窗外,西北風凜冽。
哪怕是民勤縣周圍已經被改造成為了連綿不絕的大豆農場,來自更加遙遠地帶的沙塵,還是被強有力的西北風裹挾而來。
“…”江淼聽著張樹立的匯報。
“…以上就是我們實驗室的研究成果。”張樹立臉上帶著激動和一絲絲緊張。
江淼放下手上的報告,笑著說道:“辛苦張博士和511實驗室的研究員們了,獎勵按公司的規定來。”
“多謝老板。”張樹立的心猛然撲通撲通跳起來。
雖然這個研究是從碳化硅納米管的基礎上衍生出來的東西,但是不可否認的一點,就是張樹立團隊確實在其中發揮了巨大的作用,因此他們團隊會獲得該技術的相關產品,5的毛利潤作為專利激勵。
別小看5的毛利潤,這東西要是大規模生產,每年產生的毛利潤就不是一個小數目。
很多人都會下意識認為,這東西的第一個應用方向肯定是海水淡化。
海水淡化這確實是很快會第一個投入使用的應用方向。
但是江淼在看完511實驗室的全部報告之后,很快就發現了第二個應用方向,而且是非常重要的應用方向,甚至可以和海水淡化相提并論的應用方向。
江淼吩咐道:“張博士,你回去之后,去找其他實驗室借設備,就說是我批準的,我想一下…”
停頓了片刻,他接著說道:“506實驗室有幾套大功率的抽真空設備,就借他們的設備,我要做一個實驗,你們也準備好真空蒸發器。”
“好的。”張樹立已經猜到了江淼要做什么,那就是要驗證不同真空度下,抽水的效率如何。
第二天下午。
協調好設備借用的工作之后,張樹立才打電話給江淼。
江淼趕過來的時候,測試工作已經在進行。
只見在高真空度的情況下,玻璃污水箱的污水以肉眼可見的速度下降著,僅僅用了不到3分鐘,一立方米的污水就被抽干了。
“繼續。”江淼看著他們繼續做實驗。
張樹立等人也開始調高真空度,從而提升一側的負壓。
隨著負壓不斷提升,納米蒸發器抽水的效率也越來越高。
然而好景不長,隨著負壓的提升,污水之中有害成分也進入了凈水箱中,同時一部分大顆粒污染物也一點點堵塞了碳化硅納米管。
對于這一點,眾人都有預料到。
重新調整實驗方案,忙碌到晚上十一點半左右。
他們終于找到了一個最佳的效率,在特定負壓下,碳化硅納米管的凈水效率達到了一個比較好的性價比,差不多每千瓦時電能可以產生87立方米超凈水,是之前的的兩倍多。
但是江淼并沒有讓張樹立團隊停止研究,接下來還需要繼續進行實驗。
不過實驗方向不再是凈水提取的效率,而是不同長度的碳化硅納米管,提取每立方米超凈水需要消耗的能量。
一連五天的實驗。
張樹立團隊此時也明白了江淼的想法。
由于碳化硅納米管的長度很難超1米,因此張樹立團隊采用了焊接的方式,將一個密封金屬環焊接在碳化硅納米管集束上,讓兩股碳化硅納米管可以連接在一起。
使用這個方式,他們不斷延長著碳化硅納米管。
五天時間,就將碳化硅納米管延長到了150米。
實驗非常成功。
哪怕是延長了150米,碳化硅納米管仍然可以毫不費力將純凈水從污水箱中吸到另一端。
不過在實驗過程中,他們也發現了問題。
那就是一開始的時候,要采用垂直擺放,讓常溫水蒸氣可以漂浮上去,但這個垂直長度不能過長,一旦超過4.5米左右,水蒸氣就容易受到地球重力的影響,無法繼續上浮,從而凝結在該高度的管道內部。
因此頭一段管道超過3米之后,就必須拐彎,改為平行水平面或者斜向上,這就可以讓管道內部的常溫水蒸氣快速流動。
