工業(yè)涂料：低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代下的風(fēng)電涂料
2010-12-27 10:08:06
539
能源是現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的生命，在我國(guó)目前的能源結(jié)構(gòu)中，煤碳占69％，石油占20％，水電、風(fēng)電、核電等新能源一共只占7％左右。清潔能源比重很低，這與低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展格格不入，為此必須改變我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)。
在這些能源中，是清潔的可再生能源，發(fā)展風(fēng)力發(fā)電對(duì)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、減少二氧化碳等有害氣體和粉塵的排放，減輕環(huán)境污染等方面有著非常重要的意義。風(fēng)電作為清潔能源具有很多優(yōu)勢(shì)：它比水電更具開(kāi)發(fā)潛力，與核電相比，建設(shè)周期短、安全性高；與太陽(yáng)能相比，成本更接近傳統(tǒng)能源。
目前我國(guó)的風(fēng)電主要集中在北部地區(qū)，預(yù)計(jì)再花十多年時(shí)間，在甘肅、內(nèi)蒙、河北、江蘇等地形成幾個(gè)上千萬(wàn)千瓦級(jí)的風(fēng)電基地，實(shí)現(xiàn)2020年裝機(jī)規(guī)模l億千瓦。而我國(guó)還擁有十分豐富的近海風(fēng)能資源，其量值是陸上風(fēng)能的3倍，它可開(kāi)發(fā)裝機(jī)達(dá)10億千瓦，現(xiàn)在世界各國(guó)都緊盯著這些海洋能源，國(guó)為陸上資源已逐漸匱乏，所以他們準(zhǔn)備先下手為強(qiáng)。我國(guó)的風(fēng)能潛力世界第一，與太陽(yáng)能相比更具有現(xiàn)實(shí)可行性，大力發(fā)展風(fēng)能符合國(guó)際大趨勢(shì)。
但建立風(fēng)能發(fā)電場(chǎng)必須正視并加以考慮的突出問(wèn)題是其防腐蝕問(wèn)題，由于我國(guó)風(fēng)能裝機(jī)增長(zhǎng)率很快,2008年為106．5％，是世界上增長(zhǎng)速率最快的國(guó)家，在2008年就從風(fēng)能裝機(jī)排名第四位躍井到第三位，因此對(duì)解決其防腐蝕問(wèn)題要求十分迫切，于是風(fēng)電涂料隨之紅火起來(lái)。
隨著化石能源的逐漸枯竭、環(huán)保呼聲的高漲及對(duì)氣候變化的關(guān)注，隨著人們對(duì)傳統(tǒng)能源種種弊端的認(rèn)識(shí)不斷深化，風(fēng)電在全球范圍內(nèi)獲得了廣泛認(rèn)可和較快發(fā)展，我國(guó)風(fēng)電的發(fā)展尤其引人注目。隨之而來(lái)的，是對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的大量需求，從而帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電裝備用防護(hù)涂料（簡(jiǎn)稱風(fēng)電涂料）的發(fā)展。
對(duì)風(fēng)電涂料的要求
風(fēng)力發(fā)電設(shè)備主要由槳葉、風(fēng)機(jī)及塔架組成。其中塔架是需要涂裝的主要部位，風(fēng)力發(fā)電站所處的風(fēng)場(chǎng)是自然條件惡劣的戶外環(huán)境，常年風(fēng)力在4級(jí)以上，并伴有風(fēng)砂，塔架在這里受到日光的強(qiáng)烈曝曬，經(jīng)受風(fēng)雨、冰雪的侵襲，并受到寒流與高溫變化的影響。對(duì)于地處海邊的塔架，還會(huì)受到水汽、鹽霧的侵蝕及海水浪花的潑濺，因此極易受到腐蝕。風(fēng)力發(fā)電站所處風(fēng)場(chǎng)的環(huán)境特點(diǎn)，要求所用的涂料應(yīng)具有良好的耐候性、耐水性、附著力及防腐性能，且漆膜堅(jiān)硬、耐外力沖擊等優(yōu)點(diǎn)。風(fēng)機(jī)塔架設(shè)備大量采用鋼結(jié)構(gòu)，因此會(huì)造成金屬腐蝕。而對(duì)于塔筒內(nèi)外所處的腐蝕環(huán)境，對(duì)塔筒內(nèi)外壁應(yīng)分別采用不同的防腐涂裝體系。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IS012944-2《腐蝕環(huán)境分類》的規(guī)定，塔筒外壁應(yīng)處于C4(高大氣腐蝕環(huán)境)至C5一M很高(海洋)腐蝕環(huán)境，包括C5一I很高(工業(yè))腐蝕環(huán)境；而塔筒內(nèi)壁由于不直接與外部大氣自然環(huán)境接觸，則應(yīng)屬于C3腐蝕環(huán)境(中等)。又據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)一l，塔桶的防腐保護(hù)等級(jí)為“長(zhǎng)期”，即其防腐壽命一般要求在20年以上。這樣，就需要此防腐蝕涂層整體涂膜較厚，又鑒于塔筒為圓形，故要求涂層的延展性優(yōu)良。
我國(guó)風(fēng)電涂料現(xiàn)狀
