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城市生活垃圾焚燒發(fā)電目前已被公認為是城市生活垃圾資源化、減量化和無害化處理的的最有效方式，國內(nèi)外大中城市都通過建設(shè)垃圾高效無害處理的焚燒發(fā)電廠來處理日益增長的城市垃圾。垃圾成分中腐蝕性物質(zhì)，在鍋爐內(nèi)部高溫和壓力下發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)、電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致焚燒鍋爐主要受熱面煙氣側(cè)腐蝕十分嚴重，腐蝕程度和因腐蝕引發(fā)的爆管事故遠高于同級別的燃煤鍋爐。受熱面腐蝕問題是嚴重影響垃圾焚燒鍋爐系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行與壽命的主要問題。 通過本項目的研究，摸清了受熱面腐蝕機理，開發(fā)出適合四種工況下膜式水冷壁和過熱器的防腐蝕技術(shù)及工藝方案,包括：中溫中壓、中溫次高壓、次高溫次高壓、高溫高壓四種工況，并在相關(guān)項目中實際應(yīng)用效果明顯。項目研究申請并獲得了授權(quán)專利多項，形成了豐富的材料體系、成熟的質(zhì)量工藝體系，具備工業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用條件。相關(guān)成果還可應(yīng)用于流化床鍋爐、煤粉爐、氣化爐、磷化工黃磷尾氣處理余熱鍋爐、鋼鐵行業(yè)焦慮煤氣鍋爐、化工反應(yīng)爐等領(lǐng)域。 部分專利 序號 專利名稱 專利類型 專利號/申請?zhí)? 許可方式 1 一種受熱面防磨蝕的水冷壁用管及其制備方法與應(yīng)用 PCT專利 PCT/CN2018118156 國家階段 2 受熱面防磨蝕的膜式水冷壁及其制備方法 PCT專利 PCT/CN2019071988 國家階段 3 一種在鋼基體上制備耐海水耐腐蝕熔覆層的方法 發(fā)明專利 201110122035.9 授權(quán) 4 感應(yīng)重熔與噴射一體化制備垃圾焚燒發(fā)電鍋爐管復(fù)合涂層的方法 發(fā)明專利 201910601418.0 授權(quán) 5 鍋爐水冷壁高溫防腐涂層制備與管基體熱處理協(xié)同強化技術(shù) 發(fā)明專利 201910601433.5 授權(quán) 6 一種受熱面防腐蝕的水冷壁及其制備方法與應(yīng)用 發(fā)明專利 201811150322.9 實審 7 一種受熱面防磨蝕的膜式水冷壁及其制備方法 發(fā)明專利 201811150408.1 實審 8 一種硼化物陶瓷顆粒增強復(fù)合材料制備方法 發(fā)明專利 201710457857.X 授權(quán) 9 基于裂紋擴展效應(yīng)的陶瓷切割推磨復(fù)合式平面加工方法 發(fā)明專利 2016110816617 授權(quán) 10 一種用廢軋輥再制造成水泥輥壓機的擠壓輥方法 發(fā)明專利 201910755439.8 實審 11 鍋爐膜式壁涂層高頻重熔氣體保護抑制管排氧化技術(shù) 發(fā)明專利 201910731494.3 授權(quán) 12 中速磨煤機磨輥耐磨堆焊用粉芯焊絲及其制備與堆焊方法 發(fā)明專利 2011103031690 授權(quán) 13 用于水泥行業(yè)輥壓機的擠壓輥及其制造方法 