湿法烟气脱硫设备不锈钢及高合金材料的运用探析

张 李

（江苏科达电力有限公司，江苏 南京 210000）

工业带动着社会经济增长，但随之而来的大气污染问题突出，在各类燃煤发电厂、火电厂中，二氧化硫成为主要污染物质。湿法烟气脱硫是脱除二氧化硫的重要工艺，基于该方法所设计的湿法烟气脱硫设备，可保障烟气脱硫效果。然而在该类工艺实施期间，设备内腐蚀风险较大，易损害设备脱硫性能，所以需采用新型高合金材料、不锈钢，增强设备耐腐蚀能力，优化湿法脱硫设备运行参数。

1 湿法烟气脱硫设备运行原理

工业生产中，各类先进生产活动中均会产生有害的大气污染物质，其中硫化物污染情况尤为突出。湿法烟气脱硫设备属于拥有完整处理工艺装置，内包括石膏脱水、排放、石灰石浆液制备、烟气、空气压缩、吸收塔等下级设备，具体结构包括石膏脱水机、烟气换热器、升压风机、增压风机、除雾器、氧化风机、吸收塔、旋流器、循环泵等[1]。其基本的运行原理是将水与石灰石粉混合，制备为浆液后倒入吸收塔内，使其作为吸收剂充分与设备内烟气融合。待该浆液与烟气内二氧化硫产生反应后，吸收塔可生成硫酸钙，且在饱和后结晶为石膏。石膏浆液从吸收塔浓缩、脱水排出后，整体含水量将低于10%，而脱硫处理后的烟气会进入除雾器，经烟囱排出大气[1]。在此期间，吸收塔内各类吸收剂会在循环泵协助下与烟气密切接触，对烟气脱硫，降低烟气内钙硫比，使湿法烟气脱硫设备整体脱硫率保持在96%～99%之间。

2 湿法烟气脱硫设备应用不锈钢及高合金材料的必要性

作为脱硫设备，湿法烟气脱硫系统在脱硫过程中，内部环境会伴有酸凝结情况，而酸浓度增高后则会对脱硫系统造成腐蚀，损害系统脱硫性能[2]。譬如在烟气输送至吸收塔后，其与湿浆液混合、冷却后则会产生腐蚀性较强的亚硫酸、硫酸。这类酸溶液的PH值会低至1～1.5。随着吸收剂的反应、吸收，系统内PH值明显上升，保持在4～5左右，但烟气在洗涤后仍然会携带部分酸溶液，伴着冷烟气凝结于烟道口，导致系统内各结构受到腐蚀。高合金材料、不锈钢使用后，ND钢、钛钢复合板、钛合金等材料可凭借内部的氮、铬、钼增强系统耐腐蚀性，使其能够在运行中具有耐缝隙腐蚀、耐酸溶液腐蚀等性能，甚至可促进系统内壁保护膜恢复，完善湿法烟气脱硫设备的整体性能[2]。

3 湿法烟气脱硫设备内高合金材料与不锈钢的具体运用

3.1 材料选用

湿法烟气脱硫设备中，内部金属材料腐蚀通常包括磨损腐蚀、电化学腐蚀、普通化学腐蚀等类型，为强化设备耐腐蚀性能，在选用高合金、不锈钢材料时，同样应注重材料选择的合理性、科学性。具体来说，相关人与筛选高合金材料时，可根据湿法烟气脱硫工艺中湿度、温度、PH值等参数，估算设备腐蚀程度，随后选择具有对应性能的高合金材料，布设在相应腐蚀区域。

目前，传统湿法脱硫设备中，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频次多，但自21世纪后，59合金被广泛运用在湿法烟气脱硫设备内。另外，脱硫装置中选用高合金材料时，会从复合轧钢板、碳钢板贴衬合金、全合金结构、耐腐蚀钢板中选出具体的材料，具体选择对象与企业生产成本控制目标息息相关。而在选择不锈钢材料时，相关人员已摒弃传统奥氏不锈钢，将双相不锈钢投入脱硫项目内，将其作为湿法烟气脱硫设备主材料，使脱硫系统内部保护层具有较强耐蚀性、塑韧性。同时能够与耐氯化物、高合金材料融合后，让脱硫设备兼具三者使用优势，增强湿法脱硫设备耐腐蚀性能，为湿法脱硫工艺的高效实施创造有利条件。