風(fēng)電裝備制造業(yè)作為新興產(chǎn)業(yè)，在初期主要依靠國(guó)外技術(shù)。在全套引進(jìn)及其后的消化工程中，逐步現(xiàn)成了對(duì)國(guó)外配套體系的簡(jiǎn)單依賴，其中就包括涂料。因此也現(xiàn)成了目前的風(fēng)力發(fā)電涂料主要由國(guó)外品牌供應(yīng)，直接進(jìn)口或本地化生產(chǎn)的實(shí)際。國(guó)內(nèi)企業(yè)關(guān)注到風(fēng)電涂料市場(chǎng)較晚，參與較少。
在2009年之前，國(guó)內(nèi)有關(guān)風(fēng)電涂料的研究公開(kāi)消息較少，目前對(duì)風(fēng)電涂料的研究和交流比較活躍，包括了以塔架涂料和葉片涂料為主的風(fēng)電涂料。以2009年初中國(guó)涂料工業(yè)協(xié)會(huì)上報(bào)風(fēng)電葉片涂料國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目、常州涂料化工研究院防腐蝕年會(huì)以風(fēng)電涂料主題、西北永新公開(kāi)風(fēng)電涂料國(guó)產(chǎn)化行動(dòng)等為標(biāo)志，2009年可以看成是我國(guó)風(fēng)電涂料的元年。
永新在2000年參與了玉門(mén)風(fēng)電場(chǎng)塔架的涂裝，研究成果《風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架用防腐蝕涂料》發(fā)表在2001年的《涂料工業(yè)》上，這應(yīng)是國(guó)內(nèi)最早有關(guān)風(fēng)電涂料的文章。在2008年《現(xiàn)代涂料與涂裝》又發(fā)表了《高耐候抗風(fēng)蝕涂料的研究》一文，這是永新持續(xù)關(guān)注和研究不斷深入的體現(xiàn)，更早的技術(shù)積累，是陳士杰老前輩在1966年完成的某項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。
到2009年，對(duì)風(fēng)電涂料的關(guān)注成為涂料行業(yè)的一個(gè)重點(diǎn)和熱點(diǎn)，中國(guó)涂料工業(yè)協(xié)會(huì)及專家委員會(huì)、常州涂料化工研究院、北方涂料化工研究設(shè)計(jì)院等行業(yè)機(jī)構(gòu)及科研單位，第三屆特種涂料與涂裝研討會(huì)和2009年防腐蝕年會(huì)等行業(yè)會(huì)議，永新、金魚(yú)、湘江、普蘭納等涂料企業(yè)都在不同程度上關(guān)注、參與和推進(jìn)風(fēng)電涂料研究與市場(chǎng)工作。
研究的重點(diǎn)，是陸地和海上、南方和北方不同環(huán)境甚至極端氣候條件下下塔架防護(hù)涂料的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、穩(wěn)定性、適宜性、有效性等，是葉片涂料耐紫外老化、耐風(fēng)沙侵蝕以及耐濕熱、鹽霧腐蝕的能力。技術(shù)解決路線基本圍繞重防腐、沖擊能量吸收、耐沾污防結(jié)冰技術(shù)展開(kāi)。
在科技部發(fā)布的國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）新材料技術(shù)領(lǐng)域“MW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪葉片原材料國(guó)產(chǎn)化”重點(diǎn)項(xiàng)目中，風(fēng)電葉片表面保護(hù)涂料規(guī)模化制備技術(shù)研究作為研究?jī)?nèi)容列入，要求突破關(guān)鍵技術(shù)，推動(dòng)國(guó)產(chǎn)化，研究提出并形成相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，保障我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的健康、穩(wěn)定和快速發(fā)展。
雖然風(fēng)電涂料在整個(gè)風(fēng)電裝備投入中所占份額很小，但可喜的是，風(fēng)電裝備企業(yè)也已經(jīng)逐漸認(rèn)識(shí)到風(fēng)電涂料存在的不足和重要性，認(rèn)為腐蝕不僅影響到機(jī)組設(shè)備的美觀、運(yùn)行維護(hù)和發(fā)電效率，嚴(yán)重情況下會(huì)影響到結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，引發(fā)設(shè)備安全問(wèn)題，從性能、成本、質(zhì)量、保證能力等方面對(duì)風(fēng)電涂料予以關(guān)注，尋求和涂料供應(yīng)商的密切合作，這有利于改進(jìn)對(duì)風(fēng)電涂料的理解，推進(jìn)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。
我國(guó)今后風(fēng)電涂料開(kāi)發(fā)重點(diǎn)
(1)開(kāi)發(fā)高性能環(huán)氧通用型底漆和聚氨酯面漆配套體系；
(2)開(kāi)發(fā)高性能的聚硅氧烷面漆和氟碳面漆，開(kāi)發(fā)高疏水性葉片涂料；
(3)開(kāi)發(fā)高性能水性涂料配套體系；
(4)涂料配套體系應(yīng)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO12944和／或相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)如NORSOKM．501(表面處理和防護(hù)涂料)等的要求；
(5)積累工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，尤其是離岸工程。
