技术介绍
HC高温纳米陶瓷是一种以稀土氧化物为主的无毒水基涂料，覆盖在工业炉窑受热面，起保护受热面（抗沾污结渣自清洁及耐高温氧化腐蚀等）作用，同时大幅提高换热效率，综合性的提高工业炉窑在安全、节能及环保方面的性能，可作为工业炉窑节能技术改造及性能设计。通过不断的完善和改进，HC热超导陶瓷涂层种类已丰富到70多种，广泛适用于工业炉窑敷设换热面，最高准许温度为2900℃。
☆技术原理
HC高温纳米陶瓷涂层它使用于炉体的换热面，通过燃烧辐射换热能和炉窑气氛中传来的对流能对涂层表面吸收并重新辐射到较冷的炉体负荷上。高温奈米陶瓷涂层重点是通过材料科学手段改变燃烧室的性能从而提高燃烧效率、热传递，减少废气排放，降低基质温度。同样在工艺管上，涂层将紧密的粘合并改变热量传递动力，使加热更均匀，减少热点，从而减少维修和停炉时间，延长管道寿命，提高效率和产品质量。
斯特藩-波尔滋蔓定律，是热力学重点一个著名定律，是指表面单位面积在单位时间内辐射出的总能量Q与发射率的热力学温度T的四次方成正比，本定律只适用于辐射换热。
即：Q=εδT∧4
T为绝对温度T，标准单位开尔文；
ε为辐射系数即为材料的发射率；若为绝对黑体，则ε=1；
δ为常量，该常数的值约为：5.670400（40）*10∧-8W.m∧-2.K∧-4斯特藩-波尔滋蔓定律是一个典型的幂次定律。
☆关键技术
1、纳米微粒子技术改变陶瓷涂层与基材的结合机理及表面力学特性，似的涂层与基材以络合物的方式紧密结合，且具有抗沾污结渣，耐腐蚀及磨损等综合特性。
2、稀土复合发射技术：提高了涂层的高发射率特性，在宽波段范围内具有稳定、可调的高发射率，且不随时间衰减。
3、粘结剂系统技术：多种无机粘结剂的优化组合，适用于不同基材，应用环境确保涂层不粉化脱落。
☆工艺流程
1、喷砂清除基质表面的油污和沾污结渣
2、用空气喷枪喷涂HC热超导高温纳米陶瓷涂层
3、待陶瓷涂层完全干燥后投入使用
4、陶瓷涂层随着炉管升温加剧完全可以固化
☆主要技术指标
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名称
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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
|
稀土氧化物
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最高工作温度（℃）
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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
|
~300
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酸碱度
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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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固体重量 %
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不确定
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~4.57
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不确定
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颜色（固化后）
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灰色
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黑色
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棕黄色
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自然硬化时间（小时）
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4—6小时
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4—6小时
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4—6小时
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热固化条件℃（小时）
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（85℃）1小时
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（93℃）1小时
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不适用
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闪点（℉）
|
不适用
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>200℉
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>85℉
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保存期限（月）
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12个月
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12个月
|
12个月
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储存温度（℉）
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40—77℉
