中國風葉涂料需要突破阻力創(chuàng)造特色
2011-09-21 16:52:03
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隨著煤、石油、天然氣等傳統(tǒng)化石能源耗盡危機的來臨，國家倡導的以低能耗、低污染、低排放為基礎的低碳經濟在國內的深入實施，風電發(fā)力產業(yè)便成為全球能源市場中的熱點。據專家了解，2006～2010年之間，我國風電葉片的需求量在7000片左右，而2011—2020年的需求量則將達到50000片。中國風電葉片產業(yè)的迅速升溫，同時也帶動了相關產業(yè)鏈條的發(fā)展，風電葉片涂料就是其中之一。風電葉片是風電機組的核心部件之一，主要采用環(huán)氧玻璃鋼復合材料，要求使用壽命達20年，需要進行重點涂裝保護。風機葉片是風能技術進步的關鍵核心風力機部件，其良好的設計、可靠的質量和優(yōu)越的性能是保證機組正常穩(wěn)定運行的決定因素。我國風機葉片行業(yè)伴隨著風電產業(yè)及風電設備行業(yè)的發(fā)展而迅速發(fā)展壯大。目前，葉片大多采用環(huán)氧玻璃鋼或不飽和聚酯玻璃鋼作為主要成膜材料，而隨著對大型葉片需求的逐漸增加，環(huán)氧玻璃鋼葉片成為當前市場的主流。這些有機玻璃鋼都具有極佳的機械性能。各廠家積累的實驗數據表明，在沒有外界因素破壞的情況下，葉片使用壽命完全可以達到20年。因此，如何最大程度的減少外界侵蝕將是決定葉片實際使用壽命的關鍵因素。而使用能夠最直接有效保護葉片本身的涂料(膠衣)成為目前的唯一選擇。
我國風場一般位于風沙較大的“三北”地區(qū)或者是近海及海上，這是兩種完全不同環(huán)境，對葉片涂料性能的要求差異極大，從目前的發(fā)展情況來看，第一種使用環(huán)境在我國目前占主導地位。高效的防護效果取決于防護涂層的設計、表面處理、涂裝工藝、涂料質量及涂層質量的控制等。由于風電涂料不同于一般的重防腐涂料，對原材料的要求又高，且中國對風電葉片涂料的研制起步較晚，因此目前中國市場內跨國涂料供應商仍占風電葉片涂料的主導市場地位，近期國內大量的涂料企業(yè)，開始涉足風電葉片涂料領域的研發(fā)和生產，并取得了明顯的進展，有的國內企業(yè)已經在市場中享有一席之地。但是風電葉片涂料高損耗的技術難題：由于中國風場大多位于風沙沖擊區(qū)域，因此風電葉片涂料要想更適用中國市場，所經受得考驗也就越多。據專家介紹，首先風電葉片涂料要有抵御紫外光對樹脂侵害的作用，第二風電葉片涂料更要經受得住風砂、浮塵以及雨霧等對基材的侵蝕。如果說第一種是屬于化學性的防護，那么第二種相對于第一種預防護難度要大得多，因為風電葉片正常運轉過程中葉尖線速可達80米/秒，這個速度相當于F1賽車的最高時速；風中含有的砂粒或水滴會對葉片表面產生強烈的沖擊，如果葉片涂料耐砂蝕或雨蝕性能不佳，防護涂層將在幾年內發(fā)生明顯損耗，根本堅持不了20年。
另外權威葉片涂料涂膜耐風砂標準尚缺失，據專家介紹，：由于風電葉片涂料在國內剛剛起步，目前權威的葉片涂料涂膜耐風砂標準尚缺失。但鑒于目前風砂危害嚴重的現(xiàn)狀，GL、中國科學技術部以及一些主機廠已著手進行一些探索性工作，這些工作有的已經應用于涂料材料的選擇中：如2009年的國家項目中就提出來了要滿足GB2423.37砂塵試驗方法；Simens的耐雨蝕檢測企業(yè)標準；某國內著名整機廠在去年就開始使用噴砂實驗的方法進行測試，作為材料選擇時的參考；某國外涂料公司在國內進行測試時參考了GB2423.37和某整機廠的方法，結合葉片運行的情況制定了相對明確的實驗方法：在耐浮塵實驗國家標準的基礎上進行的加速實驗，加速的條件是根據風電葉片在實際使用環(huán)境下的剪切速度，提高了國家標準的浮塵與被測物體的撞擊速度及浮塵的顆粒，規(guī)定了砂塵的粒徑及其它測試條件，也給出了較為清晰的評價方法。風電葉片涂料如何走水性化道路？專家表示，水性化是整個涂料產業(yè)共同面臨的問題，無論是大中型企業(yè)，還是小型企業(yè)都把做水性化涂料提上了企業(yè)未來發(fā)展的日程。但是據了解，涂料水性化的道路并不是想象中的那樣好走，這其中還面臨著諸多問題有待解決。
