第一篇：國內外防腐蝕顏料發展調研報告

國內外防腐蝕顏料發展調研報告

添加時間: 2010-4-26 16:15:45 點擊數: 582 前言

金屬的腐蝕所造成的損失隨著工業的發展也日趨嚴重。因此，防腐蝕方法始終是人們關心的課題。目前防腐蝕措施雖然很多，但應用最廣的仍然是涂料保護方法。在這種方法中防銹顏料是影響保護效果的重要因素。傳統的防銹顏料如紅丹、鉻酸鹽、金屬顏料等雖然性能優異但由于環保法規而受到限制，因而人們對低毒無公害防銹顏料的開發和研究更為關注。以下將對國內外防腐蝕顏料的開發及應用情況作系統介紹。國內外防銹顏料的演變過程 1.1 金屬腐蝕

腐蝕是包含陽極反應的電化學過程，腐蝕反應中，金屬以離子形式進入溶液，陽極反應釋放電子，陰極捕獲電子發生陰極反應，以維持溶液中離子的電中性電化學腐蝕反應的必要條件是：

（1）力學不穩定金屬如鋼鐵；

（2）離子型電解質導體，水或其它導電溶液，氫離子或溶解氧等電子接受體。

因此，需要控制可利用的電解質，最好的方法是用涂膜屏蔽，或減少電子接受體如氫離子和溶解氧的濃度。

1.2 傳統防銹顏料

20世紀80年代前，防腐蝕涂料中防腐蝕顏料絕大部分采用含鉛和鉻的品種，包括紅丹、黃丹、硅鉻酸鉛、鉻酸鍶、鉻酸鋅等。80年代，由于1983~1989年間長達7年之久的全球性經濟大繁榮，刺激了顏料工業的發展。世界各地特別是北美和西歐環保法規和工業衛生條例日趨強化，一些有害于環境和生命的含鉛、鉻、鎘等重金屬顏料的生產，呈停滯不前和下降的趨勢，表1列舉了1984年美國和西歐的防銹顏料消費量。

表1 美國和西歐防銹顏料消費量及其比例

顏料名稱 紅丹 鉻酸鋅 鉻酸鍶 堿式硅鉻酸鉛 高鉛酸鈣 鋅粉 磷酸鋅 云母氧化鐵

其他

美國

消費量/t 比例 1 350 3 5 400 12 1 800 4 4 050 9 000 60 1 800 4 600 8 45 000 100

西歐

消費量/t 比例 19 700 38 3 640 7 1 560 3 700 38 6 240 12 040 2 52 000 100 從表1可看出，西歐消費的防銹顏料中，有48%含有鉛和鉻，而美國僅有28%含有鉛和鉻，其中紅丹用量很少僅占3%，相比之下日本防銹涂料采用紅丹比例高達45%以上。

1.3 環保

鉛中毒是由酸溶性鉛引起的。所謂酸溶性鉛是指在人體胃液的酸度條件下可以被溶解并被人體吸收的鉛離子。含鉛汽車尾氣、各種含鉛顏料、工礦區的鉛塵和鉛煙以及鉛含量超標的食品、含鉛的涂膜等是這種鉛離子的主要來源。粗放式生產的鉻酸鉛顏料酸溶性鉛含量（5%~10%）比精細加工的產品酸溶性鉛含量（2%）大許多倍。

鉛在人體的積累可能導致皮膚癌、皮膚過敏、神經肌肉功能障礙。鉻中毒則由六價鉻引起。鉻在防銹顏料中也占相當大比例，所以限制含鉻防銹顏料則如同鉛顏料使用同樣重要。

鉛鉻等重金屬化合物對環境造成了嚴重污染，因此，世界各國相繼推出法規逐步淘汰或全面禁止使用，尤其是鉛的使用。

美國早在20世紀70年代就規定，玩具文具以及經常與人們（特別是兒童）接觸的公用設施不允許使用鉛化合物，甚至規定黃色路標漆中也不允許含鉛。

2002年美國羅得島州的鉛涂料訴訟案牽動全球人的心。該州州政府認為包括美國最大涂料公司Sherwin-Williams公司在內的8家大涂料公司應對幾十年來其生產的含鉛涂料使該州3.5萬名兒童遭受鉛污染負責。但由于證據不足而列為“無效審判”，但充分顯示政府為了限制鉛涂料使用所作的不懈努力。繼羅德島之后，芝加哥也宣布起訴涂料公司，鉛顏料公司危害兒童健康安全。

美國賓夕法尼亞司法部邁克·費歇爾宣布，美國各州與國家油漆與涂料協會（NPCA）簽署協議，將出臺一新規定，在涂料產品包裝上貼警示標簽，提醒人們注意家裝過程中可能受到鉛的毒害。費歇爾與來自45個州的司法部長共同參與了協議的簽訂，NPCA代表了400多家油漆制造商，占所有油漆制造商的95%。

美國于1995年禁止采用紅丹作防銹顏料。

歐洲正停止使用具有不可逆毒性、殘留時間長或在生物體內富集的化學品的使用。日本環保局頒布了“環境保護基本法”，對175種有毒有害污染物的使用和排放做出了限制，對鉛的使用和排放規定見表2。

表2 日本對鉛的使用和排放規定

法規

有毒有害物質控制 鉛化合物的使用 防止大氣污染 防止水體污染 與廢物處理有關

目標

限制特種鉛化合物的使用及處理

限制含鉛涂料的生產、含鉛涂膜的處理，防止危害工人衛生 ＜0.1 mg/m3(以鉛計，廢物燃燒排放的廢氣)＜0.1 mg/L(以鉛計，廢水)

埋于土壤中的可溶性鉛3 mg/L，今后將降至＜0.3 mg/L 日本已出臺實施綠色行動的專門指導方針，對含有重金屬的有色無機顏料將被有機和混合顏料所替代。

我國鉛污染狀況不容樂觀，紅丹、黃丹生產中溶鉛工序產生的含鉛廢渣、鉛蒸氣，大部分企業含鉛蒸氣超標3~17倍，鉛塵超標8~13倍，職業病患率8%~40%。我國目前雖無針對鉛污染的法規，但人們對鉛污染造成的危害已有認識，許多終端用戶已開始關注含鉛等重金屬涂料的替代產品，眾多顏料及涂料制造企業也已開始進行產品轉型以滿足市場的需求。特別是中國加入WTO后，國外無毒型產品的涌入無疑將迫使國內企業加大技術、質保和環保方面的力度，以應對日趨激烈的國際競爭。國內外低/無毒防銹顏料的開發 2.1 云母氧化鐵

天然云母氧化鐵（MIO），它作為一種有效的防護顏料已使用多年，由它制得的涂料廣泛用于鋼結構的長期保護，所適用的環境可以是鄉村的戶外到城市，污染的工業區以及所有最嚴酷的環境（全浸在水中、污染水中或埋入土中）。法國的埃菲爾鐵塔在一個世紀前就已采用這種涂料進行保護涂裝。

云母氧化鐵顏料的防銹機理，主要是利用它在涂料中定向排列成屏蔽層，能滯緩水汽及酸、堿、鹽等腐蝕物質向底材滲透及對溫度變化形變的能力，防止附著力下降起泡等缺陷。要想獲得最大的保護效果必須具有良好的層狀結構和適宜的粒度分布。但是，能有這種性能的天然“MIO”的資源很有限，主要有奧地利、南非、西班牙、澳大利亞以及我國的安徽銅陵葉山。近年，英國的MPLC公司在其英格蘭的開發中心對合成云母氧化鐵的新方法進行開發研究，合成的MIO基本上是純α-Fe2O3，具有特有的層狀云母結構，而在外觀及化學純度上可與天然礦物相比。生產合成MIO的大型工廠已在英格蘭的達勒姆縣建成，商標為Laminox。其中Laminox S粒度5~75 μm，有較好的分散性和防腐蝕性，所得涂膜比用最好等級的天然產品形成的涂層光滑。Laminox F粒度＜15 μm，通過使用它可抑制腐蝕促進劑離子的遷移，對濕底材附著力呈最佳狀態，從而可減少氣泡，使中間涂層對下一道涂層的附著力增加，并改善粘結性和漆膜完整性，使防腐蝕底漆的保護性能獲得改善。

奧地利KarnterMantanindustrie股份有限公司生產Miox SF、Miox AS、Miox SG和Miox DB 4個品種，產量在0.8~1萬t/a。另外，西班牙Romero Hermanos股份有限公司、南非G ε Base ε Industrial Minerals公司及澳大利亞Ausminter股份有限公司、美國胡佛顏料公司（天然）、德國Heubach生產長效防銹云母氧化鐵。

我國生產云母氧化鐵的企業主要有上海氧化鐵顏料廠。云母氧化鐵在我國防腐涂料中多用作中間層，與醇酸、富鋅底漆等配套。

2.2 氧化鐵紅

氧化鐵顏料化學成分簡單，化學穩定性高、無毒，是化學惰性物質。為適應市場需求，品種由黃、橙、紅、紫、棕至黑，豐富多彩，性能各異。其中氧化鐵紅有很好的耐熱性，500 ℃也不變色，1 200 ℃也不改變化學結構，耐稀酸、耐堿、耐水、耐溶劑，具有物理防銹功能，因此也常用作防銹顏料。但由于其防銹性能很有限，將逐漸被高效防銹顏料替代或者只將其作為一種著色顏料使用。國內外生產氧化鐵紅的廠家如表3所示。

在中國，有近80家企業生產氧化鐵紅，綜合勢力較強的20家，集中在浙、蘇、滬。主要生產廠家有浙江蕭湘顏料化工有限公司、浙江德清華源顏料化工有限公司、上海氧化鐵顏料廠、上海新申美顏料有限公司、宜興市宇星顏料廠、常熟鐵紅廠有限公司、江蘇啟東鶴城氧化鐵有限公司、湖南三環顏料有限公司、湖北虹宇化工有限公司、富陽金秋化工有限公司、新鄉染化總廠、柳州躍進化工廠等。

2.3 磷酸鋅及改性磷酸鋅 2.3.1 磷酸鋅

磷酸鋅顏料于1959年前后由英國首先開發，日本在70年代后期開始使用。磷酸鋅的制法通常有2種：直接法和間接法。直接法：ZnO與磷酸鋅直接反應 3ZnO+2H3PO4+nH2O→Zn3(PO4)2·nH2O 間接法：以鋅鹽（大多為可溶性鋅鹽如ZnCl2、ZnSO4等）與磷酸鹽（K、Na、NH4+的磷酸鹽或磷酸氫鹽）為原料制備。

3Zn2++4HPO42-+nH2O→Zn3(PO4)2·nH2O+2H2PO4-+2PO43-+nH2O→Zn3(PO4)2·nH2O 表3 世界氧化鐵紅主要生產廠家

國家

德國 美國

日本

公司名稱 Bayer公司 Pfizer pigment Inc.Mobay chemical corp Columbian Chemicals Co.アマティ株式會社 ケミラィト工業株式會社

西海工業公司 田村弁柄制造所 鈦工業公司

備注

世界最大的氧化鐵生產廠家，商標Beyferrox

美國第一大合成氧化鐵生產商

美國第二大合成氧化鐵生產商，Bayer在美國的子公司

Amagasaki Nails., Ltd

Chemirite Ltd.SaikaiKongyo Co., Ltd.Titan Kogyo Kabushiki Kaisa

英國 西班牙

意大利 法國 加拿大 戶田工業公司 東洋色素工業公司

日本弁丙（氧化鐵）工業公司

三重顏料工業所公司

利根產業公司 森下氧化鐵工業公司 東邦顏料工業公司 Deanshanger Oxides Ltd Cremade y Compania Oxhinsa公司 SILO公司 Chappelle公司 Northern Pigment Toda Industrial Co., Ltd.NibonBengara Co.Mie GanryoKogysho Tone Industry Co., Ltd.MorishitaBengara Kogyo K.K Toho pigment Industrial Co., Ltd.英國最大一家合成氧化鐵生產商Deanox

