【摘  要】通過對環保政策、煙氣脫硫系統的腐蝕環境條件、各類防腐蝕材料在脫硫系統的應用效果、使用壽命及其造價等的簡要介紹，并以耐腐蝕型玻璃鋼的特點為基礎，揭示出玻璃鋼材料在我國煙氣脫硫系統的應用前景。

【關鍵詞】玻璃鋼  脫硫  防腐蝕  應用  進展

 

1. 前言

SO2是造成大氣污染的主要污染物之一，有效控制工業煙氣中SO2是當前刻不容緩的環保課題。

據聯合國環境規劃署1988年公布的統計資料顯示,SO2已成為大污染物,人類每年向大氣排放的SO2達118億t。

我國2005年二氧化硫排放量高達2549萬噸，已成為SO2排放大國。由此造成的經濟損失超過5000億元幣！

在這些SO2排放中，工業來源排放量占總排放量的83％。其中我國目前的1次能源消耗中，煤炭占76％，在今后若干年內還有上升的趨勢。我國每年排入大氣的87％的SO2來源于煤的直接燃燒。其中大約一半來自于火力發電廠，隨著我國工業化進程的不斷加快，SO2的排放量也日漸增多。

由于燃煤、含硫較高的重油和礦物原料中本身含硫、氟化鈣等，煙氣中含有大量的二氧化硫、HF等有毒有害氣體，對大氣造成嚴重污染，是酸雨的主要成因。目前，我國國土面積的40%已變成酸雨區，酸雨和二氧化硫污染造成農作物、森林和人體健康等方面的經濟損失嚴重，成為制約我國經濟和社會發展的重要因素。

為遏制酸雨污染的進一步發展，1998年1月21 日國務院以國函[1998] 5號文批準了環保局制定的《酸雨控制區和二氧化硫污染控制區劃分方案》。以火電廠為例，新建、改建燃煤含硫量大于1%的電廠，必須建設脫硫設施;現有燃煤含硫量大于1%的電廠，到2000年前采取減排措施，在2010年前分批建成脫硫設施或采取其它具有相當效果的措施。2008年，環?？偩钟志幹屏恕端嵊旰投趸蛭廴痉乐?SPAN lang=EN-US>“十一五”規劃》，確保到2010年二氧化硫排放總量比2005年減少10%，控制在2294.4 萬噸以內；火電行業二氧化硫排放量控制在1000 萬噸以內，單位發電量二氧化硫排放強度比2005年降低50%。到2020年，二氧化硫排放總量在2010年的基礎上明顯下降。

根據發展改革委公布的2008年度火電廠煙氣脫硫產業相關信息，2008年底，我國火電廠煙氣脫硫裝機容量超過3.79億千瓦，約占煤電裝機總容量的66％。當年投運10萬千瓦及以上火電機組脫硫裝置1.10億千瓦，比2007年減少5.2％。在國內已形成規模達164億元幣的巨大市場。

按照這一規劃，2009年火電行業新增脫硫裝機容量5000MW，按照目前的脫硫行情，需要投資80億元幣。預計到2020年，總的脫硫裝機容量將增至723000MW。[-page-]

2. 脫硫系統的腐蝕環境

2.1  脫硫工藝簡介

煙氣脫硫系統用于火力電廠的功能，主要是將煙氣中之硫化物除去。脫硫的方法有2種：一是在燃煤中添加吸收劑，使得SO2在燃燒過程中反應生成固體廢物，殘留在粉煤灰中。這種脫硫技術又稱之為干法脫硫，其效率不超過80%，現已很少采用；另一種是在除塵器之后加設吸收塔，采用堿性液體來洗滌、吸收煙氣中的SO2，從而達到凈化煙氣的目的。該技術又稱濕法煙氣脫硫，理論脫硫率可達99%。

2.2  濕法煙氣脫硫的歷史

燃料燃燒后產生的高熱煙氣，經濕式煙氣脫硫系統，在冷卻器中降溫，然后進入吸收塔與噴淋而下的石灰水接觸，若煙氣含SO2，則SO2 溶解在石灰石水溶液中形成亞硫酸鹽，煙氣的之氧氣進一步氧化此亞硫酸鹽而成硫酸鹽。

自1860年起，火力發電廠因燃料中含有硫雜質燃燒而生成SO2煙氣，便開始使用水或漿液來脫除的設備[1]。但個商業運轉的FGD系統則是1930年代建于英格蘭之Battersea、Swansea和Fulham等電廠。Battersea電廠使用Thames河中弱堿性的水作為吸收劑，而Swansea 和Fulham 則使用石灰漿滯留式反應槽。

