技術(shù)介紹
HC高溫納米陶瓷是一種以稀土氧化物為主的無毒水基涂料，覆蓋在工業(yè)爐窯受熱面，起保護(hù)受熱面（抗沾污結(jié)渣自清潔及耐高溫氧化腐蝕等）作用，同時(shí)大幅提高換熱效率，綜合性的提高工業(yè)爐窯在安全、節(jié)能及環(huán)保方面的性能，可作為工業(yè)爐窯節(jié)能技術(shù)改造及性能設(shè)計(jì)。通過不斷的完善和改進(jìn)，HC熱超導(dǎo)陶瓷涂層種類已豐富到70多種，廣泛適用于工業(yè)爐窯敷設(shè)換熱面，最高準(zhǔn)許溫度為2900℃。
☆技術(shù)原理
HC高溫納米陶瓷涂層它使用于爐體的換熱面，通過燃燒輻射換熱能和爐窯氣氛中傳來的對(duì)流能對(duì)涂層表面吸收并重新輻射到較冷的爐體負(fù)荷上。高溫奈米陶瓷涂層重點(diǎn)是通過材料科學(xué)手段改變?nèi)紵业男阅軓亩岣呷紵省醾鬟f，減少?gòu)U氣排放，降低基質(zhì)溫度。同樣在工藝管上，涂層將緊密的粘合并改變熱量傳遞動(dòng)力，使加熱更均勻，減少熱點(diǎn)，從而減少維修和停爐時(shí)間，延長(zhǎng)管道壽命，提高效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
斯特藩-波爾滋蔓定律，是熱力學(xué)重點(diǎn)一個(gè)著名定律，是指表面單位面積在單位時(shí)間內(nèi)輻射出的總能量Q與發(fā)射率的熱力學(xué)溫度T的四次方成正比，本定律只適用于輻射換熱。
即：Q=εδT∧4
T為絕對(duì)溫度T，標(biāo)準(zhǔn)單位開爾文；
ε為輻射系數(shù)即為材料的發(fā)射率；若為絕對(duì)黑體，則ε=1；
δ為常量，該常數(shù)的值約為：5.670400（40）*10∧-8W.m∧-2.K∧-4斯特藩-波爾滋蔓定律是一個(gè)典型的冪次定律。
☆關(guān)鍵技術(shù)
1、納米微粒子技術(shù)改變陶瓷涂層與基材的結(jié)合機(jī)理及表面力學(xué)特性，似的涂層與基材以絡(luò)合物的方式緊密結(jié)合，且具有抗沾污結(jié)渣，耐腐蝕及磨損等綜合特性。
2、稀土復(fù)合發(fā)射技術(shù)：提高了涂層的高發(fā)射率特性，在寬波段范圍內(nèi)具有穩(wěn)定、可調(diào)的高發(fā)射率，且不隨時(shí)間衰減。
3、粘結(jié)劑系統(tǒng)技術(shù)：多種無機(jī)粘結(jié)劑的優(yōu)化組合，適用于不同基材，應(yīng)用環(huán)境確保涂層不粉化脫落。
☆工藝流程
1、噴砂清除基質(zhì)表面的油污和沾污結(jié)渣
2、用空氣噴槍噴涂HC熱超導(dǎo)高溫納米陶瓷涂層
3、待陶瓷涂層完全干燥后投入使用
4、陶瓷涂層隨著爐管升溫加劇完全可以固化
☆主要技術(shù)指標(biāo)
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名稱
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HC-W-02/B
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HC-W-03/C
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HC-W-04/D
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主要成分
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稀土氧化物
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稀土氧化物
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稀土氧化物
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最高工作溫度（℃）
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900℃
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1300℃
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1900℃
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粘度 厘泊
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~350
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~300
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~300
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酸堿度
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~1.2
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~8
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~1-3
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比重 克/立方厘米
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~1.2
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~1.5
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~2.0
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固體重量 %
