RSI陶瓷涂層 革命性的解決方案

陳曉香

（中國石油遼河油田分公司，遼寧 盤錦 834000）

一、熱采注汽爐現狀

遼河油田作為我國最大的稠油生產基地，稠油產量占總產量的60%以上。注汽爐是稠油熱采工藝的關鍵設備。遼河油田共有注汽爐300余臺，絕大部分以油氣為燃料，年耗油氣當量約為180萬t，相當于一個中等油田的產量。

在生產中，注汽爐管已成為熱采安全生產的瓶頸。全國油田熱采行業因鍋爐爐管爆管每年造成的經濟損失數以億計，因此，這是一個亟待解決的問題。

爆管的主要原因除水質原因造成的爐管內壁結垢外，輻射受熱面外管壁的氧化、腐蝕、沾污結渣造成的爆管事故占鍋爐安全事故的50%以上。

二、解決方案

2006年聯合國環境發展署(UNEP)亞太低碳指南指出，目前針對爐體安全、高效、節能、環保的最有效且性價比最高的解決方案就是對受熱面管道及爐襯施用納米陶瓷涂層。納米陶瓷涂層可以最少資金投入全面提升注汽爐的性能并減少氮氧化物排放，是高性價比的爐體安全節能環保技術。

三、RSI稀土納米陶瓷涂層

1.RSI稀土納米陶瓷涂層簡介

納米陶瓷涂層迄今歷經了保護性涂層、紅外高發射率涂層和全波段高發射率保護性多功能復合涂層三代技術。RSI稀土納米陶瓷涂層是一種以稀土氧化為主要原料的納米水基涂料，通過壓縮空氣噴涂于金屬及非金屬基材表面，經一次運行升溫，在基材表面形成與基材緊密結合的致密超薄(0.05~0.1mm)的復合稀土金屬氧化膜陶瓷涂層。在注汽爐爐管外壁噴涂RSI稀土納米陶瓷涂層，可大幅度提高爐管表面黑度、防氧化腐蝕、抗沾污結渣、耐磨損、提高鍋爐燃料適應能力，全面提升包括安全、節能、環保在內的鍋爐性能和可靠性。

稀土納米陶瓷涂層集稀土特性和納米特性于一體，展現出非稀土納米材料和稀土非納米材料所不具備的非線性效應等諸多優良特性。涂層采用了改性的高溫無機粘合劑，并且具有超細超薄納米材料特性，硬度高、強度高和抗腐蝕性好，即使在高溫下也如此，從本質上改變了陶瓷涂層與基質的結合機理和結合強度，全面提升了基質材料性能和可靠性。降低了材料的表面能(非浸潤性，類似于特富龍)，消除了氧化層，有效控制沾污結渣；同時可適應各種燃料和氣氛，防止基質材料的磨損、氧化和腐蝕。該陶瓷涂層可形成全波段高發射率，并且發射率可在一定范圍內(0.60<ε<0.94)基本保持恒定，此特性可強化輻射換熱和導熱能力以優化換熱系統，從而提升爐膛的整體熱力性能，有效提高受熱面的輻射換熱和熱傳導能力，使受熱面加熱更加均勻、減少熱點。在輻射受熱面的爐體材料上噴涂RSI納米陶瓷涂層，還可使爐體在同比負荷的運行條件下，爐膛整體火焰和煙氣溫度有所降低，從而有效地減少熱力型NOx的生成。

2.RSI稀土納米陶瓷涂層關鍵技術及性能指標

RSI稀土納米陶瓷涂層重點解決了粘結劑系統、納米微粒子、專利發射劑及陶瓷涂層應用4項關鍵技術。涂層許用溫度為260~2 900℃，對所有金屬和非金屬基質具有優秀的附著力屬性、合適的物理屬性、表面化學屬性和材料科學屬性。

3.RSI陶瓷涂層技術先進、應用成熟

RSI陶瓷涂層技術擁有自主知識產權，國際先進、應用成熟，施工簡單方便，填補了國內同類產品的空白。迄今RSI陶瓷涂層已廣泛應用于國內外石油石化、電力、鋼鐵、冶金和航空航天等領域，客戶包括BP、日本能源公司、中石化、道達爾、雪鐵戈等國內外知名企業的各種爐體輻射、對流爐管及耐火爐襯上。

四、應用效果

根據RSI納米陶瓷涂層的既往應用案例，注汽爐實施預期效果如表1所示。

表1