国家火炬计划项目可行性研究报告.doc
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1、2009年国家火炬计划产业化项目可行性研究报告 一、 概述1 简述项目提出的背景、技术开发状况、现有产业规模1.1项目提出的背景地暖作为城市集中供暖的重要补充,适合当前我国对环保、节能的要求。地暖没有传统供暖所不可避免的煤灰、烟尘、废气等污染问题;系统可以实现分户计量、分室控制;运行中无扬尘、噪音、异味,用户也能够按需求精确地控制各室室温,能够给人一个清新、温暖、健康的生活环境,同时又享受到低谷电价带来的实惠;开发商也减少了跑、冒、滴、漏带来的麻烦并解决了长期以来采暖收费难的问题。从采暖的热能源上看,传统的煤与现在的天然气、油等开采性能源将会越来越贵,而电能的价格今后将相对低廉,从城市长远发展
2、考虑,选择清洁能源地暖应该是最符合趋势、最为人性化的。电采暖产品近年来广泛应用于民宅、宾馆、别墅、医院、学校、办公楼、商场等建筑,应用面积超过百万平方米,取得了令人满意的效果,受到普遍的欢迎。但是,现在的电采暖产品普遍存在着发热过高使人感到不适、且需要加控温装置、使用220V的电压存在安全隐患及安装困难的缺点。针对目前市场上产品的弊端,本公司最新研究开发了“聚合物热敏电阻地暖发热片”,主要是通过PTC材料配方的调配和生产工艺的改良,达到了生产智能化自动控温、使用36V以下安全电压、可以分空间单独控制、安装方便的产品。本项目产品的开发具有重要的经济和社会效益:(1)本项目产品是在我们自主发明专利
3、的基础上通过配方改进和工艺改良制备的,可进一步完善产品规格,实现产品多样化,扩大生产规模,使我国在今后几年,迅速填补同类产品的国内、外空白,增强在国际市场的竞争力,提高我国在电地采暖领域的研究开发、产业化和应用领域的技术水平。(2)通过本项目的实施,可以实现地暖尖端设备的国产化,降低采暖成本,普及电地采暖技术,改善生活状况,使生活更美好。(3)由于本项目产品具有自限温的功能,因此可以有效得控制温度,不会产生过热现象,具有明显的节能效果,亦属环境友好材料,而且无需另加控温元件,对提高生活质量,节约空间有十分重要的意义。本身对环境保护有很好作用,而且还可以降低采暖系统能耗,明显提高节能效果。(4)
4、由于聚合物热敏电阻地暖加热片使用的是安全电压(36V以下),不存在触电的危险,而以前的地暖多数采用的是220V的电压,我们的安全性能明显提高,而且安装方便可自行安装而不像以前的产品要请专业的人安装,节约了安装费用和时间。(5)通过本项目的实施,可以使企业适应国际地暖技术和装备的发展步伐,加速技术国产化进程,减少我国采暖技术装备水平与世界的差距,起到示范推广作用。 1.2技术开发状况、现有产业规模浙江华源电热有限公司在自有知识产权“聚合物正温度系数(PTC)热敏电阻材料”基础上,自2006年6月开始进行的研制,2007年初完成了结构设计和技术论证。2007年开始探索生产制造工艺,6月份制得样品,
5、并送有性能测试中心进行性能测试,完全达到设计指标,满足工艺要求。2008年2月申报了国家实用新型专利。本项目产品已经过用户的使用,反映效果良好,具有控温精确,发热均匀,安全性高,耗电少,安装方便的优点。目前,已经完成销售收入150万元,并有少量出口。本公司的技术积累:(1) 公司一直从事聚合物正温度系数特性材料的研究(2) 公司是自限温伴热带的国家标准的制定者之一(3)公司拥有聚合物正温度系数热敏电阻材料及制备方法的发明专利(专利号ZL95120923.X)(4) 2002年2月取得采样复合管国家实用新型专利(专利号ZL01220469.2)(5) 2002年7月采样复合管列入国家重点新产品推
