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碳纤维生产项目节能报告

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2018-01-22
简介
本报告是对新建年产2000t 碳纤维项目的节能评估,项目主要建设原液配制单元、纺丝单元和碳化单元等主要生产装置以及总降、综合楼、原料罐区、汽车装卸栈台、污水处理、消防水站、循环水站、事故池、变配电站、焚烧、冷冻站、成品仓库、化学品库房、空压制氮站、脱盐水站、锅炉房(包括煤场、渣场)等公用工程及辅助设施区。主要消耗能源种类有电、水和煤炭;项目聚丙烯腈基原丝技术采用自动化程度较高的DMAC二步法水相聚合湿纺工艺路线;聚合采用高转化率的丙烯腈水相连续聚合工艺,以保证原丝质量。纺丝采用湿纺工艺,原液凝固成形截面均匀,避免了皮芯结构的产生。原丝后处理工段配置蒸汽高倍牵伸工艺,保证原丝产品的质量。原丝采用世界先进预氧化、低温碳化和高温碳化成套设备,提高产品质量,降低能耗。

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*************化工股份有限公司2000t/a碳纤维项目节能专项报告 *************项目管理集团有限公司二零一一年四月目录1项目基本情况11.1项目名称、主办单位及法人11.2项目简介21.3项目建设地点41.4工程方案41.5工艺技术方案、设备方案201.6劳动定员341.7原辅材料消耗351.8投资及经济效益分析362项目所在地能源供应条件422.1电力供应现状、规划及预测分析422.2水供应现状及预测分析422.3煤炭供应现状及预测分析422.4项目用能品种供应可靠性分析423合理用能标准和节能设计规范443.1相关法律、法规、规划和产业政策443.2合理用能标准及节能设计规范454项目能源消耗种类、数量及能源使用分布情况464.1项目能源消耗种类和数量分析464.2企业能耗分析475项目采用的技术工艺先进性分析和评价506项目节能措施516.2节电措施526.3节水措施536.5建筑节能536.5能源管理547节能效果分析结论551项目基本情况1.1项目名称、主办单位及法人(1)项目名称:*************化工股份有限公司2000t/a碳纤维项目(2)项目性质:新建(3)主办单位:*************化工股份有限公司(4)主办单位概况*************化工股份有限公司(以下简称“*****”)是*****(集团)有限责任公司的控股子公司(集团控股56.16%)。2001年由*****(集团)有限责任公司作为主发起人,联合*****管理公司、*****有限公司、*****管理公司、*****研究总院、*****共同设立。2009年1月21日,*****有限公司正式更名为“*************化工股份有限公司”。截止2009年底,*****股份拥有资产134.35亿元,年营业收入110亿元(其中煤化工收入76亿元),已成为*****集团发展最快的产业领域之一。随着*****集团在内蒙、新疆、陕西和河北等地所获取的煤炭资源量的增加,在煤化工领域的投资规模还会进一步加强。*************化工股份有限公司依据新的发展模式,对国内外碳纤维市场进行了详细调查,与国内外碳纤维商进行了充分的技术交流,充分了解国内碳纤维产品生产和市场的现状,决定拟建设2000t/a碳纤维装置。碳纤维现已广泛应用于航天航空、新型纺织机械、石油化工、医药器械、汽车、机械制造、建筑行业、文体用品、电信、电加热等高新技术领域。2007年国家发改委发布《化纤工业“十一五”发展指导意见》提出,“从以增加数量为主转向大力发展高新技术纤维”,特别是把事关国家产业安全的高新技术纤维材料作为重中之重,而且碳纤维被列为首位,是国家迫切需要短期内突破的高新技术纤维品种,为我国碳纤维的发展创造了条件。国家“863计划”以及有关部委都在关心我国碳纤维工业的发展及其产业化步伐,并给予强有力的支持。由此可见,根据国家产业发展和产业政策投资碳纤维项目是符合国家产业结构政策的,同时对于*****股份延伸自己的产业链在碳纤维行业内的发展和壮大是非常有益的。