計目標、解決方案、實施辦法等，期望能解決炭黑加工設備的高能耗、高污染問題。

關鍵詞：環(huán)保節(jié)能型；炭黑深加工；設備研究

在日益嚴峻的能源環(huán)境壓力下，工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保發(fā)展是其可持續(xù)發(fā)展的重要基礎。為降低各個行業(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)新的技術設備是一個重要途徑。在此方面，有關于炭黑深加工生產(chǎn)的節(jié)能環(huán)保設備也受到了高度重視，從目前市場已有的產(chǎn)品情況來看，其節(jié)能環(huán)保性正在提高。應積極引進先進技術設備，對傳統(tǒng)生產(chǎn)流程做出優(yōu)化和改進，在提升企業(yè)經(jīng)濟效益的同時，提升社會效益和環(huán)境效益。

一、環(huán)保節(jié)能型炭黑深加工設備及工藝的應用需求

炭黑是一種無定型碳，也稱作“碳黑”。這是一種細度較高的黑色粉末，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?？傮w來看，可按照炭黑產(chǎn)品的性能，將其分為補強炭黑、耐磨炭黑和導電炭黑等幾大類。比如補強炭黑主要被應用于橡膠補強劑，而且是一種黑色染料，在中國墨和油漆制造中都有應用[1]。

炭黑屬于高能耗產(chǎn)品，針對我國人均能源水平較低、油價整體上漲的情況，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)，對其加工生產(chǎn)技術設備做出改進，逐漸推動炭黑產(chǎn)品生產(chǎn)流程向節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展。但是目前對炭黑產(chǎn)品及生產(chǎn)技術的研究，主要側(cè)重于專用化和多功能化發(fā)展方向，對環(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)能力和自動化控制能力較低，不容易實現(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，揚塵大，會對環(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，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)能型炭黑深加工設備及工藝的設計與實現(xiàn)

（一）設計目標

針對上述炭黑產(chǎn)品加工生產(chǎn)中存在的問題，對其設備工藝進行改進和優(yōu)化設計十分必要。為了克服目前生產(chǎn)技術中存在的缺陷，需要提供一種環(huán)保節(jié)能型設備，重點解決炭黑細度不均勻、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。在實現(xiàn)炭黑產(chǎn)品深加工目標的同時，提高其節(jié)能環(huán)保效益。以此為出發(fā)點，首先要對結(jié)合目前市場中已有的技術產(chǎn)品進行分析，包括炭黑生產(chǎn)工藝中的氣流磨機設備、集粉機設備、鼓風機設備、引風機設備以及出料口和連通管道等。充分利用市場上已有的設備對炭黑生產(chǎn)工藝進行改進，可以確保改進方案在實際生產(chǎn)過程中的可實施性和可推廣性。

（二）解決方案

環(huán)保節(jié)能型炭黑設備的總體技術解決方案如下：（1）設備組成結(jié)構，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、氣流磨機、抽料機、造粒機、中轉(zhuǎn)倉、烘干機和包裝機等。這些技術設備在市場中均有多種類型的產(chǎn)品，具體型號選擇等，可根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模決定。同時，通過對各功能部分進行合理連接，并做好進出口及連接管道的設計，可減少其污染物排放，達到降低生產(chǎn)能耗的目的；

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

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

（三）實施辦法

采用上述技術解決方案，對目前的炭黑生產(chǎn)工藝進行改進，可以較為全面的改善傳統(tǒng)工藝系統(tǒng)存在的產(chǎn)品細度不均、能耗高等問題。而且在各個流程環(huán)節(jié)，均可在風力作用下連續(xù)運行，不需要額外使用設備提供動力。在實際生產(chǎn)過程中，可根據(jù)實際生產(chǎn)情況，更換必要的設備，對系統(tǒng)組成結(jié)構進行改進，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。在技術工藝的引進過程中，首先要做好分析計算以及財務預算等工作，明確需要使用的設備類型、功能性能要求以及市場價格。然后制定采購計劃，對采購流程進行跟蹤監(jiān)督管理，并做好設備進廠的驗收和檢查工作。其次，按照上述設備連接方法，對系統(tǒng)進行調(diào)整和組裝，完成后檢查每個設備連接部分的施工技術質(zhì)量。并及時在現(xiàn)場進行試運行和調(diào)試，記錄運行過程。在系統(tǒng)正式投入運行后，也要做好運行維護等工作，及時發(fā)現(xiàn)設備運行存在的問題，分析其原因所在，從而做出持續(xù)性改進，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，針對傳統(tǒng)炭黑加工生產(chǎn)工藝存在的問題，通過對其技術設備和生產(chǎn)流程進行改造，充分利用現(xiàn)場已有的技術設備，采取合理的系統(tǒng)改造方案，可充分利用系統(tǒng)風力，降低生產(chǎn)能耗。同時，良好的系統(tǒng)密封性及科學的生產(chǎn)流程設計，也可以做到對污染物排放的有效控制，從而實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能型炭黑深加工設備及工藝的設計研究目標。

參考文獻：

[1]王凱凱. 離子液體對白炭黑補強天然膠性能的影響[D].青島科技大學，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：商丘金蓬實業(yè)股份有限公司）