Teknolojia mbili kuu za utayarishaji endelevu wa nyuzi za basalt
1. Mbinu ya Moto
Mbinu ya mwali inahusisha mchakato wa uzalishaji ambapo joto hupelekwa moja kwa moja kwenye uso wa Basalt kuyeyuka ndani ya tanuru ya basalt yenye muundo wa matofali unaokinza. Joto hili kwa kawaida huzalishwa na miali ya moto (kama vile gesi asilia-oksijeni au mwako wa hewa moto, au miali ya plasma) kutoka juu ya tanuru. Njia hii ya msingi ya kupasha joto inaweza kuongezewa na kupasha joto kwa elektrodi ya chini. Mchakato mzima unashughulikia kuyeyusha, kung'arisha, na kuunda.
Tanuru ndogo za moto zinazojitegemea, ambazo kwa sasa ni maarufu katika tasnia, hutumia tu joto la juu la mwako wa gesi asilia na hazina elektrodi za chini za msaidizi. Hata hivyo, kutokana na matumizi yao ya juu ya nishati, gharama kubwa za uzalishaji, na ufanisi mdogo wa gharama ya bidhaa, kampuni nyingi zinazotumia teknolojia hii zinakabiliwa na hasara kubwa na ziko karibu kufilisika.
Mwelekeo wa maendeleo ya mbinu ya mwali ni tanuru ya tanki yenye joto la moto, ambayo hutumia mbinu ya "mchanganyiko wa gesi-umeme" pamoja na mwako wa juu wa gesi-oksijeni asilia na upashaji joto wa elektrodi saidizi chini. Mbinu hii ya "mchanganyiko wa gesi-umeme" ndiyo teknolojia kuu kabisa ya utengenezaji. Nyuzinyuzi za Kioos, na tanuru hizi za nyuzi za kioo hufanya kazi kwa ukomavu na kwa mafanikio, hasa tanuru za kitengo, ambazo zimekuwa karibu kiwango cha miundo ya tanuru ya kuchora tanuru ya tanuru ya nyuzi za kioo. Jitihada zimefanywa ili kuhamisha teknolojia hii hadi utengenezaji endelevu wa nyuzi za basalt, lakini licha ya majaribio machache, mafanikio bado hayajapatikana. Katika miaka miwili iliyopita, baadhi wamechukua mbinu tofauti, wakibadilisha kutoka malighafi asilia ya miamba ya volkeno hadi malighafi zilizoundwa (yaani, kuingiza sehemu kubwa ya miamba isiyo ya volkeno). Hii imesababisha kuanzishwa na uendeshaji wa mafanikio wa mistari ya uzalishaji wa tanuru ya tanuru ya tani 10,000/mwaka na tani 3,500/mwaka yenye joto la moto.
2. Mbinu ya Kuyeyusha kwa Umeme Wote
Mbinu ya kuyeyusha kwa kutumia umeme wote inahusisha mchakato wa uzalishaji ambapo nishati ya umeme huingizwa moja kwa moja kwenye myeyusho wa basalt wenye joto la juu ndani ya tanuru ya basalt yenye muundo wa matofali unaokinza. Hii inafanikiwa kupitia elektrodi (kama vile grafiti, molibdenamu, dioksidi ya bati, n.k.) au (na) mbinu zingine za kimwili (kama vile mbinu za plasma). Teknolojia hii inashughulikia kuyeyusha, kufafanua, na kuunda.
