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工业区

工业区设计

总览:整体呈三层分布,外层为重工业园区(包括工业废料处理)和港口,中层为原材料加工与新材料研发实验室,内层为轻工业园区及相关实验室。

重工业(金属材料加工、化工、机械制造、建筑材料加工):

  • 钢铁工业:减少煤炭等高污染原料的使用,采取相对能耗较高的电渣钢炼钢技术,及利用电流通过熔渣是产生的电阻热作为热源进行熔炼的方法,提高金属纯度,改善铸锭结晶。且产生的钢种繁多,可应对多种钢类产品需求


 

电渣重熔技术生产的刚才达到军事级别精度,其在现实中较为出名的也是在坦克炮管领域的使用。除上述用途外,电渣重熔技术还可用于生产高强度青铜以及其他铝、铜、铁、银等有色金属的合金,并且还可以直接生产大直径钢锭、厚板坯、中空管坯、大型柴油机曲轴、轧辊、大型齿轮、高压容器、炮管等优质铸钢件。


能源消耗:本世界人均钢材消耗量预计约为0.5t/年,按世界先进标准,钢铁工业占人均能耗425.5kw.h

  • 化学工业:化学工业园区建设计划与港口融合,直接接收海上钻井平台采集的石油原料输入,进行相关石化产品加工。按照传统化工行业分类分为石油化工、基础化工、化学化纤。其中基础化工、化学化纤相关部门分配于轻工业园区内,负责化肥、有机品、无机品、氯碱、精细与专用化学品、农药、日用化学品、塑料制品以及橡胶制品的研发与制造(基础化工与化纤化工均采用实验室生产规模以节约空间,相关问题在轻工业中进行说明)

以下主要说明本世界的石油化工:

本世界的石油化工相较现实中的石油化工偏重点不同,主要集中于利用石油天然气等加工生产高分子树脂,塑料,纤维等高分子材料原料,该过程中的副产品用于混合动力机械的运行(相关部分见交通模块)。一般需要经过提炼、裂解各种石化基本原料(单体)后,再经(聚合或缩合反应)而的到高分子树脂等材料,这些材料经过运输进入实验是进行进一步的适应性加工,最终进入轻工业园区,进行产品生产。

石油化工过程中产生的污染主要与原料相关,通过增加烷基化,出去苯前身物,催化汽油加氢、FCC进料加氢脱硫,异构化等炼厂工艺减少环境污染,世界初始阶段采用目前国内外较为推崇的加氢处理—FCC组合工艺降低硫含量,之后相关实验室的主要研究方向为寻找更加高效催化剂和工艺进一步降低污染,同时寻找替代资源,在不增加能耗且不降低生活质量的前提下逐步脱离对于石油的依赖性,计划在世界发展40年左右时将石油的消费量降至一半

能源消耗:

本世界预测人均需求量为:0.137*4.96 = 0.67952t/年

人均能耗:(如果采用汽车)0.67952/0.26*1000 = 2613.53846kwh/年

(如果排除汽车消耗)1742.35897kwh/年,生活医疗建筑材料采用生物质材料,在这方面完全摆脱石油塑料,使能耗降低40%,所以最终能耗约为1045.41538kwh/年。

  • 机械制造:

机械制造整体上来说是一个系统工程,特别强调计算机技术、信息技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术,简单来说需要一个高效的管理协调系统进行管理调控使其效率达到最高。对于生产过程采用流水线式无人化生产,及利用机器人进行机械生产组装于此采用类似于阿里云城市智慧大脑技术,对机械化工厂进行数据管控,通过在各个机械下安装传感器监控装置运行状态,并将数据传输至云服务器进行数据处理,同时其余所有厂房中均配有相应的传感器与数据采集装置,实时更新数据,进行精准调控,提高生产效率。

设备介绍:

自动化机器人主要分为轻型机器人与重型机器人

 


 1、ABB


上图演示线以生产优盘作为典型的小件装配案例,生产线由一个配料的人工站、一个卡扣装配的 IRB 120 站、一个视觉贴标的 IRB 1200 站和一个插装的 YuMi 站组成,应用磁力抓取和回弹实现无接触式传动。

