成果介绍 成果名称：多元耦合燃料（生物质/垃圾/高硫煤/高钠煤）发电关键设备防腐蚀感应熔焊与喷射复合涂层技术 成果参与单位：江苏科环新材料有限公司、深圳能源环保股份有限公司、上海康恒环境股份有限公司 成果完成人：曲作鹏 知识产权情况：已申请专利87项，其中已授权发明专利17项，已授权实用新型专利27项 针对我国新能源与环保科技的重大战略，以解决垃圾与生物质发电锅炉高温防腐的实际需求为目标，本项目拟搭建应用于生物质与垃圾电站锅炉腐蚀防护的高频感应熔焊系统技术平台，在多元耦合燃料（生物质/垃圾/高硫煤/高钠煤）发电关键设备等受热面，开发完成镍基自熔合金高温涂层的技术体系，包括涂层材料与工艺，形成针对各类客户群体的系列解决方案。 随着近年来我国生物质和垃圾电站的迅猛发展，锅炉高温腐蚀问题日益突出，传统热喷涂技术由于易脱落、孔隙率高而应用受限，前期用得较普遍的Inconel625合金堆焊，也逐渐暴露出由稀释率高引起的高温防腐性能受限等问题。因此，开发新型高温防腐涂层技术已迫在眉睫。本项目在国家“十三五”重点研发计划等项目的支持下，经过十余年的集智攻关，于2019年初研发成功了高频感应熔焊高温腐蚀防护涂层技术，取得了系列创新性成果：首次在国内构建了生物质与垃圾电站锅炉高频感应熔焊系统技术平台，开发了在水冷壁管排表面制备耐镍基自熔合金高温薄涂层的技术体系，解决了城市垃圾与生物质电站锅炉高温腐蚀防护的技术瓶颈，打破了发达国家的技术封锁，形成了系列针对城市垃圾与生物质焚烧发电锅炉高温防腐的不同客户群体的解决方案。 我国西部特别是新疆地区的高硫高钠盐等高腐蚀性煤在燃烧过程中产生高浓度硫化物和钠盐等腐蚀性气体，造成水冷壁、过热器受热面的高温腐蚀、尾部烟道空气预热器低温腐蚀和受热面结焦等，特别是对燃烧器区域水冷壁管来说，如果没有防护涂层只能使用1—2年。传统的热喷涂，由于结合强度低孔隙率高，很少应用；普通高频感应熔焊虽然有效，但寿命难以超过5年；目前用得最多的是堆焊高温合金，但一般五年后就逐渐会发生涂层脱落和管壁减薄甚至爆管的现象，非计划停炉维修给企业造成了极大的经济负担。针对我国西北地区高硫高钠盐燃煤发电锅炉受热面对高温防腐的迫切需求，本项目拟开发感应熔焊与超音速喷射复合金属陶瓷涂层技术，从服役寿命、使用性能到性价比等方面都优于堆焊，以期彻底终结困扰我国燃煤行业多年的高腐蚀性气体对锅炉管道造成的严重腐蚀的防护难题。 创新点 1、首次在国内构建垃圾电站锅炉高频感应熔焊系统技术平台，自主开发了在水冷壁管排表面制备耐高温涂层的防腐技术体系，打破了发达国家对核心技术的封锁，突破了垃圾电站锅炉涂层防护系统核心技术瓶颈，形成了整体防腐的焚烧解决方案。 2、首次在国际上成功研发镍基自熔合金与金属陶瓷梯度复合涂层的防护技术，发明了基于重熔与喷射一体化的高温全域防腐全套技术，锅炉的高温腐蚀防护性能与服役寿命显著提升。 3、创新锅炉管道镶嵌陶瓷瓦的长效防护方法，发明了多项陶瓷高效低成本加工技术，填补了国际上硬脆材料特种加工技术的空白，突破了垃圾焚烧发电锅炉高频感应熔焊系统核心技术瓶颈。 市场前景 磨损与腐蚀是工业生产中的共性问题，全世界能源消耗的1/3-1/2在摩擦上，每年各种机械零件失效的一半以上由于磨损，每年因金属磨损、腐蚀造成的直接经济损失约达７万亿美元。垃圾焚烧电站锅炉受热面腐蚀问题，非常普遍，其腐蚀机理主要是所焚烧的垃圾中含有Cl,S以及碱金属等元素，造成Cl，S化合气体腐蚀和低熔点碱金属盐熔融腐蚀。据“十三五”规划，2020年焚烧处理能力占无害化处理比例50%，预计复合增长率不低于20%，垃圾焚烧规模呈快速增长态势，截至2018年，中国已运行的垃圾焚烧厂约为380座，处理能力约为37万吨/日，中国在建的垃圾焚烧厂约为200～250座，处理能力约为20～25万吨/日，中国垃圾处理“起步晚、起点低、发展快”，垃圾焚烧发展极快，2025年行业总规模估计超过100万吨/日，垃圾焚烧发电站超过2000家。余热锅炉高温防腐蚀涂层市场规模100亿以上，年增长率在20%以上，且防腐蚀涂层是消耗品，平均3—5年为一个周期。 另外，该技术不仅可以用于垃圾焚烧电厂，团队在农机刀片耐磨、水泥建材行业耐磨、机械重工表面硬化耐磨处理、钢轨耐磨涂层、高端球阀防腐、燃气轮机热障涂层、海上风电盐雾腐蚀、军工等领域的新产品、新技术也逐步成熟，走向规模化应用市场。 应用案例 深圳能源环保公司宝安老虎坑垃圾焚烧发电厂4号、5号、6号锅炉项目，工程地址：深圳市宝安区松岗镇老虎坑，业主单位：深能环保宝安垃圾焚烧发电厂。 获奖情况 2021年中国商业联合会科学技术奖 一等奖 2021年河北省科技技术奖 二等奖 2019年CCTV中国十大创业榜样 2019年第八届中国创新创业大赛 优秀企业奖 2019年第七届创业江苏科技创业大赛 三等奖 2019年“创客中国”江苏省中小企业创新大赛 优胜奖 2019年 淮安市第四届企业科技创新大赛 一等奖