1.2项目简介1.2.1项目建设内容本项目2000t/a碳纤维项目主要建设内容包括:聚合单元、原液单元、纺丝单元、碳化单元的主装置和配套的给排水、配电、仪表空压站、冷冻站、总图运输、安全卫生及消防设施等。1.2.2生产规模本项目建设规模为年产2000t聚丙烯腈基碳纤维产品。1.2.2产品方案及质量标准本项目产品为聚丙烯腈基碳丝(碳纤维),项目达产后,其总生产能力为碳纤维2000t/a,聚丙烯腈原丝600t/a。原丝质量规格序号项目单位A级1纤度g/9000m(Denier)1.0±0.072单丝直径偏差值%CV≤103油剂含量%0.5–1.54含水量%1.0–2.05残留溶剂ppm≤0.106韧性g/Denier≥607伸长百分比%8-128丝束根数根12,0009单丝直径μm10.8-11.610纤维密度g/cm31.15–1.1911单位长度的质量-g/m(干基聚合物)1.3212含杂ppm≦50碳纤维产品质量规格项目A级环氧树脂-%0.75含水-%<0.5%丝束抗张强度(GPa)3.5丝束拉伸模量(GPA)230-2501.3项目建设地点本项目位于*******工业区。****位于***地带,毗邻京津冀城市群,距***市中心区80公里,距***220公里,距***120公里,距***170公里。交通便利发达,铁路有***等国铁干线东西贯通,***4条国铁支线南北相连;公路可与***高速和正在建设的***高速互通;****区25万吨级矿石码头实现了国内国际通航。从国际海运看,距***400海里,距***680海里、***935海里,与矿石出口国澳大利亚、巴西、秘鲁、南非、印度等国海运航线也十分顺畅,构成运输便捷、成本较低的海陆一体化的交通运输体系。本项目厂区东侧为***路,南侧为***路,西侧为***路,北侧为***路。铁路专用线直达厂区内,厂区公路直接连接国家骨干公路,具有交通便利、市场广阔、厂区临近原料生产基地的优势。1.4工程方案1.4.1总图运输认真执行国家基本建设的方针、政策和规定。符合总体规划,满足生产工艺流程要求,遵循防火、防爆、环保和安全等有关规范,充分考虑生产操作、检修、消防等作业需求;充分利用地形、地质、气象等自然条件,因地制宜,节约用地。1.4.1.1总平面布置全厂主要由三部分组成:主装置区、公用工程及辅助设施区、厂前区。(1)主装置区包括***配制单元、纺丝单元和碳化单元等;(2)公用工程及辅助设施区包括总降、综合楼、原料罐区、汽车装卸栈台、污水处理、消防水站、循环水站、事故池、变配电站、焚烧、冷冻站、成品仓库、化学品库房、空压制氮站、脱盐水站、锅炉房(包括煤场、渣场)等;(3)厂前区包括办公楼、倒班宿舍、机电仪维修等。主装置区布置:***。公用工程及辅助设施区布置:公用工程及辅助设施主要布置在用地的南侧,自西向东依次为污水处理、脱盐水站、事故池、化学品库房、冷冻站、空压制氮站、循环水站、消防水站和机、电、仪维修;总降靠近进线位置,布置在用地的西北角;原料罐区和汽车装卸栈台布置在总降的东侧;其南面为锅炉房;成品仓库布置在锅炉房的东面;变配电站和综合楼靠近装置布置在纺丝单元东侧;焚烧布置在碳化单元的东面。厂前区布置在用地的东南角。在厂区东、西方向各开一个出入口,东面入口作为人流出入口,西面入口作为货运出入口。厂区内设环形消防道路。厂区主干道道路路面宽度为12.0m,次干道道路路面宽度为7.0m,道路内缘转弯半径不小于12m,管架跨越道路净高不小于5m。1.4.1.2竖向布置设计原则:在保证生产运输的条件下,确保装置内标高与装置外道路标高的连接;保证各界区的标高相互协调,并使地面雨水顺利排除,不受洪水威胁。本项目场址现有地势较为平整,竖向设计采用连续式平坡式设计,竖向设计采用箭头图示的方法。场地雨水排除采用暗管式排水。由于缺少现有场地的地形图,故场地整平土方量不包括在本次设计范围内。1.4.1.3道路布置厂区新建主干道道路路面宽度为12.0m,次干道道路路面宽度为7.0m,使装置周围形成环形消防通道,满足消防通道设置和宽度要求;工艺装置各交叉口内缘转弯半径均≧12.0m,满足消防车转弯半径要求;道路与架空管廊交叉处的净空高度为5.0m,满足消防车通行的净空要求。新建道路采用城市型水泥混凝土路面。 *********项目平面布置图主要建构筑物一览表序号构建筑物名称生产类别占地面积工程量层数建构筑物形式备注耐火等级构筑面积(m2)建筑面积(m2)1***配制单元甲3钢筋砼框架封闭二级2***化单元甲1钢筋砼框架封闭二级3***丝单元甲1钢筋砼框架封闭二级4***灌区甲////5汽车卸车栈台甲1钢筋砼框架开敞式二级6化学品库房甲1钢筋砼框架封闭不采暖二级7成品仓库丙1钢筋砼框架封闭二级8总降丙2钢筋砼框架封闭二级9空压制氮站丁1钢筋砼框架封闭二级10循环水站戊1钢筋砼框架封闭二级11污水处理(加药间)戊2钢筋砼框架封闭采暖二级12脱盐水站戊1钢筋砼框架封闭采暖二级13冷冻站丁1钢筋砼框架封闭采暖二级14机、电、仪维修丁1钢筋砼框架封闭采暖二级15消防水站戊1钢筋砼框架封闭采暖二级16焚烧甲1钢筋砼框架封闭采暖二级17事故池////钢筋砼40×20×3.5(深)/18锅炉房(包括煤场、渣场)丁1钢筋砼框架封闭采暖二级19变配电站丙2钢筋砼框架封闭二级20办公室民用3钢筋砼框架封闭二级21综合楼丙3钢筋砼框架封闭采暖二级22倒班宿舍民用5钢筋砼框架封闭采暖二级23大门及门卫1民用1钢筋砼框架封闭采暖二级24大门及门卫2民用1钢筋砼框架封闭采暖二级主要存储设施一览表序号贮罐名称物料名称贮罐容量(m3)贮罐台数(台)结构形式罐体材质1****贮罐***2002立式容器Q245-R2DMAC贮罐***501固定顶罐Q235-B3***贮罐***501固定顶罐Q235-B1.4.2给排水拟建的2000t/a碳纤维项目用水由****南区净水厂供给,近期年供水能力达到8200×104m3,远期供水能力1.8×108m3,完全能满足本项目生产、生活用水需求。1.4.2.1给水系统(1)生活给水系统:生活用水主要是生活用水及装置洗眼器用水;按每人每天用水量***L设计,生活总水量15m3/d。(2)生产给水系统:主要供装置生产用水、脱盐水站补水、循环水补水。生产用水量正常203m3/h,最大249.8m3/h。(3)循环水系统:循环冷却水系统包括冷却塔、循环水泵、水稳设备等。本项目新建循环水站一座。循环水补充水量正常51.3m3/h。水量消耗表序号装置或主项名称新鲜水(m3/h)循环水(m3/h)生活水(m3/h)1生产装置741387.52空压站2663冷冻站5754*****54.45*****1.56*****7未见用水量8生活用水小计2228.5本项目新鲜水年用量为1628960m31.4.2.1排水系统按清污分流原则,将排水系统划分为生活污水系统、生产污水、初期雨水系统和清净下水、清净雨水系统。(1)生活污水、生产污水和初期污染雨水排入新建污水处理站进行预处理,达到****污水处理厂接管标准后,送到****污水处理厂处理。(2)循环水排污水、脱盐水站排水和锅炉房排水一并排入厂区清净下水管网,最终送到****污水处理厂。(3)罐区及装置区内后期的清净雨水排入厂区雨水管网,最终排入园区雨水管网。污水排放量表序号主项名称排放量(m3/h)污水处理站1生产污水*****污水43*****污水2.5152*****污水0.53合计46.045清净下水管线3清净下水*****水站排污10.3*****水站排污10锅炉房1.5合计21.8 ****水平衡图1.4.3供配电1、供电电源*************化工股份有限公司2000t/a碳纤维项目建设在****工业区内,工业区内现有****公共220kV变电站一座,安装主变压器终期3×180MVA,变电站内设220/110/10kV三个电压等级,该变电站距项目用地范围约6公里,现运行负荷约130MW。本工程拟建一座3****装置总变电所和一座0.4kV变配电站,供电方案简述如下:新建总变电所位于主装置附近,两路35kV进线电源从220kV变电站不同的35kV母线段接引,内设35kV、10kV配电装置、****及****变压器和低压成套配电装置。高、低压系统均为分段单母线接线,以放射式方式为本工程所有的高、低压用电设备供电;****kV变配电站位于厂前区,内设****变压器和低压成套配电装置,分段单母线接线,以放射式方式为本工程所有的低压用电设备供电,其供电能力和可靠性能满足本工程供电要求。2、用电负荷本工程用电负荷装机容量37818.7kW,实际运行负荷为36601.00kW,计算视在功率25351.82kVA。