6、广计划(2002ED700036)(6) 2007年底公司制定聚合物热敏电阻地暖加热片企业标准(7) 2008年2月取得国家实用新型专利受理(专利号:200820082940.X)已具备的生产设备和检测条件生产设备:(1) 炼塑机(SK250),进行聚合物正温度系数(PTC)热敏电阻材料混炼。(2) 塑料切粒机(JL200A),对混炼后的PTC材料进行切粒。(3) 45型塑料挤出机(SJ45CY),主要生产自限温伴热带及含氟塑料导管。(4) 65型塑料挤出机,主要生产自限温伴热带护套及复合管护套。(5) 35型双螺杆挤出机,主要生产试验片材。测试设备:(1) 电火花电线电缆检测仪DJ2KV(2
7、) 高阻仪ZC36型(3) 热稳定性测试仪HY01A(4) 数字电流功率仪GDW120A(5) 多路温度测试仪DWC1GAJF(6) IVWC仪HY02A(7) 电热恒温干燥箱1014型2 项目产品的主要用途、性能2.1项目产品的主要用途本项目产品聚合物热敏电阻地暖发热片是通过PTC材料的通电发热来进行电地采暖的新型加热装置,具有控温精确,发热均匀,安全性高,耗电少,安装方便的优点,可以广泛用于民宅、宾馆、别墅、医院、学校、办公楼、商场等建筑,尤其对局部温度补强、室外融雪(包括高速度公路、飞机场跑道)、筒体保温和设备内部保温等方面有应用领域,取得了令人满意的效果,受到普遍的欢迎。2.2项目产品
8、的性能本项目产品是在两根编织铜导线之间挤出PTC材料片材,在片材表面覆上绝缘膜后,在每隔相等的距离冲出相同或不同的空隙而制的。由于该产品是用PTC材料制备的因此其温度是恒定的,不会因为环境的变化或重叠使用而使温度过高,使得整体供暖的温度维持恒定,从而具有自限温作用。该产品已经申请了国家专利受理号为: 200820082940.X),与传统产品相比,克服了重叠使用易使温度过高或烧毁、铺设困难的缺点,具有可重叠使用、安全、铺设方便的特点。该项目产品关键技术的实现主要符合以下指标:外层绝缘膜需达到的技术指标: (1)聚合物热敏电阻地暖加热片外观:外壁光滑、平整、清洁,不允许有气泡、裂纹、显著的沟纹、
9、凹陷和扭曲、覆膜掉落的现象. (2)绝缘膜壁厚(mm)0.03-0.05 (3)膜的粘接强度(N/mm2)5 (4)绝缘膜热稳定性试验(60168hrs),膜没有明显变化电气指标:(1) 聚合物热敏电阻地暖加热片的标称功率选择范围:15-40W/米。(2) 额定电压:12VAC、24VAC、136VAC及12VDC、24 VDC、36VDC。(3) 最长加热长度7米。(4) 配备低压调压器,电流根据需要,伴热系统单独形成一个回路。热工指标: (1) 在-20环境温度、15m/s的风速下,可以根据需要选定不同规格的聚合物热敏电阻地暖加热片使被保温物体温度维持恒定.(2) 聚合物热敏电阻地暖加热片
10、可以在小于80环境温度下长期工作安装指标:(1) 聚合物热敏电阻地暖加热片下面要做好保温处理(2) 最大连续长度7m(3) 最低安装温度-10(在该温度以下时需采取其他保护措施)(4) 可以用胶粘在地板下或浇注在水泥里面聚合物热敏电阻地暖加热片尺寸选择: 宽度:7cm,13cm,20cm,23cm,30cm等,壁厚:=1.2mm3.1投资的必要性随着国民经济的发展,我国的国民收入明显增加,因此人民对生活质量的要求也就越来越高,越来越多的人也就开始在冬天采用取暖的方式来过个舒服的寒冬。这样对冬天取暖的需求也就越来越大,可是由于现在的大部分取暖还是利用水资源来实现的,这就造成了水资源的浪费,同时由
11、于水是间接供暖也就造成了能源的浪费;就是现在采用的电供暖也大部分是利用电阻加热的,这种加热方式不能有自限温作用,使温度很容易升高从而使人感到不适,也造成了资源的浪费。总结上述两种方式都不适最理想的取暖方式。同时,随着经济的发展,高速公路和飞机场在现在社会中的作用越来越明显,那么二者的冬天融雪也就成了现在社会的又一个难题,如今年的大雪造成了很多高速公路和飞机场停止使用,而我们的产品完全可以解决这个难题。而本项目产品的聚合物热敏电阻地暖加热片的电阻值随其温度的升高而增大,功率也就减小了,使其能维持在一个恒定的温度,既节约了能源减少了使用成本,同时也使生活环境的温度不会有太大的变化,使得我们的生活越