城市生活垃圾焚烧发电目前已被公认为是城市生活垃圾资源化、减量化和无害化处理的的最有效方式，国内外大中城市都通过建设垃圾高效无害处理的焚烧发电厂来处理日益增长的城市垃圾。垃圾成分中腐蚀性物质，在锅炉内部高温和压力下发生复杂的化学、电化学反应，导致焚烧锅炉主要受热面烟气侧腐蚀十分严重，腐蚀程度和因腐蚀引发的爆管事故远高于同级别的燃煤锅炉。受热面腐蚀问题是严重影响垃圾焚烧锅炉系统安全、经济运行与寿命的主要问题。 通过本项目的研究，摸清了受热面腐蚀机理，开发出适合四种工况下膜式水冷壁和过热器的防腐蚀技术及工艺方案,包括：中温中压、中温次高压、次高温次高压、高温高压四种工况，并在相关项目中实际应用效果明显。项目研究申请并获得了授权专利多项，形成了丰富的材料体系、成熟的质量工艺体系，具备工业化大规模应用条件。相关成果还可应用于流化床锅炉、煤粉炉、气化炉、磷化工黄磷尾气处理余热锅炉、钢铁行业焦虑煤气锅炉、化工反应炉等领域。 部分专利 序号 专利名称 专利类型 专利号/申请号 许可方式 1 一种受热面防磨蚀的水冷壁用管及其制备方法与应用 PCT专利 PCT/CN2018118156 国家阶段 2 受热面防磨蚀的膜式水冷壁及其制备方法 PCT专利 PCT/CN2019071988 国家阶段 3 一种在钢基体上制备耐海水耐腐蚀熔覆层的方法 发明专利 201110122035.9 授权 4 感应重熔与喷射一体化制备垃圾焚烧发电锅炉管复合涂层的方法 发明专利 201910601418.0 授权 5 锅炉水冷壁高温防腐涂层制备与管基体热处理协同强化技术 发明专利 201910601433.5 授权 6 一种受热面防腐蚀的水冷壁及其制备方法与应用 发明专利 201811150322.9 实审 7 一种受热面防磨蚀的膜式水冷壁及其制备方法 发明专利 201811150408.1 实审 8 一种硼化物陶瓷颗粒增强复合材料制备方法 发明专利 201710457857.X 授权 9 基于裂纹扩展效应的陶瓷切割推磨复合式平面加工方法 发明专利 2016110816617 授权 10 一种用废轧辊再制造成水泥辊压机的挤压辊方法 发明专利 201910755439.8 实审 11 锅炉膜式壁涂层高频重熔气体保护抑制管排氧化技术 发明专利 201910731494.3 授权 12 中速磨煤机磨辊耐磨堆焊用粉芯焊丝及其制备与堆焊方法 发明专利 2011103031690 授权 13 用于水泥行业辊压机的挤压辊及其制造方法 发明专利 CN106181217A 授权 14 用于制备含有非晶相的高耐磨涂层的粉芯丝材及其制备 发明专利 CN106191738A 授权 15  一种膜式壁表面制备防磨蚀涂层的微熔焊设备 实用新型 201921786621.1 授权 16 一种锅炉水冷壁专用喷砂机 实用新型 201921786251.1 授权 17 一种膜式壁双枪立式堆焊装置 实用新型 201821177387.8 授权 18  一种膜式壁立式堆焊夹具 实用新型 201821177386.3 授权 产品展示 生产工艺 自动化程度高，避免了人为因素； 实现微冶金结合，稀释率低，结合强度高； 热变形小，有利于装配； 涂层质量和成分得到严格控制，合格率高； 效率高，安全环保。 特色材料 1.系列合金粉末 完全自主研发的材料体系，并申请发明专利 高Ni、Cr含量，兼具抗腐蚀和抗磨损性能 与基体材料导热系数及热膨胀系数相近 根据不同环境的磨损和腐蚀需求，可调整材料配方 彻底突破合金堆焊丝材的局限性 根据垃圾“热值”、“工业分析”、“元素分析”数据可实现涂层材料针对性配比 2.纳米纳米高导热防结焦陶瓷封孔剂 作用: 防止或阻止腐蚀介质浸入基材表面； 延长合金涂层的防护寿命； 用于密封的涂层,防止液体和压力泄漏； 防止污染或研磨屑碎片进入涂层 保持陶瓷涂层的绝缘性能。 性能： 纳米碳化硅粒子具有高导热系数，是碳钢的2倍以上，热膨胀系数小； 硬度是碳钢的10-15倍，有极强的耐磨特性； 该涂层厚度为几十微米，大的比表面积使得涂层吸附能力强，不易剥落； 表面光滑平整，不易结焦。 化学性质极为稳定，1000度以下不与常规酸碱盐反应。  

