技術介紹
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，覆蓋在工業爐窯受熱面，起保護受熱面（抗沾污結渣自清潔及耐高溫氧化腐蝕等）作用，同時大幅提高換熱效率，綜合性的提高工業爐窯在安全、節能及環保方面的性能，可作為工業爐窯節能技術改造及性能設計。通過不斷的完善和改進，HC熱超導陶瓷涂層種類已豐富到70多種，廣泛適用于工業爐窯敷設換熱面，最高準許溫度為2900℃。
☆技術原理
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流能對涂層表面吸收并重新輻射到較冷的爐體負荷上。高溫奈米陶瓷涂層重點是通過材料科學手段改變燃燒室的性能從而提高燃燒效率、熱傳遞，減少廢氣排放，降低基質溫度。同樣在工藝管上，涂層將緊密的粘合并改變熱量傳遞動力，使加熱更均勻，減少熱點，從而減少維修和停爐時間，延長管道壽命，提高效率和產品質量。
斯特藩-波爾滋蔓定律，是熱力學重點一個著名定律，是指表面單位面積在單位時間內輻射出的總能量Q與發射率的熱力學溫度T的四次方成正比，本定律只適用于輻射換熱。
即：Q=εδT∧4
T為絕對溫度T，標準單位開爾文；
ε為輻射系數即為材料的發射率；若為絕對黑體，則ε=1；
δ為常量，該常數的值約為：5.670400（40）*10∧-8W.m∧-2.K∧-4斯特藩-波爾滋蔓定律是一個典型的冪次定律。
☆關鍵技術
1、納米微粒子技術改變陶瓷涂層與基材的結合機理及表面力學特性，似的涂層與基材以絡合物的方式緊密結合，且具有抗沾污結渣，耐腐蝕及磨損等綜合特性。
2、稀土復合發射技術：提高了涂層的高發射率特性，在寬波段范圍內具有穩定、可調的高發射率，且不隨時間衰減。
3、粘結劑系統技術：多種無機粘結劑的優化組合，適用于不同基材，應用環境確保涂層不粉化脫落。
☆工藝流程
1、噴砂清除基質表面的油污和沾污結渣
2、用空氣噴槍噴涂HC熱超導高溫納米陶瓷涂層
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
☆主要技術指標
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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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自然硬化時間（小時）
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4—6小時
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4—6小時
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4—6小時
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熱固化條件℃（小時）
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（85℃）1小時
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（93℃）1小時
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不適用
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閃點（℉）
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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個月
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12個月
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12個月
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儲存溫度（℉）
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40—77℉
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40—77℉
|
40—77℉
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☆技術應用情況
1、工業鍋爐爐管（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、電發熱元件：電阻絲、硅碳棒及硅鉬棒；
適用行業及領域
1） 行業：適用石油、化工、電力、鋼鐵、冶金、紡織印染、建材等行業；
2） 設備：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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設備名稱
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電站煤粉鍋爐
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產品型號
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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、固態排渣煤粉爐
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額定蒸發量
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240t/h
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過熱器出口壓力
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9.81Mpa
|
過熱器出口溫度
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540℃
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設計燃料
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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、運行中存在問題
在運行中發現鍋爐存在水冷壁積灰、過熱器結焦、轉向室煙溫高、排煙溫度高等問題。
4、用戶目標
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安全
