İki ana akım sürekli bazalt lifi hazırlama teknolojisi

1. Alev Yöntemi

Alev yöntemi, ısının doğrudan yüzeye iletildiği bir üretim sürecini içerir. Bazalt Isı, genellikle fırının üst kısmından çıkan alevler (doğal gaz-oksijen veya sıcak hava yanması veya plazma alevleri gibi) ile üretilir. Bu birincil ısıtma yöntemi, alt elektrot ısıtmasıyla desteklenebilir. Tüm süreç eritme, berraklaştırma ve şekillendirmeyi kapsar.

Şu anda sektörde yaygın olarak kullanılan küçük, bağımsız alevli fırınlar, yalnızca üstten doğal gaz yakmalı ısıtma kullanır ve yardımcı alt elektrotlara sahip değildir. Bununla birlikte, yüksek enerji tüketimi, yüksek üretim maliyetleri ve düşük ürün maliyet etkinliği nedeniyle, bu teknolojiyi kullanan çoğu şirket ciddi kayıplar yaşıyor ve iflasın eşiğinde bulunuyor.

Alev yönteminin geliştirme yönü şöyledir: alevle ısıtılan tank fırınıBu yöntem, üstten doğal gaz-oksijen yanması ve alttan yardımcı elektrot ısıtması ile "gaz-elektrik kombinasyonu" yaklaşımını kullanmaktadır. Bu "gaz-elektrik kombinasyonu" yöntemi, üretimde mutlak ana akım teknolojidir. Cam ElyafıBu cam elyaf fırınları, özellikle ünite fırınları, oldukça olgun ve başarılı bir şekilde çalışmaktadır ve neredeyse cam elyaf tank fırını çekme fırını tasarımları için standart haline gelmiştir. Bu teknolojinin sürekli bazalt elyaf üretimine aktarılması için çabalar sarf edilmiştir, ancak sınırlı denemelere rağmen henüz başarı elde edilememiştir. Son iki yılda, bazıları farklı bir yaklaşım benimseyerek, saf doğal volkanik kaya hammaddelerinden formüle edilmiş hammaddelere (yani, büyük oranda volkanik olmayan kaya içeren) geçmiştir. Bu, 10.000 ton/yıl ve 3.500 ton/yıl alevle ısıtılan tank fırını üretim hatlarının başarılı bir şekilde devreye alınmasına ve işletilmesine yol açmıştır.

2. Tamamen Elektrikli Eritme Yöntemi

Tamamen elektrikli eritme yöntemi, elektrik enerjisinin refrakter tuğla yapılı bir bazalt fırın içinde yüksek sıcaklıktaki bazalt eriyiğine doğrudan iletildiği bir üretim sürecini içerir. Bu, elektrotlar (grafit, molibden, kalay dioksit vb.) veya diğer fiziksel yöntemler (plazma yöntemleri gibi) aracılığıyla gerçekleştirilir. Bu teknoloji eritme, berraklaştırma ve şekillendirme işlemlerini kapsar.

Çin'in sürekli bazalt lifi tamamen elektrikli eritme yöntemi, bu yöntemi kullanan küçük ölçekli bağımsız bir fırın çekme cihazının tamamlandığı 2002 yılındaki ulusal 863 Programı ile başladı. Sürekli yöntemde önemli atılımlar kaydedildi. bazalt lifi 2016 yılında, pilot ölçekli bin ton/yıl kapasiteli tamamen elektrikli bir eritme tankı fırınının tamamlanmasıyla, tamamen elektrikli eritme ve çekme teknolojisi elde edildi. Bu sistem, çok sıralı ilerlemeli elektrotlar kullanarak, 1300 mm'ye kadar erime sıvısı seviyesi derinliğine olanak tanır. Ürün monofilament çapı 9-22 μm arasında yoğunlaşmıştır ve ünitenin toplam güç tüketimi 3,0-3,5 kWh/kg olup, mükemmel enerji tasarrufu etkileri göstermektedir. 2018 yılında, 1200 ton/yıl kapasiteli tamamen elektrikli bir eritme tankı fırını üretim hattı ("bir-sekiz", 400 delikli iplikçikler kullanılarak) resmi olarak devreye alındı. Üç yıldan fazla bir süredir istikrarlı bir şekilde çalışarak, fırın ömrünün üç yıldan fazla olabileceğini doğruladı.

Bugüne kadar, saf doğal volkanik kaya hammaddeleri için sürekli bazalt lifi üretim teknolojisi, yalnızca bin ton/yıl kapasiteli tank fırın teknolojisi seviyesinde ve tamamen elektrikli eritme yöntemiyle sürdürülebilmektedir.

3. İki Teknolojik Yolun Karşılaştırılması

Yüksek sıcaklığın özellikleri bazalt eriyiğiÖzellikle düşük ısı iletkenliği, yüksek viskozitesi ve kısa malzeme özellikleri, sürekli bazalt lifi üretimini zorlaştıran unsurlardır.

• Alev Yöntemi

Eski Sovyetler Birliği'nden (şimdiki Rusya ve Ukrayna) getirilen ve Çin'in özel koşullarına uyarlanan nispeten olgun bir teknoloji olan alev yöntemi, yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, sanayileşmedeki en büyük dezavantajı, büyük ölçüde yöntemin kendisindeki doğal fiziksel yapısal kusurlardan kaynaklanan yüksek üretim maliyetleri ve düşük maliyet etkinliğidir.

