酚醛泡沫保温材料国内外发展概况、发展趋势及技术需求分析

第一篇：酚醛泡沫保温材料国内外发展概况、发展趋势及技术需求分析

酚醛泡沫保温材料国内外发展概况、发展趋势及技术需求分析

——营口象圆新材料工程技术有限公司

酚醛泡沫保温材料是在低热条件下，在可发性酚醛树脂中加入固化剂（酸）、表面活性剂（乳化剂）、发泡剂及其他填料后，经浇注、发泡、层压、修边、切割及熟化等工序后制成的闭孔型热固性硬质泡沫塑料。以难燃、低烟、低毒、抗高温歧变、绝热隔热、隔音、易成型加工等特点以及较好的耐久性被称为“保温之王”，是最理想的有机保温材料。

1.国内外发展概况与技术对比

早在1940年，德国便已经首次将酚醛泡沫作为保温隔热层应用在飞机上。1970年以后，北美、西欧等一些国家对酚醛泡沫进行深入研究后，原联邦德国、前苏联、美国及日本等国首次将酚醛泡沫作为建筑隔热保温的主体材料。20世纪80年代，英国（HP chemical）、美国（koppers）、原联邦德国（dynamite Noble）、前苏联、韩国及日本等国已具有酚醛泡沫保温板材连续层压生产技术，其中前苏联还开发了现场喷涂酚醛泡沫的施工技术。

美国泡沫技术公司（American Foam Technologies，Inc.）生产的Thermo-Cor型酚醛泡沫保温材料pH为6.5（几乎为中性），对金属几乎不存在腐蚀，尤其适用于建筑外墙保温、金属屋面保温和防火门的保温芯材。英国普玛洛克制品公司生产的同类产品导热系数低至0.016～0.018W/（m•K），保温性能极好。德国可耐福集团公司生产的酚醛泡沫墙体保温板产品的抗拉强度达到0.15MPa，尤其适用于外墙

内保温和隔墙。英国金斯潘保温材料公司（Kingspan Insulation Ltd）是世界上最大的酚醛泡沫保温材料生产厂家，该公司根据产品用途的不同，将酚醛泡沫保温材料划分为10个型号，其中K8系列产品应用于外墙保温，该型号产品pH值接近于中性，密度为40kg/m3，导热系数不高于0.020W/（m•K）。美国西碧化学公司（C.P.Chemical Company，Inc.）推出了Tripolymer型酚醛泡沫保温产品，该产品韧性极好，已经完全解决了产品粉化及易掉渣等问题。值得一提的是，日本旭化成建材公司近年来推出了商标名为“新曙光”的改性酚醛泡沫保温产品，通过采用独特的发泡技术和工艺配方，该型号产品闭孔率超过96%，吸水率极低，导热系数接近于0.020W/（m•K），密度低于30kg/m3，生产成本显著降低，而且泡沫表面细腻光滑。

国内对酚醛泡沫的技术研究起步于20世纪90年代初，且初期多为开孔型泡沫产品，主要用作花卉泥。21世纪初，因国内外墙保温工程中保温材料的燃烧而引发的火灾事故呈逐年递增的趋势，人们开始研究闭孔型酚醛泡沫生产技术，并逐渐将其应用于建筑外墙保温领域。由于国内对酚醛泡沫的研究起步较晚，致使我国同类产品技术水平较国外发达国家相比存在一定的差距。国内酚醛泡沫保温材料的密度一般为50kg/m3，密度较高，产品生产成本提高；酸性强（pH值约为2～4），影响产品施工使用过程中与粘结胶浆及抹面胶浆的粘结强度，严重降低了外墙保温系统的耐候性及安全性；导热系数约为0.026～0.034W/（m•K），保温性能明显低于国外同类产品；闭孔率普遍低于90%，从而造成产品吸水率偏高，影响外保温系统的耐久性。

此外，国内同类产品还存在易粉化、韧性较差的缺陷。2.国内外市场应用状况

在国外，美国建设行业所用的保温泡沫塑料中，酚醛保温材料已占40%；日本政府出台法规，将耐热性能好、燃烧后发烟量低的酚醛泡沫作为公共建筑的标准耐燃物。法国、北欧建筑部门认为只有酚醛泡沫保温材料有较好的防火性，普遍用于大型公寓；俄罗斯、东欧广泛将酚醛泡沫保温材料用在公共建筑中；英国、西欧、中东新建工程优先采用酚醛泡沫保温材料；北美、欧盟用于建筑节能和运输工具的酚醛泡沫保温材料年用量均已突破5万吨以上。

