Дзве асноўныя тэхналогіі бесперапыннай падрыхтоўкі базальтавага валакна

1. Метад полымя

Полымявы метад прадугледжвае вытворчы працэс, пры якім цяпло падаецца непасрэдна на паверхню Базальт расплаўляюцца ў печы з базальтавай канструкцыяй з вогнетрывалай цэглы. Гэта цяпло звычайна выпрацоўваецца полымем (напрыклад, прыродным газам з кіслародам або гарачым паветрам, або плазменным полымем) з верхняй часткі печы. Гэты асноўны метад нагрэву можа быць дапоўнены награваннем ніжняга электрода. Увесь працэс уключае плаўленне, асвятленне і фармаванне.

Невялікія асобныя полымявыя печы, якія ў цяперашні час з'яўляюцца асноўнымі ў галіны, выкарыстоўваюць толькі верхні нагрэў шляхам спальвання прыроднага газу і не маюць дапаможных ніжніх электродаў. Аднак з-за высокага спажывання энергіі, высокіх вытворчых выдаткаў і нізкай рэнтабельнасці прадукцыі большасць кампаній, якія выкарыстоўваюць гэтую тэхналогію, нясуць сур'ёзныя страты і знаходзяцца на мяжы банкруцтва.

Кірунак развіцця метаду полымя - гэта полымянагрэтая рэзервуарная печ, які выкарыстоўвае падыход «газа-электрычнага спалучэння» з верхнім спальваннем прыроднага газу і кіслароду і дадатковым награваннем ніжняга электрода. Гэты метад «газа-электрычнага спалучэння» з'яўляецца абсалютна асноўнай тэхналогіяй для вытворчасці Шкловалакноs, і гэтыя печы для шкловалакна працуюць вельмі паспяхова і адпрацавана, асабліва адзінкавыя печы, якія сталі амаль стандартам для канструкцый печаў для валачэння шкловалакна ў рэзервуарных печах. Былі прыкладзены намаганні па пераносе гэтай тэхналогіі на бесперапынную вытворчасць базальтавага валакна, але, нягледзячы на ​​абмежаваныя выпрабаванні, поспеху пакуль не дасягнулі. За апошнія два гады некаторыя абралі іншы падыход, перайшоўшы ад чыстай прыроднай вулканічнай пароды да фармуляванай сыравіны (г.зн. з уключэннем вялікай долі невулканічнай пароды). Гэта прывяло да паспяховага ўводу ў эксплуатацыю і эксплуатацыі вытворчых ліній з полымявым нагрэвам магутнасцю 10 000 тон у год і 3500 тон у год.

2. Метад цалкам электрычнага плаўлення

Цалкам электрычны метад плаўлення прадугледжвае вытворчы працэс, пры якім электрычная энергія падаецца непасрэдна ў высокатэмпературны базальтавы расплав у печы з базальтавай канструкцыяй з вогнетрывалай цэглы. Гэта дасягаецца з дапамогай электродаў (такіх як графіт, малібдэн, дыяксід волава і г.д.) або (і) іншых фізічных метадаў (напрыклад, плазменных метадаў). Гэтая тэхналогія ахоплівае плаўленне, асвятленне і фармаванне.

Кітайскі цалкам электрычны метад бесперапыннага плаўлення базальтавага валакна пачаўся з нацыянальнай праграмы 863 у 2002 годзе, у рамках якой быў завершаны невялікі аўтаномны апарат для валачэння печы з выкарыстаннем гэтага метаду. Значныя прарывы ​​ў бесперапынным плаўленні базальтавае валакно Тэхналогія цалкам электрычнага плаўлення і выцягвання была дасягнута ў 2016 годзе з завяршэннем пілотнай вытворчасці цалкам электрычнай плавільнай печы магутнасцю тысячу тон у год. У гэтай сістэме выкарыстоўваюцца шматрадныя прагрэсіўныя электроды, што дазваляе дасягаць глыбіні ўзроўню расплавленай вадкасці да 1300 мм. Дыяметр монанітак складае ад 9 да 22 мкм, а агульнае спажыванне энергіі на адзінку складае 3,0-3,5 кВтг/кг, што дэманструе выдатны эфект энергазберажэння. У 2018 годзе была афіцыйна ўведзена ў эксплуатацыю цалкам электрычная плавільная вытворчая лінія магутнасцю 1200 тон у год ("ад адной да васьмі", з выкарыстаннем 400-адтулінавых фільерак). Яна стабільна працуе больш за тры гады, што пацвярджае, што тэрмін службы печы можа дасягаць больш за тры гады.

На сённяшні дзень для чыстай прыроднай вулканічнай горнай пароды тэхналогія бесперапыннай вытворчасці базальтавага валакна падтрымліваецца толькі на ўзроўні тэхналогіі рэзервуарнай печы магутнасцю тысячу тон у год і выключна для цалкам электрычнага метаду плаўлення.

3. Параўнанне двух тэхналагічных маршрутаў

Характарыстыкі высокай тэмпературы базальтавы расплав, а менавіта яго нізкая цеплаправоднасць, высокая глейкасць і кароткатэрміновыя ўласцівасці матэрыялу, робяць вытворчасць бесперапыннага базальтавага валакна складанай задачай.

• Метад полымя

Полымявы метад — адносна сталая тэхналогія, прывезеная з былога Савецкага Саюза (цяпер Расія і Украіна) і адаптаваная да спецыфічных умоў Кітая, — атрымаў шырокае распаўсюджванне. Аднак яго найбольшым недахопам у індустрыялізацыі з'яўляюцца высокія выдаткі на вытворчасць і нізкая рэнтабельнасць, галоўным чынам з-за ўласцівых фізічных структурных дэфектаў самога метаду.