生產高檔合成氧化鐵紅、黃、橙

商標Spanfei 商標Duploxide Cappoxyt

磷酸鋅顏料可將亞鐵材料的腐蝕產物（它們在腐蝕性含水介質的作用下，在有機涂層的損傷中首先生成的產物）轉化成實際上不溶的固體化合物，例如堿性的磷酸鐵（III）鋅，它們又使損傷堵塞。

磷酸鋅的防腐蝕效果是樹脂和顏料相互作用的結果，如與含羧基的苯丙分散體的作用，但也用于不含羧基的基料如聚丁二烯中。

磷酸鋅顏料的防腐蝕能力也與pH有關。在水性條件下，磷酸鋅溶解度低，水解性差，防腐能力不高。一些公司的工業化產品是Zn3(PO4)2·xH2O與ZnO或硅灰石的混合物。磷酸鋅的防腐蝕作用通常遠低于鉻酸鋅或鉛丹的作用，全面替代傳統的有毒防銹顏料困難，特別在水性底漆中，即使超量加入也難以達到替代的目的，還不能克服“閃銹”問題。

磷酸鋅顏料通常是四水合型，但也有二水合以及2種的混合體。為此，世界各在在此方面作了許多改性工作并取得了進展。2.3.2 改性磷酸鋅

標準磷酸鋅的防銹性能不理想主要是因為防銹活性相對不足，因此必須進行改性，改性的方法有4種：調整顆粒尺寸達到微細化，改變晶體顆粒形狀；鹽基化；化學改性；磷酸鋅基組合顏料。

（1）調整顆粒尺寸達到微細化，改變晶體顆粒形狀。

小粒徑球形磷到鋅已被證明是有效的替代產品，與傳統的磷酸鋅相比化學組成相同，但粒徑和結構都存在重要差別。

球形磷酸鋅為粒徑1~5 μm的均勻球形顆粒，而普通磷酸鋅是粒徑為12~20 μm相對較粗的磚狀粒子。粒徑小分布窄的球形磷酸鋅能產生較大的表面積，因而能產生更大量的抑制性離子用于鈍化底材，因而防腐性能優于鉻酸鋅，接近于鉻酸鍶。

生產這類產品的公司如表4所示。

我國微細化磷酸鋅產品還未見有工業化產品。（2）鹽基化

為改進水合磷酸鋅的活性，也可采有鹽基化方法，如堿式水合磷酸鋅Zn2(OH)PO4·2H2O，其性能達到了標準磷酸鋅與鉻酸鹽拼用的水平。

表4 微細化磷酸鋅生產公司

國別 美國 德國

英國

法國 挪威 公司名

Mineral Pigment Heubach BASF JMB Trident Alloy SNCZ Waardals

備注

J-0806粒徑1~5μm主要用于薄膜防腐涂料 ZP-10平均粒徑3 μm

Sicor ZNP/M(CD)(80%＜3 μm）Diraval-459(90%＜11.3μm）商標Delaphos

WO-20(97%＜20μm）WO-40(78%＜20 μm）ZP-BS(99%＜10 μm）Heubach公司有四種改性磷酸鋅，現已應用數十年之久。與普通磷酸鋅相比，它們在顏料粒度、粒度分布和化學組成方面都有所改進，性能遠優于標準磷酸鋅，可與鉻酸鋅相比（表5）。

表5 Heubach改性磷酸鋅

牌號 Heucophos ZPA Heucophos ZPO Heucophos ZMP Heucophos ZPZ

成分

磷酸鋁鋅水合物(Al改性)堿式磷酸鋅水合物(有機物改性)堿式磷酸鋅鉬水合物(鉬酸鹽改性)堿式磷酸鋅水合物(有機/無機改性)

應用與性能

在大多數漆料(醇酸、2K環氧、pH等)中有較好防腐蝕性，呈中性

有很好防腐性能，特別是醇酸、2K環氧 在水性漆(苯丙乳液)中有極好性能

對未處理鋁材和電鍍鋅附著力好，在2K環氧、水性醇酸、水性苯丙乳液中使用

（3）化學改性

化學改性是經表面包膜處理和進行本體摻雜處理，以增加新的陽離子或增加新的陰離子或同時增加新的陽和陰離子。

歐洲專利EP 0 634 460（1995）及中國專利1 103 651披露了有機取代的膦酸（磷酸）或一種膦酸基羧酸的多價金屬鹽組成，它通過將膦酸基羧酸的5%飽和溶液或其水溶性鹽與無機強酸的鈣或鋅鹽一起加熱，再從反應混合物中分離出膦酸基羧酸的鈣/或鋅鹽。

EP 0 760 387A1（1997）采用有機膦化合物的多價金屬鹽如2-羧基-2-膦酸羧基乙酸與一種共反應酸如磷酸、硼酸、片狀硅酸鹽形成中性或堿性化合物。

日本專利公開平5-345991介紹了在不需干燥程序過程制得的防銹顏料。將一種金屬的（氫）氧化物或碳酸鹽與磷酸在非水溶劑中進行接觸使之產生一種該金屬的磷酸鹽外殼。金屬氧化物質最好是CaO、MgO、ZnO、Fe2O3。

化學改性的其它例子如表6所示。表6 國外化學改性磷酸鋅品種舉例

國別 德國

法國

英國 美國

公司名 Heubach Heubach Heubach Heubach Heubach SNCZ SNCZ Waardals Mineral顏料 Sherwin-williams Sherwin-williams Halox顏料 產品牌號 Heucophos ZPO Heucophos ZPA Heucophos ZPZ Heucophos ZMP Heucophos ZCP Phosphinox PZ-06 Phosphinox PZ-04，PZ-02 Wacor ZBP-M/263

F-0806 Moly-white ZNP Moly-white MZAP

SEP-391

改性情況

有機物表面化學改性堿式水合正磷酸鋅

增加鋁離子，另有增加Ca、K離子，改性物可以是鄰苯二甲酸或其

鉬鹽 增加SiO32-

增加鉬酸根離子(水性體系)90年代開發正磷硅酸鍶鈣

性能優于鉻酸鋅

2-3-增加BO3補償PO4的初期活性不足，可以取代鉻酸鍶 微細化磷酸鋅薄膜化防腐優于鉻酸鋅接近鉻酸鍶 磷鉬酸鋅，用于高體分粉末涂料，吸油量低 20世紀90年代開發，可用于水性丙烯酸乳液

在水性底漆中活性很高

（4）磷酸鋅基組合顏料

磷酸鋅基組合顏料是顏料-顏料復合而成的。如Mineral顏料公司，采用微細化磷酸鋅與磷酸鐵組合。Waardals則用磷酸鋅（ZP-BS）與硼酸鋅（412M）組合，性能與鉻酸鋅相當，日本帝國化學公司用三聚磷酸鋁（K-white系利）與磷酸鋅組合可代替鉻酸鋅。Cooksolaminox公司用液相沉積法將四水磷酸鋅沉積在片狀的合成云母鐵Laminox F上。

后一種技術，無需二種或二種以上不同類型防腐顏料結合使用就具有高防腐性，如EP 0 760 387A1（1997年）公開的有機膦化合物的多價金屬鹽如2-羧基-2-膦酸羧基乙酸與一種共反應酸如磷酸、硼酸或片狀硅酯鹽形成中性或堿性化合物，綜合性能（鹽霧銹蝕、附著力損失、起泡）優于Heucophos ZNP/M和Heucophos ZMP、三聚磷酸鋁（K-white 84、K-white 105、K-white 140w）及鈣交換的硅（Shieldex AC5）。中國專利CN 1 147 001A（Merk專利股份有限公司）公開了可用于溶劑型和水性涂料的防銹顏料，它由10%~80%（質量）有高電阻和顯著耐化學品性的類片晶載體材料覆蓋有金屬氧化物及20%~90%優選40%~80%（質量）活性顏料如磷酸鋅、硼酸鋅和偏硼酸鈣。

2.4 三聚磷酸鋁

三聚磷酸鋁是日本帝國化工公司開發的一種新型防銹顏料，其商品名稱為K-white，它的主要成分是三聚磷酸二氫鋁（AlH2P3O10·2H2O）是一種固體酸，三聚磷酸鋁可被滲進涂膜中的水溶解，按以述形式解離：

AlH2P3O4→Al3++2H++P3O105-

這種三聚磷酸鹽離子（P3O105-）與腐蝕期間形成的三價鐵反應，形成一種主要由三聚磷酸高鐵組成的保護膜，這種保護膜不溶于水，硬度高，結合牢因而附著力好。

另外由于三聚磷酸鋁是縮合型的，在水溶液中可以解聚，形成從焦磷酸鹽到正磷酸鹽這些低分子化合物，這樣形成的新活性基可再與涂層表面形成極好的保護膜。所以三聚磷酸鋁具有雙重防銹機理，而正磷酸鋅則只有一步防腐蝕作用。

日本帝國化工公司已開發有三個品種性能及應用如表7所示。表7 K-white系列三聚磷酸鋁的性能與應用

牌號 K-white 82 K-white 84 K-white 105 規格 標準級

鋅離子改性

性能及應用

用于溶劑型底漆，在醇酸或環氧體系中有良好的抑制腐蝕作用 用于水性底漆

微粉化程度高，可用于水性和溶劑型（高固體分/低固體分）

該公司通過對此發現，在溶劑型醇酸底漆中，三聚磷酸鋁在防腐蝕性能和附著力方面與鉻酸鋅相當，比磷酸鋅好；在氯化橡膠底漆中，性能優于鉻酸鋅和鉻酸鈣。

三聚磷酸鋁雖具有良好的防銹作用，但在水性漆中貯存穩定性差，而磷酸鋅雖具有良好的貯存穩定性，但防銹能力又很差，如果將三聚磷酸二氫鋁的活性氫與NH3反應即可解決貯存穩定性（日本專利公開昭55-160059）。

日本專利公開平7-138775（1995）通過將三聚磷酸二氫鋁與按特定配比加入ZnO、CaO混合就可以制得對抑制氣泡產生能發揮優異作用的防銹顏料。

德國Heubach公司也推出了改性聚磷酸鋁系列Heucophos系列，如表8所示。表8 改性聚磷酸鋁系列的改性方法

牌號 CAPP SAPP SRPP ZAPP ZCPP

改性方法 SrO、CaO SrO SrO ZnO ZnO、CaO 國內生產三聚磷酸鋁的生產廠家有廣西化工研究院、河北新樂市新東化工廠、石家莊市鑫盛化工有限公司、陜西寶嘉應用化工有限責任公司、河南利諾生化有限責任公司等，其中的廣西化工研究院推廣力度較大，其品種有APW-I（溶劑型涂料）、APW-II（水性涂料）、ATP（純品用于防火阻燃而耐熱防腐涂料）以及APZ-99（使用性能略優于APW-I、APW-II，但細度更細從原來控制0.5%到0.1%~0.25%）。

2.5 磷鉬酸鋅系列

鉬酸鹽具有優異的防銹性能，但成本高和配方中穩定性不佳，為此，美國Sherwin-Williams公司開發了第二代鉬酸鹽顏料磷鉬酸鋅和磷鉬酸鈣，新一代磷鉬酸鹽顏料比早期鉬酸鹽顏料在某些方面更優越：（1）具有更大的成本效果；（2）改進了在配方中的穩定性；（3）更優異的分散性能。鉬酸鹽的防銹機理為：活性鉬配化合物（如鉬酸鋅或鉬酸鋅鈣）沉積在相對較惰性的顏料載體（如ZnO、CaCO3）上，以更好地利用現有的鉬從而降低原料成本。

防護作用是由于鉬酸鋅和鈣化合物具有微溶性而鉬酸鹽離子在水性溶劑中具有抗腐蝕性，當含有鉬酸鹽的涂膜浸于水中或接觸水時，少量的鉬酸鹽離子便游離于涂膜中，這些離子與金屬底材表面反應促使附著氧化層的形成，該氧化層能防止底材底涂層的腐蝕，進一步計算為鈍化。

