窗外,西北风凛冽。
哪怕是民勤县周围已经被改造成为了连绵不绝的大豆农场,来自更加遥远地带的沙尘,还是被强有力的西北风裹挟而来。
“…”江淼听着张树立的汇报。
“…以上就是我们实验室的研究成果。”张树立脸上带着激动和一丝丝紧张。
江淼放下手上的报告,笑着说道:“辛苦张博士和511实验室的研究员们了,奖励按公司的规定来。”
“多谢老板。”张树立的心猛然扑通扑通跳起来。
虽然这个研究是从碳化硅纳米管的基础上衍生出来的东西,但是不可否认的一点,就是张树立团队确实在其中发挥了巨大的作用,因此他们团队会获得该技术的相关产品,5的毛利润作为专利激励。
别小看5的毛利润,这东西要是大规模生产,每年产生的毛利润就不是一个小数目。
很多人都会下意识认为,这东西的第一个应用方向肯定是海水淡化。
海水淡化这确实是很快会第一个投入使用的应用方向。
但是江淼在看完511实验室的全部报告之后,很快就发现了第二个应用方向,而且是非常重要的应用方向,甚至可以和海水淡化相提并论的应用方向。
江淼吩咐道:“张博士,你回去之后,去找其他实验室借设备,就说是我批准的,我想一下…”
停顿了片刻,他接着说道:“506实验室有几套大功率的抽真空设备,就借他们的设备,我要做一个实验,你们也准备好真空蒸发器。”
“好的。”张树立已经猜到了江淼要做什么,那就是要验证不同真空度下,抽水的效率如何。
第二天下午。
协调好设备借用的工作之后,张树立才打电话给江淼。
江淼赶过来的时候,测试工作已经在进行。
只见在高真空度的情况下,玻璃污水箱的污水以肉眼可见的速度下降着,仅仅用了不到3分钟,一立方米的污水就被抽干了。
“继续。”江淼看着他们继续做实验。
张树立等人也开始调高真空度,从而提升一侧的负压。
随着负压不断提升,纳米蒸发器抽水的效率也越来越高。
然而好景不长,随着负压的提升,污水之中有害成分也进入了净水箱中,同时一部分大颗粒污染物也一点点堵塞了碳化硅纳米管。
对于这一点,众人都有预料到。
重新调整实验方案,忙碌到晚上十一点半左右。
他们终于找到了一个最佳的效率,在特定负压下,碳化硅纳米管的净水效率达到了一个比较好的性价比,差不多每千瓦时电能可以产生87立方米超净水,是之前的的两倍多。
但是江淼并没有让张树立团队停止研究,接下来还需要继续进行实验。
不过实验方向不再是净水提取的效率,而是不同长度的碳化硅纳米管,提取每立方米超净水需要消耗的能量。
一连五天的实验。
张树立团队此时也明白了江淼的想法。
由于碳化硅纳米管的长度很难超1米,因此张树立团队采用了焊接的方式,将一个密封金属环焊接在碳化硅纳米管集束上,让两股碳化硅纳米管可以连接在一起。
使用这个方式,他们不断延长着碳化硅纳米管。
五天时间,就将碳化硅纳米管延长到了150米。
实验非常成功。
哪怕是延长了150米,碳化硅纳米管仍然可以毫不费力将纯净水从污水箱中吸到另一端。
不过在实验过程中,他们也发现了问题。
那就是一开始的时候,要采用垂直摆放,让常温水蒸气可以漂浮上去,但这个垂直长度不能过长,一旦超过4.5米左右,水蒸气就容易受到地球重力的影响,无法继续上浮,从而凝结在该高度的管道内部。
因此头一段管道超过3米之后,就必须拐弯,改为平行水平面或者斜向上,这就可以让管道内部的常温水蒸气快速流动。
另一个问题,则是温度问题。
一开始,他们是在实验室内部做实验,自然没有发现温度的问题,直到长度超出实验室内部的空间,拿到了室外进行实验时,就出现问题了。
此时的民勤县是十一月初。
白天气温还有十几度,可是晚上却在零度附近。
碳化硅纳米管内部的常温水蒸气,在零摄氏度附近,会一下子变成液态,这种突变的后果非常严重,黏稠的液态水导致管道被堵住了,提取纯净水的效率下降到了之前的千分之一左右。
进一步实验中,碳化硅纳米管内部的水蒸气,一旦环境温度低于零下23.6摄氏度,就会迅速从水蒸气状态,凝华成为固态的冰,直接将碳化硅纳米管内部堵死。
也就是说,碳化硅纳米管不能在低于零摄氏度的环境下使用,不然效率会直线下降,甚至直接停摆。
但是这个实验也是非常成功的。
原因就是他们通过实验,验证了远距离低成本输水的设想,既然150米的管道不需要太多额外的做功,就可以实现超净水的提取和输送,那后续就可以考虑不断延长管道,实验从沿海向内陆的低成本输水。
