Проблемы выбросов углекислого газа в процессе производства графитовых электродов могут быть комплексно решены за счет сочетания технологических усовершенствований, оптимизации процесса и стратегий управления энергопотреблением, как описано ниже:
I. Технологическая модернизация: высокоэффективное оборудование и замещение чистой энергии.
1. Итерация технологии графитизационной печи
Традиционные печи Ачесона потребляют от 3200 до 4800 кВт·ч на тонну графитовых электродов, при этом значительные колебания температуры приводят к потерям энергии. Внедрение печей с продольной графитизацией (LWG) позволяет сократить время нагрева до 9-15 часов, снизить потребление электроэнергии на 20-30% и добиться более равномерного удельного сопротивления. Например, в рамках проекта «Восточная надежда» в Синьцзяне потребление энергии на тонну электродов сократилось примерно на 300 кВт·ч за счет применения печей LWG, что косвенно привело к снижению выбросов углерода.
2. Замещение чистой энергии
Для производства одной тонны графитовых электродов требуется около 1,7 тонны стандартного угля, а выбросы CO₂ составляют 4,5 тонны. Использование экологически чистой электроэнергии (например, солнечной или ветровой) для привода графитизационных печей позволяет напрямую сократить выбросы. Например, некоторые предприятия во Внутренней Монголии увеличили долю экологически чистой электроэнергии до более чем 50% за счет проектов интеграции «источник-сеть-нагрузка-накопитель», сократив выбросы углерода на тонну электродов на 40%.
3. Системы рекуперации отработанного тепла
Установка котлов-утилизаторов тепла на стадиях обжига и графитизации позволяет утилизировать высокотемпературные дымовые газы (200-800°C) для выработки пара, используемого для отопления или выработки электроэнергии. В рамках проекта Shanxi Taigu Baoguang Carbon Project удалось добиться ежегодной экономии примерно 2000 тонн стандартного угля и сократить выбросы CO₂ на 5200 тонн за счет утилизации отработанного тепла.
II. Оптимизация процесса: снижение потребления сырья и энергии.
1. Предварительная обработка очищенного сырья
- Этап кальцинирования: Контроль свойств нефтяного кокса (истинная плотность ≥ 2,07 г/см³, удельное сопротивление ≤ 550 мкОм·м) для минимизации энергопотребления в последующей обработке.
- Процесс пропитки: Повышение насыпной плотности продукта и снижение пористости достигается за счет «тройной пропитки и четырехкратного обжига» или «двойной пропитки и тройного обжига». Например, достижение прироста массы при вторичной пропитке ≥9% может сократить количество циклов повторного обжига и сэкономить 15-20% энергии.
2. Низкотемпературное формование и сокращенные технологические процессы.
Внедрить низкотемпературные методы формования (например, экструзию при 90-120 °C) для снижения выбросов летучих веществ и уменьшения последующих температур обжига. Одновременно оптимизировать производственные процессы для сокращения цикла от сырья до готовой продукции, минимизируя совокупное энергопотребление.
3. Переработка отработанных газов
Дымовые газы из печей, содержащие горючие компоненты, такие как CO и H₂, могут быть очищены и повторно использованы в системах отопления. Проект «Восточная надежда» в Синьцзяне позволил ежегодно экономить около 300 000 м³ природного газа и сократить выбросы CO₂ на 600 тонн благодаря технологии переработки отходящих газов.
III. Управление энергопотреблением: цифровизация и циркулярная экономика
1. Интеллектуальные системы мониторинга энергопотребления
Внедрите датчики IoT для мониторинга данных о потреблении энергии в режиме реального времени (например, электроэнергии и тепла) на всех этапах производства, оптимизируя параметры оборудования с помощью алгоритмов искусственного интеллекта. Например, одно предприятие сократило время простоя печи для графитизации на 30% благодаря интеллектуальному мониторингу, сэкономив примерно 500 000 кВт·ч электроэнергии в год.
2. Улавливание, использование и хранение углерода (CCUS)
Установите устройства улавливания углерода на выходе дымовых газов из печ графитизации для сжатия CO₂ с целью его подземной инъекции или использования в качестве химического сырья. Несмотря на высокие текущие затраты (приблизительно 300-600 юаней/тонна CO₂), улавливание и хранение углерода представляет собой важнейший долгосрочный путь глубокой декарбонизации.
3. Модели циклической экономики
- Нулевой сброс сточных вод: очистка бытовых сточных вод для повторного использования в системах очистки дымовых газов или для озеленения, а также внедрение каскадного использования производственных сточных вод. В проекте «Тайгу» в провинции Шаньси был достигнут нулевой сброс сточных вод, что позволило экономить около 100 000 тонн воды в год.
- Переработка твердых отходов: возврат пыли, собранной в рукавных фильтрах (приблизительно 344 тонны в год), и отходов фрезерования торцов (приблизительно 500 тонн в год) на производственную линию, что снижает потребление сырья и выбросы, связанные с обработкой отходов.
IV. Взаимодействие политики и рынка: движущая сила трансформации отрасли
1. Обеспечение соблюдения стандартов сверхнизких выбросов
Примите такие стандарты, какСтандарт выбросов загрязняющих веществ для алюминиевой промышленности(GB25465-2010), устанавливающий обязательные концентрации твердых частиц, SO₂ и NOx на уровне ≤10 мг/м³, ≤35 мг/м³ и ≤50 мг/м³ соответственно, чтобы стимулировать технологическую модернизацию.
2. Стимулы для рынка торговли углеродными квотами
Включение производства графитовых электродов в национальный углеродный рынок позволит создать экономические ограничения посредством торговли квотами на выбросы углерода. Например, если предприятие сократит выбросы углерода на тонну электродов с 4,5 тонн до 3 тонн, оно сможет получить прибыль от продажи избыточных квот, способствуя положительному циклу сокращения выбросов.
3. Сертификация «зеленой» цепочки поставок
Производители стали, работающие в смежных отраслях, могут отдавать приоритет закупке низкоуглеродистых графитовых электродов, чтобы стимулировать производителей, работающих в смежных отраслях, к сокращению выбросов. Например, один сталелитейный завод с электродуговой печью потребовал от поставщиков достижения уровня выбросов CO₂ ≤3,5 тонны на тонну электродов, установив 10-процентную надбавку к цене за несоблюдение этого требования.
Дата публикации: 12 августа 2025 г.