Mbinu ya kuyeyusha nyuzinyuzi za basalt zinazotumia umeme wote nchini China ilianza na Programu ya kitaifa ya 863 mwaka wa 2002, ambayo ilikamilisha kifaa kidogo cha kuchora tanuru chenye uwezo wa kujitegemea kwa kutumia njia hii. Mafanikio makubwa katika mchakato endelevu nyuzinyuzi za basalt Teknolojia ya kuchora myeyusho wa umeme wote ilifikiwa mwaka wa 2016, pamoja na kukamilika kwa tanuru ya tangi la kuyeyusha la umeme wote la kiwango cha majaribio cha tani elfu moja/mwaka. Mfumo huu hutumia elektrodi zinazoendelea za safu nyingi, kuruhusu kina cha kiwango cha kioevu kilichoyeyuka cha hadi 1300mm. Kipenyo cha monofilamenti ya bidhaa kimejilimbikizia kati ya 9-22μm, na matumizi kamili ya nguvu ya kitengo ni 3.0-3.5 kWh/kg, ikionyesha athari bora za kuokoa nishati. Mnamo 2018, mstari wa uzalishaji wa tanuru ya tangi la kuyeyusha la umeme wote la tani 1200/mwaka ("moja hadi nane," kwa kutumia spinnerets za mashimo 400) ulianzishwa rasmi. Umeendelea kwa utulivu kwa zaidi ya miaka mitatu, ikithibitisha kwamba maisha ya tanuru yanaweza kufikia zaidi ya miaka mitatu.
Hadi sasa, kwa malighafi asilia ya miamba ya volkeno, teknolojia endelevu ya utengenezaji wa nyuzi za basalt inadumishwa tu katika kiwango cha teknolojia ya tanuru ya tangi ya tani elfu moja/mwaka, na kwa njia ya kuyeyusha umeme pekee.
3. Ulinganisho wa Njia Mbili za Kiteknolojia
Tabia za joto la juu kuyeyuka kwa basalt, yaani upitishaji wake duni wa joto, mnato mkubwa, na sifa zake fupi za nyenzo, ndizo hasa zinazofanya utengenezaji wa nyuzinyuzi za basalt zinazoendelea kuwa changamoto.
- Mbinu ya Moto
Mbinu ya mwali, teknolojia iliyokomaa kiasi iliyoanzishwa kutoka Umoja wa Kisovieti wa zamani (sasa Urusi na Ukraine) na kubadilishwa kwa hali maalum za China, imetumika sana. Hata hivyo, hasara yake kubwa katika ukuaji wa viwanda ni gharama kubwa za uzalishaji na ufanisi mdogo wa gharama, hasa kutokana na kasoro za kimuundo za asili katika mbinu yenyewe.
Matumizi ya Joto la Chini
Kwa njia hii, gesi asilia huchomwa kutoka juu ya tanuru, huku mwali ukipasha joto moja kwa moja uso wa kuyeyuka kwa basalt. Zaidi ya 60% ya joto huakisiwa na uso wa kuyeyuka na kuchukuliwa na gesi za kutolea moshi. Kwa kuzingatia kwamba kuyeyuka kwa basalt yenye joto la juu kuna upitishaji joto mara kumi chini ya kuyeyuka kwa kioo yenye joto la juu, uhamishaji wa joto ni polepole sana. Tanuri ndogo, zenye kitengo kimoja zinaweza kudumisha kina cha kuyeyuka cha takriban sentimita 15. Ingawa tanuru za batch za basalt zenye joto la moto la tani 10,000 kwa mwaka zinaweza kufikia kina cha kuyeyuka cha sentimita 50 kwa kutumia upashaji joto wa elektrodi ya chini ya msaidizi, kuyeyuka huunda muundo kama sahani ndani ya tanuru, na kusababisha eneo kubwa la uso maalum na utengamano mkubwa wa joto. Upotevu wa joto kupitia vifaa vya kuhami joto unazidi 10%. Kwa hivyo, kiwango halisi cha matumizi ya joto ni chini ya 30%.
Ubora wa Kiwango cha Chini cha Kuyeyuka
Kutokana na kiwango cha kuyeyuka kidogo katika njia ya mwali, sehemu za uwazi na uunganishaji haziwezi kufikia uunganishaji kamili, na kusababisha ubora wa chini wa kuyeyuka.
Uzalishaji wa Gesi ya Kutolea Moshi
Mwako wa gesi asilia hutoa gesi za kutolea moshi kama vile salfa na oksidi za nitrojeni.
Uzalishaji wa Gesi ya Chafu
Kama mafuta ya visukuku, mwako wa gesi asilia hutoa kiasi kikubwa cha CO2, gesi chafuzi.