在国内，自一系列外墙保温工程恶性火灾发生以来，酚醛泡沫优异的产品性能及施工性能逐渐被建筑行业所认可，酚醛泡沫的外墙保温市场逐渐形成。据不完全统计，截止到2013年底，全国约3500万平方米酚醛泡沫保温板应用于各类外墙保温工程。1000余万平方米（1万吨）酚醛铝箔夹心板应用于中央空调暖通管道。

目前酚醛泡沫最大的消费市场是建筑保温、中央空调系统的风管、水管保温，约占总消费量的80%。而化工、制冷、船舶、运输、冶金等适合酚醛泡沫使用的地方，因为规范、习惯、价格、竞争等原因，还没有大面积推广。3.技术需求分析

酚醛树脂是以酚类化合物和醛类化合物经缩聚而制得的，由于其分子结构具有易氧化的酚羟基和亚甲基，从而造了酚醛泡沫延伸率低、质脆易粉化、硬度大、抗弯折性能较差等缺点，这极大地限制了酚醛

泡沫保温板在建筑领域的应用。另外，传统的酚醛泡沫保温材料在生产过程中采用酸做固化剂，发泡成型后的产品表面泡孔内残存着大量的酸，外墙保温工程施工过程中，抹面胶浆和粘结胶浆中的碱性物质会与残存在保温板泡孔内部的酸发生化学反应，进而对整个外保温系统的耐候性及安全性产生重大的影响。

为了从根本上解决酚醛泡沫保温材料易粉化、脆性大、强度低和酸性较强的问题，提高产品综合性能，缩小与国外的技术差距，满足市场对绿色、安全、经济的防火保温材料的迫切需要，进行高性能酚醛树脂、酚醛泡沫物理和化学改性、高性能酚醛泡沫复合材料的研究势在必行。4.市场需求分析

近年来，我国外墙保温工程的火灾事故呈逐年多发的趋势，给人们的生命和财产安全造成巨大损失。究其根源，均为易燃外墙保温材料（模塑聚苯乙烯泡沫板、挤塑聚苯乙烯泡沫板、聚氨酯泡沫板）惹的祸。为有效防止建筑外保温系统火灾事故的发生，2011年国务院发布了《国务院关于加强和改进消防工作的意见》（国发【2011】46号）文件规定“新建、改建、扩建工程的外保温材料一律不得使用易燃材料，严格限制使用可燃材料。”2013年辽宁省发布地方标准D21/T2116-2013《建筑消防安全技术规范》，对于建筑高度小于等于100m的住宅建筑，规定其所用保温材料的燃烧性能不低于B1级，当采用B1级保温材料时，要采用热固性材料并用不燃烧材料做防护层。同年，辽宁省住房和城乡建设厅发布了《关于做好推广应用酚醛

保温板工作的通知》（辽住建【2013】279号），文件规定“从2014年开始，新建建筑工程、既有建筑节能改造工程，原则上要优先采用酚醛保温板。”上述技术规范和文件的出台，体现了我国各级政府部门顺应民意，加强对建筑外墙保温材料监管的愿景与决心。

我国正处在快速城市化的发展过程中，平均每年新建建筑面积20亿m2(外保温占建筑面积的1/3，约6.7亿m2)左右，相当于全世界每年新建建筑的40%。不但面临着新增建筑必须采取高效节能措施的任务，既有的470亿m2(外保温占建筑面积的1/3，约156亿m2)建筑也面临着逐步进行节能改造的艰巨任务。建筑市场急需高效、阻燃、轻质、安全、成本低廉的隔热保温材料。

酚醛泡沫作为一种绿色、安全、经济的防火保温材料，具有广阔的市场前景。

第二篇：国内外核电仪控技术的现状和发展趋势分析（本站推荐）

5月26日，第一届中国（国际）核电仪控技术大会在北京召开，包括国家核安全主管部门、电力企业、科研院所以及核电仪控设备供应商等方面的200余名专家，对国内外核电仪控技术的现状和发展趋势进行交流与研讨。

全数字化是发展趋势

核电站从工程管理、工程设计、设备制造、工程建设、安全运行和退役，无一不体现高端技术。仪控系统就是其中一项重要的组成部分。

中核集团科技委副主任、中国工程院院士叶奇蓁认为，虽然国内核电行业采用数字化控制系统还处于起步阶段，但随着全球信息化和数字化技术的迅猛发展，核电仪表控制系统的数字化是当前核电技术发展的必然趋势。

日本福岛发生核事故之后，客观上对核电安全的要求提高，这也给仪控设备行业带来了新的发展机遇，同时也对仪控技术与装臵的研究、设计、制造、选型、应用、维护提出了越来越高的要求。全数字化仪控系统的应用将对确保核电厂的安全、可靠、经济运行，起到至关重要的作用。

