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作為韓國(guó)七大綜合商社之一的曉星集團(tuán)從2000年代初期著手自主研發(fā)碳素纖維，2011年，曉星與全羅北道、全州市、韓國(guó)碳素融合技術(shù)院等研究機(jī)構(gòu)合作，在韓國(guó)國(guó)內(nèi)率先開發(fā)出了TANSOME碳纖維。截止目前，曉星已在位于全羅北道全州的工廠內(nèi)投產(chǎn)了3條高性能碳纖維生產(chǎn)線，產(chǎn)品主要為T700/T800等級(jí)碳纖維。精功科技作為氧化爐供應(yīng)商，非常榮幸地參與了第2條和第3條碳纖維生產(chǎn)線的建設(shè)。
基于前期合作打下的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)和氧化爐的穩(wěn)定高效運(yùn)行，曉星于近日向精功科技確認(rèn)了第4條生產(chǎn)線所需的氧化爐訂單，根據(jù)公開報(bào)道，新線將于2023年4月份投產(chǎn)，擴(kuò)建的目的是為了滿足對(duì)生態(tài)友好型汽車燃料（如氫氣和天然氣）日益增長(zhǎng)的儲(chǔ)存需求，尤其是氫能源經(jīng)濟(jì)的振興，預(yù)計(jì)將推動(dòng)用于儲(chǔ)存氣體壓力容器的需求，而碳纖維壓力容器的應(yīng)用主要為氫燃料汽車、加氫站和氫氣運(yùn)輸?shù)取?br />
氧化爐作為碳纖維生產(chǎn)線中的核心裝備，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量起到了舉足輕重的作用。本次精功科技交付的氧化爐以及接下去第4條線配套的氧化爐都區(qū)別于國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段主流的電加熱型氧化爐，次采用天然氣加熱器作為氧化爐的熱源。RHT 間接空氣加熱器配置行業(yè)的燃燒器、燃燒室和廢氣管道組成一個(gè)獨(dú)立的單元，便于安裝以及提供佳性能。同時(shí)，RHT間接空氣加熱器也是一個(gè)完全整合的系統(tǒng)，包括：熱交換器、燃燒室、燃燒器、助燃風(fēng)機(jī)、燃?xì)忾y組以及燃燒控制系統(tǒng)，加熱器本體采用高溫合金制造。其基本工作原理是：根據(jù)氧化爐的設(shè)定溫度與爐體實(shí)際溫度，來(lái)調(diào)節(jié)天然氣進(jìn)氣閥門的開度大小，從而調(diào)節(jié)天然氣的耗量，并以此來(lái)調(diào)節(jié)加熱器的熱能輸出。天然氣在燃燒室燃燒后，產(chǎn)生的高溫氣體會(huì)經(jīng)過(guò)由管束組成的熱交換器與過(guò)程空氣進(jìn)行熱能交換，并后由排廢口排出。燃燒室與熱交換器處于氧化爐的循環(huán)風(fēng)道中，爐內(nèi)空氣通過(guò)不停的流經(jīng)燃燒室與熱交換器的表面，吸收加熱器產(chǎn)生的熱能從而實(shí)現(xiàn)對(duì)爐內(nèi)空氣的加熱。加熱器所處的循環(huán)風(fēng)道經(jīng)過(guò)精確計(jì)算、專業(yè)CFD模擬，得到優(yōu)化的風(fēng)道結(jié)構(gòu)，能使循環(huán)空氣均勻的分布于燃燒室與熱交換器的表面，保證燃燒室及熱交換器能夠均勻的散熱，避免發(fā)生因氣流不穩(wěn)定而產(chǎn)生的局部高溫，導(dǎo)致燃燒室及熱交換器的損壞，同時(shí)具有低的過(guò)程風(fēng)壓降，降低系統(tǒng)損耗。
RHT間接空氣加熱器還具有以下特點(diǎn)：
燃燒廢氣與過(guò)程空氣隔絕
爐膛超溫保護(hù)
過(guò)程風(fēng)量檢測(cè)
熱膨脹自由浮動(dòng)設(shè)計(jì)
熱效率60-75%
低過(guò)程空氣壓降
結(jié)構(gòu)堅(jiān)固
另外，燃燒系統(tǒng)在滿足應(yīng)用的前提下，可以具有以下安全功能：
燃?xì)飧邏毫ΡＷo(hù)，燃?xì)獾蛪毫ΡＷo(hù)，雙閥內(nèi)漏檢測(cè)，自動(dòng)吹掃，爐膛超溫保護(hù)，助燃風(fēng)檢測(cè)，循環(huán)風(fēng)檢測(cè)，自檢UV火焰探測(cè)器，雙火檢自動(dòng)火焰檢測(cè)等。
目前，在節(jié)能減排的總方針下，減少單位工業(yè)增加值能耗已勢(shì)在必行。現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)工業(yè)化應(yīng)用的氧化爐基本都以電加熱為主，多數(shù)生產(chǎn)線中氧化爐的裝機(jī)功率已超過(guò)整線總功率的50%，是十足的能耗大戶。在市場(chǎng)追逐高效低能耗裝備的當(dāng)下，精功科技從氧化爐入手，通過(guò)近2年時(shí)間不斷測(cè)試和優(yōu)化，順利研發(fā)出了天然氣加熱型氧化爐并完成了工業(yè)化應(yīng)用。
相對(duì)于電加熱型氧化爐，天然氣加熱型氧化爐有如下優(yōu)勢(shì)：
1）項(xiàng)目投資方面
大量減少項(xiàng)目公用工程高低配投入
減少設(shè)備電控和線纜投入
2）運(yùn)行能耗方面
以常規(guī)3米氧化爐為例，在空載250℃下，單溫區(qū)控溫一小時(shí)，使用電加熱的溫區(qū)電耗量約為322度，使用天然氣加熱的溫區(qū)天然氣耗量約為19.6立方。單條碳纖維生產(chǎn)線一般配置8-12個(gè)溫區(qū)，產(chǎn)線每年運(yùn)行時(shí)間都在7200小時(shí)以上，一年下來(lái)的運(yùn)行成本降低將相當(dāng)可觀。
當(dāng)然，在實(shí)際滿載工況下，由于根據(jù)不同原絲、工藝溫度、不同地區(qū)電價(jià)和天然氣價(jià)格，電加熱和天然氣加熱運(yùn)行成本都會(huì)相應(yīng)有所調(diào)整，天然氣降本優(yōu)勢(shì)也會(huì)隨之縮小或放大，但是優(yōu)勢(shì)始終存在，在工業(yè)用電價(jià)格昂貴的地區(qū)尤其明顯。
近年，碳纖維作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)不可或缺的戰(zhàn)略性新材料，在風(fēng)力發(fā)電、壓力容器、航空航天、體育休閑、光伏碳碳制品等領(lǐng)域需求旺盛，國(guó)內(nèi)在建以及宣布將建的項(xiàng)目超乎以往任何時(shí)候。多數(shù)產(chǎn)業(yè)，從產(chǎn)能大擴(kuò)產(chǎn)到供需平衡，經(jīng)歷的是產(chǎn)品質(zhì)量和成本的洗禮。碳纖維未來(lái)在百家齊放的盛況下，比拼的主體也將是產(chǎn)品質(zhì)量和成本，我們有理由相信天然氣加熱型氧化爐的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越受歡迎和普及。
