火电厂烟气脱硫设备防腐材料的选用

美国哈氏合金国际公司(HAYNES International)上海代表处

上海汉斯商务咨询(HW)有限公司

1.

烟气脱硫装置(FGD) 需要防腐的衬里材料

目前，由于环保对火电厂二氧化硫排放量的严格要求，已要求火电厂配置烟气脱硫装置。在众多烟气脱硫技术中，湿法烟气脱硫技术(FGD)由于其脱硫效率高而成为火电厂的首选。

80年代以来，湿法烟气脱硫技术(FGD) 有了较大的改良，主要表此刻该技术中的主要缺点的克服，如：吸收塔成为集予洗涤、冷却、吸收、氧化于一体的的装置；以石灰石取代石灰；和系统中的结垢、堵塞等问题慢慢取得了解决等。可是，存在的影响湿法烟气脱硫设备安全经济运行的主要问题是其设备利用的非金属材料的内衬易损坏且寿命较短，需常常检查，虽然其一次性投资价钱较低。例如：

玻璃鳞片树脂衬里

--入口管部份的寿命低于1年，出口管部份的寿命3-6年 --设备检修时需对衬里进行检查 --对结构支撑的焊接和维修很困难

其它聚合物衬里

--其性能与玻璃鳞片树脂衬里类似，但比玻璃片衬里璃更易渗水和渗酸

橡胶衬里

--用于诸如混合罐等低温区域

--在欧洲地域有较多的利用，在美国很少利用

--对结构支撑的焊接和维修很困难

耐火材料

--容易受酸侵蚀

--对温度波动造成的热冲击和热振动敏感 --需要查验和维修

这种情形下，利用金属耐蚀材料作衬里就十分必要。尤其是：

耐蚀合金和复合金属工艺和合金材料”贴墙纸(Wall Papering)”内衬里等技术的进展，在火力发电厂烟气脱硫(FGD)设备中愈来愈多的大量利用HASTELLOY耐蚀合金作为管道和诸如洗涤器(Scrubber)、吸收塔及混合罐等容器的防腐衬里和各类闸门及密封材料。

一个装有Babcock & Wilcox脱硫系统的400MW电厂(煤中含%S)改换衬里的实例说明了上述的情形。

FGD投运时刻:1981

再热区旁路管道原用:铝酸钙耐火材料 各类模量卸载挡板原用:各类不锈钢

出口管道底板原用:衬里的碳钢(玻璃鳞片/聚酯)

1982:将铝酸钙耐火材料改换为硅酸钾混凝土 1985:将不锈钢挡板改换为C-276合金

1986:将硅酸钾混凝土改换为C-27六、C-22和H-9M合金 1987:将玻璃鳞片/聚酯包层改换为HASTELLOY C-22合金

用量:HASTELLOY C-27六、C-2二、H-9M合金25t(50仟磅)

类似如此的例子还有很多。

2.烟气脱硫(FGD)设备中各类衬里材料的经济性比较

原则

设备的周期本钱

这里,需要考虑的是整个FGD脱硫设备在整个利用寿命时刻中的整体费用消耗。其计算方式为周期本钱。周期本钱包括设备基建时的一次投资加上在整个利用寿命时刻内的检查、查验及改换等费用和非计划仃机所造成的损失等的总和。

两种情形的周期本钱比较 有两种情形:

第一种是利用价钱廉价的诸如玻璃鳞片、混凝土、耐火材料和橡胶等非金属材料作FGD设备中管道及容器中的防腐衬里。益处是，初投资很低，但由于易损坏，而且其利用寿命也不长，需要常常检查、查验及改换，结果总费用即设备的周期本钱反而大。若是因衬里损坏而造成非计划仃机，则加上停电等损失则更不可估量。固然，这种费用是分段付出，不是一次付出。

第二种情形是，在FGD设备中管道及容器中利用诸如HASTELLOY C-27六、C-22等耐蚀合金作衬里材料，虽一次性投资大，但由于其耐蚀性好，利用寿命长，显著地减少了运行中的检查、查验及改换等工作量和费用。在设备的整个利用寿命期内，其总费用，即周期本钱会低得多。若是加上避免了非计划仃机的效益，则收益更为可观。利用耐蚀合金的一次性投资本钱还会随着衬里工艺的进展如设备内表的耐蚀合金”墙纸”技术等，使利用材料更省而降低。

美国Gibson电厂5号机组脱硫设备的各衬里材料的经济性比较(美元) 实例 (选自Ronald 的1987年的资料)

材料名称 利用寿命 不计仃电的现值费用 计算仃电的现值费用 Ca-Al-Si耐火喷浆 3年 US$9,767,904 US$20,879,187 浇注乙烯酯化树脂 5年 US$3,955,803 US$11,699,196 浇注热固化树脂 5年 US$4,562,900 US$13,501,053 哈氏合金衬里 10年 US$5,673,526 US$9,951,350