 

2、安川


本套喷涂系统由六轴机器人 MPX1150 和 MOTOFEDERΠ 系统构成,能够在宽度仅 2m的紧凑空间作业,机身比以前更纤细及智能化、省能源。

 

3、李群自动化


可提高打磨质量和产品光洁度,提高生产效率,改善工作环境,并具有可再开发性等

 

4、新时达


有效提高工作效率,节约生产成本

 

5、雅马哈


上述已存在机器人为相关模板,仅在进入新世界初期进行使用,之后会按照需求进行升级改造,此处仅供概念性参考。

机械制造工厂配备大型机器人

 

自动化工厂主要由控制器、机器人、伺服电机、传感器、变频器、电磁阀、工业相机、仪器仪表、控制柜及部分组成,其中控制器中的数据会实时上传至云存储器进行数据存储与更新,每季度进行一次设备检查便于参考,控制柜设置在地下,工作人员通过工业相机与监控设备对工厂内实际情况进行观察,以进行合理判断。相关研究团队主要进行自动化软件的更新与维护,不断改进算法,提高管理效率。

自动化工厂能耗:配备完整的生产线,按照当今的自动化工厂效率来算,生产一辆完整汽车只要不到五分钟,全天工作12小时,每月耗电量使20000到30000度,鉴于世界人数较少且不会大量使用汽车等重型工具,机械化工厂主要的作用为应对不时之需,假设一年生产1000台车为标准,工厂大致每年需运行63小时,约为一周时间能耗为5000度每年,平均每人5.53kwh,加上预热,通风,照明,维护等一系列工作,人均约10.24kwh.

总能耗:5000kwh/年

人均能耗:10.24kwh/年

  • 建材工厂:日后建设主要采用木材建筑,建材工厂近似于小型木料场,配备抓木车,旋切,库房,车间,晒场,托盘架,下雨天可生产工作两天。占地约3至5亩

 

轻工业:轻工业与人们的生活紧密相关,由重工业与相关实验提供加工过后的原材料在轻工业中进行产品的直接生产,相较于传统的高效率流水线式生产,本世界选择采用计划式生产,即按需进行生产,配备尽量少的生产机器,占用尽量少的空间,满足人们的生活需求。

  • 食品加工:食品加工部门相对特殊,在位置安排上计划靠近农庄和牧场,直接对原材料进行精细加工。

 

查理工厂:负责制品,调味品,水果制品,酒类,饮料,糖果加工,工厂靠近水果园,大部分采取人工加工。

新康帝酒窖:酒窖设在地下,酒窖内采取智能化方式调控温度与湿度,酿造期间禁止人员进入,整体规格按勃艮第一级园规格建造

(特级园太浪费)。酒窖进行整体性划分,区块之间进行隔温处理,以适应不同品类的酒的酿造需求。

地上工厂采取人力流水线式生产,严格监控食品质量,单双周轮换制,每天工作8小时,一周6天,单双周分别50人,总共人员100人


 

乐世工厂:地理位置上靠近小麦,大豆一类农产品产园,负责膨化食品,休闲食品,面制品,乳制品,豆制品,米制品,薯制品加工,该部分采取机器与人工相结合方式进行生产,机器对膨化食品,休闲食品,面制品进行批量化生产处理,同时也进行产品的分装与包装,人工对于乳制品,豆制品,米制品,薯制品进行加工。人力30人,工作制度与查理工厂相似。按照农业去提供数据,奶制品每人每天300g,全年98988kg

 

蔬心工厂:负责蔬菜加工,靠近蔬菜种植园与生态餐厅,生态餐厅中的供应食品由该工厂进行初步加工再供给厨房,为方便人员的对接与安排,采取人工方式进行食品加工,人员数量再50至60人不定,工作制同上。