其中高压设备实际运行负荷为32769kW,计算视在功率为22215.62kVA;低压设备实际运行负荷为3832kW,计算视在功率3136.2kVA。用电情况详见用电负荷表。用电负荷表序号用电设备名称设备功率(kW)计算系数计算负荷KxcosψtgψPjQjSj(kW)(kVAr)(kVA)1原丝生产1.1****220.000.750.850.62165.00187.001.2****600.000.700.850.62420.00260.291.3****100.000.700.850.6270.0085.001.4****1.500.800.800.751.200.901.5****33.500.700.850.6223.4528.481.6****2.700.700.850.621.891.171.7****11.000.700.850.627.709.351.8****5.500.600.830.673.302.221.9****11.000.700.850.627.709.351.10****75.000.600.830.6745.0030.241.11****55.000.700.850.6238.5046.751.12****5.400.700.850.623.782.342碳纤维生产2.1****11.000.700.850.627.704.772.2****680.000.700.850.62476.00295.002.3****16744.000.700.850.6211720.807263.902.4****12995.000.700.850.629096.505637.502.5焚烧炉55.000.600.850.6233.0020.452.6表面处理槽37.000.700.850.6225.9016.052.7****110.000.700.850.6277.0047.722.8****90.000.600.750.8854.0047.622.9****37.000.700.850.6225.9016.052.10****37.000.600.750.8822.2019.583公辅设施3.1空压制氮站1806.000.700.800.751264.20948.153.2冷冻站860.000.850.900.48731.00354.043.3****70.000.750.800.7552.5039.383.4****423.500.800.800.75338.80254.103.5焚烧100.000.600.750.8860.0052.923.6****600.000.750.800.75450.00337.503.7****26.900.750.800.7520.1815.133.8消防水站242.000.750.800.75181.50136.133.9汽车栈台66.000.750.800.7549.5037.133.10照明490.000.901.000.00441.000.004合计36601.0025915.2016206.205乘以同时系数Ky=0.9Kw=0.9523323.6815395.896无功补偿5460.057补偿后0.9223323.689935.8425351.828变压器容量31500.009变压器负荷率0.80经计算本项目全厂实际运行负荷为36601.00kW。计算有功功率为23323.68kW,计算视在功率为25351.82kVA。本项目全年耗电量****4kWh。功率因数补偿采用高、低压补偿相结合的补偿方式。除总配电站35kV侧设高压电容补偿装置外,在各电气室母线处设并联静电电容器及功率因数自动补偿装置,使功率因数不小于0.92。3、微机监控及继电保护配置所有高压设备的监控及保护采用全微机分布式监控及保护系统。电源进线保护:装设速断、过流保护及单相接地保护10/0.4kV干式变压器的保护:装设速断、过流、温度及单相接地保护。4、低压用电设备的操作、保护用电设备的保护采用****等相应的组合作为短路、过负荷、断相、堵转及漏电保护。功率≥30kW的电机和重要电机现场安装电流表。功率≥75kW的电机采用软起动器,并根据工艺专业要求采用变频器,以利于节能增效。所有电机设现场开停控制。连续运行电机在DCS显示运行信号,重要电机根据工艺专业要求在DCS显示电流信号及可在DCS可实现紧急停车。