YGN高效纳米涂层在工业锅炉和窑炉安全及节能降耗减排方面的突出表现

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产品简介

1、制约工业锅炉和窑炉安全及经济性提高的共性问题：辐射受热面沾污结渣及高温腐蚀
（1）化石燃料的高效利用关系国家能源安全和环境保护，作为一次能源尤其是化石燃料的热能转换设备，工业锅炉和窑炉是工业领域节能减排的重点领域。
  （2）能源梯级利用的理论表明，提高工业锅炉和窑炉高温区的换热能力是节能减排的核心所在。
  （3）炉膛内高温区辐射受热面的发射率降低、沾污结渣及高温腐蚀，是制约工业锅炉和窑炉安全与经济性提升的共性和根本问题。

     图：（燃煤/燃油/燃气，电站锅炉及石化加热炉炉管）由于沾污结渣、高温腐蚀及发射率降低，导致受热面的辐射和导热综合传热恶化，造成炉燃料消耗增加，负荷能力降低，爆管，NOx排放增高等系列问题。据统计，2mm厚的高温腐蚀及沾污结渣层，会使炉管的传热能力下降约30-60%；由于沾污结渣及高温腐蚀造成的爆管安全事故，占电站煤粉锅炉和石化加热炉事故率的约50%。

2、同时具有抗沾污结渣和耐高温腐蚀功能的新材料技术解决方案：YGN高温纳米陶瓷涂层
  （1）用于工业锅炉和窑炉高温辐射受热面（金属及非金属基材），同时具备高发射率、抗沾污结渣和耐高温腐蚀功能的高性能高温纳米陶瓷涂层复合材料，是全面提升工业锅炉和窑炉的安全与经济性共性问题的关键技术。
  （2）YGN高温纳米陶瓷涂层源自国际先进的航空航天热保护技术。在金属或非金属基材表面，用压缩空气常温喷涂一种超细的复合纳米陶瓷浆料，经常温干燥固化后，随炉升温烧结，在基材表面形成一层超薄陶瓷涂层薄膜，与基材以机械、物理和高温固相反应化学键方式紧密结合，兼有金属和陶瓷材料的优点：高发射率、抗沾污结渣、耐高温腐蚀。
  （3）美国能源部国家能源技术中心2003年研究报告指出，高温陶瓷涂层是同时解决燃用化石燃料的高温段金属炉管换热效率、沾污结渣及高温腐蚀问题的最优方案，是21世纪“革命性技术”和“绿色产品”。联合国环境署2006年将高温陶瓷涂层作为工业炉窑节能十大关键技术之一，也是唯一的创新型技术列入亚洲工业能源效率指南，在亚太地区推广应用。

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  图：美国能源局（DOE）技术中心关于先进浆体常温固化型高温纳米陶瓷涂层的机理及应用报告

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3、适用对象：各种工业锅炉和窑炉的高温辐射受热面
  （1）YGN高温纳米陶瓷涂层适用于石油、石化、电力、冶金及建材等行业的工业锅炉和窑炉的高温辐射受热面（金属和非金属基材）向火侧表面。还可用于包括电加热元件和内燃机排气管外表面。
  （2）具有高发射率、抗沾污结渣、耐高温腐蚀、抗氧化、耐磨损功能，提高受热面的换热能力。
  （3）全面提升工业锅炉、窑炉及内燃机的安全与经济性，并有效降低热力型NOx的排放。

4、使用方法：不更改受热面基本结构，有气喷涂，常温固化，简便易行
  （1）基材表面处理：对于金属基材，用石英砂或石榴石进行表面喷砂处理至Sa2.5-3.0标准，表面粗糙度10-25μm。用碱性清洗剂去除金属基材的表面油污，干燥后用压缩空气吹干净表面残留的细小颗粒。
  （2）常温空气喷涂：选择合适的有气喷涂喷枪，采用0.6-0.8MPa的压缩空气喷涂YGN陶瓷涂料。 用于金属基材的YGN陶瓷涂层薄膜的厚度为0.03-0.06mm，非金属基材涂层折算厚度为0.04-0.08mm。
  （3）常温干燥固化：喷涂36-48小时后（根据空气湿度不同），即可使YGN陶瓷涂层的水分蒸发干燥固化。（如现场条件允许，可采用90℃恒温加热2-4小时的方式加速涂层的干燥固化时间。）
  （4）升温烧结成陶：经喷涂和干燥固化后的YGN陶瓷涂层，即可随炉升温烧结至正常锅炉或加热炉运行温度。YGN陶瓷涂层与基材以机械、物理和高温固相反应化学键方式紧密结合。

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5. 超值回报：安全、节能、减排NOx、延长设备寿命、减少运行维护、提高设备的可用性

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6、核心技术
  （1）纳米微粒子技术：改变了结合机理及表面力学特性，使涂层与基材以机械、物理及化学的方式紧密结合，且涂层外表面具有更低的表面能，同时具备抗沾污结渣、耐高温腐蚀、耐磨损等综合特性。
  （2）粘结剂系统技术：多种无机粘结剂优化组合，针对不同基材、应用环境，确保涂层浸湿性、促进相间反应、高温不粉化脱落。
  （3）稀土复合发射剂技术：改变涂层的高发射率特性，在较宽波段内具有稳定的高发射率，不随时间衰减。
  （4）产品应用技术：根据不同应用具体技术要求，提供多种系列产品，全面提升各种炉体安全性与经济性。

7、应用原理
  （1）工业锅炉和窑炉辐射受热面金属及非金属基材，在炉膛内高温环境下由于发射率降低、沾污结渣和高温腐蚀等，会造成综合传热特性恶化（辐射和导热）、爆管、耐火炉衬寿命降低、有害气体NOx排放增加等系列问题，导致工业锅炉和窑炉的安全与经济性的下降。
  （2）基于专利技术的YGN陶瓷涂层积极改变了基材的表面的力学、热力学和化学综合特性。YGN高温纳米陶瓷涂层在基材表面形成的钝化复合陶瓷膜，具有较高的致密度、高发射率、合适的热导率和高温力学及化学稳定性，抗沾污结渣、耐高温腐蚀及抗氧化。
  （3）应用于工业锅炉和窑炉的辐射换热面（金属及非金属）表面，提高炉体综合换热能力，并保护受热面基材，从而全面提升炉体的安全与经济性，并有效减少氮氧化物NOx的排放。

8、性能参数（部分产品）

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     图：为从根本上提升锅炉安全性经济性，中国华电电科院与东方锅炉、西安热工院、浙江大学热能所、西安交大国家材料重点实验室，针对YGN高温陶瓷涂层进行全面的实验室和工业化试验，就关键问题进行了充分考核和论证，以期解决沾污结渣、高温腐蚀、传热能力及NOx排放问题，结果表明涂层各项性能优异， （涂层微观组织结构，抗热交变能力，抗沾污结渣效果，涂层综合传热特性，涂层抗高温腐蚀能力等）

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