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40—77℉
|
40—77℉
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☆技术应用情况
1、工业锅炉炉管（电厂、石化、石油等）；
2、合金钢、特种钢和普通钢等；
3、非金属基材：高铝砖、高洛砖及所有耐火材料；
4、电发热元件：电阻丝、硅碳棒及硅钼棒；
适用行业及领域
1） 行业：适用石油、化工、电力、钢铁、冶金、纺织印染、建材等行业；
2） 设备：锅炉、窑炉及电热元件；
3） 部件：锅炉、窑炉及电热元件的高温辐射“受热面”及“换热面”；
4） 基材：金属与非金属基材均可；
典型用户及投资效益
1、用户名称：中国石油化工股份有限公司广州分公司
2、炉体信息
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设备名称
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电站煤粉锅炉
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产品型号
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WGZ220-9.8/540-13
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锅炉形式
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高压、单汽包、自然循环、固态排渣煤粉炉
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额定蒸发量
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240t/h
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过热器出口压力
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9.81Mpa
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过热器出口温度
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540℃
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设计燃料
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大同烟煤
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制造年月
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1990年5月
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制造单位
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武汉锅炉厂
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3、运行中存在问题
在运行中发现锅炉存在水冷壁积灰、过热器结焦、转向室烟温高、排烟温度高等问题。
4、用户目标
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安全
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抗沾污结渣
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节能
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根据锅炉具体状况
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增产
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提高锅炉出力
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5、喷涂部位
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喷涂区域
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基质材料
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喷涂面积
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220t/h 电站煤粉锅炉炉膛水冷壁主燃区外壁
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20G钢
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约250㎡
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6、喷涂方法
炉管表面进行清洁除锈处理，表面处理达到GB 8923—88《喷涂前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》所规定的Sa2.5等级后，在0.8MPa的压缩空气下进行空气喷涂。
7、喷涂涂层种类：RSI稀土纳米陶瓷涂层（RSI-03/C）
8、应用效果
2#煤粉锅炉于11月30日开车成功，运行到目前为止运行工况稳定，RSI陶瓷涂层运行可靠，未发现有剥离，脱落现象。
因为喷涂前2#炉长期处于170t/h工况下运行，因此采用170t/h工况下的主要受热面参数进行对比。
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时
间
|
项
目
