碳复合材料生产项目可行性研究报告

项目名称：碳复合材料生产项目

建设性质：新建项目

建设工期：16个月

建设内容及规模：项目总占地面积约22,000.11m²。本项目主要建设内容包括：生产区、化学气相沉积区、固化定型区、机械加工区、原料及成品堆放区、烘干预处理区、办公室、门卫室及相应配套基础设施等。

项目投资估算

项目的总投资为6,135.79万元，,其中固定资产投资约5,417.30万元，其他费用为155.24万元，建设期利息263.25万元，流动资金约300.00万元。

项目选址合理性分析

项目选址所在地属于工业用地范围,且距离本项目周边200m范围内无居民、学校、医院等环境敏感点，对周边声环境影响较小，项目产生的大气污染物经有效处理后达标排入大气环境，对周边环境影响较小，现状厂址周边路网已形成，交通便利:周边具备供水及供电接入条件。即项目区域基础设施较完善，供水、供电、通信等均能满足项目生产及员工生活要求。

同时，项目不位于当地生态保护红线内:不占用林地和基本农田，项目选址符合“三线一单”空间布局约束要求。

本项目生活污水经化粪池处理达标后排入韶山市污水处理厂处理达标后外排韶河，项目产生的粉尘经各设备自带收尘装置进行收尘后达标排放，热沉积炉尾气VOCs、非甲烷总烃经喷淋塔+二级活性炭(带过滤棉)吸附后达标排放，并加强厂区绿化减少对周边环境影响，本项目在采取相应措施后各污染物均可达标排放，对周边环境影响较小。

综上，项目选址基本合理。

公用工程

(1)给水

本项目用水主要分为生活用水和冷却用水，由市政自来水厂统一供应。生活用水:项目共有职工20人，均不在厂内食宿，一年工作300天，参照《湖南省用水定额标准》(DB43T388-2020)用水定额:办公职工用水量按38L/d计算，则生活用水量为0.760m³/d，用水量为228.0t/a。

本项目循环水系统循环水量为16m³/h，按进出口水温差10℃，浓缩倍数4估算，约需补充新鲜水0.48m³/h，平均日运行时间6小时，需补充水量2.88m³/d，年耗水864m³。

喷淋用水:废气处理设备喷淋塔用水，喷淋塔底部配套循环水池(1.5m³)，由水泵抽送回喷淋塔中循环使用，循环量为0.5m³/min，每天损耗1%，则喷淋塔每天需补充新鲜水7.2m³/d(每天工作24小时)，年补充新鲜水2160m³/a(年工作300天)。喷淋塔循环水定期需要更换，每年更换1次，设备每次更换1.5m³，喷淋用水年用量2161.5m³/a。生产车间日常的清理、维护方式一般为干拖、棉布擦拭，不产生地面拖洗用水。

(2)排水

项目排水系统采用雨污分流制。本项目排水对象主要为生活污水和雨水，采用雨污分流的排水体制，雨水经D300雨水管排入雨水管道。生活污水采用管道收集，通过管径为D300污水管排入经化粪池处理后排入园区污水管网进入当地污水处理厂处理后，经检测合格后排入当地河流。生活污水排放量按用水量的80%计，则项目职工生活污水总排放量为182.4t/a(0.608m³/d)。

工艺流程说明

本厂内不涉及碳纤维预制体的生产，仅加工成型的坯体:

固化:利用烘箱烘干水分，100℃处理150min:

CVD增密:CVD(Chemicalvapordeposition)增密为主要工序，采用电加热，将坯体放入热沉积炉中，启动闸片式机械真空泵将空气全部置换排出，真空度小于300Pa后热沉积炉按程序逐渐升温，在缺氧、高温条件下坯体中的粘胶逐渐分解生成少量焦油和残碳，达到1100℃后，向炉内通入天然气(主要成分CH)、氮气，仍保持负压操作，天然气(主要成分CH)氮气在高温、低压的条件下首先在坯体微孔内扩散,然后吸附在坯体微观结构表面，最终大部分变成碳单质和氢气，上述反应为吸热、体积膨胀的过程，因此高温、真空能促进反应的进行，约75%的天然气(甲烷)裂解成碳和氢气，裂解成碳的利用率约为80%，氮气不属于污染物，可直接排放，未利用的天然气、次生有机物等经15m高排气筒排放:粘胶热解过程中产生的少量焦油和分解后未利用的碳黑颗粒在进入真空泵后混入真空泵油,剩余部分大多沉积在炉腔内，定期清理作为一般工业固体废物。少量尾气经排气出口排出。

CH4→C↓+2H₂↑

热沉积过程如下:先抽真空(抽到最低值)测压升率，确定1小时内炉压变化幅度小于300Pa，然后启动程序升温，室温~300C执行时间4小时300C~800°C执行时间8小时，800℃~1100℃执行时间6小时，温度达到1100℃后开始先送氮气，再送天然气，保证沉积时炉压在1.5KPa以内，超压停炉48h。待到沉积操作结束后，充入氮气至炉内微正压，启动热沉积炉的夹套冷却水，将炉温逐渐降低到100℃左右约6小时，待氮气抽出后，开启破真空阀恢复炉腔内压力后即可开门取出工件。项目每个产品的生产周期均为每72小时一批次，本项目约生产100批次，每次得到0.5t产品。

通过对炉压、炉温、气体流量及比例等工艺参数的控制，使碳纤维预制体表面的碳源气体(CH)发生分解，分解出来的碳渗透进碳纤维预制体微孔内部并按工艺要求的结构排列，以得到碳纤维预制体增密的效果和得到优良性能的组织结构,直至达到客户要求的产品密度、强度等一系列技术指标;

高温处理:对CVD增密达到要求的产品进行高温处理，进一步调整产品组织结构，此工序外包:

表面机加工，由于坯体微孔开口附近的沉积厚度要大于微孔深处，面且还会堵塞开口阻碍碳单质在微孔深处的沉积，为了消除这种阻碍，需采用机加工的方法将坯体表面沉积较多堵塞微孔的面层去除，具体操作方式为利用金刚石磨头精细研磨坯体表面部分产品在经过沉积后，还需要开槽、分割、标记等，因此需要利用雕刻机等设备对其形状进行机加工，由此也将产生一些碳粉、碳屑等固体废物。

碳复合材料:经过上述工艺流程的产品即为碳复合材料产品，可经检验及包装出厂。