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科技板块4:工业

主要场景:工业驱动

工业设想

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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)。

  1. 工业产品与能耗

见附表

  1. 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、CD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

2024-10-14 08:17:32

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