高效碳纤维复合材料耐腐蚀泵是装备制造业的高端产品,具有2项发明专利自主知识产权。该产品具有效率高、重量轻、强度高、耐腐蚀、使用寿命长、振动噪音低等优异性能,广泛用于石油化工、有色金属冶炼、制酸用酸、焦化等行业,正在逐步取代使用寿命短和效率低的塑料泵。
1.技术概述
本项目采用重量轻、模量高、耐腐蚀、抗疲劳、线膨胀系数低、振动阻尼大、振动噪音低等优点的碳纤维复合材料研制耐酸腐蚀的泵。该产品以其效率高、节能效果明显用以替代目前石油化工、有色金属冶炼、制酸用酸、焦化行业中大量使用的效率低下的高耗能塑料泵。
该产品目前仅美国有生产,用于舰船及大型船舶辅机泵,经查新国内仅有我公司研制生产碳纤维耐腐蚀泵用于装备制造业中。该产品拥有核心技术,为公司专利技术产品,独立研制一条耐稀酸腐蚀碳纤维复合材料预浸料生产线,产品根据用户需求进行批量生产。
2.节能原理
采用模具压制碳纤维复合材料泵体及叶轮,泵体流道、叶轮完全符合遵循国际上先进的苏尔寿设计的水力模型的尺寸及精度,其尺寸及精度远高于金属泵铸造件的尺寸及精度,表面光洁度高,更高于塑料泵的尺寸和强度(塑料泵叶轮的叶片,为适应塑料材质,其叶片厚度很厚,而且叶片不是扭曲叶片,因此其泵的水力模型无法和碳纤维复合材料泵的水力模型相比。因此碳纤维泵的效率远高于市场上同类的塑料泵。
碳纤维叶轮比金属泵叶轮轻,仅是金属叶轮重量的1/5,因此转动惯量小,泵效率高。
3.推广应用可行性分析
(1)技术可行性分析
1)材料:碳纤维复合材料的强度高于金属材料,耐腐蚀性能优于塑料,材料上完全满足金属泵的高强度要求和塑料泵的耐腐蚀要求。
2) 配方:富鼎碳素的高效碳纤维泵材料配方为发明专利,满足高强度、耐腐蚀要求。
3) 成型工艺:富鼎碳素的专利成型工艺,确保碳纤维泵的各项性能满足标准要求。
4) 水力模型:富鼎碳素的碳纤维泵水力模型设计采用国外先进技术,比塑料泵效率平均高32%,在节能减排方面有非常大的优势。
(2) 市场可行性分析
目前已有碳纤维泵在制酸、有色冶炼等行业连续稳定运行,为用户节省了可观的电费,特别是替代效率低下的塑料泵,将会有非常大的市场前景。
4.经济和社会效益分析
(1)经济效益
在有色金属冶炼、煤炭焦化、硫酸等行业中应用的耐酸泵有各种规格,碳纤维复合材料耐腐蚀泵平均每台按5万元(不含电机)计算,生产成本约3.8万元,若年销售1000台,销售额约5000万元 ,利润率可达24%。
(2)社会效益
此产品节能效果显著。由于目前上述行业多使用寿命短、效率低的塑料泵,如改用碳纤维复合材料耐腐蚀泵,效率大大提高,同时节能带来的社会效益显著。具体说明如下:
1)葫芦岛锌厂:根据葫芦岛锌业股份有限公司硫酸厂试用结果,在泵流量、扬程等指标相同情况下,塑料泵工作电流为66A,碳纤维泵工作电流为44A,碳纤维泵比塑料泵工作电流少22A,节电效果显著。同以100AY-60泵比较:该泵每台每年比塑料泵节电101,470kw/h(按工业用电1元/(kw/h)计算为10.147万元,对于一个用上千台耐酸泵的工厂来说,如果都用碳纤维复合材料耐酸泵,则仅节电一项就有十分可观的经济效益和节能减排的社会效益。
2)赤峰红烨锌冶炼有限公司炼锌二分厂试验结论为:该泵寿命长,噪音低,耐腐蚀性强,效率上比塑料泵高25个百分点左右,运行平稳性,效率,噪声,振动,都达到了国家标准。
3)批量使用测试报告。中条山侯马北铜硫酸车间净化工序稀酸循环泵是空塔、填料塔生产运行关键设备,原使用904不锈钢泵,由于不锈钢材料腐蚀速度快,使用寿命仅一个半月,生产成本高,一个生产周期备件消耗达70万以上,同时极大增加维修维护的劳动强度,成为制药制酸系统稳定运行的重大隐患。2013年企业将净化系统的泵全部换成碳纤维泵,并且至今运行比较稳定。批量测试结果表明“碳纤维泵运转2年连续测试结果来看,效率增加,电流减少,噪音减少,效果有了明显的改善,年节约资金可达50万元”。