In het productieproces van grafietelektroden kunnen problemen met het energieverbruik worden aangepakt door middel van een alomvattende aanpak, waaronder het optimaliseren van processtromen, het verbeteren van de energie-efficiëntie, het versterken van het apparatuurbeheer en het toepassen van energiebesparende technologieën. De specifieke oplossingen zijn als volgt:
I. Optimalisatie van de calcinatie- en bakprocessen van grondstoffen
Optimalisatie van de voorbehandeling van grondstoffen
Tijdens de calcinatiefase zorgt het beheersen van de temperatuur (1250-1350 °C) en de duur ervoor dat de resterende vluchtige stoffen worden verminderd, de thermische stabiliteit van de grondstoffen wordt verbeterd en het energieverbruik voor het daaropvolgende bakproces wordt verlaagd. Zo kan het vervangen van traditionele potovens door roterende ovens of elektrische calcinatieovens de thermische efficiëntie met 10-15% verhogen.
Tijdens het bakproces vullen secundaire bakstappen of meervoudige impregnering (bijvoorbeeld drie impregneringstappen en vier bakstappen) de poriën, verminderen ze de porositeit van de eindproducten en verhogen ze de bulkdichtheid en mechanische sterkte, waardoor het energieverbruik per producteenheid daalt.
Verbetering van het impregneringsproces
Tijdens de impregneringsfase leidt optimalisatie van de injectiedruk (1,2-1,5 MPa) en temperatuur (180-200 °C) van het asfalt tot een hogere gewichtstoename tijdens de impregnering (≥14% voor de eerste impregnering en ≥9% voor de tweede), waardoor het aantal herhaalde bakprocessen afneemt en het energieverbruik indirect daalt.
II. Verbetering van grafitisatiebehandelingstechnologieën
Optimalisatie van warmtebehandeling bij hoge temperaturen
Tijdens het grafitisatieproces verkort het vervangen van traditionele Acheson-ovens door in serie geschakelde ovens met interne warmteoverdracht (LWG-ovens) de opstarttijd (9-15 uur voor LWG-ovens versus 50-80 uur voor Acheson-ovens) en verlaagt het het elektriciteitsverbruik met 30-50%.
Door de grafitisatietemperatuur nauwkeurig te regelen (2300-3000 °C) wordt energieverspilling door oververhitting voorkomen en wordt tegelijkertijd de omzetting van koolstofstructuren in driedimensionaal geordende grafietkristallen gewaarborgd, wat de elektrische geleidbaarheid verbetert.
Terugwinning en benutting van restwarmte
Tijdens de afkoelfase van grafitisatieovens wordt restwarmte teruggewonnen voor het voorverwarmen van grondstoffen of de productie van warm water, waardoor het hulpenergieverbruik wordt verminderd. Zo bespaarde een bedrijf bijvoorbeeld jaarlijks meer dan 500.000 kubieke meter aardgas dankzij een systeem voor warmteterugwinning.
III. Versterking van productieapparatuur en energiebeheer
Verbetering van de energie-efficiëntie van apparatuur
Door te kiezen voor zeer efficiënte extruders, schroefextruders en andere vormmachines worden wrijvingsverliezen verminderd; het toepassen van frequentiegestuurde aandrijftechnologie om de motorsnelheid aan te passen aan de productiebelasting en het energieverbruik in ruststand te minimaliseren.
Regelmatig onderhoud van belangrijke apparatuur, zoals bak- en grafitisatieovens, zorgt voor luchtdichtheid en vermindert warmteverlies. Zo kan het verbeteren van de isolatielagen van een oven het energieverbruik van één oven met 8% tot 12% verlagen.
Energiebewaking en -optimalisatie
De implementatie van een energiemanagementsysteem (EMS) maakt realtime monitoring van het elektriciteits-, gas- en warmteverbruik in alle processen mogelijk, waardoor productieplannen geoptimaliseerd kunnen worden door middel van data-analyse. Zo voorkomt het dynamisch aanpassen van de belasting van bakovens op basis van de ordervraag bijvoorbeeld dat de ovens overgedimensioneerd worden.
Door piek-dal-prijsstrategieën voor elektriciteit te implementeren, worden energie-intensieve processen (zoals grafitisatie) tijdens daluren ingepland om de elektriciteitskosten te verlagen.
IV. Bevordering van energiebesparende technologieën en schone energie
Toepassing van lage-temperatuurvormtechnologie
Het vervangen van traditionele hogedrukperstechnieken door lage-temperatuur- of isostatische perstechnieken vermindert het energieverbruik voor verwarming. Zo verlaagde een bedrijf bijvoorbeeld het energieverbruik per ton gevormde elektroden met 20% door lage-temperatuurpersprocessen toe te passen.
Vervanging door schone energie
Door geleidelijk aardgas en biomassa als brandstof te gebruiken in plaats van steenkool in de calcineer- en bakprocessen, worden de CO₂-uitstoot en de energiekosten verlaagd. Sommige bedrijven gebruiken al meer dan 60% aardgas, waardoor de jaarlijkse CO₂-uitstoot met meer dan 10.000 ton daalt.
Opwekking van restwarmte en inkoop van groene elektriciteit
Door restwarmte van grafietovens te gebruiken voor energieopwekking wordt gedeeltelijk in de elektriciteitsbehoefte van de productie voorzien; de inzet van groene elektriciteit (bijvoorbeeld wind- of zonne-energie) vermindert de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen en maakt koolstofarme productie mogelijk.
V. Implementatie van energiebesparend beheer over het gehele proces
Optimalisatie van het productieplan
Door vergelijkbare processen te consolideren (bijvoorbeeld gecentraliseerd impregneren en bakken) worden de start-stopcycli van apparatuur verminderd en het energieverbruik in stand-bymodus verlaagd. Zo bespaarde een bedrijf bijvoorbeeld jaarlijks meer dan 2 miljoen kWh aan elektriciteit door de productieplanning te optimaliseren.
Energiebesparende training voor werknemers
Regelmatige trainingen in energiebesparende bedrijfsvoering vergroten het bewustzijn van medewerkers. Zo kan het standaardiseren van opstart- en uitschakelprocedures voor apparatuur en het optimaliseren van materiaaltransportroutes het energieverbruik cumulatief met 5% tot 8% verlagen.
Casusreferenties
- Een grote onderneming in de productie van grafietelektroden: Door over te stappen op LWG-grafietovens, een energiemanagementsysteem (EMS) te implementeren en steenkool te vervangen door aardgas, heeft de onderneming het totale energieverbruik met 35% verminderd, de CO2-uitstoot per producteenheid met 40% verlaagd en meer dan 7 miljoen dollar aan jaarlijkse kosten bespaard.
- Referentiepraktijken in de sector: Sommige bedrijven hebben een "bijna CO2-neutrale" productie bereikt door middel van warmteterugwinning en de inkoop van groene elektriciteit. Dit sluit aan bij de wereldwijde trend naar CO2-neutraliteit en versterkt hun concurrentiepositie op de markt.
Geplaatst op: 11 augustus 2025