本发明提供了一种锂离子电池正极材料 LiFePO4/C 复合材料的 制备方法，具体为：（1）将碳酸锂、磷酸铁和草酸加入聚合物水溶液 中搅拌，得到混合物；（2）对混合物进行球磨，在球磨过程中，草酸 作为还原剂将磷酸铁锂化，制备出无定型的前驱体；（3）对前驱体进 行煅烧，在煅烧过程中，通过聚合物的高温分解将前驱体进一步还原 锂化，并且聚合物作为碳源合成出 LiFePO4/C 复合材料。本发明方法 环境友好，制备过程简单，制备成本低，制备产物颗粒均匀，易实现 工业化生产。

水凝胶仿生软骨材料显示出各向异性的微观结构，并表现出优异的力学性能，拉伸强度为10.65 MPa，韧性为52.2 MJ/m3，压缩强度为4.86 MPa，高于其他的各向同性水凝胶以及大多数报道的水凝胶材料。

研究发现氧空位引入能够有效调控富锂锰基层状氧化物中的库伦斥力，实现TMO6八面体的可逆畸变，同时能够有效抑制过渡金属离子的迁移和溶解，使得电化学性能获得显著改善。

本发明公开的具有可光致细胞脱附的二氧化钛/白蛋白/生物信号分子复合涂层，自下而上依次有基底、二氧化钛纳米点层以及白蛋白与生物信号分子层，其中，二氧化钛纳米点层中二氧化钛纳米点的尺寸为20～300nm，密度为1.0×109～1×1011/cm2，白蛋白与生物信号分子层充满二氧化钛纳米点之间的间隙，并覆盖二氧化钛纳米点。其制备：包括制备二氧化钛前驱体溶胶；依次将前驱体溶胶、白蛋白与生物信号分子的混合物旋涂在基底上并进行热处理。该所得到的复合涂层具有良好的生物相容性有利于细胞的初始附着、增殖和后续脱附。可广泛用于体外细胞培养和组织工程等生物医学工程领域。

