1、 火電廠濕法煙氣脫硫設(shè)備(FGD)用防腐材料的選用 美國(guó)哈氏合金國(guó)際公司(HAYNES International)上海代表處 上海漢斯商務(wù)咨詢(HW)有限公司1. 煙氣脫硫裝置(FGD) 需要防腐的襯里材料目前，由于環(huán)保對(duì)火電廠二氧化硫排放量的嚴(yán)格要求，已要求火電廠配置煙氣脫硫裝置。在眾多煙氣脫硫技術(shù)中，濕法煙氣脫硫技術(shù)(FGD)由于其脫硫效率高而成為火電廠的首選。80年代以來(lái)，濕法煙氣脫硫技術(shù)(FGD) 有了較大的改進(jìn)，主要表現(xiàn)在該技術(shù)中的主要缺點(diǎn)的克服，如：吸收塔成為集予洗滌、冷卻、吸收、氧化于一體的的裝置；以石灰石取代石灰；以及系統(tǒng)中的結(jié)垢、堵塞等問(wèn)題逐步獲得了解決等。但是，存在的影響

2、濕法煙氣脫硫設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要問(wèn)題是其設(shè)備使用的非金屬材料的內(nèi)襯易損壞且壽命較短，需經(jīng)常檢查，雖然其一次性投資價(jià)格較低。例如：l 玻璃鱗片樹(shù)脂襯里-入口管部分的壽命低于1年，出口管部分的壽命3-6年-設(shè)備檢修時(shí)需對(duì)襯里進(jìn)行檢查-對(duì)結(jié)構(gòu)支撐的焊接和維修很困難l 其它聚合物襯里-其性能與玻璃鱗片樹(shù)脂襯里類似，但比玻璃片襯里璃更易滲水和滲酸l 橡膠襯里-用于諸如混合罐等低溫區(qū)域-在歐洲地區(qū)有較多的使用，在美國(guó)很少使用-對(duì)結(jié)構(gòu)支撐的焊接和維修很困難l 耐火材料-容易受酸腐蝕-對(duì)溫度波動(dòng)造成的熱沖擊和熱振動(dòng)敏感-需要檢驗(yàn)和維修這種情況下，使用金屬耐蝕材料作襯里就十分必要。尤其是：耐蝕合金和復(fù)合金屬工

3、藝以及合金材料”貼墻紙(Wall Papering)”內(nèi)襯里等技術(shù)的發(fā)展，在火力發(fā)電廠煙氣脫硫(FGD)設(shè)備中越來(lái)越多的大量使用HASTELLOY耐蝕合金作為管道以及諸如洗滌器(Scrubber)、吸收塔及混合罐等容器的防腐襯里和各種閘門及密封材料。一個(gè)裝有Babcock & Wilcox脫硫系統(tǒng)的400MW電廠(煤中含2.3%S)更換襯里的實(shí)例說(shuō)明了上述的情況。l FGD投運(yùn)時(shí)間:1981l 再熱區(qū)旁路管道原用:鋁酸鈣耐火材料l 各種模量卸載擋板原用:各種不銹鋼l 出口管道底板原用:襯里的碳鋼(玻璃鱗片/聚酯)l 1982:將鋁酸鈣耐火材料更換為硅酸鉀混凝土l 1985:將不銹鋼擋板

4、更換為C-276合金l 1986:將硅酸鉀混凝土更換為C-276、C-22和H-9M合金l 1987:將玻璃鱗片/聚酯包層更換為HASTELLOY C-22合金l 用量:HASTELLOY C-276、C-22、H-9M合金25t(50仟磅) 類似這樣的例子還有很多。2.煙氣脫硫(FGD)設(shè)備中各種襯里材料的經(jīng)濟(jì)性比較2.1原則2.1.1設(shè)備的周期成本這里,需要考慮的是整個(gè)FGD脫硫設(shè)備在整個(gè)使用壽命時(shí)間中的整體費(fèi)用消耗。其計(jì)算方法為周期成本。周期成本包括設(shè)備基建時(shí)的一次投資加上在整個(gè)使用壽命時(shí)間內(nèi)的檢查、檢驗(yàn)及更換等費(fèi)用以及非計(jì)劃仃機(jī)所造成的損失等的總和。2.1.2兩種情況的周期成本比較有兩