磷鉬酸鹽顏料是磷酸鹽和鉬酸鹽之間的協同反應而抑制腐蝕的機理。

磷鉬酸鋅鹽（ZNP）適合于溶劑型涂料，但用于水性漆存在穩定性問題，因而開發了磷鉬酸鋅鈣（MZAP）。這2種顏料的物化性能如表9所示。

表9 鉬酸鹽防銹顏料的物化性能

產品牌號 Moly-white 212 Moly-white MZAP Moly-white 501 Moly-white 101 Moly-white 331 Moly-white 92 Moly-white ZNP 用于水性及溶劑型配方的防銹顏料

pH 化學成分 密度

3.0 8.5 鉬酸鋅鈣

3.0 8.0 磷酸鋅鈣

2.9 7.8 鉬酸鈣

溶劑型配方用防銹顏料

5.1 6.5 鉬酸鋅

5.3 6.5 鉬酸鋅

2.8 6.5 鉬酸鋅

4.0 7.0 磷鉬酸鋅

吸油量

18.0 18.0 15.0 11.0 11.0 41.0 13.5

包核顏料 CaCO3 CaCO3 CaCO3 ZnO ZnO 滑石粉 ZnO 為了優化在薄膜體系（如卷材涂料）中的性能，開發了微細化鉬酸鹽防銹顏料，干膜厚15 μm，磷化板（防銹顏料用量80.3 g/L），聚酯底漆經1 000 h鹽霧試驗性能與鉻酸鍶相當，比鉬酸鋅鈣、三聚磷酸鋁好。

該技術實際上采用了防銹顏料的復合技術，使總的防銹顏料含量降低到相當低的水平。這就使制造有優異的防腐性能的高光澤涂料成為可能，開發出的磷鉬酸鋅和磷鉬酸鋅鈣防銹顏料具有優異性能而且無需使用多種防銹顏料。

Datacolours公司也有類似的磷鉬酸鋅Actirox 102、106，Habich公司有Habicor ZM。在國內尚無類似的技術產品。2.6 離子交換顏料

離子交換顏料是英國BP公司在其研究中心開發的一種獨特的、有價值的低毒阻蝕顏料，這種顏料靠離子交換抑制腐蝕。目前已由W.R.Gracce公司生產和銷售，其商品名為Shieldex，它是鈣交換的SiO2，其制備方法是將有防腐蝕作用的陽離子鈣，通過離子交換進入到無機二氧化硅的多孔表面上。

防腐機理是來自周圍環境的腐蝕性離子，透過含有Shieldex的底漆，優先與顏料表面上的鈣離子進行交換，釋放出來的鈣移至薄膜和金屬的界面，在那里形成一薄層鈣和二氧化硅組成的無機層，其厚度大約25 ?。這種保護層具有不滲透性，亦可使腐蝕環境與金屬表面隔離，從而使腐蝕過程中止。

這種顏料與傳統防腐蝕顏料相比有二大優點：第一只有在腐蝕性離子存在時，才釋放出阻蝕劑離子，因此不需要采用過量顏料，以補償因溶解而消耗掉的顏料；第二因交聯反應是按該顏料表面上被交換的分子的多少而發生的，而且釋放出的阻蝕劑不溶于油漆中，因此漆膜的孔隙不會增多，這樣可以保持一種恒定的滲透性。

所以鈣交換的二氧化硅顏料的用量比傳統的鉛顏料和鉻顏料要少，比其它低毒性的顏料如磷酸鋅也少。例如用含10%左右離子交換顏料的醇酸底漆，用云母氧化鐵作中間涂層，最后用醇酸有光漆罩面，在沿海和化工區曝曬3年后，與用傳統阻蝕顏料（用量高得多）取代離子交換顏料的情況相比，其性能高一倍。此外，在氯化橡膠和水性漆中，同樣可獲得很好的性能。該公司生產3個品種Shieldex AC5、AC3、C303。其性能如表10所示。英國均采用Shieldex而不用磷酸鋅作為防腐底漆的防銹顏料。

在國內，上海硅酸鹽研究所也開發了鈣離子型SiO2顏料，但市場上未見大量銷售。表10 Shieldex離子交換顏料的物理性能

牌號 Shieldex AC5 Shieldex AC3 Shieldex C303 粒徑 /μm 5 3 3

Ca含量 /% 6 6 3

吸油量 60

應用

溶劑型和水性體系膜重~20 μm 耐洗底漆或雙組分涂料膜重≤10μm 卷材、粉末、酸固化體系的高性能級

2.7 其它防銹顏料

2.7.1 耐熱性防銹顏料——鉻酸鈣

用作顏料的鉻酸鈣通常是無水物，在所有類型（α,β二水合物、一水合物、半水合物、無水合物）中，它對水的溶解度最低，將CaCrO4、SrCrO4加入到有機硅、環氧、丙烯酸中作成底漆，然后涂膜在鎂合金上進行鹽霧試驗，表明CaCrO4均優于鉻酸鍶。該顏料由于毒性問題未見推廣應用。

2.7.2 鐵酸鎂

鐵酸鎂是MgO與Fe2O3按一定比例復合而成，一般MgO∶Fe2O3=1∶1、2∶1和4∶1。在中性基料如環氧體系中以2∶1的耐鹽霧性、陰極剝落、戶外曝露、濕熱好，而在酸性基料如丙烯酸、醇酸體系、2K PU體系中以1∶1為好，并與聚磷酸鋁相當。

2.7.3 鐵酸鋅

鐵酸鋅是氧化鐵與氧化鋅按摩爾比配料，高溫煅燒形成ZnFe2O4尖晶石結構的鐵酸鋅黃色顏料，熱穩定性優異，可耐高達538 ℃的溫度，對金屬底材有一定的緩蝕作用。

2.7.4 亞磷酸鹽

亞磷酸鹽的研究由來已久，目的是為了替代含鉛及鉻的防銹顏料。表11列出了亞磷酸鹽的研究概況。

亞磷酸鹽等顏料防銹能力良好，但顏料中存在粗顆粒，制漆時可產生顏料特性變差、防銹能力發生波動的缺點，生產成本高，實用有困難。而有機膦到化合物螯合亞磷酸鋅鉀顏料特性不穩定，涂料可發生凝膠化。

表11 亞磷酸鹽的技術進展概況

專利

特開昭50-50 297 特開昭55-185 027 特開昭56-180 316 特開昭56-232 676 特開昭57-109 862 特開昭58-84 109 特開昭58-194 725 特開昭58-232 676 特開昭59-20 466 特開平2-111 457 特開平3-285 808 特開平5-115 808 特開昭5-339 004 特開平6-080 409

品種及成分 堿式亞磷酸鋅

亞磷酸鋅和鋅的反應生成物

亞磷酸鉀系 亞磷酸鉀系

亞磷酸鋅和鋅的反應生成物

亞磷酸鉀系 羥基亞磷酸鋅 亞磷酸鋅鉀 亞磷酸鋅鉀 亞磷酸鈣系 板狀磷酸鈣系

亞磷酸鈣鋅，改性亞磷到鈣與一種鋅化合物

在膦酸螯合劑存在下存在下一起反應

亞磷酸鋅

特開平6-122 986（1994）對氧化鋅用具有螯合能的有機膦酸鹽處理，可制得不比以往的白色防銹顏料差，能發揮優異防銹能力并且顏料特性穩定的產品。以上技術仍未投入實用化階段，且在水性涂料中難以應用，因而要求開發出防銹性能更有效的不污染型防銹涂料。EP 0 930 347A1（1999）公開了一種含0.5%~20%的無機陰離子交換劑（I）：

(3~4)[M1]O·Al2O3[M2]X2/m ·nH2O（I）

式（I）中M1和M2為由Ca2+或Zn2+選取至少1個；X表示由NO2-、NO3-或MoO42-選取至少1個陰離子；m表示陰離子的化學價，n≤20。

如需要時，組分可進一步用提高膠脂肪酸或其衍生物，表面活性劑或硅烷偶聯劑進行表面處理以改進分散性。

在國內成都華翎磷制品有限公司技術開發中心理事長陳嘉甫提出利用其開發的專用級次磷酸鈉副產亞鈣渣廉價原料深加工而成亞磷酸鈣，指標如表12所示。

表12

成分

CaHPO3·H2O

CaO P2O3 H2O pH 325目篩余

含量/% ≥99.00 ＞40.20 ＞39.5 ＞12.9 7~8 ＜5 2.7.5 鈣鐵粉

鈣鐵粉的成分為Ca4Al2FeO10·2CaO·Fe2O3，組成與鐵酸鹽相近，成片狀結構，無毒，性能比紅丹稍強，價格相近，但性能改善不大，往往取代部分紅丹，不能完全替代。因此，在我國未能推廣。

2.8 復合鐵鈦防銹顏料

海軍工程大學于1999年著手探索，并于2001年3月正式立項報海軍裝備部，經過2年潛心研究，開發出了一種性價比優的防銹顏料—復合鐵鈦粉。

2.8.1 黑色復合鐵鈦（1）組成

以Fe3O4為載體粉，添加一定量的納米材料。（2）防銹機理

利用納米材料的本身固有的性能，納米材料表面活性點增多，導致表面結合能的迅速增加，具有很高的化學活性，容易與其它原子相結合而穩定下來。納米材料的引入大大改善了載體粉的體積填充致密度，減少了毛細管作用，屏蔽致密程度大大增加，而且載體粉本身與紅丹（Pb3O4）結構相類似，也有一定的防銹作用。當用于鋼鐵表面時，由于與鋼鐵有親和性而附著力提高。

用復合鐵鈦粉引入到涂層中，涂膜的致密程度很高，可阻止酸、堿、鹽、水、氧等滲入涂膜，因而起到很好的防銹作用。

（3）品種與物性

目前萬達科技（無錫）有限公司開發了兩種牌號：WD-A-325和WD-A-500。其特性如表13所示：

表13 黑色復合鐵鈦的技術指標

項目

Fe3O4 /% ≥

TiO2 /% ≥ 325目篩余/% ≤ 密度 27℃ g/cm3 吸油量 g/100 g ≤ 遮蓋力 g/ cm2 ≤ 水溶物 g/100 g ≤

WD-A-325 60.0 2.0 3.0 4.4~4.6 6~12 50 0.5

指標

WD-A-500 60.0 2.0 3.0 4.2~4.5 8~14 50 0.5 揮發分（105℃）%≤ 水懸浮液 pH 1.0 6~8 1.0 6~8(4)特性

1)防銹能力超過鐵紅2~4倍，常用于替代鐵紅作防銹底漆；

2)由于粉體呈惰性，可制成溶劑型和水性涂料，不會發生穩定性問題； 3)重金屬含量非常低（<0.02%），符合環保要求；

4)本身為黑色，可用于汽車底盤等要求黑色的工業涂料，減少碳黑用量，提高防銹性；配制顏色只限于深色調；

5)調制醇酸涂料時，要注意催干劑的選擇和用量。2.8.2 白色復合鐵鈦（1）組成

以聚磷酸鈦（鐵）為載體，復合一定量的超微細粉體。（2）防銹機理

該系列粉體的防銹機理是物理防銹和化學防銹的雙重防銹機理。物理防銹機理同黑色復合鐵鈦系列，而化學防銹是通過無水聚磷酸鹽中的磷酸根與鋼鐵表面的鐵原子生成不溶的固體磷酸鐵絡鹽，隔絕水、氧、氯等對鋼鐵的腐蝕。

（3）品種與物性

目前萬達科技（無錫）有限公司開發了兩種牌號：WD-D-325和WD-D-500。其特性如表14所示：

表14 黑色復合鐵鈦的技術指標

項目

P2O5 /% ≥ TiO2 /% ≥ 400目篩余/% ≤ 密度 27℃ g/cm3 吸油量 g/100 g ≤ 遮蓋力 g/ cm2 ≤ 水溶物 g/100 g ≤ 揮發分（105℃）%≤ 水懸浮液 pH

