山東能源:“智造”玻纖撐起“大風車”脊梁

      1月16日,在山東能源新材料公司山東玻纖30萬噸高性能(超高模)玻纖智造項目(一期)現場,隨著年產12萬噸高模量玻纖池窯及年產3萬噸超高模量玻纖池窯開始熊熊燃燒,該生產線正式建成并進入調試生產階段。

  兩座池窯及配套的拉絲生產線,是山東玻纖30萬噸高性能(超高模)玻纖智造項目(一期)的核心,也是山東玻纖在“智能智慧工廠”建設上的一座里程碑。在實現綠色低碳的同時,這里下線的瞄準風電、航空航天等高端市場的高性能產品,讓山東玻纖在高端市場擁有了更多的話語權。

  高性能產品,高在哪?

  淺海、草原、山頂……很多人都見過徐徐轉動的白色“大風車”,也就是風力發電機。

  那你知道葉片轉動一周能發多少電嗎?

  “葉片越長,發電能力就越強。”山東玻纖工業技術研究院副經理李勇強說。全球首臺超大容量16兆瓦海上風電機組的風機葉片長達123米,旋轉起來的掃風面積相當于7個足球場,每轉動一圈最多可發電34.2千瓦時。

  然而,葉片長度越長,制作難度也就越大,對材料的要求也就越高。“即將在這個新項目下線的高性能玻纖,可用于制造120米以上的風機葉片。”李勇強自豪地說,相較于普通玻纖,高模、超高模等高性能玻纖的彈性、拉伸強度、耐彎折和耐沖擊等性能都有了大幅提升,可廣泛應用于航天、航空、艦船、化工等對材料性能要求更苛刻的領域。

  近年來,在“雙碳”大背景下,風力發電裝機規模大幅增長。據預測,2022-2027年用于制造風電葉片的風電紗,市場規模年均復合增長率約為13%左右,風電紗市場的發展,給玻纖產業帶來了機遇。

  經過多年發展,早已躋身全國玻纖行業前列的山東玻纖,在高端產品領域占比較少。如何搶占高端產品高地、提高公司在高端市場的話語權,是山東玻纖一直在考慮的問題。風電市場的高速發展,讓山東玻纖看到了機會。

  然而,想要打進風電等高端市場,并不是容易的事兒。造價動輒上億元的風力發電機,葉片生產廠家對供應商的要求極為苛刻。

  “原料配比和浸潤劑合成是突破高性能玻纖的重點。”李勇強說,從2021年開始,山東玻纖研發團隊依靠多年技術積累,通過自主研發和高校合作,不斷優化浸潤劑配方和玻璃配方等生產核心技術,進行組合優化及性能測試,最終研發出屬于自己的高性能產品,“小試和中試階段的產品已經通過相關廠家認證。”

  2023年5月22日,山東玻纖正式啟動總投資36.99億元的30萬噸高性能(超高模)玻纖智造項目。除一期工程外,項目二期還將建設1條15萬噸ECER玻纖池窯拉絲生產線。項目全部建成達產后,預計年產玻璃纖維30萬噸。

  “智能智慧工廠”,這樣“智造”

  30萬噸高性能(超高模)玻纖智造項目是山東玻纖“智能智慧工廠”建設的生動實踐。

  葉臘石、白云石和生石灰等原料被氣力輸送至配料倉自動完成配料并投入窯爐;自動卸筒裝置將原絲筒從拉絲機上卸下后,自動導引小車將原絲送至相應區域烘干、冷卻,機器人自動完成包裝、堆垛、入庫等;工作人員點動鼠標,自動化立體倉儲系統就能完成自動入庫、出庫……在山東玻纖,工作人員正在緊鑼密鼓地調試設備。

  數字化轉型是推動企業高質量發展的必由之路,誰搶先建成數字化工廠,誰就占得了發展先機。也正是因為如此,山東玻纖將數字化轉型作為新舊動能轉換的強力引擎,積極構建“數字化運營”“智能化制造”產業發展新模式。自2020年起,山東玻纖先后對8號、7號、3號三條生產線進行智能化升級改造,將數字化智能制造作為產業變革的“金鑰匙”。

  山東玻纖天炬節能公司副總經理周世華表示,30萬噸高性能(超高模)玻纖智造項目充分吸取之前各條數字化生產線建設的經驗和教訓,運用“互聯網+大數據+智能化技術”的生產運營管理模式,集MES系統、WMS系統、DCS過程控制系統、自動化物流系統、智能立體倉儲系統于一體,通過生產物流調度管理系統和工業機器人等技術與裝備的應用,實現了從訂單下達、原料入廠、產品生產、發貨全過程的數字化監控管理。

  “從原料到熔化,從拉絲產品自動搬運到AGV小車再到出庫,除了正常的巡檢工作外,將實現無人操作的全自動化、智能化生產。”周世華說,以生產控制智能化為例,30萬噸高性能(超高模)玻纖智造項目將過去每一個工序都有的控制中心整合升級為一個高自動化水平的集中管控系統,實時采集生產過程中的數據信息,在使后續質量分析、經營數據分析能夠更加快速、直接、準確同時,每個班值守人員減少5至10人。

  除此之外,30萬噸高性能(超高模)玻纖智造項目還實現了一系列突破和創新:垂直碹頂純氧燃燒技術,可使節能效果提升20%以上,減少NOX排放量70%左右,實現碳排放最優化的“綠色循環”發展新理念,同時提升玻璃產量和熔化率;在國內率先在大型玻纖窯爐中采用多排電極大功率電助熔技術,使電加熱比例達到30%左右,可以降低窯爐的空間熱負荷和火焰加熱強度,避免配合料成分揮發對玻璃組分的影響;多級余熱“飽和”應用技術實現了玻纖行業余熱“飽和”的首次應用,可使余熱利用率由50%左右提升到90%以上,實現余熱高效利用;首次在玻纖窯爐中使用低導熱率高強高鋁隔熱保溫材料,從而減少熱量損失,提高窯爐熱效率……上述技術的使用,可極大提高窯爐的“碳”飽和利用能力。

  山東玻纖30萬噸高性能(超高模)玻纖智造項目實現了數據變資產、數據創價值,數字化智能運營新模式,公司產能將進一步提高,產品質量、產品結構、產業鏈布局更為優化,差異化產品和高端產品比例提升,成本優勢更加明顯,市場競爭力也將更強。