Uwekezaji wa Vifaa Vingi
Kushughulikia uzalishaji wa gesi ya kutolea moshi kutokana na mwako wa gesi asilia kunahitaji hatua za kudhibiti uchafuzi wa mazingira. Matumizi ya joto la chini pia yanahitaji hatua za kurejesha joto taka. Zaidi ya hayo, mwako wa oksijeni safi unahitaji vifaa vya kuzalisha oksijeni. Mambo haya matatu huongeza kwa kiasi kikubwa uwekezaji wa vifaa. Uwekezaji wa kitengo kwa njia ya mwako ni takriban RMB 11,000-20,000 kwa tani.
- Mbinu ya Kuyeyusha kwa Umeme Wote
Ikilinganishwa na mbinu ya mwali, mbinu ya kuyeyusha umeme wote hutoa faida kubwa.
Ubora wa Kiwango cha Juu cha Kuyeyuka
Teknolojia ya kuyeyuka kwa umeme wote inategemea kanuni kwamba kuyeyuka huendesha umeme katika hali ya kuyeyuka kwa joto la juu, kuruhusu nishati ya umeme kutolewa moja kwa moja kwenye kuyeyuka kwa ajili ya kupasha joto ndani. Mpangilio wima wa elektrodi hurahisisha kuyeyuka wima. Tanuri za tanki la kuyeyuka kwa umeme wote kwa mwaka zinaweza kufikia kina cha kuyeyuka cha zaidi ya mita 1.2, na kutoa ufafanuzi mrefu na sehemu ya kuunganisha. Eneo la isothermal la joto la juu ndani ya tanki ni la kina zaidi, na kusababisha ubora bora wa kuyeyuka na kuunganisha kwa basalt.
Ufanisi wa Nishati
Kupasha joto moja kwa moja ndani ya kuyeyuka, kuyeyuka wima, matangi ya kina zaidi, na kufunika nyenzo baridi kwenye uso wa kuyeyuka huchangia viwango vya juu vya kuyeyuka na ufanisi mkubwa wa joto. Kwanza, elektrodi zilizoingizwa moja kwa moja kwenye kuyeyuka huhakikisha matumizi kamili ya joto la Joule. Pili, kiwango cha kuyeyuka kirefu, huku kina chake kikikaribia kipenyo cha ndani cha tanuru, husababisha eneo dogo, karibu na kiwango cha chini cha uso maalum kwa kuyeyuka. Muundo huu wa kijiometri hupunguza kwa kiasi kikubwa utengamano wa joto ikilinganishwa na muundo kama sahani wa njia ya mwali. Tatu, kufunika nyenzo baridi kwenye uso wa kuyeyuka huunda "sehemu ya juu ya tanuru baridi," na kupunguza zaidi upotevu wa joto.
Kipimo cha Chini cha Kaboni
Teknolojia ya kuyeyusha umeme wote huondoa uzalishaji wa kaboni unaohusishwa na mwako wa gesi asilia katika njia ya mwali. Uzalishaji wake wa kaboni huamuliwa pekee na mchanganyiko wa nishati wa gridi ya umeme. Ikiwa umeme wa maji au vyanzo vingine vya nishati mbadala vinatumika, hakuna uzalishaji wa kaboni unaoweza kupatikana.
Uwekezaji wa Chini
Kwa kuwa mbinu ya kuyeyusha kwa kutumia umeme wote haihusishi mwako halisi wa oksijeni wa gesi asilia, hakuna haja ya kuwekeza katika vifaa vya matibabu ya mazingira ya gesi ya kutolea moshi au vifaa vya uzalishaji wa oksijeni. Zaidi ya hayo, kifuniko cha nyenzo baridi kwenye uso wa kuyeyuka kinamaanisha kuwa hakuna uwekezaji unaohitajika katika vifaa vya kurejesha joto taka. Kwa hivyo, uwekezaji wa kitengo kwa njia ya kuyeyusha kwa kutumia umeme wote ni mdogo.
Faida ya Gharama
Akiba kubwa ya nishati na kushuka kwa thamani ya chini ya mali zisizobadilika hutafsiri kuwa faida dhahiri ya gharama.