WD-D-325 10.0 0.8 3.0 2.8~3.1 8~14 160 0.5 1.0 6~8

指標

WD-D-500 10.0 1.0 2.0 2.8~3.1 10~17 160 0.5 1.0 6~8（4）特性

1）防銹能力比WD-A系列更好，可用于替代紅丹、三聚磷酸鋁，更可替代鐵紅、云鐵、磷酸鋅等防銹顏料；

2）可與上述防銹顏料搭配使用，發揮協同效果，提高防銹性能； 3）色淺且無遮蓋力，可配制成任何顏色； 4）不含鉛、鉻等重金屬，屬環保產品；

5）粉體近中性，可制得水性涂料，無穩定性問題。3 低/無毒防銹顏料的技術經濟對比分析 3.1 性能對比 3.1.1 水性醇酸底漆

通過比較磷酸鋅、磷硅酸鐵鋅、磷酸鋅鍶、磷酸鋁、磷鉬酸鋅鈣，水性醇酸底漆的耐鹽霧性，判斷板表面起泡性，可判斷這些防銹顏料的防銹性差別。

底材為冷軋鋼板，打磨至Sa 2.5級，所有涂料通過噴涂至干膜厚30 μm，鹽霧試驗前室溫干燥1周，防銹顏料加量為120 g/L涂料，500 h ASTM B117鹽霧試驗結果如表15所示。

表15 牌號 K-white 105 Heucophos ZAPP 空白 J 0852 ZPA J 0813 Butrol 9119 SZP-391 CW491 Moly-whito MZAP 成分

鋅改性三聚磷酸鋁 ZnO改性三聚磷酸鋁

— 微細磷酸鋅 鋁改性磷酸鋅 磷酸鐵鋅 磷酸鈣鋅 磷硅酸鋅鍶 磷硅酸鋅鈣 磷鉬酸鋅鈣 生產公司 日本帝國化工公司

Heubach —

Mineral pigments

Heubach Mineral pigments Buckman Lab

Halox Halox

Sherwin-Williams 鹽霧結果 滿板密集起泡 滿板大泡 板面銹蝕 板面無泡 板面部分起泡 同J0852 單向銹蝕≥2 mm

同J0852 板面部分銹蝕

無變化

圖1 在次反映了經鹽霧試驗后的板在外觀。3.1.2 雙組分高固體環氧底漆的性能對比

試驗采用Reichhold的Epotuf37-140/37-650環氧樹脂和固化劑，所有防銹顏料加量為120 g/L，按同樣PVC和固體分配漆，在熱軋板上噴涂干膜厚度約75 μm，室溫干燥1周后開始檢驗經1 000 h鹽霧后情況如表16所示。

圖1 經測試后板面外觀（底材：冷軋鋼板；干膜厚：38μm）上圖：500h 鹽霧；下圖：1008h 鹽霧-UV暴露循環試驗

表16 牌號 J 0853 ZPO K-white 105 Butrol 23 J 1310 對照板 SZP-391 ZBZ Moly-white 331 Moly-white MZAP

成分 微細化磷酸鋅 有機物改性磷酸鋅 改性三聚磷酸鋁 改性偏硼酸鋇 鉻酸鋅 — 磷硅酸鋅鍶

有機/無機改性堿式水合磷酸鋅

鉬酸鋅 磷鉬酸鋅鈣

生產公司 Mineral pigments

Heubach

日本帝國化工公司 Buckman Labs Mineral pigments

— Halox Heubach Sherwin-Williams Sherwin-Williams

性能 板面起中泡 板面起中泡 板面50%起泡 板面起大泡 板面銹蝕 板面起大泡 板面起個別大泡 板面50%起小泡 板面起個別小泡 板面起個別小泡

圖2 表現了板面外觀。

圖2 經測試后板面外觀（底材：熱軋鋼板；干膜厚：76μm）上圖：1 000h 鹽霧；下圖：2 016h 鹽霧-UV暴露循環試驗

從以上表15和表16及圖1和圖2可看出，以Moly-white系列防銹顏料無論在水和溶劑型涂料性能均優，性能優于鉻酸鋅。

武漢海軍工程大學用Moly-white MZAP與國內三聚磷酸鋁及復合鐵鈦粉按同樣條件制環 表17 成分 磷鉬酸鋅鈣 三聚磷酸鋁 復合鐵鈦 耐鹽水/天 80無變化 40無變化 80無變化

耐鹽霧/h 1000單向銹蝕

<2mm-氧底漆制板，檢查耐鹽水性，其結果如表17所示。3.2 成本效益分析

3.2.1 防銹顏料本身成本分析 表18 牌號 J 0806 J 0852 ZBZ ZPA K-white 105 SZP-391 CW-491 Butrol 23 Butrol 9119

成分

鉬酸鹽改性磷酸鋅 微細化磷酸鋅

有機/無機改性堿式磷酸鋅

鋁改性磷酸鋅 鋅改性三聚磷酸鋁

磷硅酸鋅鍶 磷硅酸鈣 改性偏硼酸鋼鋇 磷酸鈣鋅

生產公司 Mineral pigments Mineral pigments

Heubach Heubach

日本帝國化工公司

Halox Halox Buckman Lab Buckman Lab

成本 USD/kg 3.2 3.4 3.30 3.63 6.19 4.0 3.33 4.96 4.40

成本 RMB/kg 45 29 28.7 31.6 53.8 34.7 29.0 43.2 38.3 Moly-white MZAP Moly-white 331 APW系列 WD-D500 WD-D1250* 磷鉬酸鋅鈣 鉬酸鋅 三聚磷酸鋁 復合鐵鈦 復合鐵鈦 Sherwin-Williams Sherwin-williams 廣西化工研究院

萬達科技(無錫)有限公司 萬達科技(無錫)有限公司 2.78 5.40 — — — 24.2 47.0 9.0 5.8 15.0 注*：該品種將于明年推出。3.2.2 綜合水平分析

無毒/低毒防銹顏料的開發目的有兩個，第一是解決鉛鉻的環境污染問題，其次性能上要達到或超過紅丹和鉻酸鹽（如鉻酸鉛、鉻酸鋅和鉻酸鍶），且成本至少不應高于有毒防銹顏料。而目前國外無毒防銹顏料價格均高于紅丹（紅丹價格6.0~6.5元）和鉻酸鹽顏料（15~16元/kg），國產無毒防銹顏料磷酸鋅及三聚磷酸鋁價格（8.0~9.0元/kg）雖比絡本以鹽低但性能遠不及鉻酸鹽防銹顏料。而萬達科技（無錫）有限公司國產品很好地解決了性能、價格、環保的矛盾。

另外，從綜合成本考慮，每kg涂料采用相同的防銹顏料達到同樣的性能要求，其涂刷面積有明顯增加。比較結果如表19所示。

表19 涂料品種 紅丹防銹漆 復合鐵鈦防銹漆 涂刷面積/m2·kg-1 15 4 結論

防腐蝕涂料的發展在注重樹脂開發的同時，要開發替代傳統有毒防銹顏料的無毒型防銹顏料。（1）防銹顏料的發展方向是高效低毒無毒防銹顏料。國外在此方面的研究活躍，開發了許多品種，但我國近10年來工作進展緩慢，除三聚磷酸鋁外，直到2003年才推出性價比優的復合鐵鈦防銹顏料。

（2）防銹顏料的開發應注重在防銹涂料中的應用研究，在滿足防銹性能的要求外，還應解決諸如分散，穩定性、涂裝施工等方面的問題。

（3）由于涂料工業迅速發展，防腐涂料需求將猛增，未來應不斷推出滿足涂料性能等要求的新技術產品，使質優價廉產品得到有效推廣應用。

第二篇：關于煤礦鋼結構防腐蝕方法的調研報告

關于煤礦鋼結構防腐蝕方法的調研報告

調研時間：2010年2月17日

調研單位：平禹煤電公司鳳白廟礦

調研課題：煤礦鋼結構腐蝕危害及防腐蝕方法

背景：

在鋼結構工程中，鋼結構構件的防腐蝕非常重要。我國2001年因腐蝕造成的損失高達4979億元，相當于國民經濟總產值的5%，僅在石油和化學工業造成的經濟損失就達400多億，腐蝕給國民經濟帶來極大的損失和危害，因此，引起了各行業的高度重視。我們為此企業平禹煤電公司白廟礦就鋼結構防腐問題進行了一次調研，白廟礦工作人員給我們講解了常用鋼結構防腐的方法。

內容：

一、鋼結構腐蝕及其危害

鋼鐵由于強度高、易加工、成本較低等優勢廣泛應用于國民經濟和人民生活的各個領域。但由于氧氣水份和其它腐蝕介質的作用，鋼鐵很容易發生腐蝕，最終被氧化成疏松的腐蝕產物而徹底失效，它給人類帶來了巨大的經濟損失和危害。目前，世界鋼鐵的年產量約7億噸，其中每年約有1.4億噸因腐蝕而消耗掉，同時由于鋼鐵腐蝕造成的停產，效率降低、成本增高、產品污染和人身事故等間接損失更是難以估算。

煤礦鋼結構是結構支護、提升重物等關鍵的承力部件，這些鋼結構受到大氣、工業氣體、煙霧、露水、雨水等介質的作用而產生腐蝕。如果不對這些鋼結構進行有效的防護，其服役奉命將大大降低，甚至提前報廢，嚴重影響煤礦的安全生產，給國家造成巨大的經濟損失。

二、鋼結構的常用防腐蝕方法

鋼結構的常用防腐蝕方法主要有玻璃防腐，熱浸鍍鋅防腐，涂料重防腐，火焰噴涂防腐，電弧噴涂防腐等。其中在煤礦鋼結構上獲得廣泛應用的主要是涂料重防腐和電弧噴涂防腐。

1、玻璃鋼防腐

玻璃鋼防腐是用玻璃纖維與樹脂疊層物的涂敷層進行防腐，其防腐原因主 1

要是機械屏蔽，即玻璃鋼將鋼鐵與腐蝕介質相隔離，以阻止和減緩腐介質對鋼鐵的侵蝕，保護鋼鐵不受腐蝕，由于玻璃涂層對鋼鐵僅起簡單的機械隔離作用，且與鋼基體結合力差，損壞后修補難度大，效果不好，因此涂層耐腐蝕壽命較短，一般僅為10a左右，橋采用玻璃鋼防腐僅使用4a，雖然玻璃鋼涂層60%完好，但其下部的鋼鐵腐蝕已十分嚴重。

2、熱浸鍍鋅防腐

熱浸鍍鋅防腐是經過酸洗除銹的鋼構件浸入480~520℃高溫鍍熔3~5min使鋼鐵表面沾掛一層鋅液，經冷卻形成鍍層。熱浸鍍鋅鍍層能夠對鋼鐵提供機械機械屏蔽盒電化學保護雙重作用，涂層與鋼鐵表面結合力較好，但鍍鋅涂層厚度一般僅為80μm左右，鋅涂層被逐漸腐蝕后局部露出鋼鐵基體，導致涂層最終失效，因此熱浸鍍鋅防腐耐磨腐蝕年限稍短，僅可提供鋼鐵中等年限的防腐保護，另外，熱鍍鋅生產工藝局限性較大，對鋼井架，井筒裝備等大構件應用十分困難，而且對于形狀復雜的鋼構件，由于受高溫影響，可能會導致鋼構件的變形而影響最終作用。

3、涂料重防腐

涂料重防腐是底漆，中間漆和面漆組成的油漆涂層體系進行防腐。其防腐原理主要是機械屏蔽，即油漆涂層將銅鋼與腐蝕介質相隔離，以阻止和減緩腐蝕介質對鋼鐵的侵蝕，保護鋼鐵不受腐蝕。

