工业涂料：低碳经济时代下的风电涂料
2010-12-27 10:08:06
533
能源是现代工农业的生命，在我国目前的能源结构中，煤碳占69％，石油占20％，水电、风电、核电等新能源一共只占7％左右。清洁能源比重很低，这与低碳经济发展格格不入，为此必须改变我国的能源结构。
在这些能源中，是清洁的可再生能源，发展风力发电对调整能源结构、减少二氧化碳等有害气体和粉尘的排放，减轻环境污染等方面有着非常重要的意义。风电作为清洁能源具有很多优势：它比水电更具开发潜力，与核电相比，建设周期短、安全性高；与太阳能相比，成本更接近传统能源。
目前我国的风电主要集中在北部地区，预计再花十多年时间，在甘肃、内蒙、河北、江苏等地形成几个上千万千瓦级的风电基地，实现2020年装机规模l亿千瓦。而我国还拥有十分丰富的近海风能资源，其量值是陆上风能的3倍，它可开发装机达10亿千瓦，现在世界各国都紧盯着这些海洋能源，国为陆上资源已逐渐匮乏，所以他们准备先下手为强。我国的风能潜力世界第一，与太阳能相比更具有现实可行性，大力发展风能符合国际大趋势。
但建立风能发电场必须正视并加以考虑的突出问题是其防腐蚀问题，由于我国风能装机增长率很快,2008年为106．5％，是世界上增长速率最快的国家，在2008年就从风能装机排名第四位跃井到第三位，因此对解决其防腐蚀问题要求十分迫切，于是风电涂料随之红火起来。
随着化石能源的逐渐枯竭、环保呼声的高涨及对气候变化的关注，随着人们对传统能源种种弊端的认识不断深化，风电在全球范围内获得了广泛认可和较快发展，我国风电的发展尤其引人注目。随之而来的，是对风力发电设备的大量需求，从而带动风力发电装备用防护涂料（简称风电涂料）的发展。
对风电涂料的要求
风力发电设备主要由桨叶、风机及塔架组成。其中塔架是需要涂装的主要部位，风力发电站所处的风场是自然条件恶劣的户外环境，常年风力在4级以上，并伴有风砂，塔架在这里受到日光的强烈曝晒，经受风雨、冰雪的侵袭，并受到寒流与高温变化的影响。对于地处海边的塔架，还会受到水汽、盐雾的侵蚀及海水浪花的泼溅，因此极易受到腐蚀。风力发电站所处风场的环境特点，要求所用的涂料应具有良好的耐候性、耐水性、附着力及防腐性能，且漆膜坚硬、耐外力冲击等优点。风机塔架设备大量采用钢结构，因此会造成金属腐蚀。而对于塔筒内外所处的腐蚀环境，对塔筒内外壁应分别采用不同的防腐涂装体系。根据国际标准IS012944-2《腐蚀环境分类》的规定，塔筒外壁应处于C4(高大气腐蚀环境)至C5一M很高(海洋)腐蚀环境，包括C5一I很高(工业)腐蚀环境；而塔筒内壁由于不直接与外部大气自然环境接触，则应属于C3腐蚀环境(中等)。又据该标准一l，塔桶的防腐保护等级为“长期”，即其防腐寿命一般要求在20年以上。这样，就需要此防腐蚀涂层整体涂膜较厚，又鉴于塔筒为圆形，故要求涂层的延展性优良。
我国风电涂料现状
风电装备制造业作为新兴产业，在初期主要依靠国外技术。在全套引进及其后的消化工程中，逐步现成了对国外配套体系的简单依赖，其中就包括涂料。因此也现成了目前的风力发电涂料主要由国外品牌供应，直接进口或本地化生产的实际。国内企业关注到风电涂料市场较晚，参与较少。
在2009年之前，国内有关风电涂料的研究公开消息较少，目前对风电涂料的研究和交流比较活跃，包括了以塔架涂料和叶片涂料为主的风电涂料。以2009年初中国涂料工业协会上报风电叶片涂料国产化项目、常州涂料化工研究院防腐蚀年会以风电涂料主题、西北永新公开风电涂料国产化行动等为标志，2009年可以看成是我国风电涂料的元年。
永新在2000年参与了玉门风电场塔架的涂装，研究成果《风力发电机塔架用防腐蚀涂料》发表在2001年的《涂料工业》上，这应是国内最早有关风电涂料的文章。在2008年《现代涂料与涂装》又发表了《高耐候抗风蚀涂料的研究》一文，这是永新持续关注和研究不断深入的体现，更早的技术积累，是陈士杰老前辈在1966年完成的某项实验。
到2009年，对风电涂料的关注成为涂料行业的一个重点和热点，中国涂料工业协会及专家委员会、常州涂料化工研究院、北方涂料化工研究设计院等行业机构及科研单位，第三届特种涂料与涂装研讨会和2009年防腐蚀年会等行业会议，永新、金鱼、湘江、普兰纳等涂料企业都在不同程度上关注、参与和推进风电涂料研究与市场工作。
研究的重点，是陆地和海上、南方和北方不同环境甚至极端气候条件下下塔架防护涂料的经济性、环保性、稳定性、适宜性、有效性等，是叶片涂料耐紫外老化、耐风沙侵蚀以及耐湿热、盐雾腐蚀的能力。技术解决路线基本围绕重防腐、冲击能量吸收、耐沾污防结冰技术展开。
在科技部发布的国家高技术研究发展计划（863计划）新材料技术领域“MW级风力发电机组风轮叶片原材料国产化”重点项目中，风电叶片表面保护涂料规模化制备技术研究作为研究内容列入，要求突破关键技术，推动国产化，研究提出并形成相关行业标准和技术规范，保障我国风电产业的健康、稳定和快速发展。
虽然风电涂料在整个风电装备投入中所占份额很小，但可喜的是，风电装备企业也已经逐渐认识到风电涂料存在的不足和重要性，认为腐蚀不仅影响到机组设备的美观、运行维护和发电效率，严重情况下会影响到结构强度，引发设备安全问题，从性能、成本、质量、保证能力等方面对风电涂料予以关注，寻求和涂料供应商的密切合作，这有利于改进对风电涂料的理解，推进国产化进程。
我国今后风电涂料开发重点
(1)开发高性能环氧通用型底漆和聚氨酯面漆配套体系；
(2)开发高性能的聚硅氧烷面漆和氟碳面漆，开发高疏水性叶片涂料；
(3)开发高性能水性涂料配套体系；
(4)涂料配套体系应符合国际标准ISO12944和／或相关的标准如NORSOKM．501(表面处理和防护涂料)等的要求；
(5)积累工程应用经验，尤其是离岸工程。