特殊部门:分子美食研究所

   分子料理又名分子美食学,是将所有的烹饪技术和结果,用科学方法去解释,并用数字精确控制的一项烹饪技术。

  分子料理的出现,是人类从微观角度真正认识食物的重要标志。它将烹饪这一数千年的重复劳作,用物理、化学、生物学等现代科学理论来打破和重建。

   分子料理被戏称为现代“巫术”,比如,它可以让马铃薯以泡沫状出现,让荔枝变成鱼子酱状,在具有鱼子酱的口感的同时,还保留有荔枝的味道。采用一系列在科学实验或实验室中才能见到的新奇技术,对食材进行精细化与创意性的加工,打破常规食物的呈现方式,为人们的料理世界描绘新的图景。

 

   本世界设有专门的分子美食研究机构,定期推出分子料理的美食,为本世界人们的胜过增加趣味性,也在于提醒人们不断探索与打破常规。

 

每个食品加工场内配有相应的独立仓库对于生产之后的食品进行储存,按照不同的食品存储需求进行存储,定期检查食品质量,保证食品安全性,对于过期食品采取发酵等方式进行转化利用,但为尽量减少浪费,每日工厂运作前都会通过大数据对于当日的需求量进行估计,以减少食物浪费。

 

能耗:食品加工大部分采用人工加工方式,对于电力的消耗主要集中再酒窖,仓库,通风照明等系统。蔬菜每人每天250g,全年98988kg,水果每人每天200g 全年65992kg,谷薯类每人每天300g全年98988kg,食品加工加上储存,每年加工近2倍需求量食品,

 

纺织工业:

世界定位海南,全年气候相对温和,基本在25℃以上,对于羽绒之类保暖材料需求较少,本地纺织工业主要生产棉,丝,麻质衣物,同时配合相关实验室,可能还会生产高分子材料为基础,面向未来的材质衣物,一般类衣物在工厂内生产,特定衣物则在实验室内生产,采取预约制度,每季度一次预约,进行定量生产,减少能量损耗。

 

除了生产部门外还设有接待服饰部门:

服饰部:部门主要采取个性化服装定制,建设专属接待中心,服装加工厂,每个季度开始有规定的两周可以进行电话或者网上预约进行服装定制(定制期以外时间主要负责各类工作装,专业服装的研究改进,设计,生产)

个性化定制流程:全身扫描获取3D建模数据->虚拟试衣->流水线生产

 

   设备介绍:配备基本的纺织厂相关设备:

适应海南的气候,最冷的1至2月气温保持在16至24℃,因此主要使用透气材料,如蚕丝,亚麻布等用于衣物制造,同时具备生产人造纤维,棉质衣物等材料衣物的生产能力。

 

梳棉机:TC5-3机型,与刚当转杯纺配套的高产梳棉机,单产水平可达220kg/h,清除洁杂能力高,可减轻转杯纺纺纱箱的除杂负担。机上配有T-CON优化装置,可在线保证每一个梳理原件之间的隔距,以达到更好的梳理质量,保护针布不受损伤。

 

精梳机:采用单眼直型式,本世界采用JWF1286型全自动精梳机,集自动退管、自动换卷、自动街头“三自动”装置为一体,突破技术瓶颈,转速高达500r/min,各项性能指标相较以往机型由大幅提高,棉结排除率高,产量高达74kg/h,效率高达93%,提供故障远程诊断能力,实现精梳生产过程的全自动化,满足高效、低耗的生产要求。

 

条并卷机:JWF1383型,具有高稳定性可靠性,操作方便快捷、低耗高效等特点,与精梳机之间架设棉卷与空管的自动运输系统,提高运行效率,节约人工成本。

 

粗纱机:参考2011年常州吉星产488粗纱机

细纱机:参考DW7040H型数字式小样细纱机

 

纳米纤维材料加工设备:NS8S1600纳米纤维量产设备


单元数:1

聚合物:PA6

纳米纤维层克重:0.03gsm

平均纤维直径:150nm

有效使用时间:85%

每年生产能力可以达到20,000,000m2

用于生产:

个人防护:口罩、防护服、创伤修复材料

工业生产:工程机械进气净化、废弃排放除尘净化

日常生活:空调系统净化、洁净室精华、车内空气净化、防水透气功能服装

其他:增强复合材料、航空航天、吸引材料、组织工程、载药碳纳米纤维、传感器、催化剂、电池隔膜等

(因该技术对于有特殊的空调系统与粘合技术需求,对于纤维材料的生产主要在实验室环境中进行)