Нізкае выкарыстанне цяпла

Пры гэтым метадзе прыродны газ спальваецца з верхняй часткі печы, прычым полымя непасрэдна награвае паверхню базальтавага расплаву. Больш за 60% цяпла адлюстроўваецца ад паверхні расплаву і выносіцца выхлапнымі газамі. Улічваючы, што высокатэмпературны базальтавы расплав мае цеплаправоднасць у дзесяць разоў ніжэйшую, чым высокатэмпературны шклоплаў, перадача цяпла надзвычай павольная. Невялікія аднаблокавыя печы могуць падтрымліваць глыбіню расплаву толькі каля 15 см. У той час як печы з базальтавым награвальным рэзервуарам магутнасцю 10 000 тон у год з полымем могуць дасягнуць глыбіні расплаву 50 см з дапамогай дадатковага нагрэву ніжняга электрода, расплав утварае ўнутр печы чашападобную структуру, што прыводзіць да вялікай удзельнай плошчы паверхні і значнага цеплааддачы. Страты цяпла праз ізаляцыйныя матэрыялы перавышаюць 10%. Такім чынам, фактычны каэфіцыент выкарыстання цяпла складае менш за 30%.

Нізкая тэмпература плаўлення

З-за неглыбокага ўзроўню плаўлення ў полымявым метадзе, секцыі ачышчэння і гамагенізацыі не могуць дасягнуць поўнай гамагенізацыі, што прыводзіць да зніжэння якасці плаўлення.

Выкіды выхлапных газаў

Пры спальванні прыроднага газу ўтвараюцца выхлапныя газы, такія як аксіды серы і азоту.

Выкіды парніковых газаў

Як выкапнёвае паліва, пры спальванні прыроднага газу вылучаецца значная колькасць CO2, парніковага газу.

Высокія інвестыцыі ў абсталяванне

Вырашэнне праблемы выкідаў выхлапных газаў ад спальвання прыроднага газу патрабуе прыняцця мер па кантролі забруджвання. Нізкае выкарыстанне цяпла таксама патрабуе мер па рэкуперацыі адпрацаванага цяпла. Акрамя таго, спальванне чыстага кіслароду патрабуе абсталявання для вытворчасці кіслароду. Гэтыя тры фактары значна павялічваюць інвестыцыі ў абсталяванне. Інвестыцыі ў адзінку для метаду полымя складаюць прыблізна 11 000-20 000 юаняў за тону.

• Метад цалкам электрычнага плаўлення

У параўнанні з метадам полымя, цалкам электрычны метад плаўлення мае значныя перавагі.

Высокая якасць плаўлення

Тэхналогія цалкам электрычнага плаўлення заснавана на прынцыпе, што расплава ў расплаўленым стане з'яўляецца электраправодным, што дазваляе падаваць электрычную энергію непасрэдна ў расплаву для ўнутранага нагрэву. Вертыкальнае размяшчэнне электродаў спрыяе вертыкальнаму плаўленню. Цалкам электрычныя плавільныя печы магутнасцю тысячу тон у год могуць дасягнуць глыбіні плаўлення больш за 1,2 метра, забяспечваючы больш працяглы ўчастак асвятлення і гамагенізацыі. Высокатэмпературная ізатэрмічная зона ўнутры рэзервуара глыбейшая, што прыводзіць да лепшай якасці плаўлення і гамагенізацыі базальту.

Энергаэфектыўнасць

Прамы ўнутраны нагрэў расплаву, вертыкальнае плаўленне, больш глыбокія рэзервуары і пакрыццё паверхні расплаву халодным матэрыялам спрыяюць высокім хуткасцям плаўлення і высокай цеплавой эфектыўнасці. Па-першае, электроды, непасрэдна ўстаўленыя ў расплаву, забяспечваюць поўнае выкарыстанне джоўлева цяпла. Па-другое, глыбокі ўзровень расплаву, глыбіня якога набліжаецца да ўнутранага дыяметра печы, прыводзіць да меншай, амаль мінімальнай удзельнай плошчы паверхні расплаву. Гэтая геаметрычная структура значна памяншае цеплааддачу ў параўнанні з талеркападобнай структурай метаду полымя. Па-трэцяе, пакрыццё паверхні расплаву халодным матэрыялам утварае «халодную верхнюю частку печы», што яшчэ больш памяншае цепластраты.

Нізкі вугляродны след

Цалкам электрычная тэхналогія плаўлення ліквідуе выкіды вугляроду, звязаныя са спальваннем прыроднага газу ў полымявым метадзе. Выкіды вугляроду вызначаюцца выключна энергетычным балансам энергасеткі. Калі выкарыстоўваюцца гідраэнергія або іншыя аднаўляльныя крыніцы энергіі, можна дасягнуць нулявых выкідаў вугляроду.

Меншыя інвестыцыі

Паколькі цалкам электрычны метад плаўлення не прадугледжвае спальвання прыроднага газу з выкарыстаннем чыстага кіслароду, няма неабходнасці ўкладваць грошы ў абсталяванне для ачысткі адпрацаваных газаў або абсталяванне для атрымання кіслароду. Акрамя таго, пакрыццё паверхні расплаву халодным матэрыялам азначае, што не патрабуецца ўкладваць грошы ў абсталяванне для рэкуперацыі адпрацаванага цяпла. Такім чынам, адзінкавыя інвестыцыі пры цалкам электрычным метаде плаўлення ніжэйшыя.

Выгада па кошце

Значная эканомія энергіі і меншая амартызацыя асноўных сродкаў прыводзяць да відавочнай перавагі ў выдатках.