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不確定
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~4.57
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不確定
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顏色（固化后）
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灰色
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黑色
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棕黃色
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自然硬化時(shí)間（小時(shí)）
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4—6小時(shí)
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4—6小時(shí)
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4—6小時(shí)
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熱固化條件℃（小時(shí)）
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（85℃）1小時(shí)
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（93℃）1小時(shí)
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不適用
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閃點(diǎn)（℉）
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不適用
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>200℉
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>85℉
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保存期限（月）
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12個(gè)月
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12個(gè)月
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12個(gè)月
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儲(chǔ)存溫度（℉）
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40—77℉
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40—77℉
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40—77℉
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☆技術(shù)應(yīng)用情況
1、工業(yè)鍋爐爐管（電廠、石化、石油等）；
2、合金鋼、特種鋼和普通鋼等；
3、非金屬基材：高鋁磚、高洛磚及所有耐火材料；
4、電發(fā)熱元件：電阻絲、硅碳棒及硅鉬棒；
適用行業(yè)及領(lǐng)域
1） 行業(yè)：適用石油、化工、電力、鋼鐵、冶金、紡織印染、建材等行業(yè)；
2） 設(shè)備：鍋爐、窯爐及電熱元件；
3） 部件：鍋爐、窯爐及電熱元件的高溫輻射“受熱面”及“換熱面”；
4） 基材：金屬與非金屬基材均可；
典型用戶及投資效益
1、用戶名稱：中國(guó)石油化工股份有限公司廣州分公司
2、爐體信息
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設(shè)備名稱
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電站煤粉鍋爐
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產(chǎn)品型號(hào)
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WGZ220-9.8/540-13
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鍋爐形式
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高壓、單汽包、自然循環(huán)、固態(tài)排渣煤粉爐
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額定蒸發(fā)量
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240t/h
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過熱器出口壓力
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9.81Mpa
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過熱器出口溫度
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540℃