能耗:以人均29.4kg纺织纤维为标准,全年总能耗29.4*904*566.8/481 = 31318.4692kg标煤,占人均能耗281.661173kwh

 

日用品工业:

主要包括日用机械、小家电、塑料制品、家居用品、餐具、厨具、玩具、箱包、小五金、日化、和卫浴用具等产品。

本地的日用品工业与手工业相结合,家居用品,箱包采取手工制,在民间培养手工艺人。

结合海南气候与地理特点,主要采用木制家具


   地中海木制衣柜

   

   欧式真皮沙发实木雕花

   

   美式家具实木布艺沙发

箱包产品采取人工进行画皮,手工开料,品检,铲皮,台面制作,衣车,清洁等一系列工序。

 

日用机械,小家电制造:统一建厂制造,在来到世界之初即携带当今各大主流手机,家电企业的相关技术。

智能化生产设备,小规模生产基地,一万平方米车渐渐,严格管理工序,专业设计团队,提高生产效率。

采取一站式服务,通过网上或电话咨询方式进行产品预约定制,为每一位公民提供个性化服务,从设计、生产、包装、全程跟进订单生产进展,定期告知生产进度。


能耗:相比于一般电子加工厂的中央空调系统,本世界采用海水冷却,通过冷却水泵吸入海水,通过工厂内的温度交换管道和智能化控制系统进行温度调控,在工厂内循环后排出重新进入洋流,过程中不产生污染物质,全天能耗约50*40*24 = 48kwh,全年能耗约为48*365 = 17520kwh,人均能耗19.380531kwh

 

材料制造:

主要采用生物质材料(实验室制造)

  • 淀粉与可生物降解塑料混炼:采用脂肪族聚酯活着脂肪族聚酯混合淀粉制造,脂肪族聚酯主要包括以可再生资源为原料生产的聚乳酸、由微生物合成的聚羟基脂肪酸酯(如PHB、PH)。

此类材料性能尚不能完全与石油基塑料媲美,只能用作一般塑料包装。

  • 二氧化碳共聚物:二氧化碳聚合生产的可降解塑料,主要集中在包装和医用材料上。
  • 生物合成可生物降解塑料:有微生物直接合成生产的热可塑性高分子材料,主要是β—羟基丁酸脂类聚合物。该类产品结晶性较强,机械五行不好,容易被热降解,难以进行加工,只能用于生物医学工程和组织工程等高价值产品 
  • 淀粉基材料:淀粉机器水解产物葡萄糖经发酵可生产醇、醛、酮酸、酯、醚、等有机化学品,可作为生产高分子材料的原料

淀粉经过物理、化学或生物的方法进行改性可以制备多种淀粉衍生物,并已广泛用于造纸、纺织、制革、胶粘剂、制药、化妆品、洗涤剂、超吸水材料、水处絮凝剂等领域。以热塑性淀粉及淀粉衍生物为基底添加增塑剂或者将淀粉及其衍生物作为添加剂与可降解的合成高聚物共混、接枝共聚等可制备生物可降解塑料。

产品:全淀粉热塑性塑料,淀粉含量再90%以上,添加的其他组分也是可降解的

  • 甲壳素基材料:天然有机物中,数量最大的是纤维素(植物生成),其次是甲壳素(动物生成)。广泛存在于甲壳纲动物虾和蟹的甲壳、昆虫外壳、真菌(酵母、霉菌)的细胞壁和植物(如蘑菇)的细胞壁中。

应用:功能材料(液晶,智能材料等),医药卫生(医用敷料),食品工业,农业,轻纺工业(抗菌纤维和织物,提升织物染色性能),水处理

 

日用塑料,树脂,纤维制品:主要采用3D打印技术进行生产,配备9台工业级桌面3D打印机即可覆盖我们主要的生活需求,机型参照stratsys F120机型,采取FDM与PolyJet技术

重量 124kg

系统尺寸(mm)

