Grafitizuoto naftos kokso energijos taupymo principas pirmiausia slypi jo dideliame grynume, dideliame grafitizacijos laipsnyje ir puikiose fizinėse savybėse, kurios žymiai padidina anglies absorbcijos efektyvumą ir sumažina priemaišų įtaką plieno gamybos procese, taip sumažinant elektros energijos suvartojimą. Pateikiame išsamią analizę:
I. Didelis grynumas ir mažas priemaišų kiekis: neefektyvaus energijos suvartojimo mažinimas
- Anglies kiekis ≥ 98 %, sieros kiekis ≤ 0,05 %. Grafituotas naftos koksas apdorojamas aukštoje temperatūroje, aukštesnėje nei 2800 °C, kruopščiai pašalinant priemaišas, tokias kaip siera ir azotas, todėl gaunamas itin didelis anglies grynumas. Plieno gamybos metu išlydytas plienas gali tiesiogiai absorbuoti labai gryną anglį, taip išvengiant priemaišų sukelto anglies absorbcijos greičio sumažėjimo (įprastų anglies priedų absorbcijos greitis siekia tik 60 %, o grafituoto naftos kokso – daugiau nei 90 %). Tai reiškia, kad sumažėja anglies priedo kiekis, reikalingas vienai išlydyto plieno tonai, todėl sumažėja energijos sąnaudos, susijusios su pakartotiniu medžiagų papildymu.
- Elektrodų oksidacijos ir krosnies sienelių nusidėvėjimo mažinimas. Aukštoje temperatūroje priemaišos (pvz., siera) skaido ir korozuoja elektrodus, todėl elektrodų tarnavimo laikas trumpėja ir juos reikia dažniau keisti. Mažas grafitizuoto naftos kokso priemaišų kiekis žymiai sumažina elektrodų oksidaciją, pailgina elektrodų tarnavimo laiką ir netiesiogiai sumažina elektros energijos suvartojimą. Be to, mažas priemaišų kiekis taip pat sumažina šilumos nuostolius, kuriuos sukelia priemaišų sukeliama krosnies sienelių erozija, o tai dar labiau padidina energijos vartojimo efektyvumą.
II. Didelis grafitizacijos laipsnis: anglies absorbcijos būdų optimizavimas
- Grafito kristalinė struktūra skatina greitą susiliejimą. Grafitizuotame naftos kokse esantys anglies atomai suformavo tobulą grafito kristalinę struktūrą, kuri gali sklandžiai susilieti su geležies atomais išlydytame pliene, išvengiant karbidų segregacijos (t. y. netolygaus anglies elementų pasiskirstymo). Šis tolygus susiliejimas sumažina energijos suvartojimą, susijusį su pakartotiniais kaitinimo koregavimais, reikalingais dėl netolygaus anglies pasiskirstymo išlydytame pliene, todėl elektros energijos suvartojimas vienai tonai išlydyto plieno sumažėja maždaug 50 kWh.
- Maža elektrinė varža sumažina energijos nuostolius. Grafitizuoto naftos kokso elektrinė varža yra gerokai mažesnė nei įprasto naftos kokso. Naudojant kaip laidžią medžiagą elektrinėse lanko krosnyse, ji pasižymi didesniu elektros energijos perdavimo efektyvumu, sumažindama dėl varžos atsirandančius šilumos nuostolius. Pavyzdžiui, iš grafitizuoto naftos kokso pagaminti elektrodai pasižymi geresniu elektros energijos pavertimo šilumos energija efektyvumu laidumo metu, dar labiau sumažindami elektros energijos suvartojimą vienam išlydyto plieno vienetui.
III. Optimizuotos fizinės savybės: šilumos perdavimo efektyvumo didinimas
- Porėta struktūra pagerina adsorbciją ir šilumos perdavimą. Po aukšto temperatūros plėtimosi grafituotas naftos koksas sudaro birią, porėtą, kirmino formos struktūrą su išplėstu paviršiaus plotu ir padidėjusia paviršiaus energija. Ši struktūra leidžia greitai adsorbuoti priemaišas išlydytame pliene, kartu padidindama šilumos perdavimo efektyvumą, todėl išlydytas plienas įkaista tolygiau ir greičiau, o energijos suvartojimas sumažėja dėl pakartotinio kaitinimo dėl lokalizuoto perkaitimo arba nepakankamo kaitinimo.
- Dalelių dydžio gradavimas leidžia tiksliai kontroliuoti anglies kiekį. Grafituotas naftos koksas gali būti perdirbamas į skirtingo dydžio daleles pagal reikalavimus (pvz., stambios dalelės ilgalaikiam anglies kiekiui ir smulkūs milteliai greitam anglies kiekio reguliavimui). Plieno gamybos proceso metu išmaniosios maišymo sistemos automatiškai apskaičiuoja pridedamo anglies priedo kiekį, 5G jutikliai realiuoju laiku stebi išlydytos geležies elektromagnetines savybes, o dirbtinio intelekto algoritmai tiksliai kontroliuoja dozę, remdamiesi anglies ekvivalento prognozavimo modeliais. Šis tikslus anglies kiekio kontrolės metodas leidžia išvengti energijos švaistymo dėl per didelio kiekio priedo, dar labiau sumažinant elektros energijos suvartojimą.
IV. Taikymo atvejai: energijos taupymo poveikį patvirtinantys duomenys
- Praktinis pritaikymas plieno gamykloje: Elektros lanko krosnies plieno gamyboje grafitizuotas naftos koksas kaip anglies priedas lėmė greitą išlydyto plieno anglies kiekio kreivės padidėjimą, o anglies absorbcijos greitis padidėjo iki daugiau nei 90 %. Tuo pačiu metu elektrodų keitimo dažnis sumažėjo 30 %, o šilumos nuostoliai nuo krosnies sienelės sumažėjo 20 %. Išsamūs skaičiavimai rodo, kad elektros energijos suvartojimas vienai tonai išlydyto plieno sumažėja maždaug 50 kWh.
- Greitųjų geležinkelių ratų gamyba: Grafitizuoto naftos kokso didelio grynumo anglies savybės buvo pritaikytos greitųjų geležinkelių ratų gamyboje, 18 % sumažinant smūgio jėgą tarp 350 km/h greičiu važiuojančių ratų ir geležinkelio bėgių. Šis pritaikymas netiesiogiai parodo jo potencialą sumažinti energijos suvartojimą optimizuojant medžiagų savybes.
Įrašo laikas: 2026 m. kovo 23 d.