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【大众日报】“智造”玻纤撑起“大风车”脊梁

作者: 范振峰 王东升 石桥   发布日期: 2024年01月18日   来源: 山东能源集团新材料有限公司

1月16日,在山东能源新材料公司山东玻纤30万吨高性能(超高模)玻纤智造项目(一期)现场,随着年产12万吨高模量玻纤池窑及年产3万吨超高模量玻纤池窑开始熊熊燃烧,该生产线正式建成并进入调试生产阶段。

两座池窑及配套的拉丝生产线,是山东玻纤30万吨高性能(超高模)玻纤智造项目(一期)的核心,也是山东玻纤在“智能智慧工厂”建设上的一座里程碑。在实现绿色低碳的同时,这里下线的瞄准风电、航空航天等高端市场的高性能产品,让山东玻纤在高端市场拥有了更多的话语权。

高性能产品,高在哪?

浅海、草原、山顶……很多人都见过徐徐转动的白色“大风车”,也就是风力发电机。

那你知道叶片转动一周能发多少电吗?

“叶片越长,发电能力就越强。”山东玻纤工业技术研究院副经理李勇强说。全球首台超大容量16兆瓦海上风电机组的风机叶片长达123米,旋转起来的扫风面积相当于7个足球场,每转动一圈最多可发电34.2千瓦时。

然而,叶片长度越长,制作难度也就越大,对材料的要求也就越高。“即将在这个新项目下线的高性能玻纤,可用于制造120米以上的风机叶片。”李勇强自豪地说,相较于普通玻纤,高模、超高模等高性能玻纤的弹性、拉伸强度、耐弯折和耐冲击等性能都有了大幅提升,可广泛应用于航天、航空、舰船、化工等对材料性能要求更苛刻的领域。

近年来,在“双碳”大背景下,风力发电装机规模大幅增长。据预测,2022-2027年用于制造风电叶片的风电纱,市场规模年均复合增长率约为13%左右,风电纱市场的发展,给玻纤产业带来了机遇。

经过多年发展,早已跻身全国玻纤行业前列的山东玻纤,在高端产品领域占比较少。如何抢占高端产品高地、提高公司在高端市场的话语权,是山东玻纤一直在考虑的问题。风电市场的高速发展,让山东玻纤看到了机会。

然而,想要打进风电等高端市场,并不是容易的事儿。造价动辄上亿元的风力发电机,叶片生产厂家对供应商的要求极为苛刻。

“原料配比和浸润剂合成是突破高性能玻纤的重点。”李勇强说,从2021年开始,山东玻纤研发团队依靠多年技术积累,通过自主研发和高校合作,不断优化浸润剂配方和玻璃配方等生产核心技术,进行组合优化及性能测试,最终研发出属于自己的高性能产品,“小试和中试阶段的产品已经通过相关厂家认证。”

2023年5月22日,山东玻纤正式启动总投资36.99亿元的30万吨高性能(超高模)玻纤智造项目。除一期工程外,项目二期还将建设1条15万吨ECER玻纤池窑拉丝生产线。项目全部建成达产后,预计年产玻璃纤维30万吨。

“智能智慧工厂”,这样“智造”

30万吨高性能(超高模)玻纤智造项目是山东玻纤“智能智慧工厂”建设的生动实践。

叶腊石、白云石和生石灰等原料被气力输送至配料仓自动完成配料并投入窑炉;自动卸筒装置将原丝筒从拉丝机上卸下后,自动导引小车将原丝送至相应区域烘干、冷却,机器人自动完成包装、堆垛、入库等;工作人员点动鼠标,自动化立体仓储系统就能完成自动入库、出库……在山东玻纤,工作人员正在紧锣密鼓地调试设备。

数字化转型是推动企业高质量发展的必由之路,谁抢先建成数字化工厂,谁就占得了发展先机。也正是因为如此,山东玻纤将数字化转型作为新旧动能转换的强力引擎,积极构建“数字化运营”“智能化制造”产业发展新模式。自2020年起,山东玻纤先后对8号、7号、3号三条生产线进行智能化升级改造,将数字化智能制造作为产业变革的“金钥匙”。

山东玻纤天炬节能公司副总经理周世华表示,30万吨高性能(超高模)玻纤智造项目充分吸取之前各条数字化生产线建设的经验和教训,运用“互联网+大数据+智能化技术”的生产运营管理模式,集MES系统、WMS系统、DCS过程控制系统、自动化物流系统、智能立体仓储系统于一体,通过生产物流调度管理系统和工业机器人等技术与装备的应用,实现了从订单下达、原料入厂、产品生产、发货全过程的数字化监控管理。

“从原料到熔化,从拉丝产品自动搬运到AGV小车再到出库,除了正常的巡检工作外,将实现无人操作的全自动化、智能化生产。”周世华说,以生产控制智能化为例,30万吨高性能(超高模)玻纤智造项目将过去每一个工序都有的控制中心整合升级为一个高自动化水平的集中管控系统,实时采集生产过程中的数据信息,在使后续质量分析、经营数据分析能够更加快速、直接、准确同时,每个班值守人员减少5至10人。

除此之外,30万吨高性能(超高模)玻纤智造项目还实现了一系列突破和创新:垂直碹顶纯氧燃烧技术,可使节能效果提升20%以上,减少NOX排放量70%左右,实现碳排放最优化的“绿色循环”发展新理念,同时提升玻璃产量和熔化率;在国内率先在大型玻纤窑炉中采用多排电极大功率电助熔技术,使电加热比例达到30%左右,可以降低窑炉的空间热负荷和火焰加热强度,避免配合料成分挥发对玻璃组分的影响;多级余热“饱和”应用技术实现了玻纤行业余热“饱和”的首次应用,可使余热利用率由50%左右提升到90%以上,实现余热高效利用;首次在玻纤窑炉中使用低导热率高强高铝隔热保温材料,从而减少热量损失,提高窑炉热效率……上述技术的使用,可极大提高窑炉的“碳”饱和利用能力。

山东玻纤30万吨高性能(超高模)玻纤智造项目实现了数据变资产、数据创价值,数字化智能运营新模式,公司产能将进一步提高,产品质量、产品结构、产业链布局更为优化,差异化产品和高端产品比例提升,成本优势更加明显,市场竞争力也将更强。