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转向室
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高温省煤
器后
|
高温空气
预热器后
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低温省煤
器后
|
低温空气
预热器后
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甲侧
|
乙侧
|
甲侧
|
乙侧
|
甲侧
|
乙侧
|
甲侧
|
乙侧
|
甲侧
|
乙侧
|
|
喷
涂
前
|
表
计
温 度
|
611
|
621
|
448
|
468
|
357
|
367
|
272
|
296
|
157
|
161
|
|
温
降
|
|
|
163
|
153
|
91
|
101
|
85
|
71
|
115
|
135
|
|
喷
涂
后
一
周
|
表
计
温 度
|
547
|
542
|
437
|
414
|
318
|
322
|
262
|
268
|
146
|
148
|
|
温
降
|
|
|
110
|
128
|
119
|
92
|
56
|
54
|
116
|
120
|
|
喷
涂
后
一 个 月
|
表
计
温 度
|
548
|
544
|
439
|
413
|
319
|
325
|
265
|
273
|
148
|
150
|
|
温
降
|
|
|
109
|
131
|
120
|
88
|
54
|
52
|
117
|
123
|
喷涂前后170t/h工况受热面温度对比
|
1#
炉
|
表
计
温 度
|
607
|
603
|
444
|
441
|
340
|
345
|
285
|
280
|
131
|
139
|
|
温
降
|
|
|
163
|
162
|
104
|
96
|
55
|
65
|
154
|
141
|
|
2#
炉
|
表
计
温 度
|
548
|
544
|
439
|
413
|
319
|
325
|
265
|
273
|
148
|
150
|
|
温
降
|
|
|
109
|
131
|
120
|
88
|
54
|
52
|
117
|
123
|
1#、2#煤粉炉170t/h工况受热面温度对比
从表中数据所看主要换热面换热效果基本正常，喷涂后转向室温度下降幅度较大。炉内喷涂RSI稀土纳米陶瓷涂层后水冷壁管外积垢减少，换热效果提高，锅炉减温水幅度下降的情况也反映了这个情况。实际排烟温度也较喷涂前有明显下降。
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时间
|
I级流量
|
II级流量
|
|
甲
|
乙
|
甲
|
乙
|
|
喷涂前
|
8.21
|
8.52
|
4.33
|
3.56
|
|
喷涂后
|
4.3
|
4.9
|
1.7
|
0.45
|
喷涂前后170t/h工况减温水量对比
|
时间
|
I级流量
|
II级流量
|
|
甲
|
乙
|
甲
|
乙
|
|
1#炉
|
4.3
|
4.9
|
1.7
|
0.45
|
|
2#炉
|
10.5
|
10.8
|
3.2
|
3.6
|
1#、2#煤粉炉170t/h工况减温水量对比
结论：
炉膛水冷壁管喷涂RSI稀土纳米陶瓷涂层后，运行工况稳定，RSI陶瓷涂层运行可靠，未发现有剥离、脱落现象。炉膛内未发现积灰结焦现象，实际排烟温度较喷涂前有明显下降，效率提高。
技术提供单位介绍
北京华材成立于2006年12月25日，是一家致力于“热超导陶瓷涂层”的节能材料高新技术企业，集热超导陶瓷涂层研发，生产及节能工程方案设计于一体。目前，北京华材已拥有了成熟的设计能力及市场应用开发能力，为建设美丽中国奠定了坚实的基础。
北京华材与清华大学，浙江大学及中科院金属研究所等科研院所，建立了良好的合作模式，如应用技术开发和应用推广等，旨在实现我国工业锅炉（窑炉）能源的高效利用，同时为我国工业节能技术升级提供条件。
北京华材热超导陶瓷涂层技术先进，大量应用案例证明产品成熟可靠，对石油，石化、电力、钢铁冶金、玻璃建陶等行业炉窑，“安全”、“高效”、“环保”“有着显著的综合效益，是工业锅炉（窑炉）的节能减排的关键性技术，目前被列为国家发展改革委第六批重点节能推广目录。
随着北京华材热超导陶瓷涂层的不断成功应用，社会各界的赞誉也纷至沓来，2012年被发展改革委，评为“中国第十大改革创新企业”，得到了新华社、中央电视台等多家媒体的采访报道。
科技是人类的进步的基石，材料是人类进步的阶梯，往往人类社会的时代由材料来代表，北京华材正是基于这一社会发展的自然规律，本着“科技推动文明，材料改变时代”的企业理念，努力推进美丽中国进程。
技术推广前景
自钢铁发明以来，钢铁性能被大量研究，并随后适用到各个领域，蒸汽机是标志性的产物，火车、汽车、大厦、飞机、航天器、军事装备等等应用而生，人类文明因为钢铁得到了空前发展，如今的文明可以说是钢铁的演绎，创作了不可估量的价值，推动着人类进程，钢铁文明程度远超新石器时代的金字塔。站在材料的视角反观历史，我们清晰的看到，钢铁时代是由石器时代，新石器时代，青铜器时代的漫长经历而缓缓走来，今天的我们仍以“钢铁与钢铁般的意志”在改变着自然，创造一个又一个神话。然而雾霾正笼罩了中国大地，自然在提醒我们。
美丽中国正如火如荼的掀起，是谁制造了雾霾？十二五规划剑指锅炉（窑炉），据统计锅炉窑炉所消耗能源占能源总量的80%，而能源效率只有32%，由此不难想象雾霾的来源，锅炉与炉窑的节能随之被列为十二五十大重点工程之首，新一届政府铁腕“治霾”的决心彰显，并向外界传递，节能减排需要关键性的技术的指导信息。人类薪火相传文化演变中，100%的能源转化效率是永恒的追求！要说节能我们必须要提到能源利用，能源利用的共同过程则是，能量通过燃烧转化热量在通过钢铁进行传热的过程，也就是说钢铁的传热是能源效率高低的关键所在，锅炉与窑炉传热换热的共性材料则是钢铁，因此节能减排的关键性共性技术则是如何提高钢铁的换热效率，
节能减排兼顾了经济效益和社会效益，是企业尤其是高耗能企业一直以来的追求，北京华材能够帮助企业实现节能减排的目标。在复杂的国内外经济形势下，外部需求萎缩，市场不振，通过降低能耗和减少固定资产折旧，不失为企业降本增效，谋求发展的一个明智选择。
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