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設(shè)計(jì)燃料
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大同煙煤
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制造年月
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1990年5月
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制造單位
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武漢鍋爐廠
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3、運(yùn)行中存在問題
在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)鍋爐存在水冷壁積灰、過熱器結(jié)焦、轉(zhuǎn)向室煙溫高、排煙溫度高等問題。
4、用戶目標(biāo)
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安全
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抗沾污結(jié)渣
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節(jié)能
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根據(jù)鍋爐具體狀況
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增產(chǎn)
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提高鍋爐出力
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5、噴涂部位
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噴涂區(qū)域
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基質(zhì)材料
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噴涂面積
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220t/h 電站煤粉鍋爐爐膛水冷壁主燃區(qū)外壁
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20G鋼
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約250㎡
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6、噴涂方法
爐管表面進(jìn)行清潔除銹處理，表面處理達(dá)到GB 8923—88《噴涂前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)》所規(guī)定的Sa2.5等級(jí)后，在0.8MPa的壓縮空氣下進(jìn)行空氣噴涂。
7、噴涂涂層種類：RSI稀土納米陶瓷涂層（RSI-03/C）
8、應(yīng)用效果
2#煤粉鍋爐于11月30日開車成功，運(yùn)行到目前為止運(yùn)行工況穩(wěn)定，RSI陶瓷涂層運(yùn)行可靠，未發(fā)現(xiàn)有剝離，脫落現(xiàn)象。
因?yàn)閲娡壳?span>2#爐長(zhǎng)期處于170t/h工況下運(yùn)行，因此采用170t/h工況下的主要受熱面參數(shù)進(jìn)行對(duì)比。
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時(shí)
間
|
項(xiàng)
目
|
轉(zhuǎn)向室
|
高溫省煤
器后
|
高溫空氣
預(yù)熱器后
|
低溫省煤
器后
|
低溫空氣
預(yù)熱器后
|
|
甲側(cè)
|
乙側(cè)
|
甲側(cè)
|
乙側(cè)
|
甲側(cè)
|
乙側(cè)
|
甲側(cè)
|
乙側(cè)
|
甲側(cè)
|
乙側(cè)
|
|
噴
涂
前
|
表
計(jì)
溫 度
|
611
|
621
|
448
|
468
|
357
|
367
|
272
|
296
|
157
|
161
|
|
溫
降
|
|
|
163
|
153
|
91
|
101
|
85
|
71
|
115
|
135
|
|
噴
涂
后
一
周
|
表
計(jì)
溫 度
|
547
|
542
|
437
|
414
|
318
|
322
|
262
|
268
|
146
|
148
|
|
溫
降
|
|
|
110
|
128
|
119
|
92
|
56
|
54
|
116
|
120
|
|
噴
涂
后
一 個(gè) 月
|
表
計(jì)
溫 度
|
548
|
544
|
439
|
413
|
319
|
325
|
265
|
273
|
148
|
150
|
|
溫
降
|
|
|
109
|
131
|
120
|
88
|
54
|
52
|
117
|
123
|
噴涂前后170t/h工況受熱面溫度對(duì)比
|
1#
爐
|
表
計(jì)
溫 度
|
607
|
603
|
444
|
441
|
340
|
345
|
285
|
280
|
131
|
139
|
|
溫
降
|
|
|
163
|
162
|
104
|
96
|
55
|
65
|
154
|
141
|
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2#
爐
|
表
計(jì)
溫 度
|
548
|
544
|
439
|
413
|
319
|
325
|
265
|
273
|
148
|
150
|
|
溫
降
|
|
|
109
|
131
|
120
|
88
|
54
|
