4-楊中甲-我國給排水管道系統現狀及發展探討.pdf

1、簡歷1報告人簡介：楊中甲單位：北京航空航天大學、四川玄武巖纖維新材料研究院（創新中心）職位：院長助理/碩士生導師、副院長（主持工作）最高學位：工學博士職稱：副教授研究方向：高性能玄武巖纖維及先進復合材料籍貫：吉林省農安縣出生日期：1982.10政治面貌：中共黨員科研工作主持或參與國家級、省部級等科研項目20余項主持國家自然科學基金1項、國家級項目1項、省部級項目4項、企事業單位委托科技項目2項，院科研項目20項累計科研經費6000余萬學術成就發表論文30余篇，其中SCI收錄15篇，第一作者或通訊作者論文7篇；申請與獲批國家專利41項（發明33項，實用新型8項），其中33項專利排名第一；主持平臺

2、學術成就獲獎榮譽國家市場監管技術創新中心（玄武巖纖維及先進復合材料）四川省級產業技術研究院2021年度“建材行業中小企業公共服務平臺”中建材工業經濟研究會玄武巖產業分會副會長發表論文30余篇，其中SCI收錄15篇申請與獲批國家專利41項（發明33項）參編教材航空航天材料化學概論主編/參編標準10項目北京航空航天大學”青年拔尖人才“四川天府峨眉計劃“青年人才河北省“三三三人才稱號”第二屆“中國創翼”青年創業創新大賽獲“創翼之星”第四屆“中國創翼”創業創新大賽四川省一等獎中國給排水管道系統現狀及發展探討北京航空航天大學四川玄武巖纖維新材料研究院（創新中心）楊中甲2023年3月27日21.概述2.中

3、國給排水管現狀3.發展方向探討4.發展戰略與展望O ut l in e提綱3概述0141 概述5水是生命之源，生產之要，生態之基。2011年中央一號文件指出1 概述6給排水系統：為人們生活、生產和消防等提供用水和排除廢水的設施系統。給排水系統的重要性:人類文明進步和城市化聚集居住的產物；現代化城市最重要的基礎設施之一；城市社會文明、經濟發展和現代化建設的重要標志。1 概述7給排水管道系統的特點:分散性、連通性、傳輸性、擴展性；隱蔽性強，外部干擾因素多，容易發生事故，基建投資費用大；擴建改建頻繁，運行管理復雜等給排水管道系統：給排水系統的重要組成部分，是由不同材料的管道和附屬設施構成的輸水網絡，

4、起到承載、運輸用水和廢水到各指定位置的功能。根據其功能可以分為給水管道系統和排水管道系統。8給排水系統對管道行業發展要求1 概述城市供水規模日益增大，水質標準的要求提高，管道設施綠色、環保、健康、無污染的要求逐漸嚴格；埋地給排水管網耐老化，耐腐蝕，使用壽命等性能要求提高管道材料、結構、功能等具有更高的可升級性，以適應各應用領域的新型智能化、智慧化系統。中國給 排水 管 道 現 狀0292.1 混凝土排水管道10混凝土排水管制造成本低，抗壓能力強適用于大管徑抗酸堿和侵蝕能力差，抗滲透性能低，管節短，接頭多，施工困難，破損后維護不易。缺點:2.2 金屬管道11灰鑄鐵管無縫鋼管球墨鑄鐵管機械性能好，

5、耐高壓，單管長度大，接口方便，安裝簡單金屬管道抗震和抗沖擊能力較差，造價較高，耐腐蝕性差，對水質造成二次污染。缺點:2.3 塑料管道12塑料管道化學穩定性好，耐腐蝕，導熱系數小，內壁光滑，不易積垢，重量輕，運輸安裝方便。缺點:力學性能差，平直性不佳，阻燃性差，且燃燒時會釋放有毒氣體，熱膨脹系數大，需考慮補償措施。2.4 玻璃鋼管道13玻璃鋼管道較適宜于地質腐蝕性強的大中型室外給水輸送管道,保溫、耐腐蝕、硬度高、內壁光滑缺點:韌性差、脆性大、耐沖擊性和耐高溫性差。在巷道上下不平或左右彎曲處易產生開裂現象，玻璃鋼管易碎裂，阻燃性能差。發展方 向探 討0314153 發展方向探討材料升級：先進復合材

