Принцип энергосбережения графитизированного нефтяного кокса в основном заключается в его высокой чистоте, высокой степени графитизации и отличных физических свойствах, которые значительно повышают эффективность поглощения углерода и уменьшают влияние примесей в процессе производства стали, тем самым снижая потребление электроэнергии. Ниже представлен подробный анализ:
I. Высокая чистота и низкое содержание примесей: снижение неэффективного потребления энергии
- Содержание углерода ≥ 98%, содержание серы ≤ 0,05%
Графитизированный нефтяной кокс подвергается обработке при температуре выше 2800°C, что позволяет полностью удалить примеси, такие как сера и азот, и достичь чрезвычайно высокой чистоты углерода. В процессе производства стали высокочистый углерод может быть непосредственно поглощен стальным расплавом, что позволяет избежать снижения эффективности поглощения углерода, вызванного примесями (эффективность поглощения обычных углеродных добавок составляет всего 60%, в то время как для графитизированного нефтяного кокса она может достигать более 90%). Это означает, что количество углеродной добавки, требуемой на тонну стального расплава, уменьшается, что, в свою очередь, снижает потребление энергии, связанное с многократным добавлением материалов.
- Снижение окисления электродов и износа стенок печи
Примеси (такие как сера) разлагаются и корродируют электроды при высоких температурах, что приводит к сокращению срока службы электродов и частым их заменам. Низкое содержание примесей в графитизированном нефтяном коксе значительно снижает окисление электродов, продлевая срок их службы и косвенно снижая потребление электроэнергии. Кроме того, низкое содержание примесей также уменьшает тепловые потери, вызванные эрозией стенок печи примесями, что еще больше повышает энергоэффективность.
II. Высокая степень графитизации: оптимизация путей поглощения углерода
- Кристаллическая структура графита способствует быстрому слиянию
Атомы углерода в графитизированном нефтяном коксе образуют идеальную кристаллическую структуру графита, которая может идеально слиться с атомами железа в стальном расплаве, избегая сегрегации карбидов (то есть неравномерного распределения элементов углерода). Это равномерное слияние снижает потребление энергии, связанное с многократным нагревом и корректировкой, необходимыми из-за неравномерного распределения углерода в стальном расплаве, что приводит к примерному снижению потребления электроэнергии на 50 кВт·ч на тонну стального расплава.
- Низкое электрическое сопротивление снижает потерю энергии
Электрическое сопротивление графитизированного нефтяного кокса значительно ниже, чем у обычного нефтяного кокса. При использовании в качестве проводящего материала в электродуговых печах он обеспечивает более высокую эффективность передачи электроэнергии, снижая тепловые потери, вызванные сопротивлением. Например, электроды, изготовленные из графитизированного нефтяного кокса, демонстрируют повышенную эффективность преобразования электроэнергии в тепловую энергию при проведении, что еще больше снижает потребление электроэнергии на единицу стального расплава.
III. Оптимизированные физические свойства: повышение эффективности теплопередачи
- Порозистая структура усиливает адсорбцию и теплопередачу
После высокотемпературной экспансии графитизированный нефтяной кокс образует рыхлую порозистую структуру, похожую на червей, с увеличенной поверхностной площадью и повышенной поверхностной энергией. Эта структура позволяет быстро adsorbirовать примеси в стальном расплаве, а также усиливать эффективность теплопередачи, что обеспечивает более равномерное и быстрое нагревание стального расплава и снижает потребление энергии, связанное с многократным нагревом из-за локального перегрева или недостаточного нагрева.
- Градация размера частиц обеспечивает точное управление содержанием углерода
Графитизированный нефтяной кокс может быть переработан в различные размеры частиц в соответствии с требованиями (например, крупные частицы для долговременного добавления углерода и мелкий порошок для быстрого регулирования содержания углерода). В процессе производства стали интеллектуальные системы дозирования автоматически рассчитывают количество углеродной добавки, 5G-датчики в реальном времени контролируют электромагнитные свойства стального расплава, а алгоритмы искусственного интеллекта точно управляют дозированием на основе моделей прогнозирования углеродного эквивалента. Этот метод точного управления содержанием углерода позволяет избежать потерь энергии, вызванных чрезмерным добавлением, что еще больше снижает потребление электроэнергии.
IV. Примеры применения: данные, подтверждающие эффект энергосбережения
- Практическое применение на сталелитейном заводе: при использовании графитизированного нефтяного кокса в качестве углеродной добавки в электродуговой печи кривая содержания углерода в стальном расплаве быстро повышалась, а эффективность поглощения углерода увеличилась до более 90%. Одновременно частота замены электродов снизилась на 30%, а тепловые потери стенок печи уменьшились на 20%. Комплексные расчеты показывают, что потребление электроэнергии на тонну стального расплава снижается примерно на 50 кВт·ч.
- Производство колес для высокоскоростных поездов: высокочистый углерод в графитизированном нефтяном коксе используется при производстве колес для высокоскоростных поездов, что позволяет снизить ударную силу между колесами, движущимися со скоростью 350 км/ч, и рельсами на 18%. Это применение косвенно демонстрирует его потенциал в снижении потребления энергии за счет оптимизации материальных свойств.