Прынцып энергазберажэння графітызаванага нафтавага коксу заключаецца ў першую чаргу ў яго высокай чысціні, высокай ступені графітызацыі і выдатных фізічных уласцівасцях, якія значна павышаюць эфектыўнасць паглынання вугляроду і памяншаюць уплыў прымешак падчас працэсу вытворчасці сталі, тым самым зніжаючы спажыванне электраэнергіі. Вось падрабязны аналіз:
I. Высокая чысціня і нізкі ўзровень прымешак: зніжэнне неэфектыўнага спажывання энергіі
- Утрыманне вугляроду ≥ 98%, утрыманне серы ≤ 0,05%. Графітызаваны нафтавы кокс праходзіць высокатэмпературную апрацоўку пры тэмпературы вышэй за 2800°C, што цалкам выдаляе прымешкі, такія як сера і азот, і прыводзіць да надзвычай высокай чысціні вугляроду. Падчас вытворчасці сталі высакаякасны вуглярод можа непасрэдна паглынацца расплаўленай сталлю, што дазваляе пазбегнуць зніжэння хуткасці паглынання вугляроду, выкліканага прымешкамі (хуткасць паглынання звычайных вугляродных дабавак складае толькі 60%, у той час як у графітызаванага нафтавага коксу яна можа дасягаць больш за 90%). Гэта азначае, што колькасць вугляроднай дабаўкі, неабходнай на тону расплаўленай сталі, зніжаецца, тым самым зніжаючы спажыванне энергіі, звязанае з паўторным даданнем матэрыялу.
- Зніжэнне акіслення электродаў і зносу сценак печы. Прымешкі (напрыклад, сера) раскладаюцца і выклікаюць карозію электродаў пры высокіх тэмпературах, што прыводзіць да скарачэння тэрміну службы электродаў і частай замены. Нізкае ўтрыманне прымешак, характэрнае для графітызаванага нафтавага коксу, значна зніжае акісленне электродаў, падаўжаючы тэрмін іх службы і ўскосна зніжаючы спажыванне электраэнергіі. Акрамя таго, нізкае ўтрыманне прымешак таксама зніжае страты цяпла, выкліканыя эрозіяй сценак печы прымешкамі, што яшчэ больш павышае энергаэфектыўнасць.
II. Высокая ступень графітызацыі: аптымізацыя шляхоў паглынання вугляроду
- Крышталічная структура графіту спрыяе хуткаму плаўленню. Атамы вугляроду ў графітызаваным нафтавым коксе ўтварылі ідэальную крышталічную структуру графіту, якая можа бесперашкодна злівацца з атамамі жалеза ў расплаўленай сталі, пазбягаючы сегрэгацыі карбіду (г.зн. нераўнамернага размеркавання вугляродных элементаў). Гэта раўнамернае плаўленне зніжае спажыванне энергіі, звязанае з паўторнымі рэгуляваннямі нагрэву, неабходнымі з-за нераўнамернага размеркавання вугляроду ў расплаўленай сталі, што прыводзіць да прыблізнага зніжэння спажывання электраэнергіі на 50 кВт·г на тону расплаўленай сталі.
- Нізкае электрычнае супраціўленне змяншае страты энергіі Электрычнае супраціўленне графітызаванага нафтавага коксу значна ніжэйшае, чым у звычайнага нафтавага коксу. Пры выкарыстанні ў якасці праводзячага матэрыялу ў дугавых электрапечах ён забяспечвае больш высокую эфектыўнасць перадачы электрычнай энергіі, змяншаючы страты цяпла, выкліканыя супраціўленнем. Напрыклад, электроды з графітызаванага нафтавага коксу дэманструюць павышаную эфектыўнасць пераўтварэння электрычнай энергіі ў цеплавую падчас праводнасці, што яшчэ больш зніжае спажыванне электраэнергіі на адзінку расплаўленай сталі.
III. Аптымізаваныя фізічныя ўласцівасці: павышэнне эфектыўнасці цеплаперадачы
- Сітаватая структура паляпшае адсорбцыю і цеплаперадачу. Пасля пашырэння пры высокай тэмпературы графітызаваны нафтавы кокс утварае друзлую, сітаватую, чарвяпадобную структуру з пашыранай плошчай паверхні і павялічанай павярхоўнай энергіяй. Такая структура дазваляе хутка адсорбаваць прымешкі ў расплаўленай сталі, адначасова павышаючы эфектыўнасць цеплаперадачы, што прыводзіць да больш раўнамернага і хуткага нагрэву расплаўленай сталі і зніжае спажыванне энергіі, звязанае з паўторным награваннем з-за лакалізаванага перагрэву або недастатковага нагрэву.
- Сартаванне па памеры часціц дазваляе дакладна кантраляваць утрыманне вугляроду. Графітызаваны нафтавы кокс можна перапрацоўваць у часціцы рознага памеру ў залежнасці ад патрабаванняў (напрыклад, буйныя часціцы для працяглага дадання вугляроду і дробны парашок для хуткага рэгулявання ўтрымання вугляроду). Падчас працэсу вытворчасці сталі інтэлектуальныя сістэмы дазавання аўтаматычна разлічваюць колькасць вугляроднай дабаўкі, якую трэба дадаць, датчыкі 5G кантралююць электрамагнітныя ўласцівасці расплаўленага жалеза ў рэжыме рэальнага часу, а алгарытмы штучнага інтэлекту дакладна кантралююць дазоўку на аснове мадэляў прагназавання вугляроднага эквіваленту. Гэты дакладны метад кантролю вугляроду дазваляе пазбегнуць страт энергіі, выкліканых празмерным даданнем, што яшчэ больш зніжае спажыванне электраэнергіі.
IV. Прыклады прымянення: дадзеныя, якія пацвярджаюць эфекты энергазберажэння
- Практычнае прымяненне на сталеліцейным заводзе: у электрадугавой печы выкарыстанне графітызаванага нафтавага коксу ў якасці вугляроднай дабаўкі прывяло да хуткага павелічэння крывой утрымання вугляроду ў расплаўленай сталі, прычым хуткасць паглынання вугляроду павялічылася да больш чым 90%. Адначасова частата замены электродаў знізілася на 30%, а страты цяпла ад сценкі печы знізіліся на 20%. Усебаковыя разлікі паказваюць прыблізнае зніжэнне спажывання электраэнергіі на 50 кВт·г на тону расплаўленай сталі.
- Вытворчасць хуткасных чыгуначных колаў: Высокачысціня вугляроду, атрыманага з графітызаванага нафтавага коксу, была выкарыстана ў вытворчасці хуткасных чыгуначных колаў, што дазволіла знізіць сілу ўдару паміж коламі, якія рухаюцца са хуткасцю 350 км/г, і чыгуначнымі пуцямі на 18%. Гэта ўскосна дэманструе патэнцыял гэтага матэрыялу для зніжэння спажывання энергіі за кошт аптымізацыі ўласцівасцей матэрыялу.
Час публікацыі: 23 сакавіка 2026 г.