6、料方向結構升級：高可靠與感知基礎系統升級：感知與智能163.1 材料升級-材料發展史17耐堿網格布標準中，將玄武巖纖維布列為耐堿網格布之一。3.1 材料升級-材料發展現狀強度和模量等性能相當于或超過鋁合金的復合材料；高性能纖維增強樹脂基復合材料是其典型代表，主要用于承力構件。先進復合材料由兩種或兩種以上物理和化學性質不同的物質復合而成的一種新的固體材料。復合材料纖維樹脂界面原材料復合材料構件183.1 材料升級-先進復合材料復合效應克服單一材料缺點綜合性能：具有傳統材料難以比擬的優點質輕高強可設計抗疲勞、損傷耐腐蝕整體成型結構/功能一體化六大主要特點193.1 材料升級-先進復合材料3.1 材

7、料升級-玄武巖纖維玄武巖（basalt）是火山爆發形成的火山巖，洋殼主要組成，屬基性火山巖。是地球洋殼和月球月海的最主要組成物質，也是地球陸殼和月球月陸的重要組成物質。203.1 材料升級-玄武巖纖維中國玄武巖礦石分布圖鏡泊湖、五大連池吉林長白西藏喜馬拉雅山甘肅祁連山河北陽原華南沿海山東沂水、平邑蘇皖嘉山-六合青海昆侖山新疆準格爾盆地山西大同太行山脈四川省玄武巖儲量數百億噸華鎣山：2億噸213.1 材料升級-玄武巖纖維用于建筑、交通領域用于制造離心棉（巖棉）玄武巖用量：約200萬噸成品價格：4000元/噸玄武巖用量：十億噸級成品價格：50150元/噸22隔熱領域應用：疏水、阻燃種植領域應用：親

8、水、生態安全3.1 材料升級-玄武巖纖維用于制造連續玄武巖纖維玄武巖礦石50150元/噸，連續玄武巖纖維將的附加值提高至1萬3萬元/噸，提高200倍。2020年全國連續纖維 玄武巖用量5萬噸。233.1 材料升級-玄武巖纖維玄武巖的配方化、纖維化、復材化是玄武巖礦物先進復合材料化的重要發展方向耐腐蝕耐腐蝕綠色環保綠色環保吸音/隔音吸音/隔音力學優異力學優異耐高/低溫耐高/低溫耐/抗輻射耐/抗輻射隔熱/阻燃隔熱/阻燃玄武巖纖維優勢24結構/功能一體化發展方向3.1 材料升級-玄武巖纖維產品名稱玄武巖纖維E-玻纖S-玻纖碳纖維鋁合金鎂合金密度(g/cm3)2.56-2.752.55-2.622.4

9、6-2.491.782.64-2.851.75-1.85拉伸強度(MPa)2500-35002200-25002800-40003500-5500240-420200-450彈性模量(GPa)85-13076-7888-91230-24072左右45左右線膨脹率(10-6/)6.5-8.05.42.9-0.90.0718.8-23.625.2-27.9斷裂伸長率(%)3.1-3.24.75.61.210181217軟化點(,=107.6dPas)9608501056-470-660（熔點）595-650（熔點）成纖溫度()130012001300-最高使用溫度()650350300500160

10、-350120-300力學性能對比-綠色結構材料定位253.1 材料升級-玄武巖纖維3.1 材料升級-玄武巖纖維27我國的給排水管材由過去材料單一，衛生標準低逐漸向品種多樣，衛生標準高發展，管道材料不斷更新升級玄武巖纖維作為先進高性能材料，具備優秀的力學性能、耐腐蝕、綠色無污染，在給排水管道領域擁有天然優勢283.1 材料升級-玄武巖纖維增強給排水管玄武巖纖維雙層增強（BFDR)復合管通過聚烯烴基體樹脂內，添加活性無機粒子、玄武巖增強纖維等改性材料，以及相容劑、增韌劑、潤滑劑、抗熱氧老化劑等助劑，制備玄武巖專用料，具有高強度、高耐熱、耐老化及制品輕量化的優勢293.1 材料升級-玄武巖纖維增強

