จะแก้ปัญหาการปล่อยก๊าซคาร์บอนในกระบวนการผลิตอิเล็กโทรดกราไฟต์ได้อย่างไร?

ปัญหาการปล่อยก๊าซคาร์บอนในกระบวนการผลิตอิเล็กโทรดกราไฟต์สามารถแก้ไขได้อย่างครอบคลุมด้วยการผสมผสานระหว่างการยกระดับเทคโนโลยี การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ และกลยุทธ์การจัดการพลังงาน ดังที่ได้กล่าวไว้ด้านล่างนี้:

1. การยกระดับเทคโนโลยี: อุปกรณ์ประสิทธิภาพสูงและการทดแทนพลังงานสะอาด

1. การพัฒนาเทคโนโลยีเตาเผากราไฟต์
เตาเผาแบบ Acheson ดั้งเดิมใช้พลังงานมากถึง 3,200-4,800 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อกราไฟต์อิเล็กโทรดหนึ่งตัน โดยมีความผันผวนของอุณหภูมิอย่างมากซึ่งนำไปสู่การสิ้นเปลืองพลังงาน การนำเตาเผาแบบ Longitudinal Graphitization (LWG) มาใช้สามารถลดเวลาในการให้ความร้อนเหลือเพียง 9-15 ชั่วโมง ลดการใช้ไฟฟ้าลง 20%-30% และได้ค่าความต้านทานที่สม่ำเสมอยิ่งขึ้น ตัวอย่างเช่น โครงการ Xinjiang East Hope Carbon Project ลดการใช้พลังงานต่อกราไฟต์อิเล็กโทรดหนึ่งตันลงประมาณ 300 กิโลวัตต์ชั่วโมงโดยการใช้เตาเผา LWG ซึ่งช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทางอ้อม

2. การทดแทนด้วยพลังงานสะอาด
การผลิตอิเล็กโทรดกราไฟต์ 1 ตัน ใช้ถ่านหินมาตรฐานประมาณ 1.7 ตัน และปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 4.5 ตัน การใช้ไฟฟ้าสีเขียว (เช่น พลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานลม) ในการขับเคลื่อนเตาหลอมกราไฟต์ช่วยลดการปล่อยมลพิษได้โดยตรง ตัวอย่างเช่น บางวิสาหกิจในมองโกเลียในได้เพิ่มสัดส่วนการใช้ไฟฟ้าสีเขียวเป็นมากกว่า 50% ผ่านโครงการบูรณาการ "แหล่งผลิต-โครงข่าย-ภาระ-การจัดเก็บ" ซึ่งช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนต่ออิเล็กโทรด 1 ตันลงได้ 40%

3. ระบบการนำความร้อนเหลือทิ้งกลับมาใช้ใหม่
การติดตั้งหม้อไอน้ำที่ใช้ความร้อนเหลือทิ้งในขั้นตอนการอบและการกราไฟต์จะช่วยนำก๊าซไอเสียอุณหภูมิสูง (200-800°C) กลับมาใช้ใหม่เพื่อผลิตไอน้ำสำหรับทำความร้อนหรือผลิตไฟฟ้า โครงการ Shanxi Taigu Baoguang Carbon Project สามารถประหยัดถ่านหินมาตรฐานได้ประมาณ 2,000 ตันต่อปี และลดการปล่อยก๊าซ CO₂ ได้ 5,200 ตัน ผ่านการนำความร้อนเหลือทิ้งกลับมาใช้ใหม่

II. การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ: ลดการใช้วัตถุดิบและพลังงาน

1. การเตรียมวัตถุดิบดิบให้พร้อมสำหรับการแปรรูป

• ขั้นตอนการเผา: ควบคุมคุณสมบัติของปิโตรเลียมโค้ก (ความหนาแน่นจริง ≥ 2.07 กรัม/ซม³ ความต้านทาน ≤ 550 μΩ·m) เพื่อลดการใช้พลังงานในการประมวลผลในขั้นตอนต่อไปให้น้อยที่สุด
• กระบวนการอัดฉีด: เพิ่มความหนาแน่นของผลิตภัณฑ์และลดรูพรุนด้วยกระบวนการ “อัดฉีดสามครั้งและอบสี่ครั้ง” หรือ “อัดฉีดสองครั้งและอบสามครั้ง” ตัวอย่างเช่น การเพิ่มน้ำหนักจากการอัดฉีดครั้งที่สองให้ได้ ≥9% สามารถลดจำนวนรอบการอบซ้ำและประหยัดพลังงานได้ 15%-20%

2. การขึ้นรูปที่อุณหภูมิต่ำและขั้นตอนการทำงานที่สั้นลง
ใช้เทคนิคการขึ้นรูปที่อุณหภูมิต่ำ (เช่น การอัดรีดที่อุณหภูมิ 90-120°C) เพื่อลดการปล่อยสารระเหยและลดอุณหภูมิการอบในขั้นตอนต่อไป ขณะเดียวกัน ควรปรับปรุงกระบวนการผลิตให้เหมาะสมเพื่อลดระยะเวลาตั้งแต่การใช้วัตถุดิบจนถึงผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป และลดการใช้พลังงานโดยรวมให้น้อยที่สุด

