Dve glavni tehnologiji za neprekinjeno pripravo bazaltnih vlaken

1. Metoda plamena

Plamenska metoda vključuje proizvodni postopek, pri katerem se toplota neposredno dovaja na površino Bazalt taljenje v bazaltni peči z ognjevzdržno opečno konstrukcijo. To toploto običajno ustvarjajo plameni (kot so zgorevanje zemeljskega plina in kisika ali vročega zraka ali plazemski plameni) z vrha peči. To primarno metodo ogrevanja je mogoče dopolniti z ogrevanjem spodnje elektrode. Celoten postopek zajema taljenje, bistrenje in oblikovanje.

Majhne, ​​samostojne plamenske peči, ki so trenutno v industriji običajne, uporabljajo le zgornje ogrevanje z zgorevanjem zemeljskega plina in nimajo pomožnih spodnjih elektrod. Vendar pa zaradi visoke porabe energije, visokih proizvodnih stroškov in nizke stroškovne učinkovitosti večina podjetij, ki uporabljajo to tehnologijo, beleži velike izgube in je na robu stečaja.

Razvojna smer plamenske metode je peč s plamenskim segrevanjem, ki uporablja pristop "kombinacije plina in elektrike" z zgornjim zgorevanjem zemeljskega plina in kisika ter pomožnim ogrevanjem spodnje elektrode. Ta metoda "kombinacije plina in elektrike" je absolutno prevladujoča tehnologija za proizvodnjo Steklena vlaknas, in te peči za steklena vlakna delujejo zelo zrelo in uspešno, zlasti enotne peči, ki so skoraj postale standard za zasnove peči za vlečenje steklenih vlaken s rezervoarjem. Prizadevanja so bila vložena v prenos te tehnologije na neprekinjeno proizvodnjo bazaltnih vlaken, vendar kljub omejenim poskusom še ni bilo doseženega uspeha. V zadnjih dveh letih so nekateri ubrali drugačen pristop in prešli s čistih naravnih vulkanskih kamnin na formulirane surovine (tj. vključili velik delež nevulkanskih kamnin). To je privedlo do uspešnega zagona in delovanja proizvodnih linij s plamensko ogrevanimi rezervoarji z zmogljivostjo 10.000 ton/leto in 3.500 ton/leto.

2. Metoda taljenja z v celoti električno energijo

Metoda taljenja z v celoti električno energijo vključuje proizvodni proces, pri katerem se električna energija neposredno dovaja v visokotemperaturno bazaltno talino v bazaltni peči z ognjevzdržno opečno strukturo. To se doseže z elektrodami (kot so grafit, molibden, kositrov dioksid itd.) ali (in) drugimi fizikalnimi metodami (kot so plazemske metode). Ta tehnologija zajema taljenje, bistrenje in oblikovanje.

Kitajska metoda neprekinjenega taljenja bazaltnih vlaken z izključno električnim delovanjem se je začela leta 2002 z nacionalnim programom 863, v okviru katerega je bila z uporabo te metode dokončana majhna samostojna peč za vlečenje. Pomemben preboj v neprekinjenem taljenju bazaltna vlakna Tehnologija vlečenja s povsem električnim taljenjem je bila dosežena leta 2016 z dokončanjem pilotne električne talilne peči s kapaciteto tisoč ton/leto. Ta sistem uporablja večvrstne progresivne elektrode, ki omogočajo globino nivoja taline do 1300 mm. Premer monofilamenta izdelka je koncentriran med 9 in 22 μm, skupna poraba energije enote pa je 3,0–3,5 kWh/kg, kar kaže na odlične učinke varčevanja z energijo. Leta 2018 je bila uradno zagnana proizvodna linija talilnih peči s kapaciteto 1200 ton/leto ("od ena do osem" z uporabo predilnih šob s 400 luknjami). Stabilno deluje že več kot tri leta, kar potrjuje, da lahko življenjska doba peči doseže več kot tri leta.

Do danes se za čiste naravne vulkanske kamninske surovine tehnologija neprekinjene proizvodnje bazaltnih vlaken vzdržuje le na ravni tehnologije tankovske peči s prostornino tisoč ton/leto in izključno za metodo taljenja z v celoti električno energijo.

3. Primerjava obeh tehnoloških poti

Značilnosti visoke temperature bazaltna talina, in sicer slaba toplotna prevodnost, visoka viskoznost in kratke lastnosti materiala, so prav tisto, zaradi česar je proizvodnja neprekinjenih bazaltnih vlaken zahtevna.

• Metoda plamena

Plamenska metoda, relativno zrela tehnologija, uvedena iz nekdanje Sovjetske zveze (zdaj Rusije in Ukrajine) in prilagojena specifičnim razmeram na Kitajskem, je bila deležna široke uporabe. Vendar pa je njena največja pomanjkljivost v industrializaciji visoki proizvodni stroški in nizka stroškovna učinkovitost, predvsem zaradi inherentnih fizikalnih strukturnih napak v sami metodi.

