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炭黑生产环保自动化控制设备研究

发表时间：2021/7/28 来源：《中国科技信息》2021年9月上作者：王金洲

[导读] 从目前发展实际情况来看，能源与环境问题已经成为人类社会从事经济生产与经营活动之时必须正视的两个热点问题，以对能源的消耗以及环境的破坏为代价的粗放式生产已经将其显著的落后性与不适应性彰显出来。

龙星化工股份有限公司王金洲河北省沙河市 054100

摘要：从目前发展实际情况来看，能源与环境问题已经成为人类社会从事经济生产与经营活动之时必须正视的两个热点问题，以对能源的消耗以及环境的破坏为代价的粗放式生产已经将其显著的落后性与不适应性彰显出来。长时间以来，炭黑行业一直被人们视作能量消耗量大、环境污染现象严重的行业之一，实际炭黑生产环节的能量节约、能耗节省以及环境保护亦由此而成为行业的重点关注问题，在炭黑生产过程中，采取有效措施达到节能环保目标有着十分显著的现实意义。基于此，本文对符合节能环保理念的炭黑生产自动控制设备展开研究。
关键词：炭黑生产，节能环保，自动化控制，系统，设备
        1炭黑生产工艺流程及其环保自动化控制设备应用需求
        1.1炭黑生产工艺流程
        在日常的生产过程中，很多燃料都存在不完全燃烧的问题，而针对部分燃料而言，它们在不完全燃烧之后会有一些细小的颗粒形成，这些细小颗粒便是炭黑。通常，炭黑可以将重要工业原料的作用发回来，因而在橡胶、涂料以及塑料等领域的应用都很广泛。对炭黑的生产流程（图1）进行分析，大致可概括为：在反应炉内对燃料油等相关成分进行燃烧处理之后，会有一些热量很高的炭黑烟气生成，这些烟气由诸多细小颗粒形成，它们会向高温空气预热器流动，这时，存在于反应炉内部的空气会受到高温炭黑烟气的影响而升高温度，相应的，炭黑烟气的温度则会在与空气的反应中而有所降低。之后，高温炭黑烟气又会进一步流向油预热器，在一定程度上将进入反应炉内的原料油加热，而与此对应的，炭黑烟气会达到再次降温的效果。经过双重降温之后，炭黑烟气流入袋滤炭黑收集装置，完成炭黑收集操作，待收集作业完成后，残留烟气会进入锅炉房，接受进一步的余气处理。