3. การรีไซเคิลก๊าซเสีย
ก๊าซไอเสียจากเตาอบที่มีส่วนประกอบที่ติดไฟได้ เช่น CO และ H₂ สามารถทำให้บริสุทธิ์และนำกลับมาใช้ใหม่ในระบบทำความร้อนได้ โครงการ Xinjiang East Hope สามารถประหยัดก๊าซธรรมชาติได้ประมาณ 300,000 ลูกบาศก์เมตรต่อปี และลดการปล่อย CO₂ ได้ 600 ตัน ผ่านเทคโนโลยีการรีไซเคิลก๊าซเสีย

III. การจัดการพลังงาน: การเปลี่ยนผ่านสู่ระบบดิจิทัลและเศรษฐกิจหมุนเวียน

1. ระบบตรวจสอบพลังงานอัจฉริยะ
ติดตั้งเซ็นเซอร์ IoT เพื่อตรวจสอบข้อมูลการใช้พลังงานแบบเรียลไทม์ (เช่น ไฟฟ้าและความร้อน) ในทุกขั้นตอนการผลิต และปรับพารามิเตอร์ของอุปกรณ์ให้เหมาะสมผ่านอัลกอริธึม AI ตัวอย่างเช่น บริษัทแห่งหนึ่งลดเวลาที่เตาหลอมกราไฟต์ไม่ได้ใช้งานลง 30% ผ่านการตรวจสอบอัจฉริยะ ซึ่งช่วยประหยัดพลังงานไฟฟ้าได้ประมาณ 500,000 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปี

2. การดักจับ การใช้ประโยชน์ และการกักเก็บคาร์บอน (CCUS)
ติดตั้งอุปกรณ์ดักจับคาร์บอนที่ช่องระบายก๊าซไอเสียของเตาเผาแกรไฟต์เพื่ออัดก๊าซ CO₂ สำหรับฉีดลงใต้ดินหรือใช้เป็นวัตถุดิบทางเคมี แม้ว่าต้นทุนในปัจจุบันจะสูง (ประมาณ 300-600 หยวน/ตัน CO₂) แต่ CCUS ถือเป็นแนวทางสำคัญในระยะยาวสำหรับการลดการปล่อยคาร์บอนอย่างลึกซึ้ง

3. โมเดลเศรษฐกิจหมุนเวียน

• การปล่อยน้ำเสียเป็นศูนย์: บำบัดน้ำเสียจากครัวเรือนเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ในการดักจับก๊าซไอเสียหรือใช้ในงานจัดสวน พร้อมทั้งนำน้ำเสียจากกระบวนการผลิตมาใช้ประโยชน์อย่างต่อเนื่อง โครงการซานซีไท่กู่ประสบความสำเร็จในการปล่อยน้ำเสียเป็นศูนย์ ซึ่งช่วยประหยัดน้ำได้ประมาณ 100,000 ตันต่อปี
• การรีไซเคิลของเสีย: นำฝุ่นที่เก็บรวบรวมโดยถุงกรอง (ประมาณ 344 ตันต่อปี) และเศษวัสดุจากการบดหน้าตัด (ประมาณ 500 ตันต่อปี) กลับสู่สายการผลิต เพื่อลดการใช้วัตถุดิบและการปล่อยมลพิษที่เกี่ยวข้องกับการบำบัดของเสีย

IV. การประสานนโยบายและตลาด: แรงขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรม

1. การบังคับใช้มาตรฐานการปล่อยมลพิษต่ำมาก
นำมาตรฐานต่างๆ มาใช้ เช่นมาตรฐานการปล่อยมลพิษสำหรับอุตสาหกรรมอะลูมิเนียม(GB25465-2010) กำหนดให้ความเข้มข้นของอนุภาคฝุ่นละออง SO₂ และ NOx ต้องไม่เกิน 10 มก./ลบ.ม. ไม่เกิน 35 มก./ลบ.ม. และไม่เกิน 50 มก./ลบ.ม. ตามลำดับ เพื่อกระตุ้นให้เกิดการยกระดับเทคโนโลยี

2. แรงจูงใจของตลาดซื้อขายคาร์บอน
รวมการผลิตอิเล็กโทรดกราไฟต์เข้าไว้ในตลาดคาร์บอนแห่งชาติเพื่อสร้างข้อจำกัดทางเศรษฐกิจผ่านการซื้อขายโควตาคาร์บอน ตัวอย่างเช่น หากวิสาหกิจลดการปล่อยคาร์บอนต่อตันของอิเล็กโทรดจาก 4.5 ตันเหลือ 3 ตัน ก็สามารถทำกำไรจากการขายโควตาส่วนเกิน ซึ่งจะส่งเสริมวงจรเชิงบวกของการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก

3. การรับรองห่วงโซ่อุปทานสีเขียว
ผู้ผลิตเหล็กปลายน้ำสามารถให้ความสำคัญกับการซื้ออิเล็กโทรดกราไฟต์คาร์บอนต่ำเพื่อเป็นแรงจูงใจให้ผู้ผลิตต้นน้ำลดการปล่อยมลพิษ ตัวอย่างเช่น โรงงานผลิตเหล็กด้วยเตาหลอมไฟฟ้าแห่งหนึ่งกำหนดให้ซัพพลายเออร์ต้องปล่อยก๊าซ CO₂ ไม่เกิน 3.5 ตันต่ออิเล็กโทรดหนึ่งตัน โดยคิดค่าปรับเพิ่ม 10% สำหรับผู้ที่ไม่ปฏิบัติตาม