碳纤维行业的低成本天然气

哈珀国际公司总部位于纽约州布法罗市，是一家员工所有的公司，专门从事热处理系统。它是碳纤维扩大业务的主要合作伙伴。

公司主要专注于创新，复杂，复杂的材料加工，复杂的气固相互作用，连续和批量加工，精确的大气控制和高纯度要求。

哈珀国际提供以下多学科工程服务：

• 工业
• 电
• 机械
• 化学
• 陶瓷
• 过程和集成

本文探讨了电力和天然气成本及其市场动态和波动对碳纤维生产的影响，在目前和近期的未来情景。

经济学框架

世界范围内公用事业价格的波动可能造成商业风险，并导致生产过程中无法预测的成本。采用多功能的、规划良好的工厂设备进行生产，可以解决这一问题app亚博体育碳纤维植物。这样的工厂可以部署在全球任何地方。

图1显示了碳纤维制造成本结构的估算模型。公用事业占总生产成本的5%到10%。这只用于碳化生产。

图1。制造成本(CF)基于1500 TPY 12k(90分钟，90秒，90秒RT)。

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能源市场回顾

图2显示了全球电价。

图2。2014年工业用电估算价格(美分/千瓦时)。

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全球电价波动可归因于以下因素:

• 由于基础设施，能源，企业结构和成本规定，所以通过地点的成本与情况不同
• 成本往往与国家到国家的不同之处，例如工业电费范围在美国的州0.03和0.15美元之间。
• 使用创新的环境标准和改变投入的全球趋势正在从煤炭转向天然气

图3显示了全球天然气市场。

图3。世界液化天然气预计2013年11月着陆和中心价格(美元/mmbtu)。

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以下是全球气体市场的关键外卖：

• 公用事业费率主要取决于一个国家的基础设施、资源和产业政策
• 尽管全球天然气定价存在不一致，但全球各地都出现了相当大的产量

欧洲天然气贸易

欧洲是计划中的基础设施建设的一个例子天然气．正在计划或开发许多运输系统，这将大大提高欧洲天然气的可用性（图4）。

图4。欧洲天然气贸易:2012 -2013。

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主要能量混合国家：美国

自上世纪50年代以来，石油一直在美国能源结构中占据主导地位，尽管自上世纪70年代末以来，石油在能源结构中的比重一直在稳步下降。煤炭的情况也类似。

然而，天然气不仅在能源生产中越来越重要，而且在电力中也越来越重要。据估计，到2015年，这种天然气将占能源结构的26.5%(图5)。

图5。美国的一次能源组合。

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按国家划分的一次能源结构:德国

德国取决于煤炭和石油的能量和电力。可再生能源和天然气良好地放置在不久的将来替代这些燃料。此外，环境问题将继续降低国家对煤炭的依赖（图6）。

图6。主要能量混合。

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按国家划分的一次能源结构:中国

煤炭是中国的主要能源，预计将逐渐趋于稳定。与此同时，天然气、石油和可再生能源的使用量将显著增加(图7)。

图7。中国的主要能量混合。

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按国家划分的一次能源结构:日本

福岛核事故之后，天然气在很大程度上取代了核能。当日本重振核电行业时，看到石油和煤炭行业的变化将是令人兴奋的。

此外，使用天然气作为临时替代能源可能会降低成本，并增加未来天然气的可用性(图8)。

图8。2000-2013年日本燃料净发电量为太瓦时(TWh)。

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北美天然气和电力价格

与石油和石油相比，北美的天然气价格保持稳定。新的货源和运输系统的改进使运力增加，价格持续稳定。

电力成本继续增加，但增幅不大(图9)。一般来说，电力价格要比天然气高得多。然而，各地区之间存在着很大的价格差异。

图9。北美的天然气、电力和天然气价格。

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电波动

效用成本在全年中发生变化，甚至在白天波动，如图10所示。

图10。电气波动。

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有些观测结果碳纤维生产，公用事业是一个主要的成本因素;全球范围内的公用事业价格是随机的，需要改变;而且波动性在所有主要大洲都很明显。

这些问题可以通过设备设计降低风险来克服，成本策略也应该考虑在内。app亚博体育此外，成本节约方面的压力持续存在，以支持更多的航空航天和汽车应用。

对碳纤维生产的影响

燃气碳纤维生产解决方案可以在碳纤维生产中发挥重要作用，有助于提高能源市场的挥发性动态。

燃烧系统设计选项- LT炉和燃气燃烧器

燃烧器类型

• 热空气
• 寒冷的空气
• 自我恢复

烟道布置

• 个人区域
• 充电结束
• 出料端

热回收

• 预热气氛气体
• 预热燃烧空气

燃烧器类型、热回收和影响效率的烟道布置有多种选择。然而，可以为特定的线路配置效率。

LT炉煤气与电动运营成本的主要外带如下：

• 与电力相比，天然气的能量消耗较高，这可能归因于燃气燃烧系统的烟道丧失。使用不同的热回收方案可以减少这些烟道损失。
• 在节省公用事业成本方面有一个值得注意的奖励。
• 对于大约1500 TPY的LT系统来说，节省是非常可观的。这些节余必须考虑到水电费用的未来趋势，并按照安装地点的现有费率进行评估。

燃气LT炉

哈珀多年来一直在开发燃气系统。这些LT炉具有所需的均匀性，以满足客户的复杂需求（图11）。该公司对3米宽的系统进行了热均匀性，具有出色的结果。

由于对燃烧器、烟气管理、布置和设置的深思熟虑，这些结果是可能的。所有这些因素在确定系统性能方面起着关键作用。

图11。燃气炉。

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氧化炉-气/电

与LT系统相比，烘箱需要大量的能量，因此在渗碳生产线上消耗大量的能量。因此，为了获得长期的成功，选择能量的最佳价值是很重要的。

在使用氧化炉的情况下，可显著节省约1500 TPY的LT系统。但是，必须考虑到未来的公用事业费用趋势，并按照安装地点的现有费率进行评估。

混合烤箱

混合烤箱有以下优点:

• 启动更快
• 减少停机时间
• 使用双实用程序选项增加可用性
• 可根据当前成本选择燃料
• 一个通用工厂，可以部署在世界任何地方

结论

虽然电气和天然气的市场动态和波动率可能会影响碳纤维生产线，但全球的天然气有更大的可用性。这种低成本的天然气可用于碳纤维制造业以维持竞争优势。此外，在燃气系统中可能会降低能量成本。

哈珀国际

哈伯国际是全球领先的热处理解决方案和技术服务的先进材料的生产。亚博网站下载从概念到商业化，从研究规模到全生产线运营，哈珀始终处于世界上最创新的炉和烤箱设计的前沿。几十年来，我们率先开发了一些最独特的定制系统，专注于在高达3000°C的高温和非环境大气中加工材料。亚博网站下载

哈珀服务于先进、尖端的材料市场，包括纤维和长丝，粉末，金属氧化物，技术陶瓷，稀土，石墨烯，能源设备材料和核材料。亚博网站下载我们对这些新兴产业的支持始于研发的早期阶段，无论是企业研发中心、大学、政府机构还是初创企业。哈珀是整个开发过程中的合作伙伴，协助先进材料的规模化和商业化，这将改变我们的日常生活。亚博网站下载

这些信息已经从哈珀国际提供的材料中获得，审查和改编。亚博网站下载

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