作为全数字化仪控系统在国内首次应用的江苏田湾核电站，其出色的运行业绩为核电站仪控领域的发展提供了良好实践。全数字化仪控系统降低了人为误操作引起的非计划停堆停机的概率，并从软件和硬件上确保了电站安全系统的高可靠性；全数字化仪控系统自田湾核电站投入临时运行至今一直稳定运行，从未发生由于系统软件或硬件原因造成的非计划停堆；与传统的模拟仪控系统相比，数字化仪控系统大大提高了核电厂运行的效率、安全性和可靠性。

田湾核电站的投运，标志着国内核电市场全数字化仪控时代已到来，目前在建的核电站均采用了全数字化的仪控技术。

何为数字化仪控系统

据北京广利核系统工程有限公司总工程师朱毅明介绍，核电仪控系统是核电站“神经中枢”，体现了工业控制领域的前沿技术，可分为模拟、模拟加数字、全数字三种类型，经历了三代的发展过程。

最早是上世纪60年代，核电站是完全基于模拟组合仪表和继电器的设计，这种设计还是比较可靠的，状况良好,尽管功能比较简单，维修起来比较费劲，但运行效果还是不错的。

目前在国内的核电站基本上都是第二代，控制系统基本沿用了模拟单元组合式仪表，加入了计算机数据采集系统(DAS)，包括数据的采集、显示、报警和日志记录、趋势的记录等，与国内上世纪80年代火电厂的技术水平差不多。

全数字化的核电站仪控系统是第三代产品，它的控制层、监控层完全计算机化，实现先进主控室的设计，控制回路也根据计算机化的特点进行了改进，而不是把原来模拟系统的逻辑图、原理图直接拿过来用计算机实现。计算机系统是有其特点的，所以必须改进之后才能应用于DCS（分散式控制系统），田湾核电站是世界第一家使用全数字化控制系统的新建核电站。

在大亚湾和秦山核电站,反应堆保护系统是组合式模拟仪表加继电器逻辑；到上世纪90年代，岭澳等核电站加入了采集系统，在主控室有几个终端来显示采集的数据和报警，模拟操作盘台加上数字化采集系统，常规岛与一般的火电厂基本相同，采用DCS，核岛控制系统比较重要，沿用了组合式仪表。2000年以来，田湾等在建的核电站都用到了全数字化的控制系统, 主控室模拟盘大大缩小，甚至只剩下一个紧急操作盘，保护系统也升级为基于核安全级的DCS。

朱毅明把核电仪控系统分为三个层次：

一是仪表和执行器层次。核电站仪控系统的最基础层次是仪表和执行器层,无论是火电、核电、轻工、化工、石化，与主设备打交道的主要是传统的变送器（如无线压力变送器）、传感器和执行器等。目前在核电站中大部分都是采用模拟技术，数字化技术很少采用，在信号传输方面也没有采用现场总线技术。

二是控制层次。控制层基于数据采集单元、DCS控制站和PLC产品，完成现场信号输入输出、自动控制和保护功能。

三是监控层次。传统的主控室基于老式的模拟盘，有点像上世纪70年代火电厂的大型模拟操作盘，上面有一些计算机化的数据采集系统。新型的主控室已经取消了模拟盘，完全采用计算机化的操作界面，每个操作员面前会有5~6台操作终端，但会保留有少量的后备手动操作手段，作为计算机系统的后备。

仪控系统安全分级

据朱毅明介绍，各国对核电仪控系统设备的安全分级有很多种方式。比如，欧洲和美国的分类方法就不相同。美国只有核安全级(lE)和非安全级(NC)，欧洲的分类方式比较复杂，在欧洲主导的IEC 61226 标程中，将安全性重要的仪控系统分为A、B、C 三个等级。

在美国，仪表和执行器层次由安全级和非安全级设备组成，安全级设备中包括一些核专用的核测仪表，如中子通量的测量和与反应堆相关的特殊的变送器、传感器。除此之外，还要用到很多核级的常规仪表。这种核级设备的设计制造，需要取得国家颁发的许可证。在非核级的设备中，除了一些核电站、反应堆专用的仪器仪表，大多是压力、流量、温度传感器和变送器，与普通发电设备应用的没有太大的差异，这部分设备的量也是很大的。

在控制层，分为核岛、常规岛、BOP等部分。核岛的运行控制要归到核安全级系统，因为其保证电厂处于正常稳定的运行工况。核安全级系统包括反应堆保护系统、专设安全设施控制(安注、安喷、辅助给水、安全壳隔离等)，还有一些相关的测量系统。如棒控棒位系统、堆芯测量系统。常规岛部分基本全是非安全级的；BOP 部分也基本上是非安全设备,如放射性废物处理、压缩空气、除盐水、制氢、辐射监测、安防系统等。在监控层，除了主控室外，还有远程停堆操作站，当主控室不可用时，操作人员可以在远程停堆操作站停止反应堆反应。

