科技板块4:工业
主要场景:工业驱动
工业设想
- 工厂设计
我们世界的工业布局由若干个工业模块构成,每个工业模块都为集装箱化设计,可自由移动或拼接。
平时各工业模块通过道路交通运输工业原料和产品,在紧急状态下可通过集装箱的对接实现产业上下游一体化。
为提高安全性。我们的每种核心工业生产线都分为主体工业与副本工业,设置在两个不同的工业模块中。当主体工业进行设备维护时,副本工业会进入生产。
工业生产线具有兼容性。生产线可以通过调节输入生产多种产品。对生产较为单一的生产线,还能进行改装。从而解决某些工业生产线产能过剩的问题。
- 工业原料
据统计,我们的世界大部分必需的工业原料都可以在海南岛上获取。我们将会开发海底矿产,并有在其它地区建立采矿点位的打算。在发展后期,我们世界将逐渐减少矿产资源的开发,用回收废弃金属和制造生物质高分子材料的方法实现不可再生资源0开采。
对氧化硼等附近没有矿产储备的矿产,我们将携带能支持约50年的工业半成品。之后将开展合作,与其它有需求的小组共同开发相应的矿产资源。
- 工业产品
我们的世界建立的工业体系相对完整,在扩建后基本可以实现自给自足。
由于需求量较小,氯碱工业、电解铝等工业都存在严重的产能过剩问题,目前未找到合适的解决方案。
- 工业人员
工业设备采用全自动形式,但需要控制管理人员、维修支持与设计人员、与新工艺开发人员。人员数量约1030人。
- 工业发展
工业体系拥有自我修复能力。在极端灾害降临时,工业模块可通过集装箱移动的方式躲避灾害。并通过对接的方式继续生产。在灾后重建时,可通过改装生产线等方式,具有由少量(不超过2个)幸存的工业模块生产出完整的工业体系的能力。
工业体系拥有扩张能力。可以通过在模块内部增加生产线的方式发展工业。当工业规模产生质变时,可以通过制造新的工业模块的方式发展工业(新的工业模块也需要配置一定数量的核心工业副本)。
- 工业产品与能耗
见附表
- 工业占地
约240000立方米,具体设计正在等待外交成果。
具体设计
工业构成(带*为核心工业)
无机工业:矿产开采、*氯碱工业、*全氢还原钢、冶铜、电解铝、合成氨、化肥制造、无土栽培营养液调配、锰结核加工、水泥生产、高强玻璃纤维制造
有机化工:石油与天然气开采、石油加工、橡胶和塑料工业、合成纤维制造
轻工业:*海水淡化与自来水生产、食品加工、服装制造、造纸、医药制造、日用品制造、娱乐用品制造。
10年内待拓展工业:火药制造、普通玻璃制造、*装备制造、船舶制造、电子设备制造、其它制造业
100年内待拓展工业:卫星制造与发射、生物高分子材料制造、其它尖端制造业
工业模块一览
由模块A、B、C、D组成。每个模块占地12000平方米*5米。
每个模块包含1-2个核心工业与一些附属工业。
模块A:*海水淡化与自来水生产-多级闪蒸工艺、*氯碱工业-主体、合成氨、化肥制造、无土栽培营养液调配
模块B:*全氢还原钢-主体、*海水淡化与自来水生产-反渗透工艺、冶铜、锰结核加工、电解铝
模块C:*全氢还原钢-副本、石油加工、橡胶和塑料工业、合成纤维制造
模块D:*氯碱工业-副本、食品加工、服装制造、造纸、医药制造、日用品制造、娱乐用品制造
注:1.平时模块A与模块D对接。
2.氯碱工业副本始终开启,作为制氢储能项目。
附表
无机工业
海水淡化
对工业用冷却水,直接抽取海水或使用反渗透法制得的淡水。反渗透法能耗2.9kwh/m³。计划制水130000t,人均耗能153.9kwh。
对农业用水和饮用水,采用多级闪蒸工艺制水。能耗5.5kwh/m³。计划制水250000t,人均耗能561.2kwh。
水泥生产
湿法生产具有操作简单,生料成分容易控制,产品质量好,料浆输送方便,车间扬尘少等优点,缺点是热耗高(熟料热耗通常为5234~6490焦/千克)
1t水泥耗能100kg标准煤+80kwh电能
100kg标准煤=814.4kwh
人均水泥消费量20㎏
人均耗能16.3kwh燃料+1.6kwh电能
冶铝业
人均耗铝27.3kg
原铝生产耗能:13000kwh/t
人均耗能:354.71kwh
冶铜
产量过低,不考虑能量消耗。
人均铜消费量3kg
共计7350kg(锰结核提炼副产物)
氯碱工业制氢气
extrapolating from our measurements indicates that at a practically relevant production rate of 4 kA m−2, the electricity consumption per ton of NaOH produced is 1,337 kWh with the organocatalyst versus 1,402 kWh with the DSA, equating to an electricity saving of 4.6%.