特别是从低海拔沿海地区,向高海拔地区输水,对于这种以水蒸气为输送形式的碳化硅纳米管而言,能耗和在平原地区输送,其实是差不多的。
张树立团队就测试过提高管道的倾斜角度,只要倾斜角不超过30度,并不影响提取和输水的效率。
毕竟水蒸气本来就会自动向高空漂浮,一定的倾斜度,可以借助水蒸气本身的浮力抵消掉地球重力,在这种纳米尺度上,这种抵消更加显著。
至于低温凝水结冰的问题,在北方地区其实也无关紧要,毕竟北方的农业生产集中在春夏秋,冬天除了大棚和农业工厂之外,并没有太多用水。
完全可以在春夏秋三个季节全力提取输送纯净水,冬季停工维修,或者直接将管道掩埋在地下深处,加上保温层。
一般掩埋深度大于3米,就基本可以保证管道内部的温度常年高于零摄氏度。
按照实验室的结果,目前管道每天的输水效率,为管道的横截面积乘以1914,即管道横截面积每平方米每天输水1914立方米,每年可以输水698610立方米。
一条内部直径10米的管道,每年可以输水5493万立方米的超净水。
不过江淼也清楚,这个技术要落地,管道成本是非常关键的问题。
目前该类型的碳化硅纳米管制造成本,预估大概在每吨11万左右,其密度为1.8克每立方厘米。
抽水净水管道中,大约三分之一是碳化硅纳米管,三分之二是环氧树脂。
横截面积一平方米的管道,每米长度中,需要使用环氧树脂0.79吨,特制碳化硅纳米0.59吨,加上密封合金连接件和保护外壳,总成本差不多是每米5万元。
假设现在需要从渤海沿海,建设一条直径10米的输水管道到老哈河上游源头,全长350公里左右。
单单是管道投资成本就是1.37万亿元,预计可以使用40年左右,每年折旧成本至少342.5亿,然而这么多投入,仅仅只能获得5493万立方米超净水,每立方米超净水的需要623元的折旧费。
显然这是不划算的投资。
但是这并非没有解决方案。
那就是采用阶梯水库和高差自然输水模式。
比如在沿海地区,寻找高度合适的山地,将水输送到山地的高处,利用落差和地形,让水向北流,借助周边的河道和水库,源源不断向北输水。
以江淼设想的老哈河项目为例子,可以在山海关附近的沿海建设输水管道,来到山海关西北方向的祖山,借助青龙河河道建设阶梯水库,向北逆向输水,其中祖山段大概只需要建设5公里输水管道。
到青龙河源头的三十家子镇,向西北跨越山脉,同样是建设5公里输水管道,就可以抵达老哈河上游源头的黄土梁子镇。
这样一来,全线只需要建设10公里左右的输水管道,加上每一个阶梯水库的低成本抽水站。
不过这个成本仍然很高。
如果真要应用在远距离低成本输水上,只能期待工艺成熟和改进之后,让特制输水管道的成本可以降下来,不然远距离输水肯定玩不转。
当然,这并非真的没有办法。
比如通过挖掘隧道,替代特种输送管道,加上阶梯水库逐级向上提水。
而碳化硅纳米管只需要在沿海源源不断提供淡水,以及在阶梯水库,建设几十米的抽水管。
那碳化硅纳米管道的使用量将下降到几百米左右,10米直径的抽水管道,每米长度的投资成本大概就是392.5万元左右,后期大规模生产还可以压低一些。
不过其中的基建投资却提上来了。
输送隧道、阶梯水库,这些投资大概需要几百亿。
如果布置100条这样的管道,每年输水54亿立方米,按照最节约的方案,整个项目投资大约在2000亿左右,项目预期可以高效运行40年,每年折旧费50亿,收益为54亿立方米淡水,平均每立方米淡水的投资成本为0.925元。
明显还是偏高。
除非特种输水管道的成本下降到原来的三分之一左右,那每立方米淡水的投资成本才会下降到0.39元。
对于这个情况,江淼并没有太失望,毕竟饭要一口一口吃,他向张树立团队嘱咐道:
“你们团队接下来的任务,一方面是配合公司,对这个产品进行工业化量产。”
“没问题,老板。”张树立宛如小鸡啄米。
“另一个任务,则是想办法降低碳化硅纳米管和特种输水管道的生产成本,在同样需要和生产部门配合。”
“是。”
海陆丰公司有专门的技术工业化管理部门,即技术应用部。
这几天技术应用部的人已经行动了起来,一方面是组织相关研究人员,研究高效率、低成本的量产工艺;另一方面,则是让人事部尽快安排人员,组建一个全新的事业部,来主导该项目的深度开发和商业化营运。
此时这个部门的经理王安国、副经理宋孝杰也在这里。
同样是技术研发出身,却长期从事工业量产管理工作的王安国,比单纯的科研团队,对于技术量产方面,更加有心得,他这几天已经看了特种碳化硅纳米管的技术。
