火力发电厂热超导陶瓷涂层技术培训.ppt

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提升炉窑效率提升炉窑效率实现美丽中国实现美丽中国热超导陶瓷涂层技术培训热超导陶瓷涂层技术培训一、热超导陶瓷涂层二、热超导陶瓷涂层技术要点（安全节能环保）三、锅炉的安全与减排四、热超导陶瓷涂层市场需求五、热超导陶瓷涂层应用范围六、经典案例与荣誉七、市场发展模式八、项目实施流程九、项目实施服务承诺十、公司简介及相关资质一、热超导陶瓷涂层一、热超导陶瓷涂层热超导陶瓷产品背景热超导陶瓷产品背景当航天器穿越大气时，速度达到3马赫时，表面的瞬间温度可达2000，而一般的材料难以承受这个温度。

为保护航天器，让航天器因摩擦产生的热而快速发射出去，从而不产生高温，在摩擦面使用“保护性多功能复合稀土纳米陶瓷”,因发射率高而降低了表面的温度，而不被烧蚀。

从而达到保护航天器的目的。

在探索外太空时，返回舱返回时速度低于1倍音速，虽然返回舱的外表面也有涂层，但是返回舱的表面烧蚀严重。

经多年研究我们完成了集红外高发射率涂层和宽波谱段高发射率、保护性及多功能复合第三代热传导陶瓷涂层技术。

技术研发背景技术研发背景锅炉运行的安全要求：

影响锅炉安全运行因素有很多，四管泄漏、结焦结渣、高温氧化腐蚀是影响锅炉安全运行的重要因素。

因此须针对上述问题进行技术改造，提高锅炉运行安全，防止非计划停运。

节能减排的环境要求：

我国能源总量的75%75%以上是由锅炉所消耗，即每年约消耗量为42亿吨标准煤，而我国的能源效率只有32%。

因此，必须发展新技术，进行节能改造，提升能源利用率。

热超导陶瓷涂层是以纳米级稀土氧化物、尖晶石、氮化硼及钻石结构的碳等为主要原料的水基涂料，将宽波谱段、高发射率、防高温腐蚀、耐磨损和抗沾污结渣等多功能集于一身，通过在辐射换热面（金属和非金属基质）表面喷涂0.03-0.10mm厚的热超导陶瓷涂层，经升温变形后形成陶瓷涂层薄膜，可大幅提高基质材料表面发射率（或吸收率）强化辐射换热，防止基质材料被磨损、氧化和腐蚀，涂层热导率大，加快基材表面的传热，形成相对冷表面，灰渣无法在形成熔融的粘接捕捉层，从而无法沾污结焦。

进而提高炉窑热效率和提高产能，节省能源、延长基质材料使用寿命、减少有害气体（NOX）排放，提高设备的安全性和可靠性。

2006年联合国规划署给出提高炉窑十大关键技术，高发射率陶瓷涂层技术作为解决炉体节能、环保和安全问题的性价比最高的唯一硬件技术被纳入指南推广。

什么是热超导陶瓷涂层什么是热超导陶瓷涂层理论依据理论依据1.基尔霍夫辐射定律是物理学上的一条定律，指的是在同样的温度下，各种不同物体对相同波长的单色辐射出射度与单色吸收比之比值都相等，并等于该温度下黑体对同一波长的单色辐射出射度。