由于油漆涂層無陰極保護作用，耐老化、抗紫外線性能差，與基體結合力低，抗損傷能力差等原因，使得油漆涂層耐腐蝕奉命一般為8-15a。涂料初次涂裝后，需定期刷面漆進行維護，如進行徹底維護時還需對鋼結構件重新噴砂除銹再涂裝油漆，無論是國外涂料還是國內涂料都以無數的應用實例充分證明了這一點，涂料重防腐的初期投資不高，但后期維護費用較高，而且廢舊的漆皮，重新噴砂除銹會對環境產生嚴重的污染，如袞礦集團濟寧二號井副井井架采用油漆涂裝2a之后即出現腐蝕現象，現在需要不斷維護，其維護費用不斷增加。

4、火焰噴涂防腐

火焰噴涂是以氧氣、乙炔氣混合燃燒為熱源，將金屬鋅、鋁絲加熱到熔融或高塑性狀態，在壓縮空氣流或火焰流的泄引下，熔融或高塑性的金屬顆粒被霧化噴涂至工件表面形成涂層，加熱絲村熔化溫度在2500℃左右。

由于受氧氣、乙炔氣源影響，火焰溫度低，鋅鋁絲不能很好熔化，無法與鋼鐵基體形成很好的機械鑲嵌結合，導致涂層結合力差，很難達到國家標準規定值，從而大大降低了其防腐效果，另外火焰噴涂為單絲送進，生產效率低，無法應用于大面積鋼結構防腐施工，僅適用焊縫修補等少量面積的防腐施工。

5、電弧噴涂防腐

通過具有平直特性的電弧噴涂電源，兩根帶正負電的金屬（鋅、鋁或其他合金）絲材連續被送到電弧噴槍端頭，在端部短路接觸產生電弧熔化，溶融鋁的高溫液滴被壓縮空氣噴吹霧化，噴涂至工件表面，與基體形成良好的電弧噴涂涂層。絲材被熔化溫度達6000℃。

由于電弧噴涂絲材熔化溫度高，絲材熔化均勻，無半熔化或高塑性的噴涂顆粒，噴涂粒子攜帶較大的熱能和動能撞擊，涂層與基體具有優良的涂層結合力，在彎曲、沖擊或碰撞下也能確保防腐涂層不脫落、不起皮、結合牢固，防腐長久有效，這一點是其他從任何表面防腐涂層無法達到的。

電弧噴涂層防腐原理為陰極保護和機械屏蔽相結合，在腐蝕環境下，即使防腐涂層局部破損，它仍具有犧牲自己保護鋼鐵基體之效果。涂層（陽極）與鋼鐵基體（陰極）的面積比大于等于1。另外，電弧噴涂層的厚度可根據設計進行施工，能夠達到較厚的厚度，使得涂層耐蝕壽命大大延長。

電弧噴涂防腐涂層是由電弧噴涂層和有機封閉涂層組成，其耐腐蝕壽命還是二者之和，而是二者之和的15-2.3倍，這是世界上公認的最佳協同效應。經合理設計涂層厚度，其耐腐蝕壽命完全可以達到30a以上，30a以后的維護僅需在電弧噴涂層上刷封閉涂料，無需重新噴涂，實現一次防腐，長久不腐。

通過以上技術分析可得出結論，電弧噴涂技術相對于其他防腐方法具有生產效率高，涂層結合好，耐蝕壽命長，經濟效益顯著等突出特點，是煤礦鋼結構的長效防腐發展趨勢。

三、煤礦鋼結構的長效防腐發展趨勢

國外發達國家關于熱噴涂鋅、鋁涂層的大量腐蝕試驗數據表明，只有熱噴涂鋅、鋁涂層加封閉的復合涂層體系才可提供30a以上的腐蝕保護，挪威、英國、美國、法國等大量應用實例顯示，熱噴涂層已成功實現對鋼鐵橋梁、碼頭鋼結構、水工閘門、戶外各類塔架等實現30a以上的防腐保護。美國、英國、日本、歐洲

各國熱噴防腐標準規定不同涂層體系及其腐蝕年限的對應關系，并且明確規定只有熱噴涂層才或提供20a以上的腐蝕保護。這些都為電弧噴涂防腐涂層提供了設計依據和質量保證，也為熱噴涂防腐在煤礦鋼結構上應用提供了最有價值的應用實例旁證。

在歐洲和北美地區鋼結構件的防腐發展過程，20世紀40年代為油漆防腐，50-70年代為重防腐涂料防腐、熱浸鋅防腐、火焰噴涂防腐、電弧噴涂防腐并存。80年代后，電弧噴涂防腐技術得到廣泛應用。我國目前煤礦鋼結構仍大量采用涂料重防腐，由于其防腐壽命較短，且后期維護費用龐大，維護期間嚴重影響生產等，因此已越來越顯現出局限性。

近年來，由于電弧噴涂防腐技術優點顯著，在國內有識之士的倡導和有關單位領導的大力支持下，電弧噴涂技術在我國煤礦鋼結構防腐領域得到推廣應用，如中國礦業大學的大正公司自1993年起已把電弧噴涂防腐技術成功應用于兗州礦業集團吉林濟寧三號井副井，中平能化集團十三礦副井等多個煤礦鋼結構長效防腐。

調研人：魏威龍

第三篇：國內外室內設計發展

國內外室內設計的發展

現代室內設計作為一門新興的學科，盡管還只是近數十年的事，但是人們有意識地對自己生活、生產活動的室內進行安排布置，甚至美化裝飾，賦予室內環境以所祈使的氣氛，卻早已從人類文明伊始的時期就存在了。

一、國內室內設計的發展

原始社會西安半坡村的方形、圓形居住空間，已考慮按使用需要將室內作出分隔，使入口和火炕的位置布置合理。方形居住空間近門的火炕安排有進風的淺槽，圓形居住空間入口處兩側，也設置起引導氣流作用的短墻。

早在原始氏族社會的居室里，已經有人工做成的平整光潔的石灰質地面，新石器時代的居室遺址里，還留有修飾精細、堅硬美觀的紅色燒土地面，即使是原始人穴居的洞窟里，壁面上也已繪有獸形和圍獵的圖形。也就是說，即使在人類建筑活動的初始階段，人們就已經開始對“使用和氛圍”、“物質和精神”兩方面的功能同時給予關注。

商朝的宮室，從出土遺址顯示，建筑空間秩序井然，嚴謹規正，宮室里裝飾著朱彩木料，雕飾白石，柱下置有云雷紋的銅盤。及至秦時的阿房宮和西漢的未央宮，雖然宮室建筑已蕩然無存，但從文獻的記載，從出土的瓦當、器皿等實物的制作，以及從墓室石刻精美的窗欞、欄桿的裝飾紋樣來看，毋庸置疑，當時的室內裝飾已經相當精細和華麗。

春秋時期思想家老子在《道德經》中提出：“鑿戶牖以為室，當其無，有室之用。故有之以為利，無之以為用。”形象生動地論述了“有”與“無”、圍護與空間的辯證關系，也提示了室內空間的圍合、組織和利用是建筑室內設計的核心問題。同時，從老子樸素的辯證法思想來看，“有”與“無”，也是相互依存，不可分割地對待的。

室內設計與建筑裝飾緊密地聯系在一起，自古以來建筑裝飾紋樣的運用，也正說明人們對生活環境、精神功能方面的需求。

在歷代的文獻《考工記》、《梓人傳》、《營造法式》以及計成的《園冶》中，均有涉及室內設計的內容。

清代名人笠翁李漁對我國傳統建筑室內設計的構思立意，對室內裝修的要領和做法，有極為深刻的見解。在專著《一家言居室器玩部》的居室篇中李漁論述：“蓋居室之前，貴精不貴麗，貴新奇大雅，不貴纖巧爛漫”，“窗欞以明透為先，欄桿以玲瓏為主，然此皆屬第二義，其首重者，止在一字之堅，堅而后論工拙”，對室內設計和裝修的構思立意有獨到和精辟的見解。

我國各類民居，如北京的四合院、四川的山地住宅、云南的“一顆印”、傣族的干闌式住宅以及上海的里弄建筑等，在體現地域文化的建筑形體和室內空間組織、在建筑裝飾的設計與制作等許多方面，都有極為寶貴的可供我們借鑒的成果。

二、國外室內設計的發展

公元前古埃及貴族宅邸的遺址中，抹灰墻上繪有彩色豎直條紋，地上鋪有草編織物，配有各類家具和生活用品。古埃及卡納克的阿蒙神宙，宙前雕塑及宙內石柱的裝飾紋樣均極為精美，神宙大柱廳內碩大的石柱群和極為壓抑的廳內空

間，正是符合古埃及神宙所需的森嚴神秘的室內氛圍，是神宙的精神功能所需要的。

古希臘和羅馬在建筑藝術和室內裝飾方面已發展到很高的水平。古希臘雅典衛城帕提隆神宙的柱廊，起到室內外空間過渡的作用，精心推敲的尺度、比例和石材性能的合理運用，形成了梁、柱、枋的構成體系和具有個性的各類柱式。古羅馬龐貝城的遺址中，從貴族宅邸室內墻面的壁飾，鋪地的大理石地面，以及家具、燈飾等加工制作的精細程度來看，當時的室內裝飾已相當成熟。羅馬萬神宙室內高曠的、具有公眾聚會特征的拱形空間，是當今公共建筑內中庭設置最早的原型。

歐洲中世紀和文藝復興以來，哥特式、古典式、巴洛克和洛可可等風格的各類建筑及其室內均日臻完美，藝術風格更趨成熟，歷代優美的裝飾風格和手法，至今仍是我們創作時可供借鑒的源泉。

1919年在德國創建的鮑豪斯學派，摒棄因循守舊，倡導重視功能，推進現代工藝技術和新型材料的運用，在建筑和室內設計方面，提出與工業社會相適應的新觀念。鮑豪斯學派的創始人格羅皮烏斯當時就曾提出：“我們正處在一個生活大變動的時期。舊社會在機器的沖擊之下破碎了，新社會正在形成之中。在我們的設計工作里，重要的是不斷地發展，隨著生活的變化而改變表現方式??。”20年代格羅皮烏斯設計的鮑豪斯校舍和密斯·凡·德·羅設計的巴塞羅那展覽館都是上述新觀念的典型實例。

三、當前我國室內設計和建筑裝飾應注意的問題

我國現代室內設計，雖然早在50年代首都北京人民大會堂等十大建筑工程建設時，已經起步，但是室內設計和裝飾行業的大范圍興起和發展，還是近十多年的事。由于改革開放，從旅游建筑、商業建筑開始，及至辦公、金融和涉及千家萬戶的居住建筑，在室內設計和建筑裝飾方面都有了蓬勃的發展。1990年前后，相繼成立了中國建筑裝飾協會和中國室內建筑師學會，在眾多的藝術院校和理工科院校里相繼成立了室內設計專業；從80年代初開始發展到1995年底，全國注冊的裝飾企業已有6.5萬余家，從為職工400余萬人；1995年裝飾企業的年產值已超過800億元；為加強建筑裝飾行業的規范化管理，1995年8月建設部頒發了《建筑裝飾裝修管理規定》；預計“九五”期間，我國的室內設計和建筑裝飾事業必將在廣度和深度兩方面取得進一步的發展。

我國當前的室內設計和建筑裝飾，尚有一些值得注意的問題，需要我們認真對待。主要是：

1、環境整體和建筑功能意識薄弱

對所設計室內空間內外環境的特點，對所在建筑的使用功能、類型性格考慮不夠，容易把室內設計孤立地、封閉地對待。

2、對大量性、生產性建筑的室內設計有所忽視

當前設計者和施工人員，對旅游賓館、大型商場、高級餐廳等的室內設計比較重視，相對地對涉及大多數人使用的大量性建筑如學校、幼兒園、診所、社區生活服務設施等的室內設計重視研究不夠，對職工集體宿舍、大量性住宅以及各類生產性建筑的室內設計也有所忽視。