5、检修电源在各主要装置区,选择能适应本车间环境特征的检修箱或检修插座。任何一点距检修箱的距离≤30m。6、照明根据厂房结构特征分设正常照明及事故照明。照明电源电压采用交流220V,一般检修照明及环境恶劣场所电压为36V。7、配电线路配电线路采用放射式方式敷设。厂区内的电缆采用电缆桥架、穿管埋地和直埋敷设相结合的方式。各车间的电缆采用沿桥架与穿钢管明暗配相结合敷设方式。照明导线敷设方式为穿钢管暗配或明配。并根据场所的不同选用普通型、阻燃型、耐火型以及是否带铠装的电缆。8、防静电、防雷及接地所有工艺生产装置及其管线,按工艺及管道要求做防静电接地。接地点一般不少于两点。本项目建构筑物主要按第二类防雷建构筑物设计,部分按第三类防雷建构筑物设计。屋面采用避雷带或避雷针作为防直击雷措施。屋内分级采用电涌保护器作为防感应雷及操作过电压措施。接地系统采用TN-S系统,电气设备的工作接地、保护接地以及防雷接地共用接地极,接地电阻≤4欧姆。并根据其它专业的要求采取相应的接地措施。DCS系统的工作接地根据仪表专业要求设置。1.4.4热力系统1.4.4.1生产热耗本项目生产用热主要集中在工艺生产中给工艺装置加热置换。热力介质为蒸汽,根据项目各装置消耗定额计算本项目热负荷见下表:项目生产热负荷一览表序号项目压力P(MPaG)温度(℃)蒸汽量(t/h)1工艺装置****装置0.81712.720.414317.06****装置0.81715合计24.78本项目生产年运行8000小时,计算全年蒸汽消耗量为:****×104t/a。1.4.4.2采暖热耗(1)采暖热耗分析本项目需采暖的建构筑物包括污水处理(加药间)、锅炉房、宿舍等,合计****m2,采暖热耗取20.5W/m2,采暖热负荷合计****kW。(2)采暖全年耗热量计算****市计算采暖期为****天,采暖热负荷为****kW,计算采暖期总热耗为:****GJ经计算,本项目冬季采暖总消耗热力为****GJ。采暖总消耗蒸汽量为****采暖每小时消耗蒸汽量为****0.34t/h蒸汽平衡表序号装置名称参数及蒸汽量(t/h)产出消耗10.8MPa,171℃A15t/h锅炉23.12B****2C****2.72D****5E减温减压17.4小计25.1225.1220.4MPa,143℃A0.8MPa,171℃蒸汽减温减压17.4B装置17.06C装置0.34小计17.417.41.4.4.3锅炉选型****工业区目前基础设施欠完善,通过与****工业区管委会协商,根据本项目热负荷,初步配备3台DZL15-1.00-AⅡ型蒸汽锅炉,两用一备,待****工业区基础设施完善后,蒸汽由园区统一供应。DZL15-1.00-AⅡ型锅炉参数型号DZL15-1.00-AⅡ给水温度104℃蒸汽压力1.0MPa蒸汽温度180℃蒸汽焓值2777.67kJ/kg锅炉热效率85%本项目正常生产消耗蒸汽量为19.824×104t/a,采暖期采暖消耗蒸汽量为0.101×104t/a,合计19.925×104t/a。锅炉选型能够满足项目需求。1.4.4.4焚烧炉本项目配有一台焚烧炉,焚烧温度控制在850~1100℃,废气废液在炉内的燃烧停留时间≥2S,有机物及有害物质被完全燃烧分解,焚烧后的高温烟气余热产生蒸汽,为碳化炉提供部分热量。产生蒸汽量2t/h,蒸汽压力0.8MPa,蒸汽温度171℃。1.4.4.5耗煤量本项目全年消耗蒸汽19.925×104t/a,其中锅炉提供蒸汽量为18.325×104t/a,焚烧炉余热提供蒸汽量为1.6×104t/a。项目用煤平均低位发热量为21361.87kJ/kg(0.7289kgce/kg),锅炉效率为85%,管路效率为95%,则本项目年消耗煤量为:t/a。1.5工艺技术方案、设备方案1.5.1工艺流程图原丝生产工艺流程图碳纤维生产工艺流程图1.5.2工艺技术方案拟建项目以丙烯腈为原料,采用水相沉淀聚合两步法纺丝生产原丝,再经碳化生产出碳纤维。生产装置分为以下四个单元,聚合单元、原液单元、纺丝单元、碳化单元,每个单元下设若干个工序,详见下表:装置组成序号单元名称工序1聚合单元助剂配置聚合、浆料汽提、水洗、过滤、干燥2原液单元粉料储存输送、原液配制废丝回收和处理3纺丝单元溶剂牵伸、水洗、热水牵伸、上油、干燥、卷绕、打包溶剂回收4碳化单元预氧化低温碳化、高温碳化表面处理及上浆1.5.2.1原丝生产工艺流程1.