5、種情況:第一種是使用價(jià)格便宜的諸如玻璃鱗片、混凝土、耐火材料以及橡膠等非金屬材料作FGD設(shè)備中管道及容器中的防腐襯里。好處是，初投資很低，但由于易損壞，而且其使用壽命也不長(zhǎng)，需要經(jīng)常檢查、檢驗(yàn)及更換，結(jié)果總費(fèi)用即設(shè)備的周期成本反而大。如果因襯里損壞而造成非計(jì)劃仃機(jī)，則加上停電等損失則更不可估量。當(dāng)然，這種費(fèi)用是分段付出，不是一次付出。第二種情況是，在FGD設(shè)備中管道及容器中使用諸如HASTELLOY C-276、C-22等耐蝕合金作襯里材料，雖一次性投資大，但由于其耐蝕性好，使用壽命長(zhǎng)，顯著地減少了運(yùn)行中的檢查、檢驗(yàn)及更換等工作量和費(fèi)用。在設(shè)備的整個(gè)使用壽命期內(nèi)，其總費(fèi)用，即周期成本會(huì)低得多。

6、如果加上避免了非計(jì)劃仃機(jī)的效益，則收益更為可觀。使用耐蝕合金的一次性投資成本還會(huì)隨著襯里工藝的發(fā)展如設(shè)備內(nèi)表的耐蝕合金”墻紙”技術(shù)等，使使用材料更省而降低。2.2 美國(guó)Gibson電廠5號(hào)機(jī)組脫硫設(shè)備的各襯里材料的經(jīng)濟(jì)性比較(美元) 實(shí)例 (選自Ronald L.Richard的1987年的資料) 材料名稱 使用壽命 不計(jì)仃電的現(xiàn)值費(fèi)用 計(jì)算仃電的現(xiàn)值費(fèi)用Ca-Al-Si耐火噴漿 3年 US$9,767,904 US$20,879,187澆注乙烯酯化樹(shù)脂 5年 US$3,955,803 US$11,699,196澆注熱固化樹(shù)脂 5年 US$4,562,900 US$13,501,053哈氏合金

7、襯里 10年 US$5,673,526 US$9,951,350對(duì)經(jīng)濟(jì)性比較結(jié)果有兩種兩種選擇。第一，如果只考慮一次檢修，肯定會(huì)首選鋼筋加固的有機(jī)材料玻璃片襯里，因?yàn)榧词辜尤腚娏p失費(fèi)用，它的費(fèi)用也是最低的。而合金襯里則顯示費(fèi)用最高。第二，如果按整個(gè)30年的壽命時(shí)間來(lái)考慮，則第一種考慮中最高費(fèi)用的合金襯里材料恰恰是最好的選擇，即HASTELLOY C-276合金在為期30年的電廠整個(gè)壽命時(shí)間其所需費(fèi)用最小并最合理。按C-276合金10年實(shí)際使用壽命考慮，如上表所示，其電廠整個(gè)壽命期間的計(jì)入仃電的現(xiàn)值費(fèi)用在四種材料的比較中是最低的，如不計(jì)入仃電的現(xiàn)值費(fèi)用，則略高于表中5年壽命的非金屬襯里材料，但

8、是，按Gibson電廠自有的工業(yè)性試驗(yàn)數(shù)據(jù)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為在FGD設(shè)備中使用的HASTELLOY C-276合金襯里，其實(shí)際使用壽命可望為20-30年，因此，上述計(jì)算中以10年壽命計(jì)算C-276合金是十分保守的。如對(duì)C-276合金改以20年實(shí)際壽命計(jì)，則其計(jì)算結(jié)果的優(yōu)越性是十分明顯的。通過(guò)試驗(yàn)及經(jīng)濟(jì)比較，美國(guó)印地安納公共服務(wù)公司對(duì)其Gibson電廠5號(hào)機(jī)組的脫硫設(shè)備管道內(nèi)襯材料的結(jié)論是決定采用HASTELLOY C-276合金并在1985和1986兩年仃機(jī)時(shí)進(jìn)行裝設(shè)，在仃機(jī)檢修時(shí)，由于機(jī)組其它消缺工作需要進(jìn)行，實(shí)際上并未因更換合金襯里材料而延長(zhǎng)檢修時(shí)間，因而不必計(jì)入仃電損失費(fèi)用。經(jīng)過(guò)兩年的運(yùn)行