3、對技術、經濟、管理、法規等問題注意不夠

現代室內設計與結構、構造、設備材料、施工工藝等技術因素結合非常緊密，科技的含量日益增高，設計者除了應有必要的建筑藝術修養外，還必須認真學習和了解現代建筑裝修的技術與工藝等有關內容；同時，應加強室內設計與建筑裝飾中有關法規的完善與執行，如工程項目管理法、合同法、招投標法以及消防、衛生防疫、環保、工程監理、設計定額指標等各項有關法規和規定的實施。

4、應增強室內設計的創新精神

室內設計固然可以借鑒國內外傳統和當今已有設計成果，但不應是簡單的“抄襲”，或不顧環境和建筑類型性格的“套用”，現代室內設計理應倡導結合時代精神的創新。

本世紀末，是一個經濟、信息、科技、文化等各方面都高速發展的時期，人們對社會的物質生活和精神生活不斷提出新的要求，相應地人們對自身所處的生產、生活活動環境的質量，也必須將提出更高的要求，怎樣才能創造出安全、健康、適用、美觀、能滿足現代室內綜合要求、具有文化內涵的室內環境，這就需要我們從實踐到理論認真學習、鉆研和探索這一新興學科中的規律性和許多問題。

第四篇：國內外食品安全監管模式對比調研報告

闡述了國外食品安全監管模式及其共性特點。分析了國內食品安全監管模式，比較了與國外監管模式的不同。以國外食品安全監管經驗及tem 原則為基礎，提出了改革中國食品安全監管模式的對策建議。關鍵詞 食品安全監管模式 全面應急管理

1、引言

近年來．我國的食品安全事件頻發．不僅危害人民生命財產安全．損害政府公信力．也打擊了消費者的信心。抑制了正常消費．這非常不利于食品行業的健康成長。如何防范食品安全事件頻繁發生．成為一個迫在眉睫的研究課題 本文以此為出發點．以國內外食品安全監管模式分析為基礎．提出基于tem 原則的對策建議

2、國外主要國家食品安全監管模式

國外發達國家的食品安全監管制度完善．大多建立了涵蓋所有食品類別和食物鏈各環節的法律法規體系 但其食品安全監管部門設置存在顯著差異．具體可分為多部門監管模式和單部門監管模式

2．1 多部門監管模式

美國是多部門監管模式的代表 以美國為例．美國聯邦及各州政府具有食品安全管理職能的機構有20個之多．但其中最主要的．具備制定食品安全法規和進行執法監管的聯邦行政部門有5個：衛生部(department of health and human service．dhhs)的食品藥品管理局(food anddrag administration，fda)、農業部(u．s．department of agriculture．usda)的食品安全檢驗局(food safety and inspecti0nservice。fsis)和動植物健康檢驗局(animaland plan t health inspection service．aphis)、環境保護局(environmental pro．tection agency，epa)、海關與邊境保護局(bureau of customs and border pmtee．tion，cbp)。

美國選擇多部門監管模式的根本原因在于美國建國之初就制定了執法、立法和司法三權分立的國家治理原則．食品監管也不例外 但必須注意的是，美國主要是按照食物的種類來劃分部門職能。這樣在對特定食品進行監管時實現了功能上的集中監管。

2．2 單部門監管模式

單部門監管模式是歐美國家選擇的主流食品安全監管模式。

(1)加拿大。加拿大1997年3月通過《食品監督署法》，在農業部之下設立一個專門的食品安全執法監督機構— — 加拿大食品監督署(canada food inspection a．gencv。cfia)，統一負責加拿大食品安全、動物健康和植物保護的監督管理工作。加拿大食品監督署負責農業投入品監管、產地檢查、動植物和食品及其包裝檢疫、藥殘監控、加工設施檢查和標簽檢查，真正實現了“從農田到餐桌”的全程性管理。

(2)德國。德國于2001年初將原由衛生部負責的食品安全管理職能交由新成立的消費者保護、食品和農業部負責。其他有關部門(主要是衛生部門)依法應在自己的職責范圍內配合農業部門的農產品質量安全管理工作

(3)英國。英國政府1998年發表了白皮書“食品標準局— — 變革的動力” 白皮書指出政府有必要設立標準局． 以結束食品安全和標準發布管理方面混亂不明的狀況。其后頒布(1999年食品標準法》，于2oo0年4月成立了一個獨立的食品安全監督機構— — 食品標準局(food standardsagency。fsa)。fsa的宗旨是保護與食品有關的公眾健康和消費者的利益．其遵循三個指導性原則：消費者至上：開放性和參與性：獨立性。它的使命是與地方當局合作．借助肉食品衛生局(meat health ser．vice．mhs)的工作對食品安全和標準有效地進行實施和監督：采用準確和明示的標識支持消費者選擇：就食品安全、營養及食用向公眾和政府提供咨詢。

(4)丹麥。改革前，丹麥的食品安全由農業部、漁業部、食品部三大部委共管，每個部門都擁有自己的領導和職員。另外．三大部委下設一些代理機構．還有多個服務單位．形成龐大的管理系統。監管機構的復雜性．導致當時的食品安全監管出現一系列問題．主要表現在各個部門的職責發生重疊或者出現分割區．各個部門的檢測出現沖突，資源利用效率低下。通過合并．丹麥政府成功地將由三個部門共管的食品安全監管機制轉變為一個獨立的食品安全監管機構— — 食品與農業漁業部．統籌對全國的食品安全進行監督

2．3 國外食品安全監管的主要特點

(1)整合資源實行統一監管。在不斷促進和完善食品安全監管工作的過程中．不少國家和地區紛紛將食品安全的監管集中到一個主要部門．并加大各相關機構間的協調力度。以提高工作的效率．避免了因職能交錯造成的管理體系混亂 美國雖然實行的仍是多部門監管模式．但國會已多次提出改革現行體系．而且美國中央政府層面成立了專門機構協調執法．加強各部門的合作。

(2)公眾廣泛參與，監管公開透明。無論是以美國為代表的多部門監管模式還是以英德為代表的單部門監管模式．其政府都倡導公眾的廣泛參與、工作方式公開透明。實踐表明。社會公眾參與其中，可使相關制度更加完善、管理更為有效．同時也能增強公眾對食品安全監管的信心

(3)強調食物鏈的全過程管理。強調對“從農田到餐桌”的整個生產經營全過程的有效控制． 廣泛運用haccp(hazardanalysis critical control point． 即危害分析關鍵控制點)方法對食品衛生和質量進行嚴格控制。并以此為基礎實行問題食品的追溯制度。中國食品安全監管模式分析

我國中央一級的食品安全管理工作主要由食品與藥品監督管理局、衛生部、農業部、國家質檢總局、工商總局和商務部共同負責，向國務院報告工作。目前，我國采取的是典型的多部門管理模式．按照生產、流通、消費的環節進行分段監管。根據相關文獻．歸納出各部門職責及管理環

節見表1。

由表1可知．六部門均有權對食品安全進行監管．這種分階段監管模式本是為了分權制衡，并實現對食品的全方位監管。但在實踐中出現了很多問題．主要表現在：

(1)與發達國家相比．我國的食品安全監管將注意力更多集中在食品衛生的層次．未能上升到食品安全層面。在歷次打擊“假冒偽劣”的行動中．牽頭者多為工商行政部門，打擊重心也多是小作坊、黑作坊等“假冒偽劣”產品．對正規生產商家生產的“劣” 產品關注不多。2o08年席卷全國的“三鹿事件”充分暴露了這一特點

(2)我國的食品安全監管部門眾多，且職能交錯，難形成合力．易出現“多頭管理，無人負責”的現象。發達國家的食品安全監管權力多集中在兩至三個部門．易組織“聯合執法”行動．我國的食品安全監管權力過于分散．“聯合執法”具有天然的劣勢。且過多的監管環節也易滋生“權力尋租”．不利于守法企業的發展壯大。與此相比，美國雖同樣是多部門監管．但主要是按照食物的種類來劃分部門職能。在功能上實行了對特定食品的集中監管對策建議

吸收國外先進的食品安全監管經驗，我國必須對食品安全監管模式進行必要的改革 結合武漢理工大學危機與災害管理中心提出的tem(total emergency man．agement．全面應急管理)“五全模式”(全過程管理、全系統管理、全面應急響應、全手段管理、全社會管理)，本文認為必須做好以下方面的工作

4．1 加強監管．完善監管體系

這是首要任務．必須健全監管體系，消滅監管盲點。由于我國食品安全監管實行的是分段監管模式．不同監管主體的責任分工會有重疊或遺漏．“多頭管理．無人負責”的情況難以避免。應進一步明確這些銜接環節的監管責任的歸屬主體．健全監管體系。同時，應處理好對重點企業的保護和監管兩者間的關系。由于地方保護及經濟利益的原因．目前我國對國家知名企業的保護有余而監管不足。吸取“三鹿事件” 的教訓．中國已停止執行食品行業的免檢制度．加強了對重點企業的監管但要防止加強監管演變為過度監管．不能“矯枉過正”． 以免給企業正常運營造成不良影響 這也是tem 模式全過程管理及全系統管理原則的體現。

4．2 加強司法獨立性。加強社會監

食品安全監管必須注意正確處理行政、司法間的關系，防止出現“行政非法干涉司法”的現象。加強司法的獨立性．能使弱勢的消費者掌握與強勢企業的對抗武器．亦能有效阻止食品企業不規范行為。必須加強社會監督，強化輿論手段 輿論永遠都是強大的公共管理武器．正確地引入社會監督，能有效減少企業的不法行為．現代媒體的無孔不入也為社會監督提供了方便便捷的途徑。

4．3 建立中央級的食品安全信息發布中心．實現全面應急響應

實踐證明．在危機發生的初期，及時向公眾發布及時、真實及分析合理的信息，是控制危機的重要手段． 響應時間越短越有利于危機的管理 “四川廣元柑橘事件”就是由于缺乏全面應急響應平臺．地方政府發布信息過晚．造成控制時機的延誤，最終導致了數以十億元計的經濟損失。應建立從中央到地方的食品安全信息響應系統，以便及時對食品安全信息進行及時通報。

4．4 建立全員參與的危機管理體制

目前．中國有相當比例的消費者忽視食品安全．對食品安全聽之任之，這在無形中為不安全食品提供了市場。而也有一部分消費者對食品安全過于悲觀．“因噎廢食”同樣也不利于食品產業的健康成長。中國應培養公民正確的食品安全管理意識，樹立正確的危機觀。形成“有危必報、有報必實”的局面．既不給不法企業生存的環境．也不因虛假信息的錯誤傳播而導致不必要的損失．這也是全社會管理原則的體現結語

近年來． 中國的食品安全事故已使相關企業的聲譽及經濟都蒙受了巨大損失．也引起了多次國際糾紛。而伴隨著國內消費者安全意識的覺醒．也呼吁政府進行必要的改革．以順應這一發展趨勢的要求．這同時也是建設和諧社會、打造服務型政府的內在要求

第五篇：國內外熱電聯產的綜合調研報告

1熱電聯產含義

1.1簡單介紹

熱電聯產是一種既產電又產熱的先進能源利用形式。一般的火力發電廠燃燒煤炭后，只產生一種產品，就是電。在發電過程巾，大量的熱能被循環水帶走，白白地排放到大氣。

火電廠的能源利用率僅為35％左右。而熱電廠則是在發電過程中將一部分熱能通過熱力管道輸送到千家萬戶，因而同樣燃燒同樣數量、同樣品質的煤炭。熱電廠不儀可以提供電能，還能提供工業生產用的蒸汽和住宅暖氣粥的熱水。熱電廠的熱效率一般都在45％以上。另外，熱電廠由于鍋爐容量大、除傘效果好、煙囪高，還町實現爐內脫硫除硝，相比于小鍋爐、火電廠，其環境效益和社會效益非常巨大。熱電聯產與熱電分產相比具有很多優點： 1）、降低能源消耗 2）、提高空氣質量 3）、補充電源 4）、節約城市用地 5）、提高供熱質量 6）、便于綜合利用 7）、改善城市形象 8）、減少安全事故 1.2其它熱電聯產形式