發(fā)明專利 CN106181217A 授權(quán) 14 用于制備含有非晶相的高耐磨涂層的粉芯絲材及其制備 發(fā)明專利 CN106191738A 授權(quán) 15  一種膜式壁表面制備防磨蝕涂層的微熔焊設(shè)備 實用新型 201921786621.1 授權(quán) 16 一種鍋爐水冷壁專用噴砂機 實用新型 201921786251.1 授權(quán) 17 一種膜式壁雙槍立式堆焊裝置 實用新型 201821177387.8 授權(quán) 18  一種膜式壁立式堆焊夾具 實用新型 201821177386.3 授權(quán) 產(chǎn)品展示 生產(chǎn)工藝 自動化程度高，避免了人為因素； 實現(xiàn)微冶金結(jié)合，稀釋率低，結(jié)合強度高； 熱變形小，有利于裝配； 涂層質(zhì)量和成分得到嚴格控制，合格率高； 效率高，安全環(huán)保。 特色材料 1.系列合金粉末 完全自主研發(fā)的材料體系，并申請發(fā)明專利 高Ni、Cr含量，兼具抗腐蝕和抗磨損性能 與基體材料導(dǎo)熱系數(shù)及熱膨脹系數(shù)相近 根據(jù)不同環(huán)境的磨損和腐蝕需求，可調(diào)整材料配方 徹底突破合金堆焊絲材的局限性 根據(jù)垃圾“熱值”、“工業(yè)分析”、“元素分析”數(shù)據(jù)可實現(xiàn)涂層材料針對性配比 2.納米納米高導(dǎo)熱防結(jié)焦陶瓷封孔劑 作用: 防止或阻止腐蝕介質(zhì)浸入基材表面； 延長合金涂層的防護壽命； 用于密封的涂層,防止液體和壓力泄漏； 防止污染或研磨屑碎片進入涂層 保持陶瓷涂層的絕緣性能。 性能： 納米碳化硅粒子具有高導(dǎo)熱系數(shù)，是碳鋼的2倍以上，熱膨脹系數(shù)小； 硬度是碳鋼的10-15倍，有極強的耐磨特性； 該涂層厚度為幾十微米，大的比表面積使得涂層吸附能力強，不易剝落； 表面光滑平整，不易結(jié)焦。 化學(xué)性質(zhì)極為穩(wěn)定，1000度以下不與常規(guī)酸堿鹽反應(yīng)。  

本項目制備了具有低溫固化性能的納米二氧化鈦溶膠，利用現(xiàn)代涂布技術(shù)，在彩鋼板表面涂附具有分解有害物質(zhì)、抗菌、殺菌、防污、自清潔功能的納米二氧化鈦涂層，使傳統(tǒng)的彩鋼板具有更廣泛的用途和更優(yōu)異的特性。納米二氧化鈦光催化劑具有兩個最顯著的特性：在紫外光照射下具有光催化活性和超親水性。光催化活性可以分解吸附在表面的一些有機物、有害氣體和生物體。超親水性具有易洗、防污、抗污的能力。如果在彩鋼板的表面涂附上具有光催化活性和超親水性的納米二氧化鈦涂層后，可防止真菌、微生物、霉菌及細菌在鋼板表面繁殖，分解吸附在表面的任何有機物，還具有防污，自清潔作用，將適應(yīng)于電子工業(yè)廠房、特殊醫(yī)用檢查室（X射線、磁共振、超聲波等），無菌病房和實驗室以及一些凈化和家電設(shè)備，填補了國內(nèi)空白。這些具有特殊功能的高檔次彩鋼板在中國的潛在市場很大，很有發(fā)展前景。本研究項目的關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點在于如何解決低溫固化納米二氧化鈦溶膠的制備、納米二氧化鈦涂層和彩鋼板固有涂層之間的結(jié)合牢度、膜透明性以及光催化活性之間的矛盾。中試規(guī)模的納米二氧化鈦溶膠經(jīng)過鼎升金屬材料有限公司和山東陵縣江南凈化彩板有限公司在彩鋼板上涂布使用后，反應(yīng)良好。涂布納米二氧化鈦功能膜的彩鋼板經(jīng)過吳江市東吳機械有限責(zé)任公司使用后，肯定了本項目所制備的彩鋼板具有分解有機物、抗菌、防污、自清潔功能。