聚合单元(1)助剂配制工序(2)聚合工序(3)浆料汽提工序为了除去浆料中未反应的单体,将浆料送去汽提塔,浆料由塔的顶部进入,蒸汽由底部进入向上流动,单体被汽提脱除,在塔底获得的聚合物浆料,输送到带搅拌器的再浆化罐,而塔顶排出的单体和水蒸汽由脱盐水,冷却水,冷冻水逐级冷凝。(4)浆料水洗过滤工序利用真空转鼓过滤机除去聚合物中残留的化合物,从再浆化罐将聚合物浆料打到过滤机,使用热的脱盐水冲洗聚合物并使之通过转鼓抽真空脱水,形成聚合物滤饼,这样就从浆料中分离过滤出聚合物,滤饼落入螺旋送料器,再被送到造粒机。(5)聚合物干燥工序造粒后的聚合物落到带式输送机,然后送入链板式干燥机。干燥机分为5个区,每区的风机强制热风循环,穿透链板上的聚合物,而使之逐次干燥,干燥好的聚合物经气动输送到聚合物料仓。(6)放空淋洗系统工序含有有机物气体送洗塔淋洗除去AN气体并使之冷却,回收的AN送到回收单体罐中回用。2.原液制备单元(1)聚合物风送及储存工序风送聚合物干粉经袋式过滤器,使聚合物与输送的空气分离而落入料仓。料仓的容积要足够,以便保证纺丝生产不间断。(2)原液配制(3)原液过滤原液经过压滤机过滤,滤出的原液从纺丝原液罐的底部进入,以便容易地脱除原液中的气泡,纺丝原液储罐采用氮气封闭,纺丝原液用齿轮泵供料,经过双联精密过滤器输送到纺丝机。(4)废丝回收工序3.纺丝单元(1)纺丝和水洗浴液循环。(2)牵伸,上油和干燥(3)卷饶和包装丝束经过卷饶机,分束卷绕成筒,自动落筒,检验合格,包装送入原丝半成品仓库。(4)喷丝板清洗和组装喷丝板使用一定时间后需要清洗,以便保证纺丝成型的质量。4.溶剂回收单元(1)水的分离(2)除杂为了保证低的杂质含量,从高压蒸发器的底部取出一股物料,进入夹套管蒸汽加热器的除固体杂质系统。DMAC被蒸发掉,杂质被浓缩,而DMAC的气体被送回到高压汽化器。这样,含有杂质的浓缩液被送往盘式干燥机干燥,残留的DMAC被蒸发馏出,而杂质被排放处理。原丝公用工程消耗定额表序号名称规格单位消耗定额(吨原丝)消耗量每小时每年1电380V/10kVkWh1134708.755.67×1062循环水Δt=10℃t21001312.501.05×1073****t900562.504.5×1064****t118.4745.92×1055****t4528.132.25×1056软化水t35.722.311.79×1057蒸汽0.8MPa(G)t4.352.722.18×1040.4MPa(G)t27.317.061.37×1051.5.2.2碳纤维生产工艺流程1.预氧化单元(1)反应机理聚丙烯腈基基碳纤维氧化反应机理如下:聚丙烯腈基原丝在氧化炉中通空气进行氧化反应,制备阻燃性的预氧化纤维。聚丙烯腈基原丝预氧化是一个脱氢、环化的过程。(2)预氧化单元流程说明。2.碳化单元(1)碳化反应机理如下:预氧化纤维在碳化炉中进行碳化,制备碳纤维。预氧化纤维碳纤维混合气体。另外,在反应过程中还有上百种的副反应。(2)碳化单元流程说明预氧化纤维通过低温碳化炉和高温碳化炉进行两道碳化处理制得碳纤维。将纤维经传动辊送预氧化炉,预氧丝首先进入低温碳化炉在600~800℃的条件下碳化0.5~4h,在一定张力下线性高分子发生交联、环化、氧化、脱氧等化学反应,由于热解反应有大量分解产物如CO2、H2O、CO、CH4产生,分解产物的瞬时排出是碳化过程的技术关键之一。形成热稳定性良好的梯形高分子结构,其中含氧量为8~10%,称之为预氧化纤维。整个碳化过程都是在惰性气体保护下进行。高纯N2垂直于纤维运行方向流过,可及时带走分解产物,有利于建立新的动平衡,促进反应进行。碳化炉带有排气焚烧和除尘装置,处理排放废气以满足排放要求。3.表面处理及上浆工艺流程碳纤维经表面处理后能显著改善纤维和基体材料之间的界面粘合性,增强层间剪切强度,提高碳纤维强度利用率。碳纤维的表面处理方法很多,在工业生产上得到实际应用的主要有阳极电解氧化法和气相氧化法(O3)等。阳极电解氧化也叫做电化学氧化法,这种方法的优点是氧化反应速度快,处理时间短,可与碳纤维生产线相匹配,氧化反应缓和均匀,易于控制,处理效果显著,可使层间剪切强度得到大幅度提高,已在工业生产中得到普遍应用。