中国玻璃纤维技术60年的发展回顾

http://www.texnet.com.cn/ 2018-06-27 16:26:54 来源:玻纤情报网

  2018年是我国改革开放40周年,也是中国玻纤工业诞生60周年。经过60年的发展,我国玻纤工业的产能产量位居世界首位,产业结构日趋完善、下游应用不断拓宽,特别是近几年全行业主营收入及利润水平保持高位运行,这离不开整个行业技术的研发与进步,尤其是池窑拉丝生产技术的突破让我国玻纤工业有了极大的飞跃。

  在5月29日召开的全国玻璃纤维专业情报信息网第39届年会上,南京玻璃纤维研究设计院有限公司副总经理兼总工于守富做了题为《中国玻纤技术60年的发展》的报告,内容可以说是相当硬核了!情报君将该报告的内容整理给小伙伴们,让我们一起来回顾一下中国玻纤工业60年的历史变迁和技术发展吧!

  一60年回顾

  中国玻纤工业经过60年的发展,目前生产规模位居世界首位,池窑拉丝技术处于国际先进部分领先水平,产业结构逐渐完善,行业盈利水平保持稳定增长。

  中国玻纤工业化可以分为三个发展阶段:

  1958 ~ 1988

  第一阶段

  1958年,中国玻纤工业开始起航,为配合国防军工的需求,在这30年中,先后建立了以上海耀华、杭州玻璃总厂、陕西玻纤总厂、四川玻纤厂、常州天马二五三厂等16家大中型玻纤企业为骨干的完整的玻纤工业体系。这30年,中国的玻纤工艺技术以球法坩埚拉丝为主。中国玻纤工业实现了从无到有的过程。

  1989~2008

  第二阶段

  这20年,以引进首条池窑拉丝生产线为标志,中国玻纤工业从坩埚进入到池窑时代,产量从4万吨发展到160万吨,中国成为全球玻纤产量、使用、出口第一大国,实现了从小到大的飞跃。

  2008~2018

  第三阶段

  十年的时间,中国玻纤产量从160万吨增长到408万吨,全球的占比达到了2/3,产业结构进行调整,池窑法生产占比逐年提高,达到94%~95%,实现了从大到强的过程。

  关键节点回顾

  1、国外玻纤工业

  1930年代,美国发明玻璃纤维坩埚拉丝生产技术

  1938年,欧文斯科宁开始使用全铂的坩埚

  1945年以后,成立法国圣戈班、英国特纳石棉、日本东洋纺织株式会社等玻纤企业

  1958~1959年,美国欧文斯科宁和PPG相继建成玻璃纤维池窑拉丝生产线

  2、中国玻纤工业

  1948年,中国诞生玻纤生产

  中国玻璃纤维工业社拉制出1kg玻璃纤维丝;同年,上海斯美玻璃纤维厂成立,标志着我国玻璃纤维的诞生。

  1958年,工业化体系的建设

  上海耀华玻璃厂年产500吨无碱玻纤车间建成投产,标志着我国玻璃纤维工业体系建设开始。

  1964年,成立玻纤专业科研设计机构

  我国成立玻璃纤维行业唯一的科研院所南京玻璃纤维研究设计院,负责我国玻纤行业的科研、设计和生产,成为了我国玻璃纤维工业化的助推器和技术支撑。

  1988年,开始玻纤池窑生产

  珠海玻纤首次引进年产4000吨无碱玻璃纤维池窑拉丝生产线全套技术和装备,开始了我国池窑法生产玻璃纤维的新征程,该项目获得了国家优秀设计银奖,标志着我国开启现代化的玻纤生产。

  1997年,自主设计万吨池窑

  国内首条万吨级无碱玻璃纤维池窑拉丝生产线在泰山玻璃纤维公司投产,该项目获得了国家优秀工程设计金奖,标志着我国池窑万吨级技术有了新的突破,打破了国外对中国玻纤池窑技术的垄断。

  1998年,全国产化池窑拉丝

  我国第一条完全国产化技术与装备的7500吨池窑生产线在杭州新兴玻璃纤维有限公司建设投产,标志着我国全面掌握全套生产技术与装备,为我国玻纤工业发展奠定了基础。此项目荣获国家科技进步一等奖。

  2004年,规模化池窑拉丝

  巨石集团建设国内第一条6万吨池窑拉丝生产线,开启大规模生产形式。效率提高显著、能耗降低明显。

  2007年,单线规模最大池窑线

  巨石集团年产12万池窑拉丝生产线点火,成为当时世界上单线规模最大的生产线。以上两个项目为中国玻纤池窑大型化起到了非常好的示范作用。

  2006年全电熔池窑实现工业化生产

  江苏九鼎新材料年产1.4万吨/年全电熔玻璃纤维生产线投产,这也是全球首条万吨级的全电熔玻纤池窑拉丝生产线,标志着我国在电熔池窑玻璃纤维生产法上取得突破。

  2007年,中碱池窑拉丝实现工业化生产

  江西大华玻璃纤维有限公司年产3万吨中碱玻纤马蹄焰池窑生产线投产。标志着我国在中碱池窑化生产技术取得突破。

  2007年,中国玻纤产量世界第一

  我国玻璃纤维产量达到160万吨,跃居世界第一。2008年中国玻璃纤维的使用量和出口量成为世界第一。

  2011年,海外建厂

  为应对海外市场遭遇的贸易壁垒,CPIC作为国内首家企业,迈出了海外投资的步伐,标志着中国“走出去”战略真正实施。随后巨石集团成功建设了埃及年产25万吨的玻纤生产企业,目前巨石也将玻纤池窑建在了全球玻纤的发源地美国。另外,泰山玻纤、四川威玻也参与到了全球化的进程中。