由于在隨后的第二次大戰中，這些圓柱狀高聳構筑物淪為轟炸的好目標，因此英國電廠的FGD設施被全部關閉，使得FGD的發展停滯了很長一段時間，直到20世紀70年代環保時代的到來，FGD才重新引起人們的注意。

目前美國的煙氣脫硫系統裝置容量已經超過全容量之半數，亦即超過72,000 MW之發電容量，除硫程序以利用石灰石／石膏漿液處理使用廣 [2]。

2.3  脫硫系統防腐蝕材料應用概述

吸收二氧化硫后的漿液其pH 值約在5～6.5 之間。FGD 系統在處理硫氧化物時，SO2 部份被氧化成SO3，煙氣中的SO3 與水氣含量常隨FGD 系統內的溫度而變，如果環境溫度低于露點溫度，SO3 被凝結的水氣吸收而生成硫酸，如果煙氣中含有氯離子或氟離子，則會相伴生成鹽酸或氫氟酸，這些酸性溶液造成金屬的腐蝕行為即稱為露點腐蝕。FGD 系統設備的腐蝕，通常包含高溫腐蝕及露點腐蝕。系統之前煙氣冷卻器、除塵塔、吸收塔、加熱器等四個位置，因環境條件不同而對金屬有不同程度的腐蝕性。

火力發電廠發電時因燃料來源不同，所以硫雜質量各異，燃燒生成之煙氣量測到不同SO2 濃度，發電機組在運轉期間煙氣溫度在110℃～150℃。若停機時煙氣溫度就會低于露點，造成露點腐蝕。從防蝕觀點而言，將FGD 系統溫度保持在露點以上，應可防止露點腐蝕。

但火力電廠由于有高峰及峰谷供電的操作起停實際需要，常常無法避免露點腐蝕。

為了解決濕法煙氣脫硫所帶來的設備腐蝕問題，歐美先后采用了多種防腐蝕材料和防腐蝕技術，例如采用價格昂貴的高鎳合金C-276、C-22，特種不銹鋼316、317LM，設備內襯耐溫防腐蝕橡膠、耐溫防腐蝕玻璃鱗片，后來也采用耐溫防腐蝕玻璃鋼材料等，經過多種實驗、對比，結果發現玻璃鋼是具性價比的脫硫系統防腐蝕材料。[-page-]

3. 玻璃鋼在脫硫系統中的應用

3.1  玻璃鋼與其他防腐蝕材料的性價比

由于濕法煙氣脫硫給FGD相關設備帶來的嚴重腐蝕，電廠不得不嘗試采取各種措施，來減緩設備腐蝕、降低電廠的運行成本。自1970年代大規模工業化煙氣脫硫開始，經過大量的試驗、試用，結果發現，在大多數情況下，玻璃鋼材料均是佳的防腐蝕材料。

在這方面，國際能源署清潔煤中心進行了大量的、持續數年的試驗、調研和統計，得出如下對比數據[3]：

表3-1：不同材料在脫硫系統中的的耐腐蝕性能

防腐材料	腐蝕介質
	硫酸	鹽酸	氯酸鹽
317L 不銹鋼	25℃，＜5%	不推薦使用	不推薦使用
環氧乙烯基酯樹脂FRP	95℃，＜30%	82℃，＜37%	100℃，全濃度
Alloy C-276	95℃，＜30%	82℃，＜5%	65℃，＜20,000ppm

不同材料在石灰漿液管道中的造價對比，參見表3-2所示。

表3-2：不同材料用作石灰漿液管道時的造價對比（1994年數據）

管道材料	15 cm 直徑管道		30 cm直徑管道
	建造造價	造價對比	建造造價	造價對比
乙烯基酯樹脂FRP	$1,661	1.0	$4,767	1.0
碳鋼內襯橡膠	$2,963	1.78	$7,364	1.55
316 不銹鋼	$5,346	3.21	$14,288	3.0

除霧器用不同材料制作時的造價對比，參見表3-3所示：

表3-3：不同材料用作除霧器時的造價對比（1994年數據）

材料	建造造價	造價對比
FRP	$300,000	1.0
317L 不銹鋼	$600,000	2.0
高鎳合金 C-276	$1,500,000	5.0

不同材料在脫硫塔塔體時的應用對比，參見表3-4所示：

      表3-4：不同材料用作脫硫塔本體時的造價對比（1995、1996年數據）

材料	4x13 m 吸收塔		12x33 m 吸收塔
	建造造價	造價對比	建造造價	造價對比
乙烯基酯樹脂FRP	$175,000