火电厂烟气脱硫设备防腐主要材料选用

1、火电厂湿法烟气脱硫设备 (FGD) 用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) 有了较大的改进，主要表现在该技术中 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；以及系统中的结垢、堵塞等问题逐步获得了解决

2、等。但是，存 在的影响湿法烟气脱硫设备安全经济运行的 主要问题是其设备使用的非金属材料 的内衬易损坏且寿命较短，需经常检查，虽然其一次性投资价格较低。 例如： 玻璃鳞片树脂衬里-入口管部分的寿命低于 1 年，出口管部分的寿命 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-在欧洲地区有较多的使用，在美国很少使用-对结构支撑的焊接和维修很困难耐火材料-容易受酸腐蚀-对温度波动造成的热冲击和热振动敏感-需要检验和维修这种情况下，使用金属耐蚀材料作衬里就十分必要。尤其

3、是：耐蚀合金和复合金属工艺以及 合金材料 ”贴墙纸 (Wall Papering) ”内衬里 等技术 的发展，在火力发电厂烟气脱硫(FGD)设备中越来越多的大量使用 HASTELLOY耐 蚀合金作为管道以及诸如洗涤器(Scrubber)、吸收塔及混合罐等容器的防腐衬里和各 种闸门及密封材料。一个装有Babcock & Wilcox脱硫系统的400MW电厂(煤中含2.3%S)更换衬里的 实例说明了上述的情况。FGD 投运时间 :1981再热区旁路管道原用 :铝酸钙耐火材料各种模量卸载挡板原用 :各种不锈钢 出口管道底板原用 :衬里的碳钢 （玻璃鳞片 /聚酯 ）1982:将铝酸钙耐火材料更

4、换为硅酸钾混凝土1985:将不锈钢挡板更换为 C-276 合金 1986:将硅酸钾混凝土更换为 C-276、C-22 和 H-9M 合金 1987:将玻璃鳞片 /聚酯包层更换为 HASTELLOY C-22 合金 用量:HASTELLOY C-276、C-22、H-9M 合金 25t（50 仟磅）类似这样的例子还有很多2.烟气脱硫 （FGD） 设备中各种衬里材料的经济性比较2.1 原则设备的周期成本这里,需要考虑的是整个 FGD 脱硫设备在整个使用寿命时间中的整体费用消耗。 其计算方法为周期成本。周期成本包括设备基建时的一次投资加上在整个使用寿命 时间内的检查、检验及更换等费用以及非计划仃机所

5、造成的损失等的总和。两种情况的周期成本比较有两种情况 :第一种是使用价格便宜的诸如玻璃鳞片、 混凝土、耐火材料以及橡胶等非金属材 料作 FGD 设备中管道及容器中的防腐衬里。好处是，初投资很低，但由于易损坏， 而且其使用寿命也不长，需要经常检查、检验及更换，结果总费用即设备的周期成 本反而大。如果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。 当然，这种费用是分段付出，不是一次付出。第二种情况是，在FGD设备中管道及容器中使用诸如 HASTELLOY C-276、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，使用寿命长，显著 地减少了运行中的检查、 检验及更换等

6、工作量和费用。 在设备的整个使用寿命期内， 其总费用，即周期成本会低得多。如果加上避免了非计划仃机的效益，则收益更为 可观。使用耐蚀合金的一次性投资成本还会随着衬里工艺的发展如设备内表的耐蚀 合金”墙纸”技术等，使使用材料更省而降低。2.2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 L.Richard 的 1987 年的资料 ）材料名称使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$9,767,904US$20,879,187浇注乙烯酯化树脂5年US$3,955,803US$11,699,196浇注热固化树脂5

7、年US$4,562,900US$13,501,053哈氏合金衬里10 年US$5,673,526US$9,951,350对经济性比较结果有两种两种选择。 第一，如果只考虑一次检修， 肯定会首选钢 筋加固的有机材料玻璃片衬里， 因为即使加入电力损失费用， 它的费用也是最低的。 而合金衬里则显示费用最高。第二，如果按整个 30 年的寿命时间来考虑，则第一 种考虑中最高费用的合金衬里材料恰恰是最好的选择，即 HASTELLOY C-276 合金 在为期30年的电厂整个寿命时间其所需费用最小并最合理。按C-276合金10年实际使用寿命考虑，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

8、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，但是，按Gibson电厂自有的工业性试验数据和运行经验， 认为在FGD 设备中使用的 HASTELLOY C-276 合金衬里，其实际使用寿命可望为 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。通过试验及经济比较，美国印地安纳公共服务公司对其Gibs on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

9、时，由于机组其它消缺工作需要进行，实际 上并未因更换合金衬里材料而延长检修时间，因而不必计入仃电损失费用。经过两 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现，当时认为 没有理由认为这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 道仍为更换 C-276 合金衬里。3.烟气脱硫(FGD)设备中使用的耐蚀合金和HASTELLOY合金衬里材料3.1 HASTELLOY 耐蚀合金衬里材料HASTELLOY C系列耐蚀合金，如C-276、C-22以及近期应用的C-2000合金等 是由 HAYN

10、ES 公司经多年试验研究开发出的在强腐蚀介质中使用的耐蚀合金。 在经 过系列试样试验，长时间实际工况下的挂片试验以工业性试验后广泛应用于湿法烟 气脱硫设备并已有超过廿年的实际应用历史。另外，尚有早期应用于 FGD 设备作 为耐蚀内衬的试验材料的 HASTELLOY耐蚀合金H9M和G30合金等。3.1.1 C-276 合金。是 Ni 基合金，其主要成分为：57%Ni，16%Cr，16%Mo，5%Fe, 4%W，2.5%Co, 1%Mn， 0.35%V, 0.08%Si 和 0.01%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

11、西西比电力公司 R.D.Morrow 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尚使用了 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,尚使用了 C-22)南伊里诺斯电力公司 Marion ， Illinois(

12、1985)坦帕电力，Big Bend4号电厂(1985)犹它电灯电力公司Hunter电厂(1986，尚使用了 C-22)圣米格电力公司 Jourdanton, Texas(1986-87,尚使用了 C-22)老多米尼 ( 1 998年新装烟囱 ) 法来，越南 (1999年新装) 弗吉尼亚电力 (1 999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)3.1.2 C-22 合金。也是 Ni 基合金，其主要成分为 :56%Ni， 22%Cr， 13%Mo， 3%Fe, 3%W，2.5%Co, 0.5%Mn， 0.35%V，0.08%

13、Si 和 0.01%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尚使用了 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,尚使用了 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,尚使用了 C-276)西南电力公司 Marshall， Texas(1986)圣米格电力公司 Jourdanton, Texas(1986-87,尚使用了 C-276) 阿拉巴马

14、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 R.Young 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,Texa

15、s(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 W.Franklin,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 R.Young 电厂 (1989) 路蒙斯伯格，东部德

16、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 Mt.Pleasant,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(1

17、991)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)Brin

18、disi South,ltaly & Fiume Santo, ltaly(1991) 布里迪斯，意大利 (1998 年，更换 C-22) 卡尔仃纳尔 FG ( 1 999年，代替烟囱原用的碳钢 ) 奥兰多电力 ( 1 999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(2OOO 年，代 C-276) 多米尼电力 (2000年新装)3.1.3 C-2000合金。也是Ni基合金，其主要成分为：59%Ni，23%Cr, 16%Mo， 1.6%Cu, 0.08%Si和0.0

19、1%C。相比于C-276,在FGD的相同区域使用，有更高的 抗应力腐蚀和局部腐蚀的能力，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 C

20、ane 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