对经济性比较结果有两种两种选择。第一，若是只考虑一次检修，肯定会首选钢筋加固的有机材料玻璃片衬里，因为即便加入电力损失费用，它的费用也是最低的。而合金衬里则显示费用最高。第二，若是按整个30年的寿命时刻来考虑，则第一种考虑中最高费用的合金衬里材料恰正是最好的选择，即HASTELLOY C-276合金在为期30年的电厂整个寿命时刻其所需费用最小并最合理。按C-276合金10年实际利用寿命考虑，如上表所示，其电厂整个寿命期间的计入仃电的现值费用在四种材料的比较中是最低的，如不计入仃电的现值费用，则略高于表中5年寿命的非金属衬里材料，可是，按Gibson电厂自有的工业性实验数据和运行经验，以为在FGD设备中利用的HASTELLOY C-276合金衬里，其实际利用寿命可望为20-30年，因此，上述计算中以10年寿命计算C-276合金是十分保守的。如对C-276合金改以20年实际寿命计，则其计算结果的优越性是十分明显的。

通过实验及经济比较，美国印地安纳公共服务公司对其Gibson电厂5号机组的脱硫设备管道内衬材料的结论是决定采用HASTELLOY C-276合金并在1985和1986两年仃机时进行装设，在仃机检修时，由于机组其它消缺工作需要进行，实际上并未因改换合金衬里材料而延长检修时刻，因此没必要计入仃电损失费用。通过两年的运行，1987年检查时该管道C-276合金衬里层未有明显的变形发觉，那时以为没有理由以为这C-276合金衬里不能运行到机组的设计寿命期限。

出报告时是2002年，离1987年已过去15年，Gibson电厂5号机组脱硫设备管道仍为改换C-276合金衬里。

3. 烟气脱硫(FGD)设备中利用的耐蚀合金和HASTELLOY合金衬里材料

HASTELLOY耐蚀合金衬里材料

HASTELLOY C系列耐蚀合金，如C-27六、C-22和近期应用的C-2000合金等是由HAYNES公司经连年实验研究开发出的在强侵蚀介质中利用的耐蚀合金。在通过系列试样实验，长时刻实际工况下的挂片实验以工业性实验后普遍应用于湿法烟气脱硫设备并已有超过廿年的实际应用历史。另外，尚有初期应用于FGD设备作为耐蚀内衬的实验材料的HASTELLOY耐蚀合金H—9M和G—30合金等。

C-276合金。是Ni基合金，其主要成份为:57%Ni，16%Cr，16%Mo，5%Fe，4%W，%Co，1%Mn，%V，%Si和%C。从1980年应用于湿法烟气脱硫设备以来，有如下的电厂实际应用实例(括弧中数字为开始运行的年份):

南密西西比电力公司电厂(1980)

伊里诺斯中央电灯公司Duck Creek电厂(1983) 伊里诺斯中央公共服务公司Newton电厂(1984) 东肯塔基公司Spurlock电厂(1984)

路易斯维尔煤气和电力公司Mill Creek电厂(1984) 得克萨斯电力公司Tatum,Texas(1984，尚利用了C-22) 城市电力公司Springfield，Missouri(1985) 印第安纳公共服务公司Gibson电厂(1985)

北印第安纳公共服务公司Schahfer电厂(1985，尚利用了C-22) 南伊里诺斯电力公司Marion，Illinois(1985) 坦帕电力，Big Bend4号电厂(1985)

犹它电灯电力公司Hunter电厂(1986，尚利用了C-22) 圣米格电力公司Jourdanton，Texas(1986-87，尚利用了C-22) 老多米尼(1998年新装烟囱) 法来，越南(1999年新装) 弗吉尼亚电力(1999年新装烟囱) 塞明诺尔电力(2000年新装，分离器)

SIGECO(2000年，代替C-276合金)

C-22合金。也是Ni基合金，其主要成份为:56%Ni，22%Cr，13%Mo，3%Fe，3%W，%Co，%Mn，%V，%Si和%C。从1984年应用于湿法烟气脱硫设备以来，有如下的电厂实际应用实例(括弧中数字为开始运行的年份):

得克萨斯电力Tatum,Texas(1984，尚利用了C-276) 亚里桑拿公共服务公司Cholla电厂(1985)

北印第安纳公共服务公司Schahfer电厂(1985，尚利用了C-276) 北印第安纳公共服务公司Schahfer电厂(1985) 犹它电灯电力公司Hunter电厂(1986，尚利用了C-276) 西南电力公司Marshall，Texas(1986)

圣米格电力公司Jourdanton，Texas(1986-87，尚利用了C-276) 阿拉巴马电力Tombigbee电厂(1986-87) 下科罗拉多河管理局Lagrange,Texas(1987) 犹它电灯电力公司Huntington,Texas(1987) 联合电力Clifton Hill,Missouri(1987) 明可它电力公司Milton 电厂(1987)

印第安纳波里斯电灯电力公司Petersburg,Indiana(1987) 南印第安纳煤气电力公司AB Brown电厂(1987) 地塞脱G和T公司Bonaza,Utah(1988)

纽约州煤气电力公司Sommerset,New York(1988) 得克萨斯电力Rockdate,Texas(1988) 迪塞来脱电力公司Vernal,Utah(1988) 圣梯电力公司Cross,South Carolina(1988) 城市电力公司Springfield，Missouri(1988) 内华达电力Reid Gardner电厂(1988)

