第十六届中博会| 希柯节能郝逸飞：锅炉/加热炉安全增效专用复合结晶膜技术

2019年6月25日，第十六届中博会节能技术改造与服务供需对接会在中国进出口商品交易会展馆拉开帷幕。大会包括了五个分会。在分会场一“工业锅炉及窑炉节能技术改造供需对接会”上，天津市赛洋工业炉有限公司董事长邱峰发表了《燃气工业炉窑近极限节能燃烧和低 NOx 燃烧专利技术》的主题分享。

以下是发言原文：

郝逸飞：各位领导好！我是北京希柯节能环保科技有限公司的郝逸飞，我今天主要为大家宣讲我们的主要技术，即复合结晶膜技术。我们公司是高新技术企业，产学研一体，做专业化经营，我们只针对复合结晶膜技术进行研究和应用开发，针对客户不同锅炉的运行状况进行数据分析，专业化定制，解决锅炉运行的具体问题。

我们的主要技术产品是复合结晶膜，主要针对各个用能企业企业、锅炉辐射受热面所产生的结焦、磨损、结渣、腐蚀等问题，通过热力平衡计算，在不破坏原本热力平衡的基础上一炉一方，从机理上解决锅炉存在的问题，从而达到提高生产安全性，降低能耗，降低氮氧化物排放的效果。

下面我分四个部分给大家介绍，包括技术介绍、应用背景、应用案例和综合效益。我们有独特的施工工艺，我们先进行预处理，通过喷砂处理，通过对基材表面的喷砂处理并达到sa3.0级，再把结晶膜浆料涂覆在基材表面，经过自然干燥，随炉升温，焙烧最后成为结晶薄膜。这是一张放大微观下的复合结晶膜与基材结合的金相图。复合结晶膜受梯度功能性材料启发，图中的两条红线分别划分出了梯度性的三个区域。先说结合层，由于有稀土氧化物的存在，复合结晶膜与基材形成钉扎效应，可以随着热胀冷缩，达到与基材共呼吸的效果，不会脱落。结晶膜的表面层，由于表面能低，不会使高温状态下成液态的灰分滞留在薄膜表面，从而达到防止沾污结渣的效果。薄膜本身具有一定的硬度，在高温下是合金钢的8倍，又兼具一定的韧性，所以可以起到防磨损的效果。薄膜是致密的惰性材料，不和外界发生气氛反应，避免了晶间腐蚀，这样就具备了防腐蚀的功能。我们有不同的复合结晶膜的系列，是根据应用场景的不同进行分类的研发，这是复合结晶膜的整体参数，适用基材涵盖了所有锅炉建造使用的基材，4项可调技术：涂层厚度、发射率、导热率、热膨胀率，是我们针对不同炉型，不同的燃料和锅炉运行实际问题进行分析后在不改变锅炉出厂热平衡数据的基础上进行的定制化参数调整，从而最优的保证锅炉全生命周期一直保持高效安全的运行。任何功能性材料最重要的就是可靠性，我们在进行抗热震性的实验上，将涂覆复合晶膜材料的金属基材升温650度后进行冷水淬火，重复40次后复合结晶膜仍然没有脱落、起皮、退化，基于两点，一是因为可调膨胀系数，二是因为结合强度。我们的结合强度鉴定为最高级1级，有效使用期限根据锅炉类型不同达到2-5年以上。这是计量科学院出具的发射率测试和热导率测试报告。0.93就是指吸热率，在我们同期做测试的有些国外的厂家，他们都没有达到0.9，而普通的基材在高温下只有0.7，所以我们的数据优势还是比较明显的。这是科技大学（钢院）做的结合力测试，根据不同的钢材，我们和它的曲线都是一致的，所谓我们的结合力很强。

这是和传统热喷涂做了一个对比，在连续使用了一年四个月以后，传统的金属热喷涂炉管已经出现了磨损、结焦的现象发生，而我们应用了复合结晶膜的炉管没有任何腐蚀，还保持着当时的金属光泽，大家可以看一下效果。

我们这个技术主要应用于煤粉锅炉；燃油、燃气锅炉；工艺加热炉；循环流化床锅炉；垃圾焚烧炉。因为这些炉型都有一些通用的问题，比如结焦、结渣、腐蚀、磨损等问题。锅炉存在问题的总结：沾污结渣腐蚀积灰--吸热不足--炉膛温度升高--过热器超温--负荷下降--燃料消耗增加，以上问题极大地影响了锅炉的安全性及经济性。基于解决问题，为企业带来综合效益，我们复合结晶膜应运而生。这是20188年12月18日在北京举行了科技成果鉴定会，中间的这位老先生就是中科院的解院士，做了一个成果鉴定，结果是国际先进水平，建议加快推广应用。

下面我根据不同的案例给大家做一个介绍，新疆广汇的煤粉锅炉，600吨的煤粉锅炉，他们是2011年9月投产的，煤种用的是准东煤，比较差的煤种，您看这几张图，显示出炉膛受热面结焦严重，过热屏受热面积灰结垢非常严重，所造成的影响是锅炉受热面传热效率降低，锅炉处理下降，泄漏爆管事故频发，运行周期短等等这些问题。因为我们做了复合结晶膜之后，从根本上解决了结焦结渣的问题，从而达到了增长安全周期，节省燃料，减少减温水用量，减少停炉清焦清灰次数，这是一个综合性的提升。

