【摘  要】通过对环保政策、烟气脱硫系统的腐蚀环境条件、各类防腐蚀材料在脱硫系统的应用效果、使用寿命及其造价等的简要介绍，并以耐腐蚀型玻璃钢的特点为基础，揭示出玻璃钢材料在我国烟气脱硫系统的应用前景。

【关键词】玻璃钢  脱硫  防腐蚀  应用  进展

 

1. 前言

SO2是造成大气污染的主要污染物之一，有效控制工业烟气中SO2是当前刻不容缓的环保课题。

据联合国环境规划署1988年公布的统计资料显示,SO2已成为大污染物,人类每年向大气排放的SO2达118亿t。

我国2005年二氧化硫排放量高达2549万吨，已成为SO2排放大国。由此造成的经济损失超过5000亿元币！

在这些SO2排放中，工业来源排放量占总排放量的83％。其中我国目前的1次能源消耗中，煤炭占76％，在今后若干年内还有上升的趋势。我国每年排入大气的87％的SO2来源于煤的直接燃烧。其中大约一半来自于火力发电厂，随着我国工业化进程的不断加快，SO2的排放量也日渐增多。

由于燃煤、含硫较高的重油和矿物原料中本身含硫、氟化钙等，烟气中含有大量的二氧化硫、HF等有毒有害气体，对大气造成严重污染，是酸雨的主要成因。目前，我国国土面积的40%已变成酸雨区，酸雨和二氧化硫污染造成农作物、森林和人体健康等方面的经济损失严重，成为制约我国经济和社会发展的重要因素。

为遏制酸雨污染的进一步发展，1998年1月21 日国务院以国函[1998] 5号文批准了环保局制定的《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》。以火电厂为例，新建、改建燃煤含硫量大于1%的电厂，必须建设脱硫设施;现有燃煤含硫量大于1%的电厂，到2000年前采取减排措施，在2010年前分批建成脱硫设施或采取其它具有相当效果的措施。2008年，环保总局又编制了《酸雨和二氧化硫污染防治“十一五”规划》，确保到2010年二氧化硫排放总量比2005年减少10%，控制在2294.4 万吨以内；火电行业二氧化硫排放量控制在1000 万吨以内，单位发电量二氧化硫排放强度比2005年降低50%。到2020年，二氧化硫排放总量在2010年的基础上明显下降。

根据发展改革委公布的2008年度火电厂烟气脱硫产业相关信息，2008年底，我国火电厂烟气脱硫装机容量超过3.79亿千瓦，约占煤电装机总容量的66％。当年投运10万千瓦及以上火电机组脱硫装置1.10亿千瓦，比2007年减少5.2％。在国内已形成规模达164亿元币的巨大市场。

按照这一规划，2009年火电行业新增脱硫装机容量5000MW，按照目前的脱硫行情，需要投资80亿元币。预计到2020年，总的脱硫装机容量将增至723000MW。[-page-]

2. 脱硫系统的腐蚀环境

2.1  脱硫工艺简介

烟气脱硫系统用于火力电厂的功能，主要是将烟气中之硫化物除去。脱硫的方法有2种：一是在燃煤中添加吸收剂，使得SO2在燃烧过程中反应生成固体废物，残留在粉煤灰中。这种脱硫技术又称之为干法脱硫，其效率不超过80%，现已很少采用；另一种是在除尘器之后加设吸收塔，采用碱性液体来洗涤、吸收烟气中的SO2，从而达到净化烟气的目的。该技术又称湿法烟气脱硫，理论脱硫率可达99%。

2.2  湿法烟气脱硫的历史

燃料燃烧后产生的高热烟气，经湿式烟气脱硫系统，在冷却器中降温，然后进入吸收塔与喷淋而下的石灰水接触，若烟气含SO2，则SO2 溶解在石灰石水溶液中形成亚硫酸盐，烟气的之氧气进一步氧化此亚硫酸盐而成硫酸盐。

自1860年起，火力发电厂因燃料中含有硫杂质燃烧而生成SO2烟气，便开始使用水或浆液来脱除的设备[1]。但个商业运转的FGD系统则是1930年代建于英格兰之Battersea、Swansea和Fulham等电厂。Battersea电厂使用Thames河中弱碱性的水作为吸收剂，而Swansea 和Fulham 则使用石灰浆滞留式反应槽。