成果介紹 成果名稱：多元耦合燃料（生物質(zhì)/垃圾/高硫煤/高鈉煤）發(fā)電關(guān)鍵設(shè)備防腐蝕感應(yīng)熔焊與噴射復(fù)合涂層技術(shù) 成果參與單位：江蘇科環(huán)新材料有限公司、深圳能源環(huán)保股份有限公司、上海康恒環(huán)境股份有限公司 成果完成人：曲作鵬 知識產(chǎn)權(quán)情況：已申請專利87項，其中已授權(quán)發(fā)明專利17項，已授權(quán)實用新型專利27項 針對我國新能源與環(huán)保科技的重大戰(zhàn)略，以解決垃圾與生物質(zhì)發(fā)電鍋爐高溫防腐的實際需求為目標(biāo)，本項目擬搭建應(yīng)用于生物質(zhì)與垃圾電站鍋爐腐蝕防護的高頻感應(yīng)熔焊系統(tǒng)技術(shù)平臺，在多元耦合燃料（生物質(zhì)/垃圾/高硫煤/高鈉煤）發(fā)電關(guān)鍵設(shè)備等受熱面，開發(fā)完成鎳基自熔合金高溫涂層的技術(shù)體系，包括涂層材料與工藝，形成針對各類客戶群體的系列解決方案。 隨著近年來我國生物質(zhì)和垃圾電站的迅猛發(fā)展，鍋爐高溫腐蝕問題日益突出，傳統(tǒng)熱噴涂技術(shù)由于易脫落、孔隙率高而應(yīng)用受限，前期用得較普遍的Inconel625合金堆焊，也逐漸暴露出由稀釋率高引起的高溫防腐性能受限等問題。因此，開發(fā)新型高溫防腐涂層技術(shù)已迫在眉睫。本項目在國家“十三五”重點研發(fā)計劃等項目的支持下，經(jīng)過十余年的集智攻關(guān)，于2019年初研發(fā)成功了高頻感應(yīng)熔焊高溫腐蝕防護涂層技術(shù)，取得了系列創(chuàng)新性成果：首次在國內(nèi)構(gòu)建了生物質(zhì)與垃圾電站鍋爐高頻感應(yīng)熔焊系統(tǒng)技術(shù)平臺，開發(fā)了在水冷壁管排表面制備耐鎳基自熔合金高溫薄涂層的技術(shù)體系，解決了城市垃圾與生物質(zhì)電站鍋爐高溫腐蝕防護的技術(shù)瓶頸，打破了發(fā)達國家的技術(shù)封鎖，形成了系列針對城市垃圾與生物質(zhì)焚燒發(fā)電鍋爐高溫防腐的不同客戶群體的解決方案。 我國西部特別是新疆地區(qū)的高硫高鈉鹽等高腐蝕性煤在燃燒過程中產(chǎn)生高濃度硫化物和鈉鹽等腐蝕性氣體，造成水冷壁、過熱器受熱面的高溫腐蝕、尾部煙道空氣預(yù)熱器低溫腐蝕和受熱面結(jié)焦等，特別是對燃燒器區(qū)域水冷壁管來說，如果沒有防護涂層只能使用1—2年。傳統(tǒng)的熱噴涂，由于結(jié)合強度低孔隙率高，很少應(yīng)用；普通高頻感應(yīng)熔焊雖然有效，但壽命難以超過5年；目前用得最多的是堆焊高溫合金，但一般五年后就逐漸會發(fā)生涂層脫落和管壁減薄甚至爆管的現(xiàn)象，非計劃停爐維修給企業(yè)造成了極大的經(jīng)濟負擔(dān)。針對我國西北地區(qū)高硫高鈉鹽燃煤發(fā)電鍋爐受熱面對高溫防腐的迫切需求，本項目擬開發(fā)感應(yīng)熔焊與超音速噴射復(fù)合金屬陶瓷涂層技術(shù)，從服役壽命、使用性能到性價比等方面都優(yōu)于堆焊，以期徹底終結(jié)困擾我國燃煤行業(yè)多年的高腐蝕性氣體對鍋爐管道造成的嚴重腐蝕的防護難題。 