889*869.95*720.59

最大功率200w

一天工作9台,工作12小时,一个戒指大小的零件一台打印机需要5分钟,以此为基础算一天可以打印300*300*300零件1500个

除了F120型打印机外,还配备有F123系列打印机,Fortus 380mc碳纤维打印机J55打印机等机型,以适应不同原料,不同的产品需求。

占人均能耗约为8.72kwh

 

海上钻井平台:

采用带辅助船的小型钻井平台,将部分设备和材料放在辅助船上,以减小平台的尺寸。这种小型平台建筑面积可以达到最小限度,一般只将井架、绞车、动力联动机及其附属设备放在平台上,而其他设施以及食宿等都设置在辅助船上。该种平台体积小,便于施工。

 

结构 :上层甲板除放置钻机、井架、钻具、起重设备外,还配有直升机平台,便于与其他世界进行资源运输

      下层甲板主要是机泵组,固井设备,泥浆循环系统,以及各种材料库罐

      为适应世界的可能会进行移动的特点,采用步行坐底式平台,这种平台可以在深水区拖航,在浅水区或在海滩和海岸上则可以自行移动,但要求海底较为完整,坡度小,波浪和海流也要很小

污染处理:将油污水先储存起来,再运送到岸上进行净化处理,利用ROMER集团研发的海水淡化技术,采用油水分离过滤设备

应急处理:对于紧急溢油情况,采取“高分子刷方法”,这是一种附着基材表面的高度伸展的单分子结构材料,而刷子的“毛”由无数几十到几百纳米的大小分子组成。虽然属于互学方法,但生产过程中没有废水废气排放,不仅环保而且工艺步骤少。 

   污染物处理:主要采取生物处理工艺。

  • 工业污水处理:好氧生物处理工艺 利用好氧生物(包括兼性微生物)在有氧气存在的条件下进行生物代谢以降解有机物,使其稳定、无害化的污水处理工艺,常见好氧生物处理工艺如SBR、A/A/O,氧化沟,生物接触氧化等。
  • 工业废气处理:同样使用生物法,本身该方法仅能处理废气浓度较低的情况,鉴于本世界人口较少,产生的工业废气也相对较少,正好适合该种情况,。

实现方式:利用有孔的,潮湿的介质上聚集的活性微生物的生命活动,将废气中的有害物质转变为简单的无机物(如CO2和H2O)或组成自身细胞。


 

海水循环冷却系统

   

集中热泵站直接制备各用户夏季实际所需的冷冻水后,依次输送给各用户,用户与外网采用无混合装置的直接连接方式。

优势:

充分利用各用户负荷分布多样性特点(并非所有用户都在同一时刻达到峰值负荷),减少设备的总装机容量。

       高COP值,提高能量利用效率

       虽然通常仍需要用电实现制冷,但因其较高COP值下运行的特点,仍然具有节能优势

       取消用户内的冷热源机房,以及位于室外的冷却塔都可以取消,这样既节省了许多宝贵的建筑面积,消除设备噪声,美化建筑外观

外部冷却塔使用节能型喷雾推进冷却塔,

  1. 该种冷却塔无需电力,利用水压推动风机自动旋转,节点效果100%,节水效果提升80%。
  2. 同时采用喷射原理进行冷却,不存在填料堵塞和风机损坏的情况。
  3. 采用先进的水悬浮轴承技术。采用性能优良的收水装置,减少漂水率,免去大量补水,比传统冷却塔节水20%以上。
  4. 热水雾状化交换,风场合理,蒸汽分压低,使塔的降温效果明显
  5. 无电机杜绝火灾发生,对易燃爆场所更安全,结构简单运行成本低
  6. 无任何电动设备,消除噪音带来的干扰,对生活区较友好


轻工业占地15亩左右,农产品加工和农业区合并,不放入该范围,木料场3亩地,重工业10亩地,中间设置污水处理池5亩,废气处理管道占地4亩,平均层高7至8米,外界冷却塔使用喷雾推进水塔,配置3座这样的冷却塔,总站空间约200000立方米,材料与人员扎用空间约20000立方,为总占用空间407200立方米  

轻工业设备集约放置,在生产周期中通过运输带移动至相应设备至工作区。

人均能耗1790kwh/year

2021-01-11 16:24:20