2.即材料的吸收率（又称）黑度与发射率相等。

即当物体表面的发射率提高后，其吸收热量的能力也相应提高。

3.增强高温下的材料发射率对于提高工业炉窑的工作效率和热效率有极大的现实意义。

节能原理节能原理1.涂层提高了发射率，在宽波段范围内具有稳定的高发射率，且不随时间衰减。

2.陶瓷涂层改变了基材的结合机理及表面力学特性，使得涂层与基材以络合物的方式紧密结合，且具有抗沾污结渣、耐腐蚀及耐磨损等综合特性。

3.在300-2000度环境下，热超导高温纳米陶瓷涂层稳定发射率为0.9-0.95，而普通发射元件表面发射率介于0.5-0.8之间。

节能效果节能效果1.提高锅炉的使用效率，缩短升温时间，提高产量和工效；2.提高炉膛温度的均匀性，降低炉膛过高的出口烟温和排烟温度；3.提高锅炉的燃烧效率，有效降低炉渣含碳量及飞灰含碳量；4.改善锅炉结焦状况，结焦量明显减少并杜绝了硬焦；5.涂料烧结后具有高强度陶瓷效应，可延缓高温腐蚀氧化和磨损，有利于延长使用寿命；6.通过提高锅炉换热面的传热效率，可以节省燃料约2%-40%，每千瓦时，减少2g以上燃料。

小小结结:

换热材料（钢，铁，铜，耐火材料）在换热时，存在这样或那样的不足，导致性能改变，如氧化腐蚀破坏等，通过在换热材料表面涂装热超导陶瓷涂层提高换热能力，抗腐蚀，抗冲涮等性能。

二、热超导陶瓷涂层技术要点二、热超导陶瓷涂层技术要点11、热超导陶瓷涂层功能及特点、热超导陶瓷涂层功能及特点高发射率“发射率”的高低决定辐射换热效率！

一般材质（20G，锅炉钢）500度时，发射率通常在0.5左右，同样的条件下，热超导陶瓷涂层高达0.94。

高热导率一般的换热钢格，高温换热时，会产生氧化层，氧化层的发射率会提升到0.7-0.8左右，但是钢材产生的氧化层（氧化铁）的热导率仅为0.035W/M.K,而热超导陶瓷涂层热导率为15W/M.K，涂层的热导率是氧化层的400倍（是指同样的厚度下）。

有涂层的一面吸热更快，温度更高有涂层的一面吸热更快，温度更高2、热超导陶瓷涂层关键技术要点、热超导陶瓷涂层关键技术要点1、纳米微粒子技术;（气密性好，保护性好）材料组分均为纳米级组分,按相应比例而组成的陶瓷浆料.2、系统粘结剂技术（稳定性好）涂层很好地与基材结合，特别是金属基材的结合，高温蠕变仍能较好覆盖。

抗热震性能经国家级实验室检测，43次热震不脱落，确保产品的有效寿命3年以上。

3、复合发射剂技术（节能环保）运用稀土添加，稳定材料的表面发射率功能，实现高效辐射换。

科学的材料应用技术4、材料科学的价值不仅仅是材料本身，而材料的应用技术同样具有很高的技术含量，也是材料价值体现的重要一环。

热超导陶瓷涂层主要成分为纳米级稀土氧化物是一种无毒环保的非金属水基涂料通过利用纳米微粒子技术，改变了涂层与基材的结合机理及表面力学特性，使得涂层与基材结合更加紧密具有强传热、抗沾污、结渣、耐腐蚀、磨损等综合特性3、热超导陶瓷涂层产品、热超导陶瓷涂层产品常常用用材材料料导导热热及及发发射射率率对对比比表表序号材料类别热导率W/mk发射率温度范围：

常温20度（0-100）温范围度：

100-1200波长：

=8m1钢材钢36-540.05-0.10严重氧化0.550.80-0.952不锈钢不锈钢170.20-0.25氧化0.550.853铸铁铸铁45-900.2-0.3严重氧化0.550.80-0.954氧化铁氧化铁0.550.60-0.955热超导陶瓷涂层6-150.9-0.9533、热超导陶瓷涂层性能指标、热超导陶瓷涂层性能指标图1热超导陶瓷涂层与金属基材结合扫描电镜图涂层品种涂层品种-03/-03/-04/D-04/D最高温度13001600适用基材碳钢，合金钢碳钢，合金钢发射率0.950.94热导率9W/m/K6W/m/K热膨胀系数2.510-6m/2.610-6m/抗热震性优异（升温至950，冷水淬火，40次不开裂不脱落）优异（升温至950，冷水淬火，40次不开裂不脱落）抗磨损莫氏硬度7，较优异莫氏硬度7.9，优异耐高温腐蚀优异（1200度，完全覆盖）优异（1200度，完全覆盖）耐酸碱性优异（不适用于液态酸碱）优异（不适用于液态酸碱酸碱）施用部位炉膛内稀向区过热器密相区产品示例产品示例4、热超导陶瓷涂层微观组织结构、热超导陶瓷涂层微观组织结构涂层与基体结合良好，底层涂层大颗粒之间的孔隙被小颗粒填充。