经表面处理后的碳纤维进入洗涤槽洗涤,烘干后进入上浆槽。上浆剂多为改性环氧树脂,不含固化剂。上浆可保护碳纤维表面防止毛丝、及损伤,又是重要的界面层,使碳纤维与基体材料紧密结合。上浆剂的种类根据碳纤维用途加以选择。碳纤维的碳丝在进行阳极氧化等表面处理后,再进行热水洗涤和干燥处理、用集束剂对碳丝进行表面处理,最后进行干燥处理,产品通过卷绕机,分级检验后最终产品包装入库。碳纤维公用工程消耗定额表序号名称规格单位消耗定额(吨碳纤维)消耗量每小时每年1电380V/10kVkWh7754019385155.08×1062****Δt=10℃t300756.0×1053****t5012.51.0×1054****t61.51.2×1045****t102.52.0×1046蒸汽0.8MPa(G)t2054.0×104 1.5.3物料平衡原丝生产物料平衡图碳丝生产物料平衡图1.5.4主要耗能设备主要耗能设备表序号设备名称数量开备情况设备型号单机功率(kw)总功率(kw)1原丝生产1.1聚合釜11.2脱单塔11.3****1XGP-2202202201.4****1SS753-6006006001.5****11.6****1KRZ20-100真空过滤机1001001.7原液齿轮泵1****1.51.51.8纺丝机1****33.533.51.9计量泵15****0.182.71.10牵伸机1****11111.11水洗机15.55.51.12热牵伸机1VD701型七辊牵伸机11111.13上油装置175751.14干燥机155551.15卷绕机150.365.4小计1120.62碳纤维生产2.1退丝架111112.2****炉4680kVA680kVA2.3*****炉116744kVA16744kVA2.4*****炉112995kVA12995kVA2.5***炉155552.6****槽137372.7水洗装置11101102.8***装置190902.9干燥装置137372.10丝束卷绕机13737小计307963公辅设施3.1空压制氮站3.1.1空气压缩机21用1备1803603.1.2空气压缩机256011203.1.3空气干燥机21用1备6123.1.4纯化器2250500小计19923.2冷冻站3.2.1冷水机32开1备35510653.2.2循环泵32开1备75225小计12903.3纯水站3.3.1反渗透机122223.3.2清洗装置111113.3.3脱盐水泵27.5153.3.4软化水泵21122小计703.4锅炉房3.4.1蒸汽锅炉32开1备额定蒸发量:15t/h,额定压力:1.0MPa额定温度:184℃3.4.2引风机32开1备3.4.3鼓风机32开1备3.4.4上煤机32开1备3.4.5除渣机32开1备3.4.6给水泵3Q=20m3/h、H=210m3.4.7软化水泵21开1备Q=10m3/h、H=54m3.4.8循环水泵27.5153.4.9凝结水泵2Q=30m3/h、H=58m11223.4.10减温水泵21开1备Q=2m3/h、H=160m36小计5773.5焚烧1003.6循环水系统3.6.1逆流机械通风冷却塔2Q=1500m3/h3.6.2循环水泵32开1备Q=1500m3/h、H=55m小计3.7污水处理站3.7.1微电解塔2Q=25m3/h3.7.2催化氧化塔23.7.3*****泵32用1备6.63.7.4******泵32用1备123.7.5*****泵32用1备93.7.6*****泵32用1备4.53.7.7压滤机污泥泵42用2备Q=30m3/h、H=7m0.7533.7.8外排污水泵21用1备Q=30m3/h、H=35m48小计43.13.8消防水站3.8.1电动消防泵13.8.2柴油机消防泵组21用1备3.8.3稳压泵21用1备小计3743.9汽车栈台3.9.1***卸车泵1Q=45m3/h3.9.2二***卸车泵1Q=45m3/h3.9.3****卸车泵1Q=45m3/h小计3.10照明合计37818.71.6劳动定员1.6.1生产倒班制度及人力资源配置本项目生产操作岗位按四班三运转配置,成品仓库按两班制计算定员,年操作时间8000小时。…
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