成果描述：我们研发的低/中介LTCC材料主要性能满足： 材料1： 介电常数：10±10% Qf：≥50000 烧结温度：900度 材料2：介电常数：20±10% Qf：：≥50000 烧结温度：900度市场前景分析：这两类LTCC材料具有损耗低，与LTCC工艺兼容等特点，非常适合基于LTCC技术研发的各种微波集成器件应用与同类成果相比的优势分析：国内目前还没有厂家进行同类型材料的批量生产，主要依托国外进口，因此技术和成本优势明显。

该成果探讨了煤的结构参数与煤光催化氧化反应性、光-生物耦合降解的关系及控制方法，并基于煤特殊的物理化学结构，以及光敏化和光氧化降解特性，采用聚合物共混原理成功开发了一项多功能降解薄膜母料制备及功能材料制备技术。首次将煤作为光降解控制试剂应用于新型光降解薄膜制备，该成果对用光催化氧化、光-生物耦合方法进行煤温和定向转化有着重要科学和实际意义。获陕西省科学技术进步二等奖1项，中国煤炭工业协会科学技术进步二等奖1项，获国家发明专利3项。 在渭北及新疆等地进行了薄膜农业田间试用，本项目薄膜对农作物如玉米、棉花等生长有良好的促进作用，降解性能满足实际要求，降解后对土壤无不良影响，并具有保氮和降草等功能，降解薄膜土壤背景分析通过了农业部食品质量监督检验测试中心（石河子）质量检测。

聚合物／蒙脱土纳米复合材料是近年来新材料和功能材料领域中研究的热点之一。氯化聚 乙烯 (CPE) ，是由聚乙烯 (PE) 与氯气进行取代反应，经化学改性而得到的一种新型材料。其 结构饱和，无双键，分子稳定，具有良好的耐油、耐臭氧、耐热氧老化、耐腐蚀、耐燃、耐细 菌和微生物作用、耐候性等性能。为了扩大氯化聚乙烯在橡胶与弹性体两个方面的应用，研制 氯化聚乙烯橡胶CM/蒙脱土纳米复合材料。 本项目通过蒙脱土在氯化聚乙烯中的复合应用，提高其使用性能，扩大其应用领域。创新 点在于通过熔融插层的方法来制备一种综合性能优良，加工条件容易的氯化聚乙烯CM橡胶/蒙 脱土纳米复合材料。对纳米复合材料的相结构形态的表征，在准确地表征聚合物／蒙脱土纳米 复合材料的各种精细的结构基础上，实现对聚合物／蒙脱土纳米复合材料结构的有效控制，从 而可按性能要求来设计和制备纳米复合材料。根据氯化聚乙烯特定的分子结构，选择合适的处 理剂和合适的工艺条件，筛选出合适的体系。

近些年来，国内几家大型公共娱乐场所、化工、煤矿、商厦火灾造成的惨重的人民生命和 财产的重大损失，人们对消防、防火安全有了更加深刻的认识。如何在火灾的情况下，在一定 时间内保障电力和通讯的畅通，从而最大限度的赢得宝贵的时间，减少人员的伤亡和降低生命 财产的损失，是人们一直在不断探索的课题。目前，国内外在电线电缆方面采用的大多是氧化 镁矿物防火绝缘电缆和云母带缠绕的耐火电缆，成本很高，在实际应用方面受到一定程度的限 制，再加上铜护套氧化镁矿物防火绝缘电缆的在生产加工、运输、线路的敷设安装和使用等过 程中的特殊要求，及自身固有的缺陷很难大规模的使用。 国外研发了一种陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶，可以在500℃以上的高温和火焰烧蚀下， 烧结成坚硬的陶瓷状物体，而且烧蚀时间越长、温度越高，陶瓷化效果越明显，陶瓷化高分子 复合耐火硅橡胶可以使用常规的橡胶加工设备进行生产，具有良好的加工性。这种陶瓷化高分 子复合耐火硅橡胶，从严格的意义上讲，既不是阻燃胶，也不是难燃胶。陶瓷化高分子复合耐 火硅橡胶，在被火焰烧蚀的情况下，有机成分在很短的时间内经过烧蚀后很快加入陶瓷化的反 应过程中，转化成坚硬的陶瓷状物质，形成一层良好的隔绝层，阻挡火焰的继续燃烧，起到很 好的防火效果。陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶，在常温下无毒、无味，具有很好的柔软性和弹 性，具备了硅橡胶的特质，是一种完全具备了消防、防火要求的新型高分子复合防火材料，由 于用它生产的防火电线电缆加工工艺简单、价格低、不需要增加投入，是一种应用前景很广的 新型高分子复合防火材料。