这是两张应用前和应用后的热太效应对比图，左边这张图基本上已经看见炉管了，完全被乎死了，可想而知它造成的影响会有多大，而右边是我们应用后的效果，炉管根根可见，非常清晰。

左边这张图可以看到已经乎成一面墙一样，而右边这张图是我们应用了复合结晶膜以后的图，对比还是比较明显的。造成的结果是，首先停炉的问题都没有了，年平均的标煤量减少了4.5%，截止到今天，我们所有的产品的复购率都是100%，包括新疆广汇，所以他们后续三台锅炉也会用我们的产品。

这是一个经济账，年平均节约标煤量是1万4千多吨，后面的数据我就不再赘述了，这个案例的回收周期是8个月。下面是燃油锅炉的案例，是钦州广西石化，这个案例的主要诉求，一开始它烧的是天然气，然后想改变燃料结构，改烧催化尾油，因为催化尾油也含有一定的热值，烧催化尾油就导致沾污结渣非常严重，影响了他们长周期的安全运行，氮氧化物排放很高，而且对他后面的脱硫脱硝造成非常大的压力，所以用我们的复合结晶膜之后，在热态下有三张对比图，大家可以看一下，左边这张就是应用前的，中间这张是应用后连续运行15个月的，右边这张是运行至今的，炉管依然清晰可见。

这是业主出具的一个报告，炉膛温度降低了30-40度，过热器降低了80度，而且运行到至今，没有任何的脱落现象，这也是一笔经济账，之前他们是每隔三个月需要停炉清灰一次，而上了我们的复合结晶膜以后，到今天应该已经有560多天了，没有任何的非计划停车。

下面这个是燃气锅炉，是在北京热力集团丰台分公司做的案例，北京大家应该清楚，环保压力非常大，而且尤其到了冬天以后，雾霾非常严重，所以他们一开始选用的燃料就是天然气，按说天然气应该属于清洁燃料，不会有很大的腐蚀、结渣情况出现，可是我们在现场通过拍照片，我们看到积回结垢，热面腐蚀的情况还是非常严重的，影响了他们长周期的安全运行。

这是他们的技术应用前和技术应用后的一张对比图，这张图上就像涂上了一层釉一样，这是摘自他们的业主报告，这个案例节约了天然气4.1%，整个氮氧化物降低了11%。

工艺加热炉就是在中化泉州的渣油加氢装置，他们的主要诉求就是节省燃料和解决换热面腐蚀和结垢，这也是他们的业主报告，我们做了一张汇总表，在负荷不变的情况下，同时提高了他们的燃烧效率，还有降低了氮氧化物排放。

垃圾焚烧炉，垃圾焚烧问题是比较热的话题，由于垃圾围城的现象日益严重，所以垃圾焚烧炉的数量在不断增加，它的腐蚀机理是氯腐蚀，所以我们针对垃圾焚烧炉的机理，这是在实验室做的实验，我们通过不断的论证、实验，最后这个案例实施于太阳纸业，这个项目由于它的独特性，所以我们是预制处理，因为我们是分现场施工和预制。

这是循环流化床锅炉，这个案例是中化泉州的310吨CFB炉，循环流化床锅炉的主要问题是过热屏积灰和水冷壁磨损，右边这张图是我们在实地拍的。这是我们成膜之后的效果和运行两年之后的效果，我们刚刚施完工以后，复合结晶膜的厚度是80微米，一年后我们开炉检查，它仅仅减薄了5微米，就是75微米，说明我们的防磨损能力还是非常强的，大家可以看到这是运行两年后的效果和刚刚成膜后的效果是基本一致的。这也是厂里出的运行报告，首先保证了没有非计划停车，其次锅炉效率提升0.5%，吨焦产汽量也提高了0.5%。这也是一笔经济账，节四到今天，已经有950天没有任何的非计划停车。

我们提供的是综合效益的提高，包括长周期安全可靠高效运行，节省燃料及提升燃料适应性，氮氧化物排放减少，生产能力提高，设备寿命增加，这是一个综合性的提升。我们根据使用项目的不同，比如燃煤锅炉我们的使用期限是3-5年，燃气锅炉/燃油锅炉是5年以上，循环流化床锅炉是2年以上，这几个数我们是比较保守的，根据我们现在已经用过的案例，都已经超过这些年限了，而我们的经济效益通常都是在4-12个月内就可以收回投资。这是我们已经有的合作伙伴，有些还没有写上来（见PPT）。

期待与各位合作，我是北京希柯的郝逸飞，谢谢大家！

主持人：我们节能工作的推进一是先进技术，另外也是先进材料的应用，也是能极大的提高我们整个用能的效果，刚才希柯的专用复合结晶膜在工业锅炉、燃气炉、加热炉方面都有一些成功的案例和应用，大家也可以重点来关注。