3.2 应用部位

为发挥高合金、不锈钢等材料在湿法脱硫设备中的应用价值，还应合理将相关参数设置在设备内对应位置上。湿法烟气脱硫系统内，吸收塔、烟道、烟囱、吸收塔内件、搅拌装置是腐蚀现象主要集中区域，其中吸收塔是湿法烟气脱硫的重要场所。在运用高合金、不锈钢等材料时，吸收塔内部结构中的喷淋管、搅拌器、除雾器均需运用防腐材料，即将不锈钢、高合金作为该类结构的主材料[3]。另外，对于湿法脱硫设备中“非干湿交替”区域，可使用碳钢贴衬合金板、碳钢复合板、普通不锈钢材料，例如316L不锈钢。

需要注意的是，在关键部位中运用高合金、普通不锈钢材料时，需根据材料性能对湿法脱硫设备进行耐腐蚀设计，使其在运行中整体耐蚀性能符合脱硫工艺要求。首先，吸收塔内循环泵需要设置在吸收塔周围区域，使其作用于吸收塔内石膏，进入再循环阶段。因此，在选择不锈钢材料时，应将铸钢作为循环泵外部材质，用A51作为循环泵颈套、叶轮，内部衬里材料为具有防渗漏作用的橡胶，密封剂SIC。其次，湿法烟气脱硫设备中，脱硫装置需借助烟气挡门板进行辅助，且挡门板后方烟道会处于干湿交接区域。该区域内烟气整体温度将低于80℃，湿度大，内含亚硫酸、氯化物、氟化物等腐蚀性较强的物质，所以需应用耐腐蚀合金钢板、双相不锈钢、镍基合金等材料，增强系统整体耐腐蚀性。

表1 湿法烟气脱硫中常用合金及不锈钢的性能

3.3 具体应用

湿法烟气脱硫设备中，双相不锈钢、钛合金、镍基合金属于常用高合金材料、不锈钢，可综合各类材料的塑韧性、焊接性、耐蚀性特点，为湿法烟气脱硫工艺的实施创造有利条件。首先，设备结构中2507合金、2205双相不锈钢的运用，可使湿法烟气脱硫系统在脱硫过程中，各结构可抗裂隙腐蚀、酸溶液腐蚀，整体抗腐蚀能力强[4]。不仅如此，2507合金、2205双相不锈钢等材料在具体应用中，材料抗点蚀能力强，相较于传统奥氏体相不锈钢，材料的导热性高、热膨胀系数低。2205双相不锈钢中氮、钼、铬材料含量低，其微观结构有助于提升设备内各装置的抗应力、抗腐蚀能力，具体性能参数如表1所示。

其次，湿法烟气脱硫设备中除高合金、不锈钢材料外，金属钛也有着一定的应用。虽然它具有热学不稳的特点，但在各类耐腐蚀介质中，纯钛耐腐性较强，在氯化物、氧化性介质处理中的耐腐蚀性可达最佳状态中。所以在选用钛合金作为烟气脱硫主材料时，可有效增强脱硫设备的耐腐蚀性能。与此同时，相关人员可将10%～30%的钼增加至钛合金材料结构中，提升其在抗还原介质中的腐蚀性能增强。工业领域中，湿法烟气脱硫设备中，纯钛、钼、钢材制作的钛合金被广泛应用，可作为设备烟道、排出装置、烟囱内的防腐材料。

最后，制作钛合金时，可采用爆炸一轧制、爆炸复合轧制等工艺，成本控制良好，加工流程更为成熟，值得在烟气脱硫系统、设备内推广应用。某火电厂在采用湿法烟气脱硫工艺时，大范围的制作钛合金，且基于钛合金抗金属熔化、成套设施简单等优势，将其制作为湿法烟气脱硫设备中的烟囱内壁、吸收塔内壁材料，代号为BRl、BR2、B0、Bl、B2的钛钢复合板使用效果明显，可控制脱硫过程中酸溶液、内部有害物质对设备造成的腐蚀。其中B0、Bl、B2等2类管板、BRl、BR2等1类管板，可在烟气脱硫设备防腐设计中作为个区域钢板、保护层内壁，整体强度、耐腐蚀性符合设备脱硫需求。

4 结语

综上所述，工业文明发展中，烟气脱硫属于生产活动中的重要贡献，湿法烟气脱硫设备的应用可有效提升烟气脱硫率，净化烟气使其达到排放标准。但是为避免各类酸溶液、内部吸收剂引起的腐蚀，需重视双相不锈钢、镍基合金等高合金、不锈钢材料的运用，同时通过科学材料选用材料，确立材料规格型号，严格控制烟气脱硫参数等方式，合理控制烟气脱硫成本，突出湿法烟气脱硫技术效率优势，为我国工业生产的规范化发展。