试样涂层结合紧密，未发现明显裂纹5、热超导陶瓷涂层抗热交变能力、热超导陶瓷涂层抗热交变能力经华电电科院检测，将试样放入650保温30min，取出强制风冷至室温，历经42次未出现涂层脱落、裂纹现象，表现了极好的热交变性能。

从试样截面SEM分析，可以看出试样基体与涂层表现了很强的结合能力，几乎未发生氧化现象无氧化无氧化无腐蚀无腐蚀表面干净光滑表面干净光滑无变形无变形有涂层有涂层严重氧化严重氧化严重腐蚀严重腐蚀表面粗糙表面粗糙钢材变形严重钢材变形严重无涂层无涂层6、热超导陶瓷涂层抗结渣能力、热超导陶瓷涂层抗结渣能力经东方锅炉德阳基地大型煤粉燃烧试验台结焦试验，未处理的管件结焦腐蚀严重，经过处理的管件陶瓷涂层表面光洁完好。

7、热超导陶瓷涂层抗结渣能力、热超导陶瓷涂层抗结渣能力经某热能研究所结焦试验：

可以明显看到，有涂料的受热面陶瓷涂层仍然光亮，受热面没有氧化腐化现象，而无涂料的受热面结焦结渣及氧化腐化现象严重，说明抗结渣涂料还有保护受热面，抗高温腐蚀作用。

8、热超导陶瓷涂层抗结渣能力、热超导陶瓷涂层抗结渣能力实际工况下的锅炉运行情况复杂，接近本工程运行条件，选用无烟煤某电厂300MWW火焰炉进行试验。

运行三个月后，喷涂后的卫燃带没有形成厚焦，高温过热器结焦情况明显缓解，涂抹后表面光洁，说明表面改性技术具有良好的抗结焦结渣能力。

卫燃带处理前卫燃带处理后高温过热器处理前高温过热器处理后卫燃带运行3个月后高温过热器运行3个月后9、热超导陶瓷涂层抗高温腐蚀、热超导陶瓷涂层抗高温腐蚀大型电站燃烧工况多变，沾污结渣是高温腐蚀前奏。

本实验选择常用的饱和溶液硫酸盐凃抹升温方法试验。

温度650，大气气氛进行腐蚀。

试验结果：

热超导陶瓷涂层具有良好的抗高温腐蚀能力试验结果：

热超导陶瓷涂层具有良好的抗高温腐蚀能力1600X1600X真空管式炉真空管式炉11、产品测试报告（详见相关附件）、产品测试报告（详见相关附件）B发射率C发射率B耐磨性小小结：

结：

换热面（受热面）的氧化、腐蚀、因燃换热面（受热面）的氧化、腐蚀、因燃料造成的结焦、结渣是锅炉安全的最大隐患，料造成的结焦、结渣是锅炉安全的最大隐患，低发射率是热效率低下的共性问题！

低发射率是热效率低下的共性问题！

提高安全性及热效率是关键。

提高安全性及热效率是关键。

三、锅炉的安全与减排三、锅炉的安全与减排1、锅炉类型、锅炉类型1.按燃料可分为燃煤燃油燃气生物质电锅炉。

2.按燃烧方式可分，四角切圆对冲循环硫化床锅炉。

3.按产汽量可分以进行吨位的划分，比如1吨3000吨，小到我们家庭中厨房中使用的小锅炉。

4.按蒸汽的压力可分为高温高压，中温中压，低温低压。

5.锅炉的叫法特别多，共同特性则是：

燃烧与传热。

链条炉燃汽炉2、锅炉常见的安全问题、锅炉常见的安全问题目前锅炉炉膛内运行的状况，据统计，炉膛内1平方米面积的炉管一年大约传递约100吨标准煤的热量，折价值4.5万元，因为如下状况每年大约浪费10%以上的能源，使用陶瓷涂层每年可节约0.45万元。