1>垃圾焚燒熱電聯產

為使城市生活垃圾 “無害化、減量化和資源化”，國外工業發達國家早已有垃圾焚燒技術，其產生的熱能用于熱電聯產，供生產、生活使用，既有利于環境保護，又可獲得較好的經濟效益。我國南方沿海城市，也開始使用如深圳、珠海等城市，利用垃圾焚燒發電供熱，已被越來越多的城市所采用。

2>農村秸桿、木材工業廢棄物料用于熱電聯產

農村秸桿、木材工業廢棄料，可用于熱電聯產，這些可燃廢棄材料，均可用于燃燒發電供熱，據統計我國秸桿等農村廢棄物的資源量年達 億噸標煤，資源為 億噸標煤，可資利用。

1.3技術圖表

[6]

2熱電聯產的優勢

2．1低能耗

火電廠三大主機中，鍋爐的效率最高已達到94．8％，汽輪機效率達到90％，而發電機的效率接近99％，這三大主機總效率約可達到85％。但是常規火電廠存在必不可少的“冷源損失”，因此效率最終只有41％～45％，造成了大量能源的浪費。熱電聯產用做了功的蒸汽對外供熱，并利用發電廠的冷源損失，所以熱效率可以提高到約80％。2007年，我國平均發電標煤耗332 g／(kW·h)，按熱電聯產發電熱效率比常規火電效率提高1倍計算，熱電聯產的發電標煤耗約為166 g／(kW·h)。根據《2010年熱電聯產發展規劃及2020年遠景發展目標》，20lO年全國熱電聯產機組總容量將達1．2×105 MW。熱電聯產機組節煤量按年節約標煤1×103 t／Mw計算，2010年可節約標煤量為1．2×108 t。

2．2低污染物排放濃度 與石油、天然氣等能源相比，煤炭在利用過程中會排放更多的有害物質，包括Soz、N0，和煙塵等。據統計，我國每年排人大氣的污染物中，約80％的煙塵、87％的S0。和67％的Nq來源于煤的燃燒。由于熱電聯產熱效率高，節約能源，在對外供應相同電能和熱能時，可以減少燃煤量，從而減少了排放，減輕了大氣污染。以美國為例，每年熱電聯產可以減少No，排放4×105 t，減少S0：排放9×105 t，以及減少C0。排放3．5×107 t。而芬蘭首都赫爾辛基大規模應用熱電聯產，SO：的排放濃度由20世紀80年代的4 000 mg／(kW．h)下降到2004年400 mg／(kW·h)，排放量只有原來的10％。隨著我國天然氣工業的發展，燃氣一蒸汽聯合循環發電供熱以及小型燃氣輪機熱電冷聯供作為一種有效減少C0：排放的技術也在被大力推廣。

2．3可靠性高

從西方國家能源安全角度來看，熱電聯產(主要是指分布式能源系統DER)是一種理想的能源利用方式：

(1)DER規模小，分布廣泛，不易受到恐怖分子的襲擊

(2)DER靠近用戶，不像大型電廠那樣位于城市的外圍，因此可以與其所在區域的客戶共享安全性

(3)減少對石油、煤等傳統能源的依賴，可以依靠天然氣、秸稈、城市垃圾等能源，對國家的能源安全是個有益的補充

(4)增加用戶的能源可靠性，據美國熱電聯產協會報告，一般數據交換中心需要供能方面有99．9999％的可靠性，而電網只能提供99．99％的可靠性，因此發展DER有利于為一些特定重要用戶提供可靠的能源

小型熱電冷聯產（cchp）（small size heat and power cogeneration and small size coolant heat and power cogeneration））

熱電聯產從產生到推廣也是經歷了理論上不斷的探索，并用實踐不斷的檢驗的一個過程。

2國內外熱電聯產火電機組發展現狀

2.1國外

英國

在1905年制造了世界上第一臺熱電聯產汽輪發電機組，開始了供熱機組的歷史；至21世紀初，國外的熱電聯產發電比例一直維持在一個較高的水平。由2000年的5％發展到目前 的7％。美國

2008年的熱電聯產發電比例為8％美國對cchp做了很多在天然氣、電力、暖通空調等行業的研究，提出cchp創意，cchp2020年綱領等[1] 歐盟

平均熱電聯產發電比例為10％，其中丹麥是世界上熱電聯產機組發電量占全國發電量比例最高的國家，大約為52％

2.2國內

我國的燃煤熱電聯產電站在50年代末60年代初已開始建設，當時主要有前蘇聯援建的武漢青山熱電廠、洛陽熱電廠、富拉爾基熱電廠等。

1953—1967年，我國6 MW以上供熱機組占火電機組的20％左右，在十年**階段，我國熱電聯產裝機容量大幅下降，為1 500 MW 僅占火電裝機容量的5．8％。截至2005年，我國6 Mw以上熱電聯產機組總裝機容量約為7×107 kw，占全國總裝機容量的15％，承擔了全國工業供熱量的80．5％和民用采暖供熱量的26％。

目前

在運行的熱電廠中，規模最大的為太原第一熱電廠，裝機容量為1．386×106 kw。隨著全國各地工業園集中供熱和溴化鋰集中制冷技術的興起，以及關停小火電機組政策的落實，熱電聯產機組將在我國迎來一個發展的黃金時機。我國工業鍋爐共計50萬臺、120萬蒸噸／時，平均單臺容量僅為2．4噸／時，平均運行熱效率僅50％左右，即浪費能源、又污染環境。工業鍋爐改造已開展二十多年，并沒有從根本上提高熱效率、改變其落后的面貌。而熱電聯產、集中供熱的鍋爐運行熱效率一般在80％以上，因此，實行熱電聯產、集中供熱刁是提高供熱效率的根本出路。[2] 1997年11 月頒發的 “中華人民共和國節約能源法”中，第三十九條明文規定，國家鼓勵發展熱、電、冷三聯產；

1998年 2月以計交能（1998）220 號文聯合頒發了“關于發展熱電聯產的若干規定”，文中明確： “熱電聯產具有節約能源、改善環境、提高供熱質量，增加電能供應等綜合效益，改善大氣環境質量，同時對熱電聯產的各項指標進行了界定。”這一系列的政策對我國熱電聯產事業的發展有著重要的意義

第七條各類熱電聯產機組應符合下列指標：[3]

一、供熱式汽輪發電機組的蒸汽流既發電又供熱的常規熱電聯產，應符合下列指標： 1．總熱效率年平均大于45％。

總熱效率=(供熱量+供電量×3 600 kJ／kWh)／(燃料總消耗量×燃料單位低位熱值)×lOO％ 2．熱電聯產的熱電比：

(1)單機容量在50 MW以下的熱電機組，其熱電比年平均應大于100％；

(2)單機容量在50 MW至200 MW以下的熱電機組，其熱電比年平均應大于50％；

(3)單機容量在200 MW及以上抽汽凝汽兩用供熱機組，采暖期熱電比應大于50％。熱電比一供熱量／(供電量×3600kJ／kWh)×100％。

二、燃氣一蒸汽聯合循環熱電聯產系統包括：燃氣輪機+供熱余熱鍋爐、燃氣輪機+余熱鍋爐十供熱式汽輪機。燃氣一蒸汽聯合循環熱電聯產系統應符合下列指標： 1．總熱效率年平均大于55％；

2．各容量等級燃氣一蒸汽聯合循環熱電聯產的熱電比年平均應大于30％。

(只有當熱泵性能系數 cop等于1.875 時,才能與熱電聯產全廠熱交率等于45% 相當[4])

我國的綜合能源利用率要比工業發達國家低 10%左右。應從戰略上采取重大舉措，快速提高能源利用率，以節約能源，降低生產成本，減少環境污染，從而提高我國經濟的整體競爭能力。我國能源以煤炭為主，煤炭消耗量中供發電的僅占33%，而發達國家如美國高達89.5%。我國的能源發展戰略，應考慮把各種工業和民用鍋爐以及居民直接消耗的煤轉化為電能進行多元化熱電聯供。1)從能源的角度

文明用能是可持續發展用能戰略的基本原則。造成能源損失與浪費的原因很多，但從本質的角度而言，原因只有一個，那就是不可逆性，即熵增和損耗的產生。因此，在技術、經濟與環境的客觀制約下，與不可逆性斗爭減少熵增和耗損，就是文明用能的指南。所以要提高熱能利用效率

2)從生產者的角度

節能歷來是降低成本提高市場競爭能力獲取經濟效益的基本手段之一，當節能對經濟效益的提高不明顯時節能就失去了動力。另外，在一個高消費社會中的用戶看來，他們關心的主要的倒不是經濟上的花費，而是生活的方便與舒適。所以單純從經濟效益和生活質量的角度，熱電聯產技術不一定是最好的選擇。但如果把熱電聯產與可持續發展的戰略聯系起來，把熱電聯產與全球性的 “環境與發展”問題聯系起來就有了全然不同的涵義。可持續發展戰略賦予了熱電聯產以全新的使命。

提高全國綜合能源利用率，在很大程度上取決于發電的凈熱效率（供電煤耗）及熱能梯級綜合利用。熱電聯供多元化的發展是目前提高能源利用率的最佳途徑，也是治理環境污染的最佳手段之一。

3我國未來熱電聯產機組的發展趨勢

面對能源消費需求側的多元化和能源資源結構的多元化，我國未來熱電聯產產業規模、能源利用技術也將相應調整。

3．1產業發展規模多元化

大容量、高參數熱電聯產機組是我國未來熱電聯產發展主流方向。目前，國內已投入運行的抽汽凝汽機組最大為：背壓機組最大為50 Mw，凝汽采暖兩用機組最大為300 MW，600 MW級超臨界凝汽采暖兩用機正在規劃組建中。從我國的電力工業發展現狀來看，大容量供熱機組具有較高的綜合熱效率: 一方面可以提供大量高效穩定的工業熱負荷和溴化鋰制冷用汽，另一方面可提供高效、清潔、環保的供電電源，適合我國工業大發展需要大量用電和用汽的基本國情。分布式能源系統是一種新興的、很有發展前途的發電和能源利用方式，它將大量的小型、微型熱電冷系統組成一個網絡，從根本上改變傳統的大型火電廠、高壓輸電線路和多層電壓網絡系統構成的以及各種供熱鍋爐房組成的傳統能源系統。分布式能源熱電聯產技術具有以下特點：

(1)投資規模小，分布于用戶附近；

(2)滿足一些客戶特殊的需求，對電網、熱網是非常有益的補充；(3)能源利用率高，并且可利用可再生能源；

(4)低噪音。我國目前正在大力研究分布式能源熱電聯產技術，廣東省電力設計研究院已經完成了大學城2臺78 Mw分布式能源電站的設計，并承擔了國家863課題的“兆瓦級燃氣輪機分布式冷電聯供系統”研究。

3．2能源利用技術多元化

(1)和石油、天然氣等能源相比。煤炭在燃燒時會排放出更多有害物質，但在一段時間內它仍將是我國的主要能源，所以今后要大力發展清潔燃燒技術。熱電聯產多采用CFB鍋爐，這種鍋爐的最大優勢是能有效地控制NQ和S02的產生和排放，采用爐內脫硫燃燒技術，其脫硫率可達90％。

(2)整體煤氣化聯合循環(IGCC)發電系統由兩大部分組成，即煤的氣化、凈化和燃氣一蒸汽聯合循環發電。當IGCC用于熱電聯產時，可根據熱負荷的壓力、溫度、容量等情況，通過調節抽氣，滿足用戶的要求，其綜合熱效率約可達到80％。

(3)隨著我國天然氣工業的發展，北京、武漢等地將開始建立燃氣一蒸汽聯合循環熱電廠。以天然氣為燃料，燃氣輪機與余熱鍋爐、蒸汽輪機共同組成熱力循環系統發電，其最高發電效率可達到58．5％，供熱時綜合熱效率最高可到85％以上。這種小型的動力系統符合能源多級利用、能質匹配的原則，不但能源利用率高，而且造價低，能抵御突發事件或自然災害導致的電網大規模停電帶來的危害。