例如成本問題，涂料走水性化首先要面臨的就是成本的增加，其一是涂料生產及涂裝設備的更新?lián)Q代，其二就是原材料成本的上升，都是涂料企業(yè)水性化轉型的必要考驗。再有就是水性涂料涂膜硬度以及耐風砂紫外線的侵蝕能力加強，怎樣的水性風電葉片涂料才能滿足中國氣候特征的需要等等，都需要涂料企業(yè)們來一一化解。無論是成品企業(yè)還是原材料供應商，對于水性化的趨勢是有目共睹的，風電葉片涂料亦不例外。近年來，隨著風電葉片涂料技術的不斷發(fā)展，新技術新產品的不斷出現(xiàn)，涂料的各項性能較傳統(tǒng)的產品都有了明顯的提高，雖然目前溶劑型風電葉片涂料仍占市場主導地位，但水性涂料顯然更符合綠色新能源概念的發(fā)展，相信水性風電葉片涂料將在未來市場中成市場主導。中遠關西涂料化工有限公司副總工程師劉會成，于2010年10月25～28日寧波“2010年防腐涂料行業(yè)年會”上，就我國風場對風機葉片涂料的性能要求和涂料標準化的問題進行詳細解讀。劉先生認為實際上我國風場所處的地理環(huán)境與國外還是有很大的差異，其特殊性具體體現(xiàn)在溫差大、日照時間長、風沙大等方面，我國內陸風場葉片正常運轉過程中通常可能受到以下幾種外界侵蝕：第一種是來自紫外光對樹脂的侵害；第二種是風砂、浮塵以及雨霧等對基材的侵蝕。就第一種而言是屬于化學性的侵蝕；第二種侵蝕是屬于機械性的，對于涂料行業(yè)來說防護難度較第一種要大的多。
他表示葉片正常運轉過程中葉尖的線速度可達80米/秒，這個速度相當于F1賽車的最高時速，平均每年要運行約7000小時，接受空氣摩擦的量可達一般汽車的5～10倍。風中含有的砂粒或水滴會對葉片表面產生強烈的沖擊。如果葉片涂料耐砂蝕或雨蝕性能不佳，防護涂層將在幾年內發(fā)生明顯損耗，根本堅持不了20年。而葉片的吊裝維修成本又是極其昂貴，因此對用于我國內陸風場的葉片涂料的性能提出了更高的要求。風電行業(yè)作為我國的新興產業(yè)，目前仍在蓬勃的發(fā)展中，但從目前整個行業(yè)的發(fā)展情況看尚顯混亂，尤其是在涂料這一領域，盲目照搬國外已有的設計規(guī)范，而不考慮我國特殊的地理環(huán)境和氣象特征，目前已經出現(xiàn)了水土不服的問題，希望有關部門能否采取積極有效的措施盡早建立標準，從而規(guī)范我國的葉片涂料市場，使我國的風電行業(yè)向著健康穩(wěn)定的方向發(fā)展。專家表示，我國需大力開發(fā)符合本土化需求的風電葉片涂料。中國風機葉片行業(yè)起步較晚，最初主要依靠進口來滿足市場的需求。近年來該行業(yè)發(fā)展迅速、市場逐漸成熟，已經形成由外資企業(yè)、民營企業(yè)、研究院所、上市公司等多元化經營的格局。據估算2009年我國實際風電葉片的產量約30000片。預計未來3年我國的風電葉片產量將維持在這個數量。隨著風電機組單機容量的不斷擴大，葉片技術也在不斷發(fā)展，由最初20米左右長度的小型葉片發(fā)展到如今50米左右甚至更大型的葉片，相應的葉片表面涂裝技術也隨之快速發(fā)展。
小型葉片常用不飽和聚酯樹脂制作，外層覆蓋樹脂膠衣，往往不再進行涂裝保護；而較大型的葉片都采用環(huán)氧樹脂玻璃鋼作為基體，表面都會采用高性能聚氨酯涂料進行涂裝。據專家介紹，拜耳材料科技中國)有限公司亞太區(qū)技術經理張之涵在“2010年防腐涂料行業(yè)年會”上，也就大力開發(fā)符合本土化需求的風電葉片涂料的問題進行詳細解讀，他認為我國目前運行中的風電機組中主要采用了進口或國外品牌的葉片涂料，這些涂料均在設計壽命期限內，但實際運行效果與期望大相徑庭。2010年初召開的全國“兩會”期間，工信部副部長苗圩在談到我國風電產業(yè)發(fā)展中出現(xiàn)的問題時強調指出：國外有風的地方沒有沙比如海洋風。 (