还不计安全所带来的损失,不仅如此，造成锅炉效率低，这也是雾霾形成的根本原因。

结焦积灰腐蚀爆管3、带来的安全影响、带来的安全影响据统计，锅炉的沾污结渣氧化腐蚀是造成的安全事故占75%以上。

水冷壁由于受高温火焰的冲刷，不同程度的存在腐蚀、结垢、磨损、蠕变问题。

过热器管内流动的是高温蒸汽，传热性能较差，管外是高温烟气，所以金属壁温较高，接近极限允许温度。

也存在腐蚀、结垢、磨损、蠕变问题。

再热器管内流动的是中压蒸汽，其金属工作条件较过热器更恶劣，也存在腐蚀、结垢、磨损、蠕变问题。

省煤器一般不会出现过热烧坏问题，烟气中的灰粒比较硬，烟气中的硫化物容易凝结成酸液，带来省煤器的飞灰磨损和积灰问题。

4、锅炉的能源消耗、锅炉的能源消耗1.我国能源总量的75%以上是由锅炉所消耗，每年约消耗量30亿吨标准煤，而我国的能源效率相对较低约32。

2.锅炉，是一个不断燃烧能源和不断传递热量的设备，燃烧效率基本接近100%,要提高能源的效率，最直接的办法提高传热的效率。

3.基于能源效率的低下，排放超过生态容量。

因此工业锅炉的节能与减排是十二五计划中“十”大重点工程之首。

55、减少锅炉氮氧化物、减少锅炉氮氧化物NOxNOx排放机理排放机理A）热力型NOx：

是供燃烧使用的空气中的氮在高温下被氧化生成的NOx；B）快速型NOx：

是在贫氧气氛下，分子氮与碳氢自由基发生反应生成的NOx，其中间产物是氰化物；C）燃料型NOx：

是燃料本身的含氮化合物在燃烧过程中氧化而形成的NOx。

燃烧过程中生成的NOx主要由热力型NOx构成。

研究表明：

NOx的生成主要与燃烧火焰的温度、燃烧气体中氧的浓度、燃烧气体在高温下的滞留时间及燃料中的含氧量等因素有关。

降低火焰温度，可有效控制热力型NOx的生成。

热超导陶瓷涂层提高具有可调发射率、抗沾污结渣，可强化换热能力，使炉体在同比负荷的运行条件下，炉膛整体火焰和烟气温度有所降低，可以有效地减少热力型NOx的生成；据分析统计，可降低NOx排放约5-30%。

6、锅炉的减排、锅炉的减排1.节能一定减排！

能源消耗越大排放越大，也就是锅炉效率越高排放越少。

2.的形成有二种来源，一种是燃料中的所引起的，还有一种燃烧时空气中有2和2会产生氮氧化物,温度越高形成的的量越多。

而使用热超导涂层传热好了，炉膛温度低，这样可以减少生成。

使用热超导陶瓷涂层后的变化，温度下降了所引起的的减少。

1、安全2、节能3、减排保护各种换热面的基材不氧化与腐蚀，防止因为高温冲涮带来的磨损；防止燃料因燃烧所带来的沾污与结渣；提高换热面基材的表面发射率；具有自清洁作用；材料本身的热导率较高（15W/m.k）大型电站节能0.5-2.5%，石油石化加热炉可节能2-7%，工业窑炉可节能5-35%。

提高热效率减少了燃料的浪费，也减少了22及（10-30%）的排放；应用小结应用小结四四、热超导陶瓷涂层市场需求、热超导陶瓷涂层市场需求据统计，我国的能源效率32%左右，影响能源效率低下的原因，从锅炉的角度来讲有三大类，一是燃烧，二是传热，三是没有利用好的热量再回收，而传热则是影响热效率较大的原因所在。