12、来越美好;同时现在的电加热都是采用的220V的电压,这就很容易造成触电的危险,而我们采用的是36V以下的安全电压,避免了这个危险;而且我们的产品不含有任何有机溶剂对我们的生活环境不会造成任何污染,会给我们的家庭一个美好的温暖的绿色的空间。自限温伴热在80年代就已经开始应用了,但是它大部分都被应用在了化工、发电、石油输送、化学品输送等工业环境的保温和加热上;在民用方面很少,现在我国绝大部分用自限温民用取暖的产品都是进口的,而且都是采用自限温伴热带来伴热的,但是自限温伴热带的安装费用高,安装工作量较大,并且安装时需要大量的水泥和保温材料及传热材料,这就增加了我们的使用费用,从而使得我国的电地暖一直
13、没有得到普及,从而也就使得我国的取暖造成了很大的能源的浪费.而我们的产品是完全自主开发的,使用费用、安装费用、安装工作量都很少,我们的产品一定会得到人民的认可,一定会得到推广,从而为我国的节能做出一定的贡献.所以研制该产品是有着重要意义的。3.2预期经济效益项目达产后预期经济效益如下表所示: 指标名称项目实施后(2010年度经济指标)销售收入2800万元净利润395万元缴税总额396万元创汇200万美元4 本企业实施该项目的优势浙江华源电热有限公司是在原杭州富阳华源电热有限公司的基础上发展起来的高技术企业,公司长期以来一直从事聚合物正温度系数热敏电阻材料的研究开发、生产制造,生产的自限温伴热带
14、品种规格齐全、质量稳定,已在国内十几个行业,数百家企业投入使用,最长使用年限已有近十年历史。公司拥有很好的企业团队和生产条件,“科技创新、规范管理”一直是企业的宗旨。企业对新产品的开发一直保持着满腔热情,对本项目的实施创造了充分的条件。1)具有的优势(1)该项目产品公司于2008年申请了国家实用新型专利并被受理(受理号200820082940.X)产品中所用的PTC材料也是公司在自主发明专利“聚合物正温度系数热敏电阻材料”基础上,自主研发的另一个高技术产品。(2)从目前小批量的生产的情况看,技术路线成熟、可靠,产品合格率95%以上。产品经试验使用表明,产品运行安全、可靠、节能,具有高度集成化和
15、智能化的特点。(3)公司拥有一支不断开拓创新、勇于攀登技术高峰、懂经营、会管理的团队,人员素质高,一半以上的员工接受过高等教育。(4)具备良好的外部条件,公司拥有近25000方建筑面积厂房,坐落于浙江省富春江高新技术经济开发区,享受较好的外部政策,具有较强的技术辐射力。 (5)公司与国内著名的浙江大学高分子复合材料研究所建立长期合作关系,浙江大学作为公司强大的技术支持,发挥了巨大的作用,可以保证项目实施过程技术问题的顺利解决。二、技术可行性分析1 项目的技术路线、工艺的合理性和成熟性,关键技术的先进性和效果论述1. 1项目的技术路线(1)选用的PTC材料要适合地采暖对温度的要求,聚合物热敏电阻
16、地暖加热片需要用绝缘膜包覆。(2)根据不同温度要求和使用的宽度及长度,制造不同规格的聚合物热敏电阻地暖加热片。(3)制成后的电热片要进行稳定性测试。(4)根据环境情况及发热温度要求,计算出适于使用的电热片。生产工艺流程:质量检测冲孔覆膜挤出片材切粒密炼PTC材料配方的选择1.2产品及工艺的合理性产品的合理性:一年多来,公司在聚合物热敏电阻地暖加热片的研发上做了大量的工作,在原有的PTC材料的基础上我们做了大量的改进工作,现在的聚合物热敏电阻地暖加热片的发热温度已经完全符合电采暖的需要,并且我们也在安全方面做了充足的考虑,我们的产品是采用的不是常规的220V电压而是36V以下的安全电压供电,这就
17、使我们产品的安全性能;领先与同类产品;并且我们一直在做使用性测试,在长时间的使用过程中我们解决了很多的问题.我们的产品在国家检测中心的测试证明已经完全符合国家在采暖方面的要求。工艺的合理性:公司自1995到目前为止,公司一直致力与PTC材料的制备与生产研究,我们的生产工艺一直是全国领先的,我们的产品也得到了各行业的认可.我们的聚合物热敏电阻地暖加热片工艺是在原有的自限温伴热带工艺基础上经过试验和改进开发出来的。因此,我们的产品的生产工艺和技术是完全合理的,它是我们经验的积累和升华,是我们公司多年来用于开发的表现。1.3关键技术的先进性和效果论述1.3.1基本原理及关键技术内容采暖系统主要由加热