“老板,这是初步的改进方案,请过目。”
江淼边看边问:“你们还真是有效率,不到三天就拿出了3个改进方案。”
“术业有专攻,张博士并没有主导过专业的技术投产规划和工艺改良。”王安国笑着说道:
“第一个改进方案最简单,也是最容易实现的,碳化硅纳米管道在输水管道中只占30左右,剩下的70为环氧树脂,但环氧树脂并不一定需要完全填充管道内部,我们的工程师计划采用发泡泡沫,作为中间的填充材料,既可以起到保温和支撑的效果,还可以减少整体重量和成本。”
江淼已经看到了这个改进方案的预估参数;减少32的重量,每立方米减少成本8000元左右。
“第二个方案,是外壳和密封合金环,原来的工艺在实验室自然无伤大雅,但是这工业量产中,显然是不适合的。”王安国侃侃而谈的继续补充道:
“因此我们采用了公司的新材料硅藻豆丝,这东西可以一体成形,加上密封圈之后,完全符合要求,预计让整体重量再下降35,同时每立方米成本再下降7000元。”
“第三个改进方案,张博士团队之前采用直接烧结沉积工艺,再使用更加细小碳化硅纳米管,一点点钻过去,这个工艺太复杂了,而且良品率太低了。我们计划采用多次烧结,每一次只烧结内壁的八分之一,连续烧结八次。”
江淼并没有否认这个方案,因为技术应用部已经进行过超算模拟计算,得出的结论是这种内壁结构,并不影响水分子的常温蒸发。
如果采用第三个方案,预计特种碳化硅纳米管的每吨成本,会从11万元下降到6.7万元左右。
这会让每立方米特种输水管道的成本下降1.3万元,加上前面两个改进方案,一共可以减少2.8万元,总成本压低到每立方米2.2万元。
虽然还没有达到理想状态的三分之一,但后期继续改进,还有很大的下降空间。
比如豆丝成本下降、能耗成本下降、用水成本下降,这些成本都会影响下游产品的生产成本。
“你们技术应用部尽快安排技术的落地。”
王安国严肃地回道:“交给我们,我们一定不负老板的重托。”
“嗯,辛苦你们了。”江淼看了看手表的时间,便和众人告别,因为他要赶过去京城一趟。
现在是十一月七日。
而今年的院士增选结果将在两个星期后,在京城进行正式公布。
不仅仅是江淼获得了工程院院士,连林书雅也获得了工程院院士。
主要是书雅挂名的海绵电池技术,引发了国内的产业变革,加上时间是上半年,因此经过评选委员会的内部讨论,在六月份的时候,又加上了林书雅的名字。
江淼早就知道了评选的结果。
由于夫妻俩不能坐飞机,又考虑到临期过去,容易被人摸清楚时间,因此两人提前在不同的时间过去。
书雅前天晚上已经搭乘高铁,在安保团队的秘密护送下,低调前往京城。
他主要是为了看特种碳化硅纳米管的研究成果,以及和技术应用部讨论后续的一些安排,才在民勤这边多停留了一个星期。
现在时间已经差不多了,便赶路前往凉州市的高铁站。
江淼的离开,并没有影响王安国、张树立等人的研究工作。
利用碳化硅纳米管作为切割线,他们将特种管道切成片,每一片厚度为2厘米,每米可以切成50片,每一片都可以作为独立的净水器使用。
再使用其他材料制造出管道,管道头部只需要安装一片净水器。
民勤县的污水处理厂内。
一个临时改造集装箱内,一台设备的净水器紧贴着污水池,经过初步沉淀的污水,表面贴上净水器后,随着负压设备启动,源源不断的常温水蒸气被净水器抽上去,然后在另一侧出来的常温水蒸气,又快速凝结成为水滴。
这些水滴沉积在底部,底部的四侧抽水管,很快就将纯净水抽离底部。
如此往复循环,纯净水就源源不断从设备中被提取出来。
污水处理厂的厂长和几个技术员,看得目瞪口呆。
“太快了。”污水处理厂厂长难以置信的看着出水口。
负责检测水质的技术员,赶紧收集一些水,去厂里面的检测室进行检测。
一个多小时后。
检测报告出来了,那个技术员带着一丝震惊跑过来:“厂长,达标,各项污染物都检测不出来,简直比纯净水还纯净。”
“真的?”一把抓过检测报告,厂长看得瞪大眼睛,随即转过头问道:“小李,能耗是多少?出水多少?”
“每小时80方左右,耗电差不多是每小时1.4度。”小李看着仪表报数。
厂长被震惊得脱口而出:“靠!这设备要是价格不高,可以秒杀现在的一切污水处理设备。”
另一个老员工微微点头:“确实,咱们厂每天最大处理能力是2万方,这套设备一天可以处理1914方,十台就可以取代咱们厂的绝大部分污水处理设备了。”
“海陆丰公司的技术实力还真是可怕。”厂长不由自主地惊叹起来。
(本章完)