工业涂料:低碳经济时代下的风电涂料

2010-12-27 10:08:06 531

 

能源是现代工农业的生命,在我国目前的能源结构中,煤碳占69%,石油占20%,水电、风电、核电等新能源一共只占7%左右。清洁能源比重很低,这与低碳经济发展格格不入,为此必须改变我国的能源结构。
     在这些能源中,是清洁的可再生能源,发展风力发电对调整能源结构、减少二氧化碳等有害气体和粉尘的排放,减轻环境污染等方面有着非常重要的意义。风电作为清洁能源具有很多优势:它比水电更具开发潜力,与核电相比,建设周期短、安全性高;与太阳能相比,成本更接近传统能源。
      目前我国的风电主要集中在北部地区,预计再花十多年时间,在甘肃、内蒙、河北、江苏等地形成几个上千万千瓦级的风电基地,实现2020年装机规模l亿千瓦。而我国还拥有十分丰富的近海风能资源,其量值是陆上风能的3倍,它可开发装机达10亿千瓦,现在世界各国都紧盯着这些海洋能源,国为陆上资源已逐渐匮乏,所以他们准备先下手为强。我国的风能潜力世界第一,与太阳能相比更具有现实可行性,大力发展风能符合国际大趋势。
     但建立风能发电场必须正视并加以考虑的突出问题是其防腐蚀问题,由于我国风能装机增长率很快,2008年为106.5%,是世界上增长速率最快的国家,在2008年就从风能装机排名第四位跃井到第三位,因此对解决其防腐蚀问题要求十分迫切,于是风电涂料随之红火起来。
     随着化石能源的逐渐枯竭、环保呼声的高涨及对气候变化的关注,随着人们对传统能源种种弊端的认识不断深化,风电在全球范围内获得了广泛认可和较快发展,我国风电的发展尤其引人注目。随之而来的,是对风力发电设备的大量需求,从而带动风力发电装备用防护涂料(简称风电涂料)的发展。
     对风电涂料的要求
     风力发电设备主要由桨叶、风机及塔架组成。其中塔架是需要涂装的主要部位,风力发电站所处的风场是自然条件恶劣的户外环境,常年风力在4级以上,并伴有风砂,塔架在这里受到日光的强烈曝晒,经受风雨、冰雪的侵袭,并受到寒流与高温变化的影响。对于地处海边的塔架,还会受到水汽、盐雾的侵蚀及海水浪花的泼溅,因此极易受到腐蚀。风力发电站所处风场的环境特点,要求所用的涂料应具有良好的耐候性、耐水性、附着力及防腐性能,且漆膜坚硬、耐外力冲击等优点。风机塔架设备大量采用钢结构,因此会造成金属腐蚀。而对于塔筒内外所处的腐蚀环境,对塔筒内外壁应分别采用不同的防腐涂装体系。根据国际标准IS012944-2《腐蚀环境分类》的规定,塔筒外壁应处于C4(高大气腐蚀环境)至C5一M很高(海洋)腐蚀环境,包括C5一I很高(工业)腐蚀环境;而塔筒内壁由于不直接与外部大气自然环境接触,则应属于C3腐蚀环境(中等)。又据该标准一l,塔桶的防腐保护等级为“长期”,即其防腐寿命一般要求在20年以上。这样,就需要此防腐蚀涂层整体涂膜较厚,又鉴于塔筒为圆形,故要求涂层的延展性优良。
     我国风电涂料现状
     风电装备制造业作为新兴产业,在初期主要依靠国外技术。在全套引进及其后的消化工程中,逐步现成了对国外配套体系的简单依赖,其中就包括涂料。因此也现成了目前的风力发电涂料主要由国外品牌供应,直接进口或本地化生产的实际。国内企业关注到风电涂料市场较晚,参与较少。
在2009年之前,国内有关风电涂料的研究公开消息较少,目前对风电涂料的研究和交流比较活跃,包括了以塔架涂料和叶片涂料为主的风电涂料。以2009年初中国涂料工业协会上报风电叶片涂料国产化项目、常州涂料化工研究院防腐蚀年会以风电涂料主题、西北永新公开风电涂料国产化行动等为标志,2009年可以看成是我国风电涂料的元年。
       永新在2000年参与了玉门风电场塔架的涂装,研究成果《风力发电机塔架用防腐蚀涂料》发表在2001年的《涂料工业》上,这应是国内最早有关风电涂料的文章。在2008年《现代涂料与涂装》又发表了《高耐候抗风蚀涂料的研究》一文,这是永新持续关注和研究不断深入的体现,更早的技术积累,是陈士杰老前辈在1966年完成的某项实验。
     到2009年,对风电涂料的关注成为涂料行业的一个重点和热点,中国涂料工业协会及专家委员会、常州涂料化工研究院、北方涂料化工研究设计院等行业机构及科研单位,第三届特种涂料与涂装研讨会和2009年防腐蚀年会等行业会议,永新、金鱼、湘江、普兰纳等涂料企业都在不同程度上关注、参与和推进风电涂料研究与市场工作。
     研究的重点,是陆地和海上、南方和北方不同环境甚至极端气候条件下下塔架防护涂料的经济性、环保性、稳定性、适宜性、有效性等,是叶片涂料耐紫外老化、耐风沙侵蚀以及耐湿热、盐雾腐蚀的能力。技术解决路线基本围绕重防腐、冲击能量吸收、耐沾污防结冰技术展开。
     在科技部发布的国家高技术研究发展计划(863计划)新材料技术领域“MW级风力发电机组风轮叶片原材料国产化”重点项目中,风电叶片表面保护涂料规模化制备技术研究作为研究内容列入,要求突破关键技术,推动国产化,研究提出并形成相关行业标准和技术规范,保障我国风电产业的健康、稳定和快速发展。
     虽然风电涂料在整个风电装备投入中所占份额很小,但可喜的是,风电装备企业也已经逐渐认识到风电涂料存在的不足和重要性,认为腐蚀不仅影响到机组设备的美观、运行维护和发电效率,严重情况下会影响到结构强度,引发设备安全问题,从性能、成本、质量、保证能力等方面对风电涂料予以关注,寻求和涂料供应商的密切合作,这有利于改进对风电涂料的理解,推进国产化进程。
     我国今后风电涂料开发重点
     (1)开发高性能环氧通用型底漆和聚氨酯面漆配套体系;
     (2)开发高性能的聚硅氧烷面漆和氟碳面漆,开发高疏水性叶片涂料;
    (3)开发高性能水性涂料配套体系;
    (4)涂料配套体系应符合国际标准ISO12944和/或相关的标准如NORSOKM.501(表面处理和防护涂料)等的要求;
(5)积累工程应用经验,尤其是离岸工程。

联系我们