RSI陶瓷涂层 革命性的解决方案

陈晓香

（中国石油辽河油田分公司，辽宁 盘锦 834000）

一、热采注汽炉现状

辽河油田作为我国最大的稠油生产基地，稠油产量占总产量的60%以上。注汽炉是稠油热采工艺的关键设备。辽河油田共有注汽炉300余台，绝大部分以油气为燃料，年耗油气当量约为180万t，相当于一个中等油田的产量。

在生产中，注汽炉管已成为热采安全生产的瓶颈。全国油田热采行业因锅炉炉管爆管每年造成的经济损失数以亿计，因此，这是一个亟待解决的问题。

爆管的主要原因除水质原因造成的炉管内壁结垢外，辐射受热面外管壁的氧化、腐蚀、沾污结渣造成的爆管事故占锅炉安全事故的50%以上。

二、解决方案

2006年联合国环境发展署(UNEP)亚太低碳指南指出，目前针对炉体安全、高效、节能、环保的最有效且性价比最高的解决方案就是对受热面管道及炉衬施用纳米陶瓷涂层。纳米陶瓷涂层可以最少资金投入全面提升注汽炉的性能并减少氮氧化物排放，是高性价比的炉体安全节能环保技术。

三、RSI稀土纳米陶瓷涂层

1.RSI稀土纳米陶瓷涂层简介

纳米陶瓷涂层迄今历经了保护性涂层、红外高发射率涂层和全波段高发射率保护性多功能复合涂层三代技术。RSI稀土纳米陶瓷涂层是一种以稀土氧化为主要原料的纳米水基涂料，通过压缩空气喷涂于金属及非金属基材表面，经一次运行升温，在基材表面形成与基材紧密结合的致密超薄(0.05~0.1mm)的复合稀土金属氧化膜陶瓷涂层。在注汽炉炉管外壁喷涂RSI稀土纳米陶瓷涂层，可大幅度提高炉管表面黑度、防氧化腐蚀、抗沾污结渣、耐磨损、提高锅炉燃料适应能力，全面提升包括安全、节能、环保在内的锅炉性能和可靠性。

稀土纳米陶瓷涂层集稀土特性和纳米特性于一体，展现出非稀土纳米材料和稀土非纳米材料所不具备的非线性效应等诸多优良特性。涂层采用了改性的高温无机粘合剂，并且具有超细超薄纳米材料特性，硬度高、强度高和抗腐蚀性好，即使在高温下也如此，从本质上改变了陶瓷涂层与基质的结合机理和结合强度，全面提升了基质材料性能和可靠性。降低了材料的表面能(非浸润性，类似于特富龙)，消除了氧化层，有效控制沾污结渣；同时可适应各种燃料和气氛，防止基质材料的磨损、氧化和腐蚀。该陶瓷涂层可形成全波段高发射率，并且发射率可在一定范围内(0.60<ε<0.94)基本保持恒定，此特性可强化辐射换热和导热能力以优化换热系统，从而提升炉膛的整体热力性能，有效提高受热面的辐射换热和热传导能力，使受热面加热更加均匀、减少热点。在辐射受热面的炉体材料上喷涂RSI纳米陶瓷涂层，还可使炉体在同比负荷的运行条件下，炉膛整体火焰和烟气温度有所降低，从而有效地减少热力型NOx的生成。

2.RSI稀土纳米陶瓷涂层关键技术及性能指标

RSI稀土纳米陶瓷涂层重点解决了粘结剂系统、纳米微粒子、专利发射剂及陶瓷涂层应用4项关键技术。涂层许用温度为260~2 900℃，对所有金属和非金属基质具有优秀的附着力属性、合适的物理属性、表面化学属性和材料科学属性。

3.RSI陶瓷涂层技术先进、应用成熟

RSI陶瓷涂层技术拥有自主知识产权，国际先进、应用成熟，施工简单方便，填补了国内同类产品的空白。迄今RSI陶瓷涂层已广泛应用于国内外石油石化、电力、钢铁、冶金和航空航天等领域，客户包括BP、日本能源公司、中石化、道达尔、雪铁戈等国内外知名企业的各种炉体辐射、对流炉管及耐火炉衬上。

四、应用效果

根据RSI纳米陶瓷涂层的既往应用案例，注汽炉实施预期效果如表1所示。

表1