  2015年,智能制造

  泰山玻璃纤维有限公司建立了“玻璃纤维智能工厂试点示范”项目,这是全国首批入选项目,也是玻纤行业唯一首批入选的示范项目。标志着玻璃纤维生产在智能控制、自动化和信息化方面达到国际先进水平。

  机器人替代人的趋势日益显现。工人人均劳动生产率大幅提高,自动下纱、自动搬运、自动码垛、自动仓储技术开始普遍采用。

  中国成为掌握单元池窑、马蹄焰池窑、全电熔池窑生产玻璃纤维技术唯一的国家;

  中国成为掌握燃烧重油、天然气、液化石油气、发生炉煤气以及全电熔制技术的国家;

  中国成为全球玻纤第一生产大国、使用大国、出口大国。

  世界玻纤格局

  2017年全球玻纤总产量约620万吨,其中我国玻璃纤维产量400多万吨,主营收入1673.6亿元,利总136.7亿。

  全球玻纤生产的格局正在悄然发生着变化:原世界玻纤三大公司中的二强欧洲圣戈班与美国PPG公司现已逐步退出玻纤产业。中国的巨石、泰山、重庆三大玻纤公司已成为前五强,巨石已稳坐老大的位置。玻纤三分天下中国有其二。

  中国玻纤发展60年,实现从无到有、从小到大、从弱到强、从跟跑到并跑、到超越。

  二近十年的技术进步

  中国玻纤工业从1988年开始了现代化的生产。30年的高速发展,中国玻纤企业已站立在世界玻纤工业的前列,成为领头羊和发动机,尤其是近10年各项技术达到国际先进、部分领先的水平。

  1、国内外玻纤池窑技术指标对比

  2、玻纤池窑单线产能的对比

  从我国玻纤池窑规模和平均单线产能看,近10年我国玻纤工业池窑技术来得到了快速的发展。平均单线产能由3.12万吨提到4.84万吨,最高单线产能达到了12万吨。

  3、玻纤性能指标进一步提高

  成分由E玻纤自主研发提升,实现了无硼无氟配方ECR成分(各厂成分名称不同)。强度、模量与耐腐蚀性能较E玻纤更优异。

  原料成本降低40%以上。由此促进了行业的成本与性能的竞争力。

  4、原料综合利用

  随着矿山资源贫瘠,玻璃原料成分稳定性要求提高。各企业纷纷建立粉料加工厂,通过精密配料,实现低品位矿石的综合利用。叶蜡石从含氧化铝21%以上到目前可使用15%的贫矿。

  5、窑炉规模化成套技术

  规模:窑炉熔制大型化粗纱窑8万吨是个起点,目前10~12万吨正在成为主流,最大的窑炉15万吨。细纱窑达到6万吨。规模化即可带来低成本。

  熔化:熔化率1.4发展到3.5t/m2能耗960大卡/kg玻璃液电助熔成主流发展。

  窑龄:窑炉寿命达到10年以上,窑炉材料质量提高,窑炉结构优化,砖缝冷却和流液洞下沉式结构等。

  窑炉燃烧:普遍采用纯氧燃烧的方法,也提出了立体燃烧的概念,氧气技术预热开始出现。

  通路燃烧:由空气变为纯氧燃烧,通路结构形式多样化(H、双H、双丰、圭型结构)

  电助熔:电辅助熔化达30~50%

  特种玻纤:特种纤维实现池窑化生产

  计算机模拟为优化窑炉大型化设计方案提供依据。

  纯氧立体燃烧和大功率电助熔技术的广泛使用,热利用率进一步提高。

  6、纤维成型

  精确控制漏板冷却、工艺风、操作环境风双风空调系统,满足产品质量提升的要求,漏板单个生产线数量达300块,5200H短切、6000H直接纱开始多个工厂使用,单位产量粗纱≥3吨,细纱≥1.2吨拉丝,2分拉----4 6 8 10分拉。

  在纤维成形的工艺区域,提出了装修式设计的概念,意味着节能效率良好,保冷保热措施齐全,整个工艺环境较好,对产品质量有所提升。

  7、浸润剂配制技术

  输出流程图(左)|全自动配制系统(右)