18、装置、保温层、固定层或固定器件、温控装置及其他辅助部分组成。加热装置是采暖的关键部分。近年来,随着采暖系统技术的发展,在采暖方面,主要采用的技术有两种:水加热技术、电采暖技术和地暖技术。三种技术中水暖技术采用最广泛,电暖和地暖随着社会的发展也越来越得到人们的认可。电地采暖系统主要有:电加装置片、供电装置、接线装置、固定装置和保温层及其他辅助部分组成.非加热取样导管组成。电加热装置通过一定方式铺设在地板的下面,在加热装置下面做好保温处理,上面做好传热处理,在由接线装置连接在调压装置上给整个被加热空间供电热.。由于现在的大部分地采暖系统都需要温控装置,这样就增加了安装成本,同时现在的温控装置都存在
19、着很大的误差,这也使我们的生活环境很难恒温在一定的范围内;同时现在的大部分电采暖都用的是220V的常用电压,这就使整个系统的安全性减弱了,很容易发生联电等事故;并且现在的地暖系统大部分都需要在加热装置上面覆盖上很厚的水泥或其他材料来做绝缘和传热处理,且发热能量损失严重。 图一、 我们产品的图片 图二、原地暖安装图(没有加覆盖层的)本项目生产的聚合物热敏电阻地暖加热片是由聚合物热敏电阻材料制备的。有它替代现在绝大部分用电阻丝供热,可以大大的改善发热温度和节约了使用费用,因为聚合物热敏电阻地暖加热片的输出功率可随环境温度的变化而自动调节,具有自动限温的特性,克服了恒功率金属电热丝加热的弊端,试验应
20、用表明,聚合物热敏电阻地暖加热片的发热温度和功率可以完全满足电地采暖的技术要求。另外我们通过热工计算,确定每个规格聚合物热敏电阻地暖加热片的输出功率,把合适的规格和尺寸的聚合物热敏电阻地暖加热片用来给合适的空间加热,从而更好地满足工艺要求。整个系统的发热温度是完全符合供暖需求的,且其发热温度在适合人类生活的最佳温度范围内。因此,聚合物热敏电阻地暖加热片是适合人类生活的产品;是为人类生活的越来越美好研究开发的。1.3.2技术创新点本项目产品是一个集多加热和智能温控功能于一体的综合性器件。随着加热性能要求的不断提高,该产品将很快得到社会的认可和推广,根据这一发展趋势我们将在聚合物热敏电阻地暖加热片
21、的性能方面做更深的研究。创新点一:在国内率先提出采用本公司发明专利“聚合物正温度系数热敏电阻材料(PTC)”制成的片状发热体,作为加热元件,并在发明专利的基础上将材料中各种原料的配比进行改进并加入了新的原料构成了现在的新配方,实现了低压供电片材的生产达到了地暖加热和控温的功能。传统的恒功率加热的温度很难控制,在铺设时要由专业人员进行设计和安装,并且如果有重叠的地方很容易发生烧毁导致整个系统的瘫痪.我们发现这个问题后就想用本公司发明专利“聚合物正温度系数热敏电阻材料(PTC)”制成片状发热体,作为加热元件,用于地暖中。这样新的发热体具有自控温性、能耗低、安装方便、不会因重叠使用而烧毁的特点。但是
22、这也给我们提出了新的难题,我们以前的产品都是工业应用的,发热温度较高、使用220V或380V的电压、柔韧性不好、安装不变的缺点,为了改良原有PTC产品使其达到民用的要求,我们做了大量的试验,在经历大量的试验后我们终于在原有配方的基础上,通过增加或减少某些原材料和加入新的更适用于民用的稳定的原料,同时加入了无机原料构成了聚合物双渗流网状结构开发出了新的配方,这个配方满足了发热温度适宜、使用36V以下安全电压、能耗小、安装方便、柔韧性好的,且由于无机填料的加入使我们的产品的自限温作用和使用寿命都得到了很好的增强;同时为了增加产品的稳定性,我们率先采用了双螺杆挤出机进行生产,使我们的产品电阻非常均匀
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