碳纤维制造的廉价天然气的好处

天然气的使用增加趋势可能导致经济和性能优势在一定条件下,当纳入碳纤维制造设施的设计。虽然电力被认为是可靠的和一致的,在世界的许多地区,这是一个昂贵的选择当谈到工业使用。

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为了发展经济的碳纤维材料,该行业正在向解决方案考虑制造过程的所有阶段。亚博网站下载天然气的使用可以发挥至关重要的作用在解决经济学的挑战。

本文考察进步将帮助转向燃气单位和混合气体/电气设计与热均匀性和更好的控制,和一个旨在减少公用工程消耗热能转化的方法。例子来说明的好处也提到过。

普遍的植物的概念

碳纤维设施在未来将不得不从头计划为了在尽可能最低的成本。这个行业一直主要集中在减少整体效用的消费,但能源仍占5%到10%的碳纤维制造相关的总成本。

取决于天然气或电力是便宜的在一个特定的地区,碳纤维工厂将不得不适应利用两个选项之一,从而实现最低的运营成本。

然而这些年来,能源市场波动将使问题复杂化。因此,最好的解决方案是一个普遍的植物混合设计,相同的设备可以运行在天然气或电力。app亚博体育

混合动力技术将会集中在氧化炉中使用碳纤维线,因为这些烤箱能耗最近4倍。这样做的原因是延长停留时间和高纤维过程气氛妆流速,与碳化措施相比,所需的聚丙烯腈(PAN)氧化过程。

加热氧化炉的能源消耗的总能量的32%至40%用于碳纤维线。因此,任何削减电力成本在这个阶段将转化为一个关键的一般营业费用减少碳纤维线。

通用技术和在实践中它是如何工作的

氧化通常包括四到八热区域分布在两到四个大型的设备。app亚博体育相反,碳化炉可能四到十区在一个块设备。app亚博体育

烤箱是简单,包含冗余的加热设备,他们十倍的能量消耗低或高温碳化过程(Omnia,有限公司,2012),因此碳化过程倾向于从混合加热技术中获益最大。混合炉通过成本/效益分析,但随着碳化炉,它不是那么明确。

特有的氧化炉区由再循环风扇吹气跨一组电加热元件,从而提高再循环空气的温度。温度控制器控制电源提供给那些加热元件和维护程序中的特定温度纤维处理室。间接与混合炉,燃气换热器与电动系列元素将被添加。

第一个温度控制器即。燃气式热交换器,手动设置点会低于第二温度控制器即固定。、电动元素,如图1所示。这是这第一加热器将添加一个预定义的能量,第二加热器将完成任务进行必要的再循环空气的过程温度。

如果不需要气体,气体加热器将被设置为零,电动元素执行所有的任务。如果需要的加热源,当电力公用事业公司请求减少消费高峰的夏天,负载可以分布在两个加热器。如果烤箱加热迅速启动加热器可以设置为100%输出,从而实现更快的加热而不是单一的单位。

图1所示。混合加热过程。

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当前和未来的能源生产和消费的趋势

的估计对于能源产业是大大不同的今天相比,估计在过去的几年中。当前的趋势是受供应过剩部分引起的新供应发现和减少需求。

这已经改变了世界各地的能源市场的动态。公司战略优势可以受益于这些在未来地缘政治的范式转换。

近年来已经有一个非同寻常的转变在北美工具市场。其中一个变化是在天然气生产的增加存款在美国墨西哥湾海岸,美国马塞勒斯东部部分地区包括纽约,西维吉尼亚州、宾夕法尼亚州、俄亥俄州和弗吉尼亚州的一小部分,Eagle Ford页岩在德克萨斯州南部,斯威尔页岩在路易斯安那州。

最近发现在北美和其他地方鼓励能源专家和政策制定者关注天然气作为主要的驱动力去追求各种目标,如减少温室气体排放,减少对外国石油的依赖,缓解能源价格上涨的影响,加快过渡到可再生燃料。

