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多元耦合燃料（生物質(zhì)/垃圾/高硫煤/高鈉煤）發(fā)電關鍵設備防腐蝕感應熔焊與噴射復合涂層技術

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)電關鍵設備防腐蝕感應熔焊與噴射復合涂層技術成果參與單位：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)權情況：已申請專利87項，其中已授權發(fā)明專利17項，已授權實用新型專利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，本項目擬搭建應用于生物質(zhì)與垃圾電站鍋爐腐蝕防護的高頻感應熔焊系統(tǒng)技術平臺，在多元耦合燃料（生物質(zhì)/垃圾/高硫煤/高鈉煤）發(fā)電關鍵設備等受熱面，開發(fā)完成鎳基自熔合金高溫涂層的技術體系，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)熱噴涂技術由于易脫落、孔隙率高而應用受限，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，于2019年初研發(fā)成功了高頻感應熔焊高溫腐蝕防護涂層技術，取得了系列創(chuàng)新性成果：首次在國內(nèi)構建了生物質(zhì)與垃圾電站鍋爐高頻感應熔焊系統(tǒng)技術平臺，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瓶頸，打破了發(fā)達國家的技術封鎖，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、尾部煙道空氣預熱器低溫腐蝕和受熱面結焦等，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，由于結合強度低孔隙率高，很少應用；普通高頻感應熔焊雖然有效，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。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)感應熔焊與超音速噴射復合金屬陶瓷涂層技術，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)構建垃圾電站鍋爐高頻感應熔焊系統(tǒng)技術平臺，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體系，打破了發(fā)達國家對核心技術的封鎖，突破了垃圾電站鍋爐涂層防護系統(tǒng)核心技術瓶頸，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合涂層的防護技術，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，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，填補了國際上硬脆材料特種加工技術的空白，突破了垃圾焚燒發(fā)電鍋爐高頻感應熔焊系統(tǒng)核心技術瓶頸。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%，預計復合增長率不低于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、海上風電鹽霧腐蝕、軍工等領域的新產(chǎn)品、新技術也逐步成熟，走向規(guī)模化應用市場。應用案例深圳能源環(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)合會科學技術獎一等獎 2021年河北省科技技術獎二等獎 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

華北電力大學 2023-07-13

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