4T6qLc9l5ot tech.huanqiu.comarticle一层涂料破解超级炼化球罐降温难题/e3pmh164r/e3pmh16qj科技日报记者 何亮烈日炙烤下的海南炼化厂,3000立方米液化气球罐被强光烘得滚烫。若不及时启动降温措施,罐内压力将急速飙升,安全风险随之增加。放在过去,球罐只能依靠喷淋系统被动冷却;而今,一款清凉“新衣”紧贴在罐体表面,让整个球罐实现自主降温。这款“新衣”正是中建中环建设发展集团有限公司(以下简称“中建中环”)联合哈尔滨工业大学共同研发的IECOC°C辐射致冷涂层(以下简称“致冷涂层”)。它由特种无机填料与高分子树脂等材料复合而成,具有高反射与强辐射双重特性,可将绝大部分太阳热量反射回去,同时把罐体自身积蓄的热量以红外辐射的形式向外“发射”,全程无需电力、制冷剂,就能实现全天候降温。 近日,记者先后来到位于海南、河南的炼化罐区与生产基地,探寻一层涂料如何破解超级炼化球罐的降温难题。为球罐披上被动“散热衣”走进中国石化海南儋州炼化136罐区,5台3000立方米球罐并排矗立。其中体表标有136-T-05的球罐格外显眼。它的外表洁白明亮,与其他4个锈迹斑驳、通体暗黄的罐体形成强烈反差。“这个球罐是涂刷致冷涂层的试点罐。因为几乎不用喷水降温,罐体表面全无水垢和金属锈蚀。”中建中环研发中心负责人李响告诉记者,在30℃的晴天,涂刷致冷涂层的罐体表面温度可直降约25℃,罐内介质降温约6.8℃。若要通过喷淋罐体实现同等降温效果,一天耗水量将达35吨。“即便出现极端高温天气,致冷涂层仍能让罐内介质维持安全温度。”李响介绍,高效降温的背后,是一套区别于传统隔热材料的核心技术——被动辐射致冷。大气层存在8微米至13微米的红外透明窗口,该波段的热量可以直接穿透大气向外散失。物体只要同时具备高太阳光反射能力与该波段强红外发射能力,就能在零能耗条件下完成散热。通俗来讲,涂层相当于给球罐配置了一套被动散热系统,不靠水带走热量,而是通过红外辐射把罐体积蓄的热量散发出去。原理听起来简单,变为现实却并不容易。传统辐射致冷材料要同时做到“高反射”和“高发射”,需要涂厚厚的一层。而涂层增厚会导致光学性能相互干扰,业内称之为“光学拥挤”。研发团队借鉴人体皮肤褶皱的仿生结构思路,创新采用多带隙粒子互补耦合机制,让不同功能填料分工协作,在薄层体系内同时实现高反射与高发射,破解了这一难题。这种设计让涂层厚度从500微米降至100微米,成本降低60%;太阳光反射率和大气窗口发射率双双达到97%。“100微米比一张A4纸还要薄,涂料综合性能为国际报道的最高值。”李响说。该致冷涂层已在海南炼化完成180天现场工况试验,耐洗刷次数达40000次,第三方检测机构出具的2000小时人工加速老化实验报告显示,涂层太阳光反射率的衰减率低于2%,漆膜无起泡、无剥落。按涂层老化速率推算,其有效防护期可达15年。把实验小样打磨为成熟产品在石化球罐上大显身手的致冷涂层,最初只是哈尔滨工业大学实验室中一项面向建筑节能的基础课题。彼时,深耕辐射换热与太阳光谱调控研究的哈尔滨工业大学教授王富强团队发现,若将硫酸钡、二氧化钛、二氧化硅这类无机功能粒子做复配改性,就能制成一种特殊涂层。该涂层不耗电、不需制冷介质,仅依靠大气红外窗口就能向外辐射散热。不过,这一研究成果在发表论文后,就“沉寂”在实验室小样阶段。一次技术交流会上,王富强团队遇到中建中环。彼时,中建中环正在寻找一款无需用电、不含制冷剂、可便捷施工的材料。王富强带来的一块巴掌大小的白色涂层样板让双方需求精准契合,正式开启联合研发,推动实验室技术向工业化产品转化。从实验室的几公斤小样,到工业生产线上批量下线的成品,中间隔着一条并不好走的“中试”路。2024年10月,河南长垣生产基地启动中试。王富强团队拿出一份实验室已验证的配方,生产团队照单投料,结果出乎意料,同一种配方,实验室做出来的样品性能优异,产线一做就“翻车”。问题出在材料放大过程中的“不可控”。实验室里,研究人员可以用精密设备控制研磨细度、分散均匀度;到了工业产线,研磨设备、分散速度、光谱曲线全变了,功能粒子的粒径分布和分散状态随之漂移,光学性能也跟着波动。于是,团队在产线做一批,寄回哈尔滨工业大学实验室检测一批,反馈数据后再调整工艺参数,再做一批。如此反复十几个来回,双方团队磨合了三个月,才找到一套既能稳定生产,又不损失光学性能的工艺窗口。“实验室是把一件事做对,产线是要把这件事做一万遍还不出错。”王富强说。经过数十批次试产验证,团队最终建立起从原料研磨、分散、调配到成品检测的全流程工艺标准,产品光学性能的批次一致性稳定达标。目前基地年供应能力达60万吨。1788743670429责编:窦鹏科技日报17887436704291[]//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/5d9872e9d73a444fee6a8fa0f9e4d096.jpg{"email":"doupeng@huanqiu.com","name":"窦鹏"}