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抗沾污結渣
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節能
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根據鍋爐具體狀況
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增產
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提高鍋爐出力
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5、噴涂部位
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噴涂區域
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基質材料
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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
爐管表面進行清潔除銹處理，表面處理達到GB 8923—88《噴涂前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》所規定的Sa2.5等級后，在0.8MPa的壓縮空氣下進行空氣噴涂。
7、噴涂涂層種類：RSI稀土納米陶瓷涂層（RSI-03/C）
8、應用效果
2#煤粉鍋爐于11月30日開車成功，運行到目前為止運行工況穩定，RSI陶瓷涂層運行可靠，未發現有剝離，脫落現象。
因為噴涂前2#爐長期處于170t/h工況下運行，因此采用170t/h工況下的主要受熱面參數進行對比。
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時
間
|
項
目
|
轉向室
|
高溫省煤
器后
|
高溫空氣
預熱器后
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低溫省煤
器后
|
低溫空氣
預熱器后
|
|
甲側
|
乙側
|
甲側
|
乙側
|
甲側
|
乙側
|
甲側
|
乙側
|
甲側
|
乙側
|
|
噴
涂
前
|
表
計
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
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 月
|
表
計
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工況受熱面溫度對比
|
1#
爐
|
表
計
溫 度
|
607
|
603
|
444
|
441
|
340
|
345
|
285
|
280
|
131
|
139
|
|
溫
降
|
|
|
163
|
162
|
104
|
96
|
55
|
65
|
154
|
141
|
|
2#
爐
|
表
計
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工況受熱面溫度對比
從表中數據所看主要換熱面換熱效果基本正常，噴涂后轉向室溫度下降幅度較大。爐內噴涂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情況。實際排煙溫度也較噴涂前有明顯下降。
|
時間
|
I級流量
|
II級流量
|
|
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工況減溫水量對比
|
時間
|
I級流量
|
II級流量
|
|
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工況減溫水量對比
結論：
爐膛水冷壁管噴涂RSI稀土納米陶瓷涂層后，運行工況穩定，RSI陶瓷涂層運行可靠，未發現有剝離、脫落現象。爐膛內未發現積灰結焦現象，實際排煙溫度較噴涂前有明顯下降，效率提高。
技術提供單位介紹
北京華材成立于2006年12月25日，是一家致力于“熱超導陶瓷涂層”的節能材料高新技術企業，集熱超導陶瓷涂層研發，生產及節能工程方案設計于一體。目前，北京華材已擁有了成熟的設計能力及市場應用開發能力，為建設美麗中國奠定了堅實的基礎。
北京華材與清華大學，浙江大學及中科院金屬研究所等科研院所，建立了良好的合作模式，如應用技術開發和應用推廣等，旨在實現我國工業鍋爐（窯爐）能源的高效利用，同時為我國工業節能技術升級提供條件。
北京華材熱超導陶瓷涂層技術先進，大量應用案例證明產品成熟可靠，對石油，石化、電力、鋼鐵冶金、玻璃建陶等行業爐窯，“安全”、“高效”、“環�！薄坝兄@著的綜合效益，是工業鍋爐（窯爐）的節能減排的關鍵性技術，目前被列為國家發展改革委第六批重點節能推廣目錄。
隨著北京華材熱超導陶瓷涂層的不斷成功應用，社會各界的贊譽也紛至沓來，2012年被發展改革委，評為“中國第十大改革創新企業”，得到了新華社、中央電視臺等多家媒體的采訪報道。
科技是人類的進步的基石，材料是人類進步的階梯，往往人類社會的時代由材料來代表，北京華材正是基于這一社會發展的自然規律，本著“科技推動文明，材料改變時代”的企業理念，努力推進美麗中國進程。
技術推廣前景
自鋼鐵發明以來，鋼鐵性能被大量研究，并隨后適用到各個領域，蒸汽機是標志性的產物，火車、汽車、大廈、飛機、航天器、軍事裝備等等應用而生，人類文明因為鋼鐵得到了空前發展，如今的文明可以說是鋼鐵的演繹，創作了不可估量的價值，推動著人類進程，鋼鐵文明程度遠超新石器時代的金字塔。站在材料的視角反觀歷史，我們清晰的看到，鋼鐵時代是由石器時代，新石器時代，青銅器時代的漫長經歷而緩緩走來，今天的我們仍以“鋼鐵與鋼鐵般的意志”在改變著自然，創造一個又一個神話。然而霧霾正籠罩了中國大地，自然在提醒我們。
美麗中國正如火如荼的掀起，是誰制造了霧霾？十二五規劃劍指鍋爐（窯爐），據統計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，鍋爐與爐窯的節能隨之被列為十二五十大重點工程之首，新一屆政府鐵腕“治霾”的決心彰顯，并向外界傳遞，節能減排需要關鍵性的技術的指導信息。人類薪火相傳文化演變中，100%的能源轉化效率是永恒的追求！要說節能我們必須要提到能源利用，能源利用的共同過程則是，能量通過燃燒轉化熱量在通過鋼鐵進行傳熱的過程，也就是說鋼鐵的傳熱是能源效率高低的關鍵所在，鍋爐與窯爐傳熱換熱的共性材料則是鋼鐵，因此節能減排的關鍵性共性技術則是如何提高鋼鐵的換熱效率，
節能減排兼顧了經濟效益和社會效益，是企業尤其是高耗能企業一直以來的追求，北京華材能夠幫助企業實現節能減排的目標。在復雜的國內外經濟形勢下，外部需求萎縮，市場不振，通過降低能耗和減少固定資產折舊，不失為企業降本增效，謀求發展的一個明智選擇。
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