亚里桑拿公共服务公司Four Corner #5电厂(1988)

南印第安纳煤气电力公司,Indiana(1988) 圣梯电力公司Cross,South Carolina(1989) 得克萨斯电力Monticello,Texas(1989) 明可它电力公司Milton 电厂(1989) 路蒙斯伯格，东部德国(1989) 英国国家电力Drax电厂,英国(1989) 休斯顿电灯电力公司Thompson,Texas(1990) 亚里桑拿公共服务公司Four Corner #4电厂(1990) 纽约州煤气电力公司Sommerset,New York(1990) 得克萨斯电力,Texas(1990)

下科罗拉多河管理局Lagrange,Texas(1990)

北印第安纳公共服务公司Chesterton, Indiana(1990) 路易斯安纳中央电力公司Mansfield,Louisiana(1990) 圣米格电力公司Jourdanton，Texas(1991) 乔治亚电力Yates电厂(1991) 休斯顿电灯电力公司Paris,Texas(1991) 下科罗拉多河管理局Lagrange,Texas(1991) 内华达电力Reid Gardner电厂(1991) 北印第安纳公共服务公司Baily电厂(1991) 科罗拉多UTE Craig电厂(1991)

杰克森维尔电力St. Johns River电厂(1991)

印第安纳波里斯电灯电力公司Petersburg,Indiana(1991) 英国国家电力Drax电厂,英国(1991)

北印第安纳公共服务公司Schahfer电厂(1991)

ENEL(意大利国家电力)Brindisi South,Italy & Fiume Santo, Italy(1991) 布里迪斯，意大利(1998年，改换C-22) 卡尔仃纳尔FG(1999年，代替烟囱原用的碳钢)

奥兰多电力(1999年，代替625合金) NIPSCO(1999年，代替C-276合金) 卡麦尔柯，土耳其(1999年新装) ENEL，沙特阿刺伯(2000年新装) NIPSCO(2000年，代C-276) 多米尼电力(2000年新装)

C-2000合金。也是Ni基合金，其主要成份为:59%Ni，23%Cr，16%Mo，%Cu，%Si和%C。相较于C-276，在FGD的相同区域利用，有更高的抗应力侵蚀和局部侵蚀的能力，在FGD中可替换C-276合金。从1998年用始的统计资料表明，有如下的电厂应用于湿法烟气脱硫设备的实际应用实例(括弧中数字为安装的年份):

路易斯维尔煤气和电力公司Mill Creek 4(1998年春天，替代C-276合金) 路易斯维尔煤气和电力公司Cane Run 5(1998年9月，替代C-276合金) 路易斯维尔煤气和电力公司Mill Creek 3(1999年2月，替代C-276合金) 何塞尔能源Merom电厂1号机组(1999年3月，替代C-276合金) 路易斯维尔煤气和电力公司Cane Run 6(1999年4月，替代C-276合金) 路易斯维尔煤气和电力公司Trimble 3和4(1999年5月，替代Ti合金) 路易斯维尔煤气和电力公司Mill Creek 3(2000年3月，替代625合金) 南密西西比电力公司(2000年3月，替代C-276合金)

路易斯维尔煤气和电力公司Mill Creek 1(2000年3月，替代C-276合金) 路易斯维尔煤气和电力公司Mill Creek 4(2000年3月，替代625合金) 因特尔蒙坦电力Delta电厂(2000年4月)

何塞尔能源Merom电厂2号机组(2000年4月，替代C-276合金) IP & L匹兹堡发电公司1号(2000年4月，替代吸收塔包层) IP & L匹兹堡发电公司2 & 3号(2000年9月，替代吸收塔包层) 路易斯维尔煤气和电力公司Trimble 1和2(2001年年3月，替代Ti合金)

HASTELLOY耐蚀合金H-9M。是Haynes公司初期研制开发的一种耐蚀合金。曾于下列电力公司机组的FGD设备上进行太长期的现场运行实验，可是，由于其综合性能未超事后期开发应用的C系列耐蚀合金C-27六、C-22和C-2000等，因此未在后来的FGD设备上取得普遍地应用。

北印第安纳公共服务公司 大河电力(1600磅，即 圣米格电力公司(2600磅，即 联合电力(16500磅，即 新英格兰电力(17000磅，即 坦可电力(250英尺焊管，即 佳克森维尔电力(7600磅，即

另外，电焊条及市政公共用焚烧设备(法国、日本10000磅，即

FGD设备用耐侵蚀和冲蚀合金材料

ULTIMET合金。HAYNES公司新开发研制的一种既耐侵蚀又耐冲蚀的钴基合金，其主要成份为:54%Co，26%Cr，9%Ni，5%Mo，3%Fe，2%W，%Mn，%Si，%N和%C。该合金的耐磨性与斯太立6B合金相当，其抗坑状侵蚀能力与C系列耐蚀合金相当并高于625合金。目前已成功地利用于FGD设备中诸如密封挡板、引风机部件、喷雾喷咀、灰浆搅拌器及灰浆泵等既需抗侵蚀又需抗冲蚀的设备部件。