工業(yè)涂料：低碳經(jīng)濟時代下的風電涂料
2010-12-27 10:08:06
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能源是現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的生命，在我國目前的能源結(jié)構(gòu)中，煤碳占69％，石油占20％，水電、風電、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)濟發(fā)展格格不入，為此必須改變我國的能源結(jié)構(gòu)。
在這些能源中，是清潔的可再生能源，發(fā)展風力發(fā)電對調(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。風電作為清潔能源具有很多優(yōu)勢：它比水電更具開發(fā)潛力，與核電相比，建設(shè)周期短、安全性高；與太陽能相比，成本更接近傳統(tǒng)能源。
目前我國的風電主要集中在北部地區(qū)，預(yù)計再花十多年時間，在甘肅、內(nèi)蒙、河北、江蘇等地形成幾個上千萬千瓦級的風電基地，實現(xiàn)2020年裝機規(guī)模l億千瓦。而我國還擁有十分豐富的近海風能資源，其量值是陸上風能的3倍，它可開發(fā)裝機達10億千瓦，現(xiàn)在世界各國都緊盯著這些海洋能源，國為陸上資源已逐漸匱乏，所以他們準備先下手為強。我國的風能潛力世界第一，與太陽能相比更具有現(xiàn)實可行性，大力發(fā)展風能符合國際大趨勢。
但建立風能發(fā)電場必須正視并加以考慮的突出問題是其防腐蝕問題，由于我國風能裝機增長率很快,2008年為106．5％，是世界上增長速率最快的國家，在2008年就從風能裝機排名第四位躍井到第三位，因此對解決其防腐蝕問題要求十分迫切，于是風電涂料隨之紅火起來。
隨著化石能源的逐漸枯竭、環(huán)保呼聲的高漲及對氣候變化的關(guān)注，隨著人們對傳統(tǒng)能源種種弊端的認識不斷深化，風電在全球范圍內(nèi)獲得了廣泛認可和較快發(fā)展，我國風電的發(fā)展尤其引人注目。隨之而來的，是對風力發(fā)電設(shè)備的大量需求，從而帶動風力發(fā)電裝備用防護涂料（簡稱風電涂料）的發(fā)展。
對風電涂料的要求
風力發(fā)電設(shè)備主要由槳葉、風機及塔架組成。其中塔架是需要涂裝的主要部位，風力發(fā)電站所處的風場是自然條件惡劣的戶外環(huán)境，常年風力在4級以上，并伴有風砂，塔架在這里受到日光的強烈曝曬，經(jīng)受風雨、冰雪的侵襲，并受到寒流與高溫變化的影響。對于地處海邊的塔架，還會受到水汽、鹽霧的侵蝕及海水浪花的潑濺，因此極易受到腐蝕。風力發(fā)電站所處風場的環(huán)境特點，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，且漆膜堅硬、耐外力沖擊等優(yōu)點。風機塔架設(shè)備大量采用鋼結(jié)構(gòu)，因此會造成金屬腐蝕。而對于塔筒內(nèi)外所處的腐蝕環(huán)境，對塔筒內(nèi)外壁應(yīng)分別采用不同的防腐涂裝體系。根據(jù)國際標準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)該標準一l，塔桶的防腐保護等級為“長期”，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。
我國風電涂料現(xiàn)狀
風電裝備制造業(yè)作為新興產(chǎn)業(yè)，在初期主要依靠國外技術(shù)。在全套引進及其后的消化工程中，逐步現(xiàn)成了對國外配套體系的簡單依賴，其中就包括涂料。因此也現(xiàn)成了目前的風力發(fā)電涂料主要由國外品牌供應(yīng)，直接進口或本地化生產(chǎn)的實際。國內(nèi)企業(yè)關(guān)注到風電涂料市場較晚，參與較少。
在2009年之前，國內(nèi)有關(guān)風電涂料的研究公開消息較少，目前對風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電涂料。以2009年初中國涂料工業(yè)協(xié)會上報風電葉片涂料國產(chǎn)化項目、常州涂料化工研究院防腐蝕年會以風電涂料主題、西北永新公開風電涂料國產(chǎn)化行動等為標志，2009年可以看成是我國風電涂料的元年。
永新在2000年參與了玉門風電場塔架的涂裝，研究成果《風力發(fā)電機塔架用防腐蝕涂料》發(fā)表在2001年的《涂料工業(yè)》上，這應(yīng)是國內(nèi)最早有關(guān)風電涂料的文章。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年完成的某項實驗。
到2009年，對風電涂料的關(guān)注成為涂料行業(yè)的一個重點和熱點，中國涂料工業(yè)協(xié)會及專家委員會、常州涂料化工研究院、北方涂料化工研究設(shè)計院等行業(yè)機構(gòu)及科研單位，第三屆特種涂料與涂裝研討會和2009年防腐蝕年會等行業(yè)會議，永新、金魚、湘江、普蘭納等涂料企業(yè)都在不同程度上關(guān)注、參與和推進風電涂料研究與市場工作。
研究的重點，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涂料的經(jīng)濟性、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。
在科技部發(fā)布的國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）新材料技術(shù)領(lǐng)域“MW級風力發(fā)電機組風輪葉片原材料國產(chǎn)化”重點項目中，風電葉片表面保護涂料規(guī)模化制備技術(shù)研究作為研究內(nèi)容列入，要求突破關(guān)鍵技術(shù)，推動國產(chǎn)化，研究提出并形成相關(guān)行業(yè)標準和技術(shù)規(guī)范，保障我國風電產(chǎn)業(yè)的健康、穩(wěn)定和快速發(fā)展。
雖然風電涂料在整個風電裝備投入中所占份額很小，但可喜的是，風電裝備企業(yè)也已經(jīng)逐漸認識到風電涂料存在的不足和重要性，認為腐蝕不僅影響到機組設(shè)備的美觀、運行維護和發(fā)電效率，嚴重情況下會影響到結(jié)構(gòu)強度，引發(fā)設(shè)備安全問題，從性能、成本、質(zhì)量、保證能力等方面對風電涂料予以關(guān)注，尋求和涂料供應(yīng)商的密切合作，這有利于改進對風電涂料的理解，推進國產(chǎn)化進程。
我國今后風電涂料開發(fā)重點
(1)開發(fā)高性能環(huán)氧通用型底漆和聚氨酯面漆配套體系；
(2)開發(fā)高性能的聚硅氧烷面漆和氟碳面漆，開發(fā)高疏水性葉片涂料；
(3)開發(fā)高性能水性涂料配套體系；
(4)涂料配套體系應(yīng)符合國際標準ISO12944和／或相關(guān)的標準如NORSOKM．501(表面處理和防護涂料)等的要求；
(5)積累工程應(yīng)用經(jīng)驗，尤其是離岸工程。
