科技成果——热超导陶瓷涂层节能技术

科技成果——热超导陶瓷涂层节能技术

适用范围

电力、石化等行业锅炉、炉窑等热工设备

行业现状

在我国工业领域中，炼钢熔炼炉、电站锅炉、石化炼化炉、余热利用炉、电发热元件等热工设备使用非常广泛，其中保温材料的性能是决定这些热工设备能耗高低的重要因素之一。利用高性能保温材料对工业窑炉等进行改造，是减少热工设备的热损失、提高能源利用效率的重要措施之一。该技术通过采用在工业炉窑受热面表面喷涂一层热超导陶瓷涂层，提升受热面的辐射换热能力及耐腐蚀、耐磨损性能，施工简单可靠，节能效果良好。

成果简介

1、技术原理

采用常温喷涂的方法，在炉窑等受热面喷涂一种纳米级的热超导浆料，经常温干燥固化和随炉升温烧结后，在受热面表面形成一层超薄的高发射率涂层，同时具有导热性好、耐高温腐蚀、抗沾污结渣、自清洁度高、抗热震性强等特点，不仅提升了受热面的辐射换热能力，而且可解决锅炉在高温条件下因复杂燃料燃烧产生的腐蚀及结渣问题，实现节能。

2、关键技术

（1）纳米微粒子技术

涂层填料的微纳米化，有利于粉料与基材结合和渗透，表面平整，

为宽波段的热反射提供基础保障，可以提高涂层的致密性，有利于涂层保护基材，起到抗沾污结渣作用。

（2）复合发射剂技术

不同材料在不同温度范围内发射率不同，不同材料的复合可提高在宽波段范围内的发射率，并保持不衰减，提高换热效率。

（3）系统粘结剂技术

调节不同粘结剂比例复合搭配，适用于不同基材不同温度高强度粘接，确保涂层与基材粘结可靠性。

3、工艺流程

图1 热超导涂料制备工艺流程图

主要技术指标

1、陶瓷涂层喷涂厚度：0.02mm-0.10mm；

2、陶瓷涂层热导率：6W/m·K-15W/m·K；

3、陶瓷涂层发射率：0.90-0.95；

4、陶瓷涂层耐用温度：200℃-1900℃。

技术水平

该技术已获得国家发明专利2项。于2012年通过中国石油化工股份有限公司的科技成果评定，2016年通过工信部的科技成果鉴定及中国电力企业联合会的科技成果评审；2015年先后获得中国计量科学研究院和国家耐火材料质量监督检验中心出具的测试报告。目前，该技术已在陕煤集团、李锦记（新会）食品有限公司、株洲冶炼集团等30多个工程项目上实施应用。

典型案例

典型用户：陕煤集团神木张家峁煤矿、李锦记（新会）食品有限公司、株洲冶炼集团股份有限公司、佛山索奥斯玻璃有限公司、大唐耒阳电厂等

典型案例1

案例名称：陕煤集团神木张家峁煤粉锅炉节能改造项目

建设规模：两台20t/h煤粉锅炉改造。建设条件：煤粉锅炉改造。主要技改内容：通过在辐射换热面（金属和非金属基质）表面喷涂0.05-0.1mm厚的热超导陶瓷涂层。主要设备：锅炉耐火衬里、过热器。节能技改投资额64万元，建设期为1个月。项目年节能量约1992tce，碳减排量约5258tCO2。年节能经济效益约60万元，投资回收期约7个月。

典型案例2

案例名称：株洲冶炼集团阴极熔炼炉节能改造项目技术提供单位：

广东华材实业股份有限公司

建设规模：1台熔铅阴极熔炼炉,产量1万t/年。建设条件：对现有冶炼锅炉进行改造。主要技改内容：在阴极熔炼炉的铸锅向火面喷涂热超导陶瓷涂层，解决铅锅长期高温下因燃料中硫份因素引起的锅底表面结焦、腐蚀换热效率低的问题。主要设备：锅炉耐火衬里。节能技改投资额15万元，建设期为7天。项目年节能量约39tce，碳减排量约102tCO2。年节能经济效益约15万元，投资回收期约13个月。

市场前景

热超导陶瓷涂层具有较高的热导率和发射率，较强的自洁性能，在解决燃煤锅炉结焦结渣、高温腐蚀，提升锅炉效率方面作用明显，具有广阔的应用前景。预计到2020年，该技术的市场推广比例可达3%，项目总投资约2.7亿元，可形成的年节能能力约90万tce，年碳减排潜力238万tCO2。