科技日报记者 何亮烈日炙烤下的海南炼化厂,3000立方米液化气球罐被强光烘得滚烫。若不及时启动降温措施,罐内压力将急速飙升,安全风险随之增加。放在过去,球罐只能依靠喷淋系统被动冷却;而今,一款清凉“新衣”紧贴在罐体表面,让整个球罐实现自主降温。这款“新衣”正是中建中环建设发展集团有限公司(以下简称“中建中环”)联合哈尔滨工业大学共同研发的IECOC°C辐射致冷涂层(以下简称“致冷涂层”)。它由特种无机填料与高分子树脂等材料复合而成,具有高反射与强辐射双重特性,可将绝大部分太阳热量反射回去,同时把罐体自身积蓄的热量以红外辐射的形式向外“发射”,全程无需电力、制冷剂,就能实现全天候降温。 近日,记者先后来到位于海南、河南的炼化罐区与生产基地,探寻一层涂料如何破解超级炼化球罐的降温难题。为球罐披上被动“散热衣”走进中国石化海南儋州炼化136罐区,5台3000立方米球罐并排矗立。其中体表标有136-T-05的球罐格外显眼。它的外表洁白明亮,与其他4个锈迹斑驳、通体暗黄的罐体形成强烈反差。“这个球罐是涂刷致冷涂层的试点罐。因为几乎不用喷水降温,罐体表面全无水垢和金属锈蚀。”中建中环研发中心负责人李响告诉记者,在30℃的晴天,涂刷致冷涂层的罐体表面温度可直降约25℃,罐内介质降温约6.8℃。若要通过喷淋罐体实现同等降温效果,一天耗水量将达35吨。“即便出现极端高温天气,致冷涂层仍能让罐内介质维持安全温度。”李响介绍,高效降温的背后,是一套区别于传统隔热材料的核心技术——被动辐射致冷。大气层存在8微米至13微米的红外透明窗口,该波段的热量可以直接穿透大气向外散失。物体只要同时具备高太阳光反射能力与该波段强红外发射能力,就能在零能耗条件下完成散热。通俗来讲,涂层相当于给球罐配置了一套被动散热系统,不靠水带走热量,而是通过红外辐射把罐体积蓄的热量散发出去。原理听起来简单,变为现实却并不容易。传统辐射致冷材料要同时做到“高反射”和“高发射”,需要涂厚厚的一层。而涂层增厚会导致光学性能相互干扰,业内称之为“光学拥挤”。研发团队借鉴人体皮肤褶皱的仿生结构思路,创新采用多带隙粒子互补耦合机制,让不同功能填料分工协作,在薄层体系内同时实现高反射与高发射,破解了这一难题。这种设计让涂层厚度从500微米降至100微米,成本降低60%;太阳光反射率和大气窗口发射率双双达到97%。“100微米比一张A4纸还要薄,涂料综合性能为国际报道的最高值。”李响说。该致冷涂层已在海南炼化完成180天现场工况试验,耐洗刷次数达40000次,第三方检测机构出具的2000小时人工加速老化实验报告显示,涂层太阳光反射率的衰减率低于2%,漆膜无起泡、无剥落。按涂层老化速率推算,其有效防护期可达15年。把实验小样打磨为成熟产品在石化球罐上大显身手的致冷涂层,最初只是哈尔滨工业大学实验室中一项面向建筑节能的基础课题。彼时,深耕辐射换热与太阳光谱调控研究的哈尔滨工业大学教授王富强团队发现,若将硫酸钡、二氧化钛、二氧化硅这类无机功能粒子做复配改性,就能制成一种特殊涂层。该涂层不耗电、不需制冷介质,仅依靠大气红外窗口就能向外辐射散热。不过,这一研究成果在发表论文后,就“沉寂”在实验室小样阶段。一次技术交流会上,王富强团队遇到中建中环。彼时,中建中环正在寻找一款无需用电、不含制冷剂、可便捷施工的材料。王富强带来的一块巴掌大小的白色涂层样板让双方需求精准契合,正式开启联合研发,推动实验室技术向工业化产品转化。从实验室的几公斤小样,到工业生产线上批量下线的成品,中间隔着一条并不好走的“中试”路。2024年10月,河南长垣生产基地启动中试。王富强团队拿出一份实验室已验证的配方,生产团队照单投料,结果出乎意料,同一种配方,实验室做出来的样品性能优异,产线一做就“翻车”。问题出在材料放大过程中的“不可控”。实验室里,研究人员可以用精密设备控制研磨细度、分散均匀度;到了工业产线,研磨设备、分散速度、光谱曲线全变了,功能粒子的粒径分布和分散状态随之漂移,光学性能也跟着波动。于是,团队在产线做一批,寄回哈尔滨工业大学实验室检测一批,反馈数据后再调整工艺参数,再做一批。如此反复十几个来回,双方团队磨合了三个月,才找到一套既能稳定生产,又不损失光学性能的工艺窗口。“实验室是把一件事做对,产线是要把这件事做一万遍还不出错。”王富强说。经过数十批次试产验证,团队最终建立起从原料研磨、分散、调配到成品检测的全流程工艺标准,产品光学性能的批次一致性稳定达标。目前基地年供应能力达60万吨。