以电厂为例：

火电厂锅炉受热面即受热又承压，工作条件极其恶劣。

“水冷壁”、“过热器”、“再热器”、“省煤器”这“四管”的过热、结渣、结垢、高温腐蚀问题困扰电厂，成为运行安全的最大隐患。

一些电厂四管泄漏频繁，检修管理失控、受热面高温腐蚀严重，氧化皮剥落堆积导致超温、爆管等等，造成非计划停运和机组不能长周期安全稳定经济运行。

据统计，由于四管泄漏等原因造成的非计划停运和降出力参数占了一半以上，如何消除和预防上述设备重大隐患、提高机组设备的可靠性，是摆在我们面前的一个重要课题。

按每台机组（100万千瓦）每年减少一次非计划停运计算：

四管泄漏，电量损失计算：

抢修时间5天，则直接减少发电，效益损失：

1000000（千瓦）*0.75（75%负荷率）*24（小时/天）*5（抢修天数）*0.16（边际贡献）*0.5（年次/台）=720万元。

检修、启机费用：

按最低检修费用20万/台次；机组启停直接费100万/次。

项目损失=720万+20万+100万=840万元1、应用对象、应用对象以钢铁换热的基材表面，如锅炉的炉膛卫燃带、水冷壁、过热器，再热器、省煤器等，窑炉的耐火炉衬，发热元件表面；窑炉的受热面及换热面基材，减少炉墙热损失；2、应用范围、应用范围按行业分：

石油化工电力钢铁冶金航天军工有色纺织印染等各行业；凡是涉及到使用锅炉与窑炉的行业企业均适用。

五、热超导陶瓷涂层应用范围五、热超导陶瓷涂层应用范围3、应用前注意事项、应用前注意事项根据了解用户炉体信息；进行方案设计即选材,推算节能效果;通常使用热超导陶瓷涂层的效率会提高到90%或以上,特别是中小工业锅炉效率相对较低，因此提升效率可高达40%.施工准备及施工要求:

喷涂热超导陶瓷涂层前,需要对实施部位进行喷砂处理,并达到Sa2.5级别,并参考相关要求。

喷涂热超导涂层后,应防止刮伤,升温还宜过速，通常随炉升温即可,涂层固相反应成陶瓷。

观测炉膛温度前后变化,通过同一负荷和同一燃料下炉膛温度差值确定节能量.根据燃料类别及测算标准进行节能计量，可根据温度4次方定律和热力计算书来测定节能量。

4、在各行业锅炉上的收益、在各行业锅炉上的收益行业行业石油石化石油石化电力电力动力动力冶金冶金建材建材适用炉型适用炉型注汽炉原油加热炉热媒炉管式加热炉电站煤粉锅炉链条燃煤锅炉燃油/气锅炉热媒炉/导热油炉热处理加热炉金属熔炼炉玻璃钢化炉陶瓷辊道窑炉耐火材料隧道窑喷涂部位喷涂部位炉膛辐射受热面炉管耐火炉衬炉膛辐射受热面水冷壁、过热器再热器、省煤器及卫燃带炉膛辐射受热面炉管/水冷壁耐火炉拱炉膛辐射受热面耐火炉衬电加热丝/棒炉膛辐射受热面耐火炉衬电加热丝/棒安全安全提升安全性提升安全性提升安全性提升安全性提升安全性节能节能1.5-7%0.5-2.5%3-8%5-25%5-25%提高产能提高产能5-15%5-10%5-15%5-25%5-25%减排减排NOxNOx10-30%5-15%5-15%5-25%5-25%有效寿命有效寿命3年3年3年3年3年5、电厂锅炉喷涂部位（、电厂锅炉喷涂部位（600MW）喷涂部分喷涂部分单位单位面积面积备备注注炉膛炉膛1600燃烧器拱部拐点（标高29564.7mm处）上5000mm/下7000mm炉膛四周进行喷涂水冷壁水冷壁1700标高34564.7mm以上炉膛水冷壁部分为必喷涂区域屏过屏过1932进口段（外三圈管除外）距屏底4300mm始至出口段（与顶棚交界处）建议对炉内管圈进行喷涂高过高过1594进口段（外三圈管除外）距屏最底处向上3500mm始至出口段（与顶棚管交界处）建议对炉内管圈进行喷涂高再高再610进口段炉内段沿烟气流向的最外3列管圈（共6列）建议进行喷涂喷涂区域喷涂区域喷涂区域喷涂区域喷涂区域喷涂区域大屏大屏6、涂层的工艺流程、涂层的工艺流程未喷砂处理喷砂后工作中成形后喷涂要求应用功能示意应用功能示意：