        1.2炭黑生产环保自动化控制设备应用需求
        总得来说，炭黑的生产需要实现生产现场的自动化无人控制，各个设备的运行操作及监视作业均在微机控制室自动完成，与生产现场的实际情况相结合，由编程控制器硬件设施与基于通用组态软件的操作界面共同构成炭黑生产自动化控制系统，系统执行对各设备的运行以及炭黑生产流程的控制任务。而由于炭黑生产环节存在着明显的能量消耗与环境污染问题，需要以节能、环保及卫生视角为出发点，在一定程度上改进生产及自动化控制设备，循序渐进地推动炭黑生产工艺流程向能源节约以及环境保护方向发展。然而现阶段，学者与业界人士针对炭黑生产技术所作的研究主要以专用化与多功能化发展为重点，并未将关注重心放于对环保节能型生产工艺及设备之上，导致炭黑的生产存在以下不足：（1）成品细度不均匀，没有较好的分散性；（2）没有足够强的炭黑连续生产及自动化控制能力，联合生产的实现难度比较大；（3）生产环节有比较严重的环境污染问题，扬尘严重，会在较大程度上破坏周边环境；（4）产品输送过程中多对螺旋输送机加以选用，能耗比较明显。
        2炭黑生产环保自动化控制设备的设计目标与重点
        2.1炭黑生产环保自动化控制设备设计目标
        出于对炭黑生产工艺流程及生产环节存在不足的考虑，改进与优化设计炭黑生产自动化控制设备显得尤为必要。为了对当前生产过程中各相关技术存在的不足予以弥补，设计人员需要推出一种以环保节能为理念的自动化控制设备，将炭黑细度均匀性较差、污染物排放量大、持续生产能力不够强、生产环节能耗明显等问题解决好，以对炭黑产品深加工目标的实现为前提，最大限度地将其环保节能效益提升。将此作为设备设计工作的出发点，需要先就当前市场上已经具备的技术与产品展开相应的研究，对炭黑生产过程中的气流磨机、集粉机、鼓风机、引风机等设备以及出料口、连通管道等均有涉及，通过科学合理地利用市场已有设备，同时改进相应的炭黑生产工艺，能够为优化方案在实际炭黑生产环节的可实施性以及可推广性提供可靠保证。
        2.2炭黑生产环保自动化控制设备设计重点
        （1）自动化控制设备的组成。在节能环保理念的指引下，用于炭黑生产自动化控制的设备主要包括粗碳黑料仓、集粉机、气流磨机、抽料机、造粒机、中转仓、烘干机以及包装机等。在市场上，这些设备均有很多的类型，型号也不尽相同，具体的设备选用可以以实际的炭黑生产规模为依据。此外，各个相关功能模块需要建立起合理而有效的连接关系，出口与连接管道的设计工作同样需要做好，目的就在于将污染物的排放量尽可能地降低，有效达到节约能耗以及保护环境的目的。
        （2）自动化控制设备的连接。结合炭黑生产工艺及其流程，应建立起粗碳黑料仓出料口同气流磨机进料口之间的连接，同时，气流磨机出料口则应与集粉机的进料口相互连接。在集粉机的上端位置，基于抽料机的支持建立起出风口同第一脉冲除尘器进风口之间的连接，而在第一脉冲除尘器的出风口位置，则应当执行第一出风管道的安装任务，并于管道上将第一引风机安装好。在集粉机的下端位置，通过密封管道建立起出料口同中转料仓进料口之间的连接，并将鼓风机安装在密封管道之上。此外，除尘器下端位置的出料口、鼓风机以及中转料仓之间也应经由密封管道建立起相互之间的连接，而中转料仓上端位置的出风口又应进一步同除尘器的进风口相互连接。不仅如此，第二出风管道与第二引风机都应安装在中转料仓上端位置的出风口上，且满足第二脉冲除尘器进风口与中转料仓上端位置出风口之间的连接要求。对于中转料仓的出料口，应建立起同造粒机进料口之间的连接，而造粒机的出料口则与包装机进料口相连接，两者之间将第一提升机、烘干机、第二提升机以及包装料仓等设备含括在内。
        （3）炭黑生产环保自动化控制系统及各相关设备的运行。各种炭黑生产设备均接受炭黑生产环保自动化控制系统的统一管理，具体的运行过程中，粗碳黑从料仓中进入气流磨机，由气流磨机对其进行粉碎处理，之后经由出料口进入集粉机，并在抽料机以及第一引风机的作用之下，在集粉机腔体的上端位置形成炭黑粉尘，这时，这些炭黑粉尘会从集粉机上端出口位置引出，并进一步进入第一脉冲除尘器。在接受除尘处理之后，砌体会经由第一出风管道，在第一引风机的作用之下排出至空气。碳黑粉则会在抽料机的运行过程中生成正向压力，受到第一引风机负压运行的影响输送至第一脉冲除尘器。通过对正负压相结合的方式执行对碳黑粉的输送任务，能够在很大程度上将系统的能耗降低。加之整个系统有良好的密封性，集粉机中生成的炭黑会直接经由下端位置的出料口流入密封管道，并在鼓风机与引风机的作用之下进入中转料仓。置于上端位置的黑粉尘，则会经由引风机进入除尘器，在除尘处理之后最终排放出去，因而也不会对环境产生明显的不利影响，对于环境的保护具有积极意义。
        3结语
        在炭黑生产过程中对环保型自动化控制系统加以应用，执行对各种炭黑生产设备的自动化控制任务，能够有效地提升能源利用率，减少炭黑生产对环境造成的破坏，不仅能够实现经济效益的提升，还可以为社会效益提供可靠保证。有一点需要强调，炭黑生产的高能耗与高污染特点较为突出，若是生产环节不加重视，将会带来严重的后果，因而整个炭黑行业均应将重要的社会责任肩负起来，提高对炭黑生产节能降耗与环境保护的重视，通过对新设备、新技术、新系统等的应用，将可持续发展良性循环建立起来。
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