9、，1987年檢查時(shí)該管道C-276合金襯里層未有明顯的變形發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)認(rèn)為沒(méi)有理由認(rèn)為這C-276合金襯里不能運(yùn)行到機(jī)組的設(shè)計(jì)壽命期限。出報(bào)告時(shí)是2002年，離1987年已過(guò)去15年，Gibson電廠5號(hào)機(jī)組脫硫設(shè)備管道仍為更換C-276合金襯里。3. 煙氣脫硫(FGD)設(shè)備中使用的耐蝕合金和HASTELLOY合金襯里材料3.1 HASTELLOY耐蝕合金襯里材料HASTELLOY C系列耐蝕合金，如C-276、C-22以及近期應(yīng)用的C-2000合金等是由HAYNES公司經(jīng)多年試驗(yàn)研究開(kāi)發(fā)出的在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中使用的耐蝕合金。在經(jīng)過(guò)系列試樣試驗(yàn)，長(zhǎng)時(shí)間實(shí)際工況下的掛片試驗(yàn)以工業(yè)性試驗(yàn)后廣泛應(yīng)用于濕法

10、煙氣脫硫設(shè)備并已有超過(guò)廿年的實(shí)際應(yīng)用歷史。另外，尚有早期應(yīng)用于FGD設(shè)備作為耐蝕內(nèi)襯的試驗(yàn)材料的HASTELLOY耐蝕合金H9M和G30合金等。3.1.1 C-276合金。是Ni基合金，其主要成分為: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。從1980年應(yīng)用于濕法煙氣脫硫設(shè)備以來(lái)，有如下的電廠實(shí)際應(yīng)用實(shí)例(括弧中數(shù)字為開(kāi)始運(yùn)行的年份):南密西西比電力公司R.D.Morrow電廠(1980)伊里諾斯中央電燈公司Duck Creek電廠(1983) 伊里諾斯中央公共服務(wù)公司Newton電廠(1984)東肯塔基公司Spu

11、rlock電廠(1984)路易斯維爾煤氣和電力公司Mill Creek電廠(1984)得克薩斯電力公司Tatum,Texas(1984，尚使用了C-22)城市電力公司Springfield，Missouri(1985)印第安納公共服務(wù)公司Gibson電廠(1985)北印第安納公共服務(wù)公司Schahfer電廠(1985，尚使用了C-22)南伊里諾斯電力公司Marion，Illinois(1985)坦帕電力，Big Bend4號(hào)電廠(1985)猶它電燈電力公司Hunter電廠(1986，尚使用了C-22)圣米格電力公司Jourdanton，Texas(1986-87，尚使用了C-22)老多米尼(1

12、998年新裝煙囪) 法來(lái)，越南(1999年新裝)弗吉尼亞電力(1999年新裝煙囪)塞明諾爾電力(2000年新裝，分離器)SIGECO(2000年，代替C-276合金)3.1.2 C-22合金。也是Ni基合金，其主要成分為:56%Ni，22%Cr，13%Mo，3%Fe，3%W，2.5%Co，0.5%Mn，0.35%V，0.08%Si和0.01%C。從1984年應(yīng)用于濕法煙氣脫硫設(shè)備以來(lái)，有如下的電廠實(shí)際應(yīng)用實(shí)例(括弧中數(shù)字為開(kāi)始運(yùn)行的年份): 得克薩斯電力Tatum,Texas(1984，尚使用了C-276)亞里桑拿公共服務(wù)公司Cholla電廠(1985) 北印第安納公共服務(wù)公司Schahfer

13、電廠(1985，尚使用了C-276) 北印第安納公共服務(wù)公司Schahfer電廠(1985) 猶它電燈電力公司Hunter電廠(1986，尚使用了C-276)西南電力公司Marshall，Texas(1986) 圣米格電力公司Jourdanton，Texas(1986-87，尚使用了C-276)阿拉巴馬電力Tombigbee電廠(1986-87)下科羅拉多河管理局Lagrange,Texas(1987) 猶它電燈電力公司Huntington,Texas(1987)聯(lián)合電力Clifton Hill,Missouri(1987)明可它電力公司Milton R.Young電廠(1987)印第安納波里