11、給排水管改性聚烯烴DRPO鋼塑增強纏繞排水排污管以玄武巖纖維、活化剛性粒子和接枝彈性體材料，對聚烯烴增韌補強，用獨特的成型工藝與裝置生產，結構采用螺旋鋼帶增強，鋼帶呈工字型的新型排水排污管道。玄武巖纖維增強納米抗菌多層給水管303.1 材料升級-玄武巖纖維增強給水管道玄武巖纖維增強納米抗菌多層給水管，是涉及供給水管技術領域的一種具有非接觸性的長效抗菌HDPE復合材料水管。根據配方制備復合抗菌劑AgGBBF，將長效抗菌劑與玄武巖復合材料加入到擠出機中，經過熔融共混和管道成型模具得到親水性抗菌HDPE給水管。玄武巖纖維增強納米抗菌多層給水管不僅能解決銀離子型抗菌HDPE只能達到接觸抗菌效果的局限性

12、問題，同時還能改善銀離子抗菌劑不遷移的特點，提高抗菌劑釋放速率，經第三方檢測，抗菌有效率可達99.99%。3.2 結構升級-金屬管道連接現狀31法蘭連接腐蝕焊接連接腐蝕金屬管道連接腐蝕的危害：1、金屬管道連接的腐蝕會造成巨大的經濟損失;2、管道腐蝕會影響管道系統可靠性以及其使用壽命;3、帶來災難性的事故;金屬管道連接腐蝕其他連接腐蝕3.2 結構升級-傳統法蘭連接32法蘭管鋪層法蘭部分鋪設90度纖維玄武巖纖維管道法蘭連接的特點：1、法蘭連接是一種重要的機械連接方式。法蘭連接在玄武巖纖維管道中的應用十分廣泛;2、玄武巖纖維管道法蘭連接不易發生螺栓屈服或管壁鼓曲的失效模式;3、玄武巖纖維管道法蘭連接

13、密封性好、高度高;法蘭連接33FRD雙密封連接的優勢：1、復材法蘭連接不易發生螺栓屈服或管壁鼓曲的失效模式;2、結構簡單，易操作和安裝;3、接頭粘接強度高、有效避水;FRD雙密封連接FRD雙密封承插接頭雙密封FRD雙密封連接3.2 結構升級-雙密封即時檢測閉水承插結構3.2 結構升級-綠色建材產品 玄武巖管道玄武巖纖維增強給排水管道被列入廣安市綠色建材產品培育目錄。35玄武巖纖維復合材料給排水管道耐疲勞性能好，使用壽命長綠色材料，環保無污染重量輕，安裝、運輸方便優良的耐腐蝕性能結構、功能可設計化程度高可廣泛應用于天然氣和淡水輸送管道；污水注水、井下油管等高壓管線；油田污水和廢水處理輸送管線等各

14、管道領域；3.3 系統升級363.3 系統升級綠色發 展戰 略 與 展 望04374 綠色發展戰略與展望2020年9月22日，中國國家領導人習近平在聯合國大會的講話中提到，中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，CO2排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。中國的承諾中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要明確提出“推動能源清潔低碳安全高效利用，深入推進工業、建筑、交通等領域低碳轉型。壯大節能環保、清潔生產、清潔能源、生態環境、基礎設施綠色升級、綠色服務等產業?！?8玄武巖產業發展戰略：發展以玄武巖礦物綠色開采為基礎，以綠色能源為關鍵，以高效能應用為突破，形成支持國家“碳達峰與碳中和”戰略的玄武巖關鍵技術與產業鏈，對實現我國綠色發展與能源轉型升級，具有重要意義。4 綠色發展戰略與展望展望4 綠色發展戰略與展望40謝謝傾聽北 京 航 空航 天 大 學四川玄 武巖纖 維 新 材 料 研 究 院聯 系 人：楊 中 甲13810364132 20 23 年3月 27 日41