数字化仪控系统安全分级

据朱毅明介绍，核电数字化仪控系统也分为非安全级(NC)、安全级（1E)二类。非安全级主要完成机组在运行状态下的自动控制和监控操作，也叫做运行仪控系统；安全级主要完成在事故工况下的保护和事故缓解功能，主要包括反应堆跳堆、专设安全设施控制、事故后监视等功能。

一、非安全级DCS。从核电站方面讲，核电站不愿意采用数字化控制系统有二个顾虑。一是因为数字化控制系统都是采用冯诺依曼计算机基本结构，这种结构的计算机会不会在某种特定情况下导致全部失效? 比如2000年世界范围内曾经爆发过“千年虫”。二是软件的可靠性问题。软件的可靠性问题是一个世界级的难题，很难对软件的可靠性进行量化评估。国外对于硬件的可靠性已经研究了几十年，是可以应用概率论的方法进行量化的。复杂软件的缺陷是不可避免的,如果要求将数字化仪控系统软件的所有条件组合进行全覆盖测试，将是一个天文数字，没有任何人任何国家能够做到。所以，造成了核电场对使用基于软件的数字化仪控系统是非常谨慎的。一般情况下安全级、非安全级采用不同厂家的设备或不同设计技术的设备，这是一种多样化的措施，可以避免控制系统和安全系统同时出现问题的情况。

核电站非安全级DCS与火电厂DCS的差异主要在于可靠性和可维护性的不同。核电站出于运营的需要，要求产品至少能够在现场运行10~15年，维护期20~25年，这对厂家来说是非常困难的。很多芯片、显示器、计算机等零部件和装臵都已经停产，而DCS厂家却还要维护下去。在一些核电站，对于DCS还有抗地震要求，要求在SLl/SL2地震条件下保持系统功能的完整性。

二、核安全级DCS。这部分是与火电厂不同的，反应堆保护系统是核安全级DCS 重要的应用,基本是按照独立多通道设计。目前运行的大亚湾、岭澳一期核电站均采用模拟组合仪表、继电器和磁逻辑的反应堆保护系统, 田湾核电站在国内首先采用基于数字化技术的反应堆保护系统, 岭澳二期和秦山一期保护系统改造也采用了类似的系统。

目前，核安全级DCS研发最大的问题是软件的可靠性。目前，软件可靠性无法量化。

核安全级DCS对于实时性要求很高，在DCS系统中，实时性一方面意味运算周期短，但更主要的是确定性。核安全级DCS对于信息安全有很高的要求，程序和数据受到保护，不受偶然的或者恶意的原因而遭到破坏、更改。数据真实性和完整性在仪控系统中更为重要，数据校验和冗余是有效的方法。

国产化是突破重点

据了解，国内的核电站数字化仪控系统发展了很多年，但是因为市场太小，过去20多年就3~5个项目，发展缓慢。但现在不一样，在建就是几十台,将来还会有几十台，市场容量扩大了。

数字化仪表控制系统控制着核电站300多个系统近万套设备，是核电站的“控制中枢”和“神经中枢”，核电站数字化仪控系统由于安全性、可靠性要求极高，是核电装备国产化最重要、最困难的部分。而控制系统一直是我国成套装备国产化的薄弱环节。

目前，国内核电站数字化仪控系统和关键仪控设备主要被国外技术所垄断，已投运或已开工建设的国内核电站项目，所采用的全数字化仪控系统均直接采用国外产品和技术，或者由国外公司总承包。数字化仪表控制系统设计自主化，成为我国大规模建设核电机组必须突破的核心技术之一。

“本次大会为核科学和仪器仪表领域专家的学术交流搭建了一个良好的平台，对于推动我国核电仪控技术的发展，促进产、学、研、用紧密结合，推动我国核电仪控学术界的国际交流，有非常重要的意义。”国家环保部核安全管理司司长刘华在第一届中国（国际）核电仪控技术大会上指出。

据悉，经过多年努力，我国已确立了较为完整的核电仪控设备设计、制造安全规范，形成了一批相对成熟的核电仪控设备供应商，国产化程度得到不断提升。其中，核电站非安全级数字化仪控系统已经完全实现自主化；核安全级数字化控制平台研制也取得了突破性进展，发布了具有完整自主知识产权据的原理样机阶段的研制成果。国产化仪控技术的发展将为核电安全架起更为稳固的防护网。