的角色在北美天然气的能源基础设施将是巨大的。图3说明了天然气产量更高,成本更低。比世界其他地区的年代。华盛顿的决策者支持有利可图的投资环境标准不断扩大,因此,该行业继续增加对基础设施的投资。这将保持较低的天然气定价的趋势为工业消费者,远远低于电力在所有类别。

燃气技术将影响投资决策多年碳纤维氧化炉和低温炉技术仍然是能耗大户。哈珀国际领先的电气、燃气、混合炉炉技术。

理论案例研究——混合氧化技术对营业费用的影响

这里的理论分析三个碳纤维线和操作上的各种氧化能源费用的影响(OpEx)将处理。

行1 - 3米——当前的行业标准生产规模;行2 - 4米-即将到来的生产规模;和线3 - 5米,未来的生产规模。两种不同的方式为这些线也会看。

• 场景1 -电氧化
• 场景2 -气体氧化

哈珀的标准流程模型使用这些工艺参数作为输入来估计预期由加热氧化系统能源消耗的三行。然后,这些工业部门能源消费价值乘以成本的电力和天然气采购美国能源信息管理局的短期能源展望。结果如图4所示。

图4。计算年度成本氧化,2014年。

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天然气的好处并不是一直那么好。图5展示了6年成本。

图5。计算年度成本氧化,2008年。

图片来源:哈珀

天然气和电加热的成本在世界的其他地方更近。非高峰时间上有低需求电网是一个理想的时间成本效益热氧化炉和电而不是天然气。

燃气低温碳化对营业费用的影响

这里选择的影响气体或电低温碳化炉(LT)看着理解问题的困难。当温度上升过程,它使气体加热的效率降低。

适度温度曲线和基本区计数是假设建模时天然气和电力能源消耗。图6说明了成本需要加热2014 LT炉基于效用成本。图7显示了同样的结果计算但基于2008年效用成本。

图6。2014年低温碳化,年度成本计算。

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图7。2008年低温碳化,年度成本计算。

图片来源:哈珀

2008年,加热低温碳化炉与电力比天然气更便宜。今年是一个矛盾,市场力量瞬间膨胀在美国天然气的成本

这个分析也表明,即使是在美国等地。年代较低成本的天然气与电力成本,选择并不总是显而易见的。热源的偏好将是如下:好——电动烤箱,燃气LT;好——燃气烤炉、燃气LT;和最佳混合炉,气体LT。

这好/更好/最好的场景的气体与电热适用于天然气的地方不断的降低能源成本。在世界其他地区,可能有所不同。因此,混合动力装置设计是普遍有益。

其他的考虑

可靠性

在一个混合氧化系统,更大的可靠性可以通过冗余的加热源。电加热元件和燃气热交换器应该为总热负荷大小,这样他们可以包含完全电动或完全气体加热。

因此,通过冗余将完成简单的可靠性。以防热源失败,另一个可以维护操作直到结束的操作周期时,错误的单位可以改变。

日常运作

客户契约由电力公司往往昂贵的惩罚措施增加使用在用电高峰时期,比如在夏天的中午。为了避免这种情况,制造商可以减少他们的这段时间内的生产力量。

例如,在夏天,工业燃气电厂经常减少低温空气分离的输出在中午时间单位。然而这不能紧随其后的是碳纤维线作为竞选期间减少输出,如直线速度减慢,会改变时间/温度产品纤维配方,从而损害。

唯一的方法来减少用电量在竞选将会重定向的一部分负载二次加热技术在高峰时间使用天然气。

高温、超高温熔炉

最后在碳纤维线热处理步骤,即高温(HT)和超高温(UHT)本文不介绍。这些技术功能1200°C到2800°C。

天然气的有效性降低随着处理温度的增加,因此天然气通常可以用于氧化炉在250°C,和LT炉在800°C。然而,这是不可行HT和UHT熔炉。电加热技术在这些技术是最理想的。

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