另一個問題,則是溫度問題。
一開始,他們是在實驗室內部做實驗,自然沒有發現溫度的問題,直到長度超出實驗室內部的空間,拿到了室外進行實驗時,就出現問題了。
此時的民勤縣是十一月初。
白天氣溫還有十幾度,可是晚上卻在零度附近。
碳化硅納米管內部的常溫水蒸氣,在零攝氏度附近,會一下子變成液態,這種突變的后果非常嚴重,黏稠的液態水導致管道被堵住了,提取純凈水的效率下降到了之前的千分之一左右。
進一步實驗中,碳化硅納米管內部的水蒸氣,一旦環境溫度低于零下23.6攝氏度,就會迅速從水蒸氣狀態,凝華成為固態的冰,直接將碳化硅納米管內部堵死。
也就是說,碳化硅納米管不能在低于零攝氏度的環境下使用,不然效率會直線下降,甚至直接停擺。
但是這個實驗也是非常成功的。
原因就是他們通過實驗,驗證了遠距離低成本輸水的設想,既然150米的管道不需要太多額外的做功,就可以實現超凈水的提取和輸送,那后續就可以考慮不斷延長管道,實驗從沿海向內陸的低成本輸水。
特別是從低海拔沿海地區,向高海拔地區輸水,對于這種以水蒸氣為輸送形式的碳化硅納米管而言,能耗和在平原地區輸送,其實是差不多的。
張樹立團隊就測試過提高管道的傾斜角度,只要傾斜角不超過30度,并不影響提取和輸水的效率。
畢竟水蒸氣本來就會自動向高空漂浮,一定的傾斜度,可以借助水蒸氣本身的浮力抵消掉地球重力,在這種納米尺度上,這種抵消更加顯著。
至于低溫凝水結冰的問題,在北方地區其實也無關緊要,畢竟北方的農業生產集中在春夏秋,冬天除了大棚和農業工廠之外,并沒有太多用水。
完全可以在春夏秋三個季節全力提取輸送純凈水,冬季停工維修,或者直接將管道掩埋在地下深處,加上保溫層。
一般掩埋深度大于3米,就基本可以保證管道內部的溫度常年高于零攝氏度。
按照實驗室的結果,目前管道每天的輸水效率,為管道的橫截面積乘以1914,即管道橫截面積每平方米每天輸水1914立方米,每年可以輸水698610立方米。
一條內部直徑10米的管道,每年可以輸水5493萬立方米的超凈水。
不過江淼也清楚,這個技術要落地,管道成本是非常關鍵的問題。
目前該類型的碳化硅納米管制造成本,預估大概在每噸11萬左右,其密度為1.8克每立方厘米。
抽水凈水管道中,大約三分之一是碳化硅納米管,三分之二是環氧樹脂。
橫截面積一平方米的管道,每米長度中,需要使用環氧樹脂0.79噸,特制碳化硅納米0.59噸,加上密封合金連接件和保護外殼,總成本差不多是每米5萬元。
假設現在需要從渤海沿海,建設一條直徑10米的輸水管道到老哈河上游源頭,全長350公里左右。
單單是管道投資成本就是1.37萬億元,預計可以使用40年左右,每年折舊成本至少342.5億,然而這么多投入,僅僅只能獲得5493萬立方米超凈水,每立方米超凈水的需要623元的折舊費。
顯然這是不劃算的投資。
但是這并非沒有解決方案。
那就是采用階梯水庫和高差自然輸水模式。
比如在沿海地區,尋找高度合適的山地,將水輸送到山地的高處,利用落差和地形,讓水向北流,借助周邊的河道和水庫,源源不斷向北輸水。
以江淼設想的老哈河項目為例子,可以在山海關附近的沿海建設輸水管道,來到山海關西北方向的祖山,借助青龍河河道建設階梯水庫,向北逆向輸水,其中祖山段大概只需要建設5公里輸水管道。
