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(shí)產(chǎn)權(quán)情況:已申請(qǐng)專利87項(xiàng),其中已授權(quán)發(fā)明專利17項(xiàng),已授權(quán)實(shí)用新型專利27項(xiàng)
針對(duì)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(shí)際需求為目標(biāo),本項(xiàng)目擬搭建應(yīng)用于生物質(zhì)與垃圾電站鍋爐腐蝕防護(hù)的高頻感應(yīng)熔焊系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái),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(duì)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(xiàng)目在國家“十三五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)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(hù)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(tái),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(hù)的技術(shù)瓶頸,打破了發(fā)達(dá)國家的技術(shù)封鎖,形成了系列針對(duì)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(duì)燃燒器區(qū)域水冷壁管來說,如果沒有防護(hù)涂層只能使用1—2年。傳統(tǒng)的熱噴涂,由于結(jié)合強(qiáng)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(huì)發(fā)生涂層脫落和管壁減薄甚至爆管的現(xiàn)象,非計(jì)劃停爐維修給企業(yè)造成了極大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。針對(duì)我國西北地區(qū)高硫高鈉鹽燃煤發(fā)電鍋爐受熱面對(duì)高溫防腐的迫切需求,本項(xiàng)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(jià)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(duì)鍋爐管道造成的嚴(yán)重腐蝕的防護(hù)難題。
創(chuàng)新點(diǎn)
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(tái),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(dá)國家對(duì)核心技術(shù)的封鎖,突破了垃圾電站鍋爐涂層防護(hù)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(hù)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(hù)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(hù)方法,發(fā)明了多項(xiàng)陶瓷高效低成本加工技術(shù),填補(bǔ)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(chǎng)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(jī)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(jì)損失約達(dá)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(jī)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(diǎn)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(jì)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(shì),截至2018年,中國已運(yùn)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(diǎn)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(jì)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(chǎng)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(gè)周期。
另外,該技術(shù)不僅可以用于垃圾焚燒電廠,團(tuán)隊(duì)在農(nóng)機(jī)刀片耐磨、水泥建材行業(yè)耐磨、機(jī)械重工表面硬化耐磨處理、鋼軌耐磨涂層、高端球閥防腐、燃?xì)廨啓C(jī)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(chǎng)。
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(hào)、5號(hào)、6號(hào)鍋爐項(xiàng)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(jiǎng)情況
2021年中國商業(yè)聯(lián)合會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng) 一等獎(jiǎng)
2021年河北省科技技術(shù)獎(jiǎng) 二等獎(jiǎng)
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(jiǎng)
2019年第七屆創(chuàng)業(yè)江蘇科技創(chuàng)業(yè)大賽 三等獎(jiǎng)
2019年“創(chuàng)客中國”江蘇省中小企業(yè)創(chuàng)新大賽 優(yōu)勝獎(jiǎng)
2019年 淮安市第四屆企業(yè)科技創(chuàng)新大賽 一等獎(jiǎng)
華北電力大學(xué)
2023-07-13