Nizka poraba toplote

Pri tej metodi se zemeljski plin zgoreva na vrhu peči, plamen pa neposredno segreva površino bazaltne taline. Več kot 60 % toplote se odbije od površine taline in jo odnesejo izpušni plini. Glede na to, da ima visokotemperaturna bazaltna talina desetkrat nižjo toplotno prevodnost kot visokotemperaturna steklena talina, je prenos toplote izjemno počasen. Majhne peči z enim samim blokom lahko vzdržujejo globino taline le približno 15 cm. Medtem ko lahko peči s serijskim rezervoarjem bazalta z zmogljivostjo 10.000 ton/leto, ogrevane s plamenom, dosežejo globino taline 50 cm s pomožnim ogrevanjem spodnje elektrode, talina v peči tvori krožno strukturo, kar vodi do velike specifične površine in znatnega odvajanja toplote. Izguba toplote skozi izolacijske materiale presega 10 %. Posledično je dejanska stopnja izkoriščenosti toplote manjša od 30 %.

Kakovost z nizkim tališčem

Zaradi plitvega nivoja taline pri plamenski metodi odseki za bistrenje in homogenizacijo ne morejo doseči temeljite homogenizacije, kar ima za posledico nižjo kakovost taljenja.

Emisije izpušnih plinov

Zgorevanje zemeljskega plina proizvaja izpušne pline, kot sta žveplov in dušikov oksid.

Emisije toplogrednih plinov

Kot fosilno gorivo se pri zgorevanju zemeljskega plina sproščajo znatne količine CO2, toplogrednega plina.

Visoka naložba v opremo

Za obravnavo emisij izpušnih plinov, ki nastanejo pri zgorevanju zemeljskega plina, so potrebni ukrepi za nadzor onesnaževanja. Nizek izkoristek toplote zahteva tudi ukrepe za rekuperacijo odpadne toplote. Poleg tega zgorevanje čistega kisika zahteva opremo za proizvodnjo kisika. Ti trije dejavniki znatno povečajo naložbe v opremo. Naložba na enoto za plamensko metodo znaša približno 11.000–20.000 RMB na tono.

• Metoda taljenja z v celoti električno energijo

V primerjavi s plamensko metodo ponuja popolnoma električna metoda taljenja opazne prednosti.

Visoka kakovost taljenja

Tehnologija taljenja z električnim pogonom temelji na načelu, da je talina v visokotemperaturnem staljenem stanju električno prevodna, kar omogoča neposreden dovod električne energije v talino za notranje segrevanje. Navpična razporeditev elektrod omogoča vertikalno taljenje. Peči s talilnim rezervoarjem z zmogljivostjo tisoč ton na leto z električnim pogonom lahko dosežejo globino taline več kot 1,2 metra, kar zagotavlja daljši odsek za bistrenje in homogenizacijo. Visokotemperaturno izotermno območje znotraj rezervoarja je globlje, kar vodi do boljše kakovosti taljenja in homogenizacije bazalta.

Energetska učinkovitost

Neposredno notranje segrevanje taline, vertikalno taljenje, globlji rezervoarji in prekrivanje površine taline s hladnim materialom prispevajo k visokim stopnjam taljenja in visoki toplotni učinkovitosti. Prvič, elektrode, neposredno vstavljene v talino, zagotavljajo polno izkoriščanje Joulove toplote. Drugič, globoka plast taline, katere globina se približuje notranjemu premeru peči, povzroči manjšo, skoraj minimalno specifično površino taline. Ta geometrijska struktura znatno zmanjša odvajanje toplote v primerjavi s krožno strukturo pri plamenski metodi. Tretjič, prekrivanje površine taline s hladnim materialom tvori "hladen vrh peči", kar dodatno zmanjša izgubo toplote.

Nizek ogljični odtis

Tehnologija taljenja, ki deluje izključno na elektriko, odpravlja emisije ogljika, povezane z zgorevanjem zemeljskega plina pri plamenski metodi. Emisije ogljika so izključno določene z energetsko mešanico električnega omrežja. Če se uporablja hidroenergija ali drugi obnovljivi viri energije, je mogoče doseči ničelne emisije ogljika.

Nižje naložbe

Ker pri povsem električni metodi taljenja ni zgorevanja zemeljskega plina s čistim kisikom, ni treba vlagati v opremo za čiščenje izpušnih plinov ali opremo za proizvodnjo kisika. Poleg tega zaradi hladne prevleke površine taline ni potrebna naložba v opremo za rekuperacijo odpadne toplote. Zato je naložba na enoto pri povsem električni metodi taljenja nižja.

Stroškovna prednost

Znatni prihranki energije in nižja amortizacija osnovnih sredstev se odražajo v izraziti stroškovni prednosti.