14、斯電燈電力公司Petersburg,Indiana(1987)南印第安納煤氣電力公司AB Brown電廠(1987)地塞脫G和T公司Bonaza,Utah(1988)紐約州煤氣電力公司Sommerset,New York(1988)得克薩斯電力Rockdate,Texas(1988)迪塞來(lái)脫電力公司Vernal,Utah(1988)圣梯電力公司Cross,South Carolina(1988)城市電力公司Springfield，Missouri(1988)內(nèi)華達(dá)電力Reid Gardner電廠(1988) 亞里桑拿公共服務(wù)公司Four Corner #5電廠(1988)南印第安納煤氣電力公司

15、W.Franklin,Indiana(1988)圣梯電力公司Cross,South Carolina(1989)得克薩斯電力Monticello,Texas(1989)明可它電力公司Milton R.Young電廠(1989)路蒙斯伯格，東部德國(guó)(1989)英國(guó)國(guó)家電力Drax電廠,英國(guó)(1989)休斯頓電燈電力公司Thompson,Texas(1990)亞里桑拿公共服務(wù)公司Four Corner #4電廠(1990)紐約州煤氣電力公司Sommerset,New York(1990)得克薩斯電力Mt.Pleasant,Texas(1990)下科羅拉多河管理局Lagrange,Texas(199

16、0)北印第安納公共服務(wù)公司Chesterton, Indiana(1990) 路易斯安納中央電力公司Mansfield,Louisiana(1990)圣米格電力公司Jourdanton，Texas(1991)喬治亞電力Yates電廠(1991)休斯頓電燈電力公司Paris,Texas(1991)下科羅拉多河管理局Lagrange,Texas(1991)內(nèi)華達(dá)電力Reid Gardner電廠(1991)北印第安納公共服務(wù)公司Baily電廠(1991)科羅拉多UTE Craig電廠(1991)杰克森維爾電力St. Johns River電廠(1991)印第安納波里斯電燈電力公司Petersburg

17、,Indiana(1991)英國(guó)國(guó)家電力Drax電廠,英國(guó)(1991)北印第安納公共服務(wù)公司Schahfer電廠(1991)ENEL(意大利國(guó)家電力)Brindisi South,Italy & Fiume Santo, Italy(1991)布里迪斯，意大利(1998年，更換C-22)卡爾仃納爾FG(1999年，代替煙囪原用的碳鋼)奧蘭多電力(1999年，代替625合金)NIPSCO(1999年，代替C-276合金)卡麥爾柯，土耳其(1999年新裝)ENEL，沙特阿刺伯(2000年新裝)NIPSCO(2000年，代C-276)多米尼電力(2000年新裝)3.1.3 C-2000合金。

18、也是Ni基合金，其主要成分為:59%Ni，23%Cr，16%Mo，1.6%Cu，0.08%Si和0.01%C。相比于C-276，在FGD的相同區(qū)域使用，有更高的抗應(yīng)力腐蝕和局部腐蝕的能力，在FGD中可替換C-276合金。從1998年用始的統(tǒng)計(jì)資料表明，有如下的電廠應(yīng)用于濕法煙氣脫硫設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用實(shí)例(括弧中數(shù)字為安裝的年份): 路易斯維爾煤氣和電力公司Mill Creek 4(1998年春天，替代C-276合金)路易斯維爾煤氣和電力公司Cane Run 5(1998年9月，替代C-276合金)路易斯維爾煤氣和電力公司Mill Creek 3(1999年2月，替代C-276合金)何塞爾能源Mer

19、om電廠1號(hào)機(jī)組(1999年3月，替代C-276合金)路易斯維爾煤氣和電力公司Cane Run 6(1999年4月，替代C-276合金)路易斯維爾煤氣和電力公司Trimble 3和4(1999年5月，替代Ti合金)路易斯維爾煤氣和電力公司Mill Creek 3(2000年3月，替代625合金)南密西西比電力公司(2000年3月，替代C-276合金)路易斯維爾煤氣和電力公司Mill Creek 1(2000年3月，替代C-276合金)路易斯維爾煤氣和電力公司Mill Creek 4(2000年3月，替代625合金)因特爾蒙坦電力Delta電廠(2000年4月)何塞爾能源Merom電廠2號(hào)機(jī)組(2000年4月，替代C-276合金)IP & L匹茲堡發(fā)電公司1號(hào)(2000