抗氧化和抗沾污结渣-化石能源在燃烧过程中产生热量的同时也会有灰渣，灰渣附在钢铁表面会阻止热量传递，而热超导陶瓷涂层既防止氧化腐蚀也防止结渣喷涂前前后后7、验收与跟踪、验收与跟踪在确定节能量以后，算是产品真正使用，完成了产品使用过程，跟踪炉膛的变化，及停炉后对施工后涂层检查.记录相应的运行数据。

六、经典案例与荣誉六、经典案例与荣誉1、通过央企应用及权威机构检测、通过央企应用及权威机构检测小结小结1、安全保护各种换热面的基材不氧化与腐蚀，防止因为冲涮带来的磨损；防止燃料因燃烧所带来的沾污与结渣；提高换热面基材的表面发射率；具有自清洁作用；材料本身的热导率较高（15W/m.k）大型电站节能0.5-2.5%，节能2-30%：

石油石化加热炉可节能2-7%，工业窑炉可节能5-35%。

提高热效率减少了燃料的浪费，也减少了22及（10-30%）的排放；2、节能3、减排4、效果1.延长基质材料使用寿命1倍；2.降低检修维护成本约为10%；3.有效使用寿命5-8年；4.投资回收期通常4-12个月。

本公司产品已在中华联合财产保险公司投保，当提供的产品在使用过程中能效未能提升2%时，保险公司承担赔偿责任。

5、保险赔偿七、七、市场发展模式市场发展模式商业模式商业模式市场市场资本资本技术技术施工施工制造制造设计设计社会关系社会关系政府节能机构减排机构科研机构应用合作人与自然环境的和谐业务形态业务形态EMC模式BOTBT模式1.1.专业性的服务：

专业性的服务：

根据用户的能源消耗状况及锅炉的结构特点、能源管理水平进行方案设计，设计专业的节能方案；方案中包含设计，材料，施工及后期的服务；2.EMC2.EMC合同能源管理合同能源管理通过实施热超导陶瓷涂层节能改造工程，项目建成后双方共同确认节能量，双方按合同约定比例分享节能效益，减轻企业的资金压力。

3.3.专业团队的技术支持专业团队的技术支持与清华、浙大合作共同为针对各种锅炉的节能改造项目提供专业的技术支持。

八、项目实施与流程八、项目实施与流程1.1.项目调研项目调研产品技术交流客户设备运行现状及需求分析编制项目建议书确定项目内容及方案确定项目内容及方案2.2.项目合同签署项目合同签署合同模式谈判与确定制定详细计划书签订合同3.3.实施实施准备工作准备工作喷涂施工喷涂施工（1-71-7日）日）恢复生产恢复生产4.4.验收与后服务验收与后服务项目验收项目验收正常生产正常生产节能效益确定节能效益确定付款及工程后服务付款及工程后服务九、项目实施九、项目实施服务承诺服务承诺11、安全承诺、安全承诺我们承诺：

因设计方案导致锅炉所产生安全事故我们将全权负责。

中国平安保险为公司产品全程承保，解决客户后顾之忧。

22、工程承诺、工程承诺我们承诺：

企业应用热超导涂层改造工程工期不超过7天。

33、经济承诺、经济承诺我们承诺：

工程投资回收期不超过18个月，产品的使用寿命不低于36个月。

谢谢谢谢提升炉窑效率提升炉窑效率实现美丽中国实现美丽中国