来源:https://www.nature.com/articles/s41586-023-05886-z#citeas
翻译:生产一吨NaOH+25kg氢气=280m³氢气,需1337kwh电能
全氢还原钢
使用全氢工艺冶炼钢铁,每吨钢的氢气需求大致在600-1000Nm³(取800m³)之间。这一数据来源于多个权威来源,包括《工业领域碳达峰实施方案》的分析以及钢铁企业的实际经验。
人均钢消费量 600kg
https://worldsteel.org/wp-content/uploads/WSIF-2024_CN.pdf
人均耗能480m³氢气
合成氨
生产每吨氨气消耗25GJ=7000kwh电能+0.1765t=1985.625m³氢气
化肥
尿素:每吨31.67GJ=8797.2kwh,消耗氨气0.63t
硝酸铵:每吨38.74GJ=10750kwh,消耗氨气0.425t
磷肥(磷酸一氢铵、磷酸二氢铵):每吨33.72GJ=9366.67kwh,消耗氨气0.185t
钾肥:海藻灰
无土栽培营养液
需要:雨水收集器(纯净水)。需水90000t。
配方:普通营养液(每升):
尿素:0.5克
磷酸二氢钾(KH₂PO₄):0.3克
硫酸钙(CaSO₄):0.1克
硫酸镁(MgSO₄):0.05克
硫酸锌(ZnSO₄):0.0001克
硫酸铁(FeSO₄):0.0003克
硫酸铜(CuSO₄):0.0001克
硫酸锰(MnSO₄):0.0003克
硼酸(H₃BO₃):0.0002克
营养液消耗量:3升/平方米/天
以栽培白菜为例计算蔬菜消耗量:产量:3.75kg/㎡,生长周期约40天。即32升/kg。
蔬菜总需求量:665t/年。
水稻产量:1051.5kg/亩=1.57725㎏/㎡,一年生产5季。即139升/㎏。
水稻总需求量450t/年
故营养液总消耗量:83830000升/年。人均消耗量:34216升。
人均需要尿素:17.1kg,耗能150.5kwh,消耗氨气10.78kg。
人均需要磷酸:10.265kg,耗能96.15kwh,消耗氨气1.9kg。
总计共需氨气:12.68kg,耗能88.76kwh+25.18m³氢气
总计共需氢气(不考虑用作储能):185.18m³,耗能884.23kwh
锰结核提炼(暂定与其它小组合作)
高强玻璃纤维
每吨消耗1.8180t标准煤=14776.3kwh
年需求量5t
人均耗能30kwh
总计耗能2337.3kwh
有机化工
石油以及天然气开采
耗能估计:300kwh/t
参考数据:2023年中国总耗油量:60.59亿桶=9632.5982亿升,人均耗油量:688升=584kg,耗能:175.45kwh
石油加工
耗能:581.5kwh/t
橡胶及塑料工业
参考数据:人均能耗322.4kwh,参考中国2023年数据
https://www.stats.gov.cn/sj/ndsj/2023/indexch.htm
橡胶工业
天然橡胶加工耗电先进值:304kwh/t
天然橡胶人均消费量:4.26kg,耗电量1.3kwh
合成橡胶人均消耗量12.36kg
生产1t合成橡胶约需要3t石油+4645.7kwh耗能
以全部使用合成橡胶计算:橡胶人均消费量16.62kg
耗油49.86kg,耗能77.21kwh
塑料工业
中国初级形态塑料年产量:11488.10万吨,中国塑料消费量:1.3亿吨
人均塑料消费量:92.86kg
生产1t初级形态塑料约需要3t石油
塑料生产耗能:300kwh/t 3140kwh/t
人均耗油278.58kg,耗能291.58kwh
合成纤维
生产1t涤纶约需要0.3t原油,耗燃料2802kwh,耗电800kwh
人均消耗量436kg,需原油130.8kg,耗燃料1221.67kwh+耗电348.8kwh
共耗油459.24kg,从开采到石油加工共耗能404.82kwh
石油产业人均总耗能:2344.08kwh
轻工业
参考中国统计年鉴2023数据
https://www.stats.gov.cn/sj/ndsj/2023/indexch.htm
行业 | 总耗能(万吨标准煤) |
农副食品加工业 | 4315 |
食品制造业 | 2417 |
酒、饮料和精制茶制造业 | 1287 |
纺织服装、服饰业 | 989 |
造纸和纸制品业 | 4204 |
医药制造业 | 2395 |
通用设备制造业 | 4345 |
专用设备制造业 | 1991 |
电气机械和器材制造业 | 3910 |
计算机、通信和其他电子设备制造业 | 6004 |
仪器仪表制造业 | 290 |
其他制造业 | 2230 |
废弃资源综合利用业 | 714 |
金属制品、机械和设备修理业 | 70 |
水的生产和供应业 | 2164 |
文教、工美、体育和娱乐用品制造业 | 545 |
总计 | 37870 |
对本世界,将表格改为如下形式:
行业 | 人均耗能(千瓦时) |
农副食品加工业 | 184 |
食品制造业 | 93 |
酒、饮料和精制茶制造业 | 40 |
纺织服装、服饰业 | 57 |
造纸和纸制品业 | 75 |
医药制造业 | 139 |
通用设备制造业 | 126 |
专用设备制造业 | 157 |
电气机械和器材制造业 | 185 |
计算机、通信和其他电子设备制造业 | 349 |
仪器仪表制造业 | 17 |
其他制造业 | 129 |
废弃资源综合利用业 | 13 |
金属制品、机械和设备修理业 | 4 |
水的生产和供应业 | 252 |
文教、工美、体育和娱乐用品制造业 | 32 |
总计 | 1852 |
人均耗能1852kwh
工业人均总能耗:6533.4kwh
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