52
|
117
|
123
|
1#、2#煤粉爐170t/h工況受熱面溫度對(duì)比
從表中數(shù)據(jù)所看主要換熱面換熱效果基本正常，噴涂后轉(zhuǎn)向室溫度下降幅度較大。爐內(nèi)噴涂RSI稀土納米陶瓷涂層后水冷壁管外積垢減少，換熱效果提高，鍋爐減溫水幅度下降的情況也反映了這個(gè)情況。實(shí)際排煙溫度也較噴涂前有明顯下降。
|
時(shí)間
|
I級(jí)流量
|
II級(jí)流量
|
|
甲
|
乙
|
甲
|
乙
|
|
噴涂前
|
8.21
|
8.52
|
4.33
|
3.56
|
|
噴涂后
|
4.3
|
4.9
|
1.7
|
0.45
|
噴涂前后170t/h工況減溫水量對(duì)比
|
時(shí)間
|
I級(jí)流量
|
II級(jí)流量
|
|
甲
|
乙
|
甲
|
乙
|
|
1#爐
|
4.3
|
4.9
|
1.7
|
0.45
|
|
2#爐
|
10.5
|
10.8
|
3.2
|
3.6
|
1#、2#煤粉爐170t/h工況減溫水量對(duì)比
結(jié)論：
爐膛水冷壁管噴涂RSI稀土納米陶瓷涂層后，運(yùn)行工況穩(wěn)定，RSI陶瓷涂層運(yùn)行可靠，未發(fā)現(xiàn)有剝離、脫落現(xiàn)象。爐膛內(nèi)未發(fā)現(xiàn)積灰結(jié)焦現(xiàn)象，實(shí)際排煙溫度較噴涂前有明顯下降，效率提高。
技術(shù)提供單位介紹
北京華材成立于2006年12月25日，是一家致力于“熱超導(dǎo)陶瓷涂層”的節(jié)能材料高新技術(shù)企業(yè)，集熱超導(dǎo)陶瓷涂層研發(fā)，生產(chǎn)及節(jié)能工程方案設(shè)計(jì)于一體。目前，北京華材已擁有了成熟的設(shè)計(jì)能力及市場(chǎng)應(yīng)用開發(fā)能力，為建設(shè)美麗中國(guó)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
北京華材與清華大學(xué)，浙江大學(xué)及中科院金屬研究所等科研院所，建立了良好的合作模式，如應(yīng)用技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用推廣等，旨在實(shí)現(xiàn)我國(guó)工業(yè)鍋爐（窯爐）能源的高效利用，同時(shí)為我國(guó)工業(yè)節(jié)能技術(shù)升級(jí)提供條件。
北京華材熱超導(dǎo)陶瓷涂層技術(shù)先進(jìn)，大量應(yīng)用案例證明產(chǎn)品成熟可靠，對(duì)石油，石化、電力、鋼鐵冶金、玻璃建陶等行業(yè)爐窯，“安全”、“高效”、“環(huán)保”“有著顯著的綜合效益，是工業(yè)鍋爐（窯爐）的節(jié)能減排的關(guān)鍵性技術(shù)，目前被列為國(guó)家發(fā)展改革委第六批重點(diǎn)節(jié)能推廣目錄。
隨著北京華材熱超導(dǎo)陶瓷涂層的不斷成功應(yīng)用，社會(huì)各界的贊譽(yù)也紛至沓來，2012年被發(fā)展改革委，評(píng)為“中國(guó)第十大改革創(chuàng)新企業(yè)”，得到了新華社、中央電視臺(tái)等多家媒體的采訪報(bào)道。
科技是人類的進(jìn)步的基石，材料是人類進(jìn)步的階梯，往往人類社會(huì)的時(shí)代由材料來代表，北京華材正是基于這一社會(huì)發(fā)展的自然規(guī)律，本著“科技推動(dòng)文明，材料改變時(shí)代”的企業(yè)理念，努力推進(jìn)美麗中國(guó)進(jìn)程。
技術(shù)推廣前景
自鋼鐵發(fā)明以來，鋼鐵性能被大量研究，并隨后適用到各個(gè)領(lǐng)域，蒸汽機(jī)是標(biāo)志性的產(chǎn)物，火車、汽車、大廈、飛機(jī)、航天器、軍事裝備等等應(yīng)用而生，人類文明因?yàn)殇撹F得到了空前發(fā)展，如今的文明可以說是鋼鐵的演繹，創(chuàng)作了不可估量的價(jià)值，推動(dòng)著人類進(jìn)程，鋼鐵文明程度遠(yuǎn)超新石器時(shí)代的金字塔。站在材料的視角反觀歷史，我們清晰的看到，鋼鐵時(shí)代是由石器時(shí)代，新石器時(shí)代，青銅器時(shí)代的漫長(zhǎng)經(jīng)歷而緩緩走來，今天的我們?nèi)砸浴颁撹F與鋼鐵般的意志”在改變著自然，創(chuàng)造一個(gè)又一個(gè)神話。然而霧霾正籠罩了中國(guó)大地，自然在提醒我們。
美麗中國(guó)正如火如荼的掀起，是誰制造了霧霾？十二五規(guī)劃劍指鍋爐（窯爐），據(jù)統(tǒng)計(jì)鍋爐窯爐所消耗能源占能源總量的80%，而能源效率只有32%，由此不難想象霧霾的來源，鍋爐與爐窯的節(jié)能隨之被列為十二五十大重點(diǎn)工程之首，新一屆政府鐵腕“治霾”的決心彰顯，并向外界傳遞，節(jié)能減排需要關(guān)鍵性的技術(shù)的指導(dǎo)信息。人類薪火相傳文化演變中，100%的能源轉(zhuǎn)化效率是永恒的追求！要說節(jié)能我們必須要提到能源利用，能源利用的共同過程則是，能量通過燃燒轉(zhuǎn)化熱量在通過鋼鐵進(jìn)行傳熱的過程，也就是說鋼鐵的傳熱是能源效率高低的關(guān)鍵所在，鍋爐與窯爐傳熱換熱的共性材料則是鋼鐵，因此節(jié)能減排的關(guān)鍵性共性技術(shù)則是如何提高鋼鐵的換熱效率，
節(jié)能減排兼顧了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，是企業(yè)尤其是高耗能企業(yè)一直以來的追求，北京華材能夠幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。在復(fù)雜的國(guó)內(nèi)外經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下，外部需求萎縮，市場(chǎng)不振，通過降低能耗和減少固定資產(chǎn)折舊，不失為企業(yè)降本增效，謀求發(fā)展的一個(gè)明智選擇。
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