創(chuàng)新點 1、首次在國內(nèi)構(gòu)建垃圾電站鍋爐高頻感應(yīng)熔焊系統(tǒng)技術(shù)平臺，自主開發(fā)了在水冷壁管排表面制備耐高溫涂層的防腐技術(shù)體系，打破了發(fā)達國家對核心技術(shù)的封鎖，突破了垃圾電站鍋爐涂層防護系統(tǒng)核心技術(shù)瓶頸，形成了整體防腐的焚燒解決方案。 2、首次在國際上成功研發(fā)鎳基自熔合金與金屬陶瓷梯度復(fù)合涂層的防護技術(shù)，發(fā)明了基于重熔與噴射一體化的高溫全域防腐全套技術(shù)，鍋爐的高溫腐蝕防護性能與服役壽命顯著提升。 3、創(chuàng)新鍋爐管道鑲嵌陶瓷瓦的長效防護方法，發(fā)明了多項陶瓷高效低成本加工技術(shù)，填補了國際上硬脆材料特種加工技術(shù)的空白，突破了垃圾焚燒發(fā)電鍋爐高頻感應(yīng)熔焊系統(tǒng)核心技術(shù)瓶頸。 市場前景 磨損與腐蝕是工業(yè)生產(chǎn)中的共性問題，全世界能源消耗的1/3-1/2在摩擦上，每年各種機械零件失效的一半以上由于磨損，每年因金屬磨損、腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失約達７萬億美元。垃圾焚燒電站鍋爐受熱面腐蝕問題，非常普遍，其腐蝕機理主要是所焚燒的垃圾中含有Cl,S以及堿金屬等元素，造成Cl，S化合氣體腐蝕和低熔點堿金屬鹽熔融腐蝕。據(jù)“十三五”規(guī)劃，2020年焚燒處理能力占無害化處理比例50%，預(yù)計復(fù)合增長率不低于20%，垃圾焚燒規(guī)模呈快速增長態(tài)勢，截至2018年，中國已運行的垃圾焚燒廠約為380座，處理能力約為37萬噸/日，中國在建的垃圾焚燒廠約為200～250座，處理能力約為20～25萬噸/日，中國垃圾處理“起步晚、起點低、發(fā)展快”，垃圾焚燒發(fā)展極快，2025年行業(yè)總規(guī)模估計超過100萬噸/日，垃圾焚燒發(fā)電站超過2000家。余熱鍋爐高溫防腐蝕涂層市場規(guī)模100億以上，年增長率在20%以上，且防腐蝕涂層是消耗品，平均3—5年為一個周期。 另外，該技術(shù)不僅可以用于垃圾焚燒電廠，團隊在農(nóng)機刀片耐磨、水泥建材行業(yè)耐磨、機械重工表面硬化耐磨處理、鋼軌耐磨涂層、高端球閥防腐、燃氣輪機熱障涂層、海上風(fēng)電鹽霧腐蝕、軍工等領(lǐng)域的新產(chǎn)品、新技術(shù)也逐步成熟，走向規(guī)模化應(yīng)用市場。 應(yīng)用案例 深圳能源環(huán)保公司寶安老虎坑垃圾焚燒發(fā)電廠4號、5號、6號鍋爐項目，工程地址：深圳市寶安區(qū)松崗鎮(zhèn)老虎坑，業(yè)主單位：深能環(huán)保寶安垃圾焚燒發(fā)電廠。 獲獎情況 2021年中國商業(yè)聯(lián)合會科學(xué)技術(shù)獎 一等獎 2021年河北省科技技術(shù)獎 二等獎 2019年CCTV中國十大創(chuàng)業(yè)榜樣 2019年第八屆中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽 優(yōu)秀企業(yè)獎 2019年第七屆創(chuàng)業(yè)江蘇科技創(chuàng)業(yè)大賽 三等獎 2019年“創(chuàng)客中國”江蘇省中小企業(yè)創(chuàng)新大賽 優(yōu)勝獎 2019年 淮安市第四屆企業(yè)科技創(chuàng)新大賽 一等獎