濕法煙氣脫硫設備不銹鋼及高合金材料的運用探析

張 李

（江蘇科達電力有限公司，江蘇 南京 210000）

工業帶動著社會經濟增長，但隨之而來的大氣污染問題突出，在各類燃煤發電廠、火電廠中，二氧化硫成為主要污染物質。濕法煙氣脫硫是脫除二氧化硫的重要工藝，基于該方法所設計的濕法煙氣脫硫設備，可保障煙氣脫硫效果。然而在該類工藝實施期間，設備內腐蝕風險較大，易損害設備脫硫性能，所以需采用新型高合金材料、不銹鋼，增強設備耐腐蝕能力，優化濕法脫硫設備運行參數。

1 濕法煙氣脫硫設備運行原理

工業生產中，各類先進生產活動中均會產生有害的大氣污染物質，其中硫化物污染情況尤為突出。濕法煙氣脫硫設備屬于擁有完整處理工藝裝置，內包括石膏脫水、排放、石灰石漿液制備、煙氣、空氣壓縮、吸收塔等下級設備，具體結構包括石膏脫水機、煙氣換熱器、升壓風機、增壓風機、除霧器、氧化風機、吸收塔、旋流器、循環泵等[1]。其基本的運行原理是將水與石灰石粉混合，制備為漿液后倒入吸收塔內，使其作為吸收劑充分與設備內煙氣融合。待該漿液與煙氣內二氧化硫產生反應后，吸收塔可生成硫酸鈣，且在飽和后結晶為石膏。石膏漿液從吸收塔濃縮、脫水排出后，整體含水量將低于10%，而脫硫處理后的煙氣會進入除霧器，經煙囪排出大氣[1]。在此期間，吸收塔內各類吸收劑會在循環泵協助下與煙氣密切接觸，對煙氣脫硫，降低煙氣內鈣硫比，使濕法煙氣脫硫設備整體脫硫率保持在96%～99%之間。

2 濕法煙氣脫硫設備應用不銹鋼及高合金材料的必要性

作為脫硫設備，濕法煙氣脫硫系統在脫硫過程中，內部環境會伴有酸凝結情況，而酸濃度增高后則會對脫硫系統造成腐蝕，損害系統脫硫性能[2]。譬如在煙氣輸送至吸收塔后，其與濕漿液混合、冷卻后則會產生腐蝕性較強的亞硫酸、硫酸。這類酸溶液的PH值會低至1～1.5。隨著吸收劑的反應、吸收，系統內PH值明顯上升，保持在4～5左右，但煙氣在洗滌后仍然會攜帶部分酸溶液，伴著冷煙氣凝結于煙道口，導致系統內各結構受到腐蝕。高合金材料、不銹鋼使用后，ND鋼、鈦鋼復合板、鈦合金等材料可憑借內部的氮、鉻、鉬增強系統耐腐蝕性，使其能夠在運行中具有耐縫隙腐蝕、耐酸溶液腐蝕等性能，甚至可促進系統內壁保護膜恢復，完善濕法煙氣脫硫設備的整體性能[2]。

3 濕法煙氣脫硫設備內高合金材料與不銹鋼的具體運用

3.1 材料選用

濕法煙氣脫硫設備中，內部金屬材料腐蝕通常包括磨損腐蝕、電化學腐蝕、普通化學腐蝕等類型，為強化設備耐腐蝕性能，在選用高合金、不銹鋼材料時，同樣應注重材料選擇的合理性、科學性。具體來說，相關人與篩選高合金材料時，可根據濕法煙氣脫硫工藝中濕度、溫度、PH值等參數，估算設備腐蝕程度，隨后選擇具有對應性能的高合金材料，布設在相應腐蝕區域。

目前，傳統濕法脫硫設備中，Alloy 31合金、Incoloy 926合金、625合金、N08367、1.4529、C276合金等高合金材料使用頻次多，但自21世紀后，59合金被廣泛運用在濕法煙氣脫硫設備內。另外，脫硫裝置中選用高合金材料時，會從復合軋鋼板、碳鋼板貼襯合金、全合金結構、耐腐蝕鋼板中選出具體的材料，具體選擇對象與企業生產成本控制目標息息相關。而在選擇不銹鋼材料時，相關人員已摒棄傳統奧氏不銹鋼，將雙相不銹鋼投入脫硫項目內，將其作為濕法煙氣脫硫設備主材料，使脫硫系統內部保護層具有較強耐蝕性、塑韌性。同時能夠與耐氯化物、高合金材料融合后，讓脫硫設備兼具三者使用優勢，增強濕法脫硫設備耐腐蝕性能，為濕法脫硫工藝的高效實施創造有利條件。