到青龍河源頭的三十家子鎮,向西北跨越山脈,同樣是建設5公里輸水管道,就可以抵達老哈河上游源頭的黃土梁子鎮。
這樣一來,全線只需要建設10公里左右的輸水管道,加上每一個階梯水庫的低成本抽水站。
不過這個成本仍然很高。
如果真要應用在遠距離低成本輸水上,只能期待工藝成熟和改進之后,讓特制輸水管道的成本可以降下來,不然遠距離輸水肯定玩不轉。
當然,這并非真的沒有辦法。
比如通過挖掘隧道,替代特種輸送管道,加上階梯水庫逐級向上提水。
而碳化硅納米管只需要在沿海源源不斷提供淡水,以及在階梯水庫,建設幾十米的抽水管。
那碳化硅納米管道的使用量將下降到幾百米左右,10米直徑的抽水管道,每米長度的投資成本大概就是392.5萬元左右,后期大規模生產還可以壓低一些。
不過其中的基建投資卻提上來了。
輸送隧道、階梯水庫,這些投資大概需要幾百億。
如果布置100條這樣的管道,每年輸水54億立方米,按照最節約的方案,整個項目投資大約在2000億左右,項目預期可以高效運行40年,每年折舊費50億,收益為54億立方米淡水,平均每立方米淡水的投資成本為0.925元。
明顯還是偏高。
除非特種輸水管道的成本下降到原來的三分之一左右,那每立方米淡水的投資成本才會下降到0.39元。
對于這個情況,江淼并沒有太失望,畢竟飯要一口一口吃,他向張樹立團隊囑咐道:
“你們團隊接下來的任務,一方面是配合公司,對這個產品進行工業化量產。”
“沒問題,老板。”張樹立宛如小雞啄米。
“另一個任務,則是想辦法降低碳化硅納米管和特種輸水管道的生產成本,在同樣需要和生產部門配合。”
“是。”
海陸豐公司有專門的技術工業化管理部門,即技術應用部。
這幾天技術應用部的人已經行動了起來,一方面是組織相關研究人員,研究高效率、低成本的量產工藝;另一方面,則是讓人事部盡快安排人員,組建一個全新的事業部,來主導該項目的深度開發和商業化營運。
此時這個部門的經理王安國、副經理宋孝杰也在這里。
同樣是技術研發出身,卻長期從事工業量產管理工作的王安國,比單純的科研團隊,對于技術量產方面,更加有心得,他這幾天已經看了特種碳化硅納米管的技術。
“老板,這是初步的改進方案,請過目。”
江淼邊看邊問:“你們還真是有效率,不到三天就拿出了3個改進方案。”
“術業有專攻,張博士并沒有主導過專業的技術投產規劃和工藝改良。”王安國笑著說道:
“第一個改進方案最簡單,也是最容易實現的,碳化硅納米管道在輸水管道中只占30左右,剩下的70為環氧樹脂,但環氧樹脂并不一定需要完全填充管道內部,我們的工程師計劃采用發泡泡沫,作為中間的填充材料,既可以起到保溫和支撐的效果,還可以減少整體重量和成本。”
江淼已經看到了這個改進方案的預估參數;減少32的重量,每立方米減少成本8000元左右。
“第二個方案,是外殼和密封合金環,原來的工藝在實驗室自然無傷大雅,但是這工業量產中,顯然是不適合的。”王安國侃侃而談的繼續補充道:
“因此我們采用了公司的新材料硅藻豆絲,這東西可以一體成形,加上密封圈之后,完全符合要求,預計讓整體重量再下降35,同時每立方米成本再下降7000元。”