Düşük Isı Kullanımı

Bu yöntemde, doğal gaz fırının üst kısmından yakılır ve alev doğrudan bazalt eriyik yüzeyini ısıtır. Isının %60'ından fazlası eriyik yüzeyinden yansıtılır ve egzoz gazları ile uzaklaştırılır. Yüksek sıcaklıktaki bazalt eriyiğinin termal iletkenliğinin yüksek sıcaklıktaki cam eriyiğine göre on kat daha düşük olduğu göz önüne alındığında, ısı transferi son derece yavaştır. Küçük, tek üniteli fırınlar yalnızca yaklaşık 15 cm'lik bir eriyik derinliğini koruyabilir. 10.000 ton/yıl kapasiteli alevle ısıtılan bazalt parti tank fırınları, yardımcı alt elektrot ısıtmasıyla 50 cm'lik bir eriyik derinliğine ulaşabilirken, eriyik fırın içinde çanak benzeri bir yapı oluşturarak büyük bir özgül yüzey alanına ve önemli ısı kaybına yol açar. Yalıtım malzemelerinden ısı kaybı %10'u aşmaktadır. Sonuç olarak, gerçek ısı kullanım oranı %30'dan azdır.

Düşük Erime Kalitesi

Alev yönteminde erime seviyesinin sığ olması nedeniyle, berraklaştırma ve homojenizasyon bölümlerinde tam homojenizasyon sağlanamaz ve bu da daha düşük erime kalitesine yol açar.

Egzoz Gazı Emisyonları

Doğal gazın yanması kükürt ve azot oksitler gibi egzoz gazları üretir.

Sera Gazı Emisyonları

Fosil yakıt olan doğal gazın yakılması, sera gazı olan CO2'nin önemli miktarlarda salınmasına neden olur.

Yüksek Ekipman Yatırımı

Doğal gaz yakımından kaynaklanan egzoz gazı emisyonlarının ele alınması, kirlilik kontrol önlemlerini gerektirmektedir. Düşük ısı kullanımı ayrıca atık ısı geri kazanım önlemlerini de zorunlu kılmaktadır. Dahası, saf oksijen yakımı oksijen üretim ekipmanı gerektirmektedir. Bu üç faktör, ekipman yatırımını önemli ölçüde artırmaktadır. Alev yöntemi için birim yatırım yaklaşık olarak ton başına 11.000-20.000 RMB'dir.

• Tamamen Elektrikli Eritme Yöntemi

Alevle eritme yöntemine kıyasla, tamamen elektrikli eritme yöntemi önemli avantajlar sunmaktadır.

Yüksek Erime Kalitesi

Tamamen elektrikli eritme teknolojisi, eriyiğin yüksek sıcaklıkta erimiş haldeyken elektriksel olarak iletken olması prensibine dayanır ve bu sayede elektrik enerjisi doğrudan eriyiğe verilerek içten ısıtma sağlanır. Elektrotların dikey düzenlenmesi, dikey eritmeyi kolaylaştırır. Binlerce ton/yıl kapasiteli tamamen elektrikli eritme tank fırınları, 1,2 metreden fazla eritme derinliğine ulaşarak daha uzun bir arıtma ve homojenizasyon bölümü sağlar. Tank içindeki yüksek sıcaklık izotermal bölgesi daha derindir, bu da bazalt için daha iyi eritme ve homojenizasyon kalitesine yol açar.

Enerji Verimliliği

Erimeye doğrudan içten ısıtma, dikey erime, daha derin tanklar ve eriyik yüzeyinde soğuk malzeme kaplaması, yüksek erime hızlarına ve yüksek termal verimliliğe katkıda bulunur. Birincisi, eriyik içine doğrudan yerleştirilen elektrotlar, Joule ısısının tam olarak kullanılmasını sağlar. İkincisi, fırının iç çapına yaklaşan derin erime seviyesi, eriyik için daha küçük, neredeyse minimum bir özgül yüzey alanı oluşturur. Bu geometrik yapı, alev yönteminin çanak benzeri yapısına kıyasla ısı kaybını önemli ölçüde azaltır. Üçüncüsü, eriyik yüzeyindeki soğuk malzeme kaplaması, ısı kaybını daha da azaltan bir "soğuk fırın üstü" oluşturur.

Düşük Karbon Ayak İzi

Tamamen elektrikli eritme teknolojisi, alev yöntemiyle doğal gaz yakılmasından kaynaklanan karbon emisyonlarını ortadan kaldırır. Karbon emisyonları tamamen elektrik şebekesinin enerji karışımına bağlıdır. Hidroelektrik veya diğer yenilenebilir enerji kaynakları kullanılırsa, sıfır karbon emisyonu elde edilebilir.

Daha Düşük Yatırım

Tamamen elektrikli eritme yöntemi, doğal gazın saf oksijenle yakılmasını içermediğinden, egzoz gazı çevresel arıtma ekipmanına veya oksijen üretim ekipmanına yatırım yapılmasına gerek yoktur. Ayrıca, erime yüzeyindeki soğuk malzeme kaplaması, atık ısı geri kazanım ekipmanına yatırım yapılmasını gerektirmez. Bu nedenle, tamamen elektrikli eritme yönteminin birim yatırım maliyeti daha düşüktür.

Maliyet Avantajı

Önemli enerji tasarrufu ve daha düşük sabit varlık amortismanı, belirgin bir maliyet avantajı anlamına gelir.