3.2 應用部位

為發揮高合金、不銹鋼等材料在濕法脫硫設備中的應用價值，還應合理將相關參數設置在設備內對應位置上。濕法煙氣脫硫系統內，吸收塔、煙道、煙囪、吸收塔內件、攪拌裝置是腐蝕現象主要集中區域，其中吸收塔是濕法煙氣脫硫的重要場所。在運用高合金、不銹鋼等材料時，吸收塔內部結構中的噴淋管、攪拌器、除霧器均需運用防腐材料，即將不銹鋼、高合金作為該類結構的主材料[3]。另外，對于濕法脫硫設備中“非干濕交替”區域，可使用碳鋼貼襯合金板、碳鋼復合板、普通不銹鋼材料，例如316L不銹鋼。

需要注意的是，在關鍵部位中運用高合金、普通不銹鋼材料時，需根據材料性能對濕法脫硫設備進行耐腐蝕設計，使其在運行中整體耐蝕性能符合脫硫工藝要求。首先，吸收塔內循環泵需要設置在吸收塔周圍區域，使其作用于吸收塔內石膏，進入再循環階段。因此，在選擇不銹鋼材料時，應將鑄鋼作為循環泵外部材質，用A51作為循環泵頸套、葉輪，內部襯里材料為具有防滲漏作用的橡膠，密封劑SIC。其次，濕法煙氣脫硫設備中，脫硫裝置需借助煙氣擋門板進行輔助，且擋門板后方煙道會處于干濕交接區域。該區域內煙氣整體溫度將低于80℃，濕度大，內含亞硫酸、氯化物、氟化物等腐蝕性較強的物質，所以需應用耐腐蝕合金鋼板、雙相不銹鋼、鎳基合金等材料，增強系統整體耐腐蝕性。

表1 濕法煙氣脫硫中常用合金及不銹鋼的性能

3.3 具體應用

濕法煙氣脫硫設備中，雙相不銹鋼、鈦合金、鎳基合金屬于常用高合金材料、不銹鋼，可綜合各類材料的塑韌性、焊接性、耐蝕性特點，為濕法煙氣脫硫工藝的實施創造有利條件。首先，設備結構中2507合金、2205雙相不銹鋼的運用，可使濕法煙氣脫硫系統在脫硫過程中，各結構可抗裂隙腐蝕、酸溶液腐蝕，整體抗腐蝕能力強[4]。不僅如此，2507合金、2205雙相不銹鋼等材料在具體應用中，材料抗點蝕能力強，相較于傳統奧氏體相不銹鋼，材料的導熱性高、熱膨脹系數低。2205雙相不銹鋼中氮、鉬、鉻材料含量低，其微觀結構有助于提升設備內各裝置的抗應力、抗腐蝕能力，具體性能參數如表1所示。

其次，濕法煙氣脫硫設備中除高合金、不銹鋼材料外，金屬鈦也有著一定的應用。雖然它具有熱學不穩的特點，但在各類耐腐蝕介質中，純鈦耐腐性較強，在氯化物、氧化性介質處理中的耐腐蝕性可達最佳狀態中。所以在選用鈦合金作為煙氣脫硫主材料時，可有效增強脫硫設備的耐腐蝕性能。與此同時，相關人員可將10%～30%的鉬增加至鈦合金材料結構中，提升其在抗還原介質中的腐蝕性能增強。工業領域中，濕法煙氣脫硫設備中，純鈦、鉬、鋼材制作的鈦合金被廣泛應用，可作為設備煙道、排出裝置、煙囪內的防腐材料。

最后，制作鈦合金時，可采用爆炸一軋制、爆炸復合軋制等工藝，成本控制良好，加工流程更為成熟，值得在煙氣脫硫系統、設備內推廣應用。某火電廠在采用濕法煙氣脫硫工藝時，大范圍的制作鈦合金，且基于鈦合金抗金屬熔化、成套設施簡單等優勢，將其制作為濕法煙氣脫硫設備中的煙囪內壁、吸收塔內壁材料，代號為BRl、BR2、B0、Bl、B2的鈦鋼復合板使用效果明顯，可控制脫硫過程中酸溶液、內部有害物質對設備造成的腐蝕。其中B0、Bl、B2等2類管板、BRl、BR2等1類管板，可在煙氣脫硫設備防腐設計中作為個區域鋼板、保護層內壁，整體強度、耐腐蝕性符合設備脫硫需求。

4 結語

綜上所述，工業文明發展中，煙氣脫硫屬于生產活動中的重要貢獻，濕法煙氣脫硫設備的應用可有效提升煙氣脫硫率，凈化煙氣使其達到排放標準。但是為避免各類酸溶液、內部吸收劑引起的腐蝕，需重視雙相不銹鋼、鎳基合金等高合金、不銹鋼材料的運用，同時通過科學材料選用材料，確立材料規格型號，嚴格控制煙氣脫硫參數等方式，合理控制煙氣脫硫成本，突出濕法煙氣脫硫技術效率優勢，為我國工業生產的規范化發展。