“第三個改進方案,張博士團隊之前采用直接燒結沉積工藝,再使用更加細小碳化硅納米管,一點點鉆過去,這個工藝太復雜了,而且良品率太低了。我們計劃采用多次燒結,每一次只燒結內壁的八分之一,連續燒結八次。”
江淼并沒有否認這個方案,因為技術應用部已經進行過超算模擬計算,得出的結論是這種內壁結構,并不影響水分子的常溫蒸發。
如果采用第三個方案,預計特種碳化硅納米管的每噸成本,會從11萬元下降到6.7萬元左右。
這會讓每立方米特種輸水管道的成本下降1.3萬元,加上前面兩個改進方案,一共可以減少2.8萬元,總成本壓低到每立方米2.2萬元。
雖然還沒有達到理想狀態的三分之一,但后期繼續改進,還有很大的下降空間。
比如豆絲成本下降、能耗成本下降、用水成本下降,這些成本都會影響下游產品的生產成本。
“你們技術應用部盡快安排技術的落地。”
王安國嚴肅地回道:“交給我們,我們一定不負老板的重托。”
“嗯,辛苦你們了。”江淼看了看手表的時間,便和眾人告別,因為他要趕過去京城一趟。
現在是十一月七日。
而今年的院士增選結果將在兩個星期后,在京城進行正式公布。
不僅僅是江淼獲得了工程院院士,連林書雅也獲得了工程院院士。
主要是書雅掛名的海綿電池技術,引發了國內的產業變革,加上時間是上半年,因此經過評選委員會的內部討論,在六月份的時候,又加上了林書雅的名字。
江淼早就知道了評選的結果。
由于夫妻倆不能坐飛機,又考慮到臨期過去,容易被人摸清楚時間,因此兩人提前在不同的時間過去。
書雅前天晚上已經搭乘高鐵,在安保團隊的秘密護送下,低調前往京城。
他主要是為了看特種碳化硅納米管的研究成果,以及和技術應用部討論后續的一些安排,才在民勤這邊多停留了一個星期。
現在時間已經差不多了,便趕路前往涼州市的高鐵站。
江淼的離開,并沒有影響王安國、張樹立等人的研究工作。
利用碳化硅納米管作為切割線,他們將特種管道切成片,每一片厚度為2厘米,每米可以切成50片,每一片都可以作為獨立的凈水器使用。
再使用其他材料制造出管道,管道頭部只需要安裝一片凈水器。
民勤縣的污水處理廠內。
一個臨時改造集裝箱內,一臺設備的凈水器緊貼著污水池,經過初步沉淀的污水,表面貼上凈水器后,隨著負壓設備啟動,源源不斷的常溫水蒸氣被凈水器抽上去,然后在另一側出來的常溫水蒸氣,又快速凝結成為水滴。
這些水滴沉積在底部,底部的四側抽水管,很快就將純凈水抽離底部。
如此往復循環,純凈水就源源不斷從設備中被提取出來。
污水處理廠的廠長和幾個技術員,看得目瞪口呆。
“太快了。”污水處理廠廠長難以置信的看著出水口。
負責檢測水質的技術員,趕緊收集一些水,去廠里面的檢測室進行檢測。
一個多小時后。
檢測報告出來了,那個技術員帶著一絲震驚跑過來:“廠長,達標,各項污染物都檢測不出來,簡直比純凈水還純凈。”
“真的?”一把抓過檢測報告,廠長看得瞪大眼睛,隨即轉過頭問道:“小李,能耗是多少?出水多少?”
“每小時80方左右,耗電差不多是每小時1.4度。”小李看著儀表報數。
廠長被震驚得脫口而出:“靠!這設備要是價格不高,可以秒殺現在的一切污水處理設備。”
另一個老員工微微點頭:“確實,咱們廠每天最大處理能力是2萬方,這套設備一天可以處理1914方,十臺就可以取代咱們廠的絕大部分污水處理設備了。”
“海陸豐公司的技術實力還真是可怕。”廠長不由自主地驚嘆起來。
(本章完)