(4)生物質能發電技術主要是指利用可燃燒的固體(秸稈、生活垃圾)、液體(酒精、燃油)和氣體(沼氣)等方式進行發電和供熱。從目前發展方向來看，生物質能發電主要是先使固體生物質氣化，再使生成的可燃氣進入燃氣輪機燃燒發電，大規模應用的話，類似于IGCC技術，國外稱之為BIGCC。因此，BIGCC具有分布式能源系統的優勢，將是今后生物質熱電聯產的主流。在丹麥、芬蘭等國，燃氣輪機廣泛應用在30 kW和70 kw的小型分布式能源站里，發電效率最高可達到48％，聯合循環熱效率可達到85％以上。因此大規模發展生物質氣化發電技術對于我國節能環保具有很重要的意義。

(5)高溫氣冷堆是一種用低濃度鈾(2％～5％IJ235)或高濃度鈾加釷的涂敷顆粒做核燃料。用石墨做中子慢化劑和堆芯結構材料，高溫氦氣作為冷卻劑的先進核反應堆，具有高溫、高效率、高轉化比、高安全性、低污染以及綜合利用廣的特點[5]。

和平與發展是世界面臨的兩大主題。要發展就只能走可持續發展的道路。能源、水源和環境，是可持續發展戰略性的三大問題。熱電聯產是解決這三大問題的關鍵技術之一，因而在實施可持續發展戰略中有其特殊的重要性。熱電聯產事業的發展有著重要的意義，但是還必須從如下方面加強： 1.熱電比調節技術。

我國的熱電聯產機組，由于設計的熱電比不準或缺乏在運行中進行調節的能力，影響了聯產機組的經濟性。2.熱用戶計量問題。

用熱分戶計量在市場經濟國家早已解決。我國在計劃體制下形成的按面積收費并由所屬單位支付的辦法，造成了很大的浪費，必須改變。

3.“小火電” 曾為我國的電力發展做出過貢獻，目前已列為清理整頓對象。不能只用單一的行政手段解決這一問題，應該結合經濟手段加以整治。如稅收政策、實施發電排放的環保折價標準。以零排放為基準，由政府規定排放污染物的折價方法，扣除折價資金用于對熱網投資的政策補貼。

4.修改《電力法》，補充有關支持發展熱電聯產的內容，以法制促進熱電聯產，最終達到人口、資源、環境三者協調發展的目的。

5.積極研制并推廣小型分散型熱電聯產的多元化聯供技術，同時產生電、熱、冷、功，以減少大型電廠遠距離輸電和大型熱電廠管道的昂貴投資，降低能耗，并將單一電力商品向能源產品多元化的方向發展。

6．發展熱電聯產應處理好的關系

1）與電力體制改革之間的關系。2）與煤炭產業的關系。

3）與企業形象和社會責任的關系。4）熱價與電價的關系。

7.熱電聯產應注重節能發展

1）抓緊研究制定熱電聯產裝機方案導則。2）改進運行管理方式。3）進行機組結構調整。4）進行機組改造。

5）通過鍋爐更替，實現節能發展。6）主動采用輔機系統應用新技術。[6]

4.熱電聯產的成本和費用

熱電聯產企業在生產過程中,必然要發生各種耗費和支出,如機器設備等生產工具的耗費和勞動力的耗費等。費用是指在企業的生產過程中所發生的各項耗費。成本是轉移到一定產出物的耗費。企業為生產一定種類和數量的產品所發生的各項費用的總和稱為產品成本。成本和費用都是生產資料的消耗。費用與生產經營的一定時期相聯系,成本與一定的產出物相聯系,成本是對象化了的費用,即生產特定產品時所發生的各項費用。成本作為生產中的各項支出,是商品生產的“投入”。在商品生產的各個階段均有投入,即均會發生成本,借助成本可以反映熱電聯產企業經濟活動各階段中 “投入” 和 “產出”的關系。熱電聯產是一個復雜的系統,簡單來說主要包括了四大流程：燃料煤的流程、空氣及燃氣流程、水及蒸汽流程和電氣系統流程。根據熱電聯產的工作流程,熱電聯產企業的生產成本主要包括：燃料成本（煤）、水費、電費（發電部分提供）、設備折舊費、財務費用、管理費用、運行維護費（包括職工工資、福利費、材料費、修理費等）,前三項為變動費用,后四項為固定費用。由于熱電聯產企業在生產過程中會對環境造成一定的污染（排放二氧化硫和粉塵等）,成本項目中還需要考慮環保因素。

1、變動費用

（1）燃料成本（煤）：

指熱電聯產企業直接用于生產電力、熱力產品所耗用燃料的費用。（2）水費：

指熱電聯產企業為生產電量和熱量而向外支付的水費。包括外水費、水資源費等。（3）電費：

指熱電聯產企業為了自身生產和銷售活動而從其他企業購入有功電量所需支付的費用。

2、固定費用

（1）設備折舊費：

指熱電聯產企業按規定計提的生產、管理部門和福利部門的固定資產折舊費,是根據應計提折舊的固定資產原值和規定折舊率計提的資產折舊費。（2）財務費用： 指熱電聯產企業為籌集資金而發生的各項費用。包括住房公積金、失業保險費、勞動保險費、土地使用費、技術轉讓費、廣告費、無形資產攤銷、壞帳損失等。（3）管理費用：

指熱電聯產企業的行政管理部門為組織管理生產經營活動而發生的各項費用。包括辦公費、水電費、差旅費、低值易耗品費、勞動保護費、工會經費、職業教育經費、業務費、保險費、租賃費、稅金、實驗研究開發費、外部勞務費、物業管理費、運輸費、綠化費、燃、材料盤虧和毀損、取暖費、排污費等。（4）運行維護費：

包括職工工資、福利費、材料費、修理費等。

3、其它費用：

指不屬于以上各項而應計入生產成本的各種費用。上述成本和費用,組成了熱電聯產企業日常運營的基本支出,熱電聯產企業應在不影響生產經營的情況下,盡量降低上述各種費用的支出,以提高本企業的收益。對于熱電聯產企業未來參與電力市場競價上網,除了細分上述成本外,還應將這些成本與費用進一步分配為發電成本與供熱成本,這樣才能盡可能準確的表示出企業的各項收入和支出。[7]

5.家用熱電聯產技術

1.簡介

家用熱電聯產(Domestic-CHP)，又稱微型熱電聯產(Micro-CHP)，是一種針對家庭用戶的熱電聯產裝置，它的主要市場目標是取代現有的家用熱水爐。家用CHP利用小型發動機驅動一個迷你發電機，產生家庭所需的大部分電力；發動機通常以天然氣為燃料，發動機的尾氣余熱進入家庭熱水系統，代替原先燃氣熱水爐燃燒的燃料。一般來講，家用CHP能把70%~80%(基于高熱值)的燃料能源轉換為熱能，10%~15%轉換為電，如果采用冷凝式設計，則總效率可達90%；一般新熱水爐的效率約在70%~80%(基于高熱值)。因此，家用CHP與其它形式的CHP一樣，能顯著地節約能源。

應用家用CHP的條件是：有天然氣供應、有一定的熱水需求、開放的電網。

2.原理圖說明：

①→②等溫膨脹——高壓工質從熱腔通過加熱器吸收熱，并等溫膨脹，這樣就在作功活塞上作功。

②→③等容置換——置換活塞把所有的工質通過回熱器等容地轉移到冷腔。這時回熱器是從工質吸收熱，使工質的溫度降低為冷腔的溫度。當溫度降低后，工質的壓力迅速下降。

③→④等溫壓縮——作功活塞在工質上作功，并在冷腔溫度上等溫壓縮，同時在冷腔上除熱(通過冷卻器)，因為工質處于低壓，壓縮所需的功比工質膨脹得到的功少。于是循環就有凈功輸出。

④→①等容置換——置換活塞把所有的工質通過回熱器等容地轉移到熱腔。當工質通過回熱器時熱傳遞給工質，使工質的溫度提高到熱腔的溫度。當溫度上升后，工質的壓力迅速增加，系統回到了它的初始工況。

斯特林發動機的結構型式繁多，根據氣缸和活塞位置的不同配置，可分為α型、β型和γ型三個基本類型。雙作用式斯特林發動機(圖 3)被認為最有發展前途。

3.基于斯特林發動機的家用CHP的優勢

斯特林發動機是外部加熱把熱傳給發動機內部的工質，因此它具有以下特點：

1）燃料多樣化

發動機部分無需針對滿足燃料特別設計，理論上可以利用各種燃氣，甚至薪柴、桔桿、余熱和太陽能等低能級能源。

2）環境污染小

用燃氣作燃料時，可在常壓下連續燃燒，易實施燃燒自動控制，可在低成本下使排氣中的有害物質大幅下降至排放標準以下。

3）轉換效率高

由于在加熱器和冷卻器中間設有蓄熱回熱器，理論上可實現熱效率最高的卡諾循環。

4）運轉平穩，噪音小

由于循環系統沒有閥門，工質的壓力變化平穩，循環壓力比小，故沒有內燃機般的進排氣噪音和燃燒沖擊噪音，噪聲一般在75 dB左右(內燃機為100、105 dB)，經處理后可降低到50 dB以下。

5）維修保養容易

由于它的內部機構是封閉的，不用潤滑油，不產生積炭和污垢，故維護簡單，易操作管理。

4家用熱電聯產技術的一些挑戰： 1）燃燒技術

為了提高效率，一般需要預熱助燃空氣來利用燃燒產物的余熱。微型CHP的空氣預熱器必須在結構上與燃燒系統集合成一個整體，且能保證燃燒器在使用高溫燃燒空氣時不出現結焦、回火和腐蝕等現象。盡管在一般工業應用上這不是問題，但制造一個長壽命、并且運行可靠的燃燒器和預熱器的微型聯合組件仍然是一個挑戰。

2）熱交換器技術 作為微型CHP，需要由一個緊湊的熱交換器把熱從燃燒產物傳到工質。這就面臨一個加熱器的設計技術的瓶頸：為了使斯特林發動機輸出功率和效率最大化，需要盡可能小的內部容積；然而，為了使進入發動機的熱流最大化，加熱器的表面積又需要盡可能的大。在發動機的其它熱交換器上也出現同樣的問題。

3）密封技術

對于高性能斯特林發動機而言，由于工質通常為氫氣和氦氣，而且平均循環壓力都在15 MPa左右，因此，活塞環和活塞桿密封就成了直接影響斯特林發動機性能和可靠性的關鍵所在。[8]

6.結 語

熱電聯產機組具有節能環保、安全可靠等優勢。今后將成為我國火力發電的重要模式。結合我國國情及熱電聯產發展趨勢，筆者認為在產業規模上我國將以適合高需求密度的大容量、高參數的熱電聯產項目和適合分散用戶的分布式能源項目為能源發展的主要模式，應用CFB鍋爐技術、lGCC和燃氣一蒸汽聯合循環將成為主要的技術手段。由于生物質的供應具有波動性，生物質熱電聯產發電技術可作為城市非工業用電供熱及電力系統調峰應用。高溫氣冷核反應堆技術作為有前景的熱電聯產技術，是我國今后研發的方向。

References:

[1].美國冷熱電聯產綱領及啟示.[2].關于我國熱電聯產政策的思考.[3].關于發展熱電聯產的規定.[4].譚藝輝, 電力市場化條件下熱電聯產企業的對策與出路.科技進步與對策, 2002.19(7): 第3頁.[5].龍惟定, 分布式能源熱電聯產“以熱定電”的新理解.暖通空調, 2011(2): 第18-22頁.[6].秦江彬, 化解節點

發展熱電聯產.中國電力企業管理, 2010: 第154-156頁.[7].關于熱電聯產成本及分攤方法的探討.[8].厲戌吟與馮良, 家用熱電聯產技術.上海煤氣, 2004(6): 第33-37頁.