  8、智能化控制

  DCS控制范围扩展到全厂,结合生产信息与管理ERP的自动化制造,智能管理和云计算和存储开始采用。专家系统开始应用。

  设备自动化水平提高,下纱、搬运、码垛、仓储都实现自动化。机器人替代人的趋势日益显现。工人劳动生产率大大提高,吨纱人工工资降低50~100元/吨。

  9、清洁生产、节能技术的发展

  废丝:回窑或再利用。

  废气:脱硫+SNCR脱销+电除尘,对环境影响大大降低(SiO₂≤200mg/m³;NOx≤200 mg/m³;尘≤20 mg/m³)低于国家和行业标准。

  废水:采用物理+生化+膜滤技术,废水的回用率提高。

  节能:工厂设备发热冷却、废气余热回收、空调、冷冻水保冷措施、建筑物节能保温的采用,节约了能源,降低能耗。

  10、快速增长的玻纤制品

  电子纱、电子布:在10年过程中我国的电子纱从25万t/年扩产到50万t/年,质量不断提高,促进了我国成为CCL第一生产大国。

  经编织物:我国经编织物在10年的过程中从4万t/年扩产到26万t/年,使我国成为风电新增装机容量第一大国。

  增强热塑产品:我国在10年的过程中将增强热塑用纱从12万t/年扩产至55万t/年,较好的满足了电器和汽车等领域的需求。

  网布等涂层产业织物:在10年的发展过程中,我国建筑网布等产业织物从24万t/年扩产至50万t/年,很好地满足了我国建筑节能和装饰的需求。

  短切毡、薄毡无纺织物:在10年的发展过程中,我国短切毡和薄毡从16.3万t/年扩产至50万t/年,满足了我国复合材料,尤其是复材板瓦和沥青瓦的需求。

  三问题及展望

  中国玻纤的发展仍存在诸多问题,需要全行业清醒认识、引起重视,共同提升生产水平,强化应用研究,丰富产品品种,以满足各类复合材料日益提高的性能要求。

  1、我国玻纤工业目前存在问题

  ⑴、高附加值产品欠缺

  从进出口数据看,我国进口的产品单位价格相比出口的产品高,说明我国玻纤高档产品的产能还相对欠缺。

  ⑵、应用开发能力有待加强

  玻纤的深加工制品的发展速度相对落后于玻纤产能的释放。制品应用开发的步调基本仍跟随国外的步伐,并仍存在较大的差距。行业同质化现象严重。

  ⑶、高档装备不足

  专业的玻纤用自动化、智能化专业设备还需研究开发与应用研究。如全自动卸筒、智能设备、管理系统连接、可靠性等。

  ⑷、产业技能工人的培训

  目前玻纤行业的技能工人相对难招。一方面需要行业的引导,加强对技能工人的培训,另一方面提升产业自动化水平。

  ⑸、产业集聚区加强引导

  我国玻纤产业集聚区有河北任丘、江西上犹、安徽旌德、山东单县和四川宣汉等地区。地方政府对产业的支持、管理和引导对玻纤产业集聚区的发展取了相当大的作用。

  2、我国玻纤工业发展建议

  玻纤生产持续提升生产水平,强化应用研究,丰富产品品种,满足各类复合材料日益提高的性能要求。

  总体要求

  扩新品:在传统玻纤产品的基础上,开发性能更优异的玻纤,如耐碱性好、耐热性好、介电系数低的纤维;增加玻纤纱种类支撑玻纤增强领域的延伸;为配合成型工艺要求的变化,开发相应混杂纤维及多结构复合的增强织物。

  提水平:推广自动化、智能化生产线的效果,提高新的功能性纤维的规模化生产水平;开发相应的生产装备,以保障各类增强织物的加速开发,通过实现自动化、智能化制品水平来提高生产效率。

  抓质量:完善质量控制体系;提高产品标准,开展创品牌活动;提高三废利用,做好环境治理和绿色生产。

  具体建议

  智能生产:加快自动化生产装备的制造和应用,将信息化管理从管理层贯穿到企业整个生产、管理、资金、物流、服务环节,最终全行业实现智能生产、智能工厂。

  国际化:随着我国“走出去”战略和“一带一路”构想的稳步推进,我国玻纤企业海外总产能将超65万吨。面对全球玻纤市场的大舞台,中国玻纤企业国际化的步伐将越走越稳健。

  绿色环保:在环境问题日益突出、绿色环保理念深入人心的当下,玻纤生产不仅要做到绿色环保,而且需要玻纤制品在“绿色环保”中发挥重要的作用。

  产业园区:充分发挥当地领军企业的示范带头作用,在我国打造一批纤维复材、微纤维玻纤及纤维电子等领域的产业园区,为疏通产业链、规范地方产业发展发挥重要作用。

  中国玻纤工业经过60年的发展,生产产量超过世界产量的60%以上,技术能力处于领先水平。让我们继续努力,探讨未来行业发展方向,使我国玻纤工业在“创新协同绿色转型”的大环境下,超越引领,真正成为世界玻纤强国。

文章关键词: 玻璃纤维   
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