由于在随后的第二次大战中，这些圆柱状高耸构筑物沦为轰炸的好目标，因此英国电厂的FGD设施被全部关闭，使得FGD的发展停滞了很长一段时间，直到20世纪70年代环保时代的到来，FGD才重新引起人们的注意。

目前美国的烟气脱硫系统装置容量已经超过全容量之半数，亦即超过72,000 MW之发电容量，除硫程序以利用石灰石／石膏浆液处理使用广 [2]。

2.3  脱硫系统防腐蚀材料应用概述

吸收二氧化硫后的浆液其pH 值约在5～6.5 之间。FGD 系统在处理硫氧化物时，SO2 部份被氧化成SO3，烟气中的SO3 与水气含量常随FGD 系统内的温度而变，如果环境温度低于露点温度，SO3 被凝结的水气吸收而生成硫酸，如果烟气中含有氯离子或氟离子，则会相伴生成盐酸或氢氟酸，这些酸性溶液造成金属的腐蚀行为即称为露点腐蚀。FGD 系统设备的腐蚀，通常包含高温腐蚀及露点腐蚀。系统之前烟气冷却器、除尘塔、吸收塔、加热器等四个位置，因环境条件不同而对金属有不同程度的腐蚀性。

火力发电厂发电时因燃料来源不同，所以硫杂质量各异，燃烧生成之烟气量测到不同SO2 浓度，发电机组在运转期间烟气温度在110℃～150℃。若停机时烟气温度就会低于露点，造成露点腐蚀。从防蚀观点而言，将FGD 系统温度保持在露点以上，应可防止露点腐蚀。

但火力电厂由于有高峰及峰谷供电的操作起停实际需要，常常无法避免露点腐蚀。

为了解决湿法烟气脱硫所带来的设备腐蚀问题，欧美先后采用了多种防腐蚀材料和防腐蚀技术，例如采用价格昂贵的高镍合金C-276、C-22，特种不锈钢316、317LM，设备内衬耐温防腐蚀橡胶、耐温防腐蚀玻璃鳞片，后来也采用耐温防腐蚀玻璃钢材料等，经过多种实验、对比，结果发现玻璃钢是具性价比的脱硫系统防腐蚀材料。[-page-]

3. 玻璃钢在脱硫系统中的应用

3.1  玻璃钢与其他防腐蚀材料的性价比

由于湿法烟气脱硫给FGD相关设备带来的严重腐蚀，电厂不得不尝试采取各种措施，来减缓设备腐蚀、降低电厂的运行成本。自1970年代大规模工业化烟气脱硫开始，经过大量的试验、试用，结果发现，在大多数情况下，玻璃钢材料均是佳的防腐蚀材料。

在这方面，国际能源署清洁煤中心进行了大量的、持续数年的试验、调研和统计，得出如下对比数据[3]：

表3-1：不同材料在脱硫系统中的的耐腐蚀性能

防腐材料	腐蚀介质
	硫酸	盐酸	氯酸盐
317L 不锈钢	25℃，＜5%	不推荐使用	不推荐使用
环氧乙烯基酯树脂FRP	95℃，＜30%	82℃，＜37%	100℃，全浓度
Alloy C-276	95℃，＜30%	82℃，＜5%	65℃，＜20,000ppm

不同材料在石灰浆液管道中的造价对比，参见表3-2所示。

表3-2：不同材料用作石灰浆液管道时的造价对比（1994年数据）

管道材料	15 cm 直径管道		30 cm直径管道
	建造造价	造价对比	建造造价	造价对比
乙烯基酯树脂FRP	$1,661	1.0	$4,767	1.0
碳钢内衬橡胶	$2,963	1.78	$7,364	1.55
316 不锈钢	$5,346	3.21	$14,288	3.0

除雾器用不同材料制作时的造价对比，参见表3-3所示：

表3-3：不同材料用作除雾器时的造价对比（1994年数据）

材料	建造造价	造价对比
FRP	$300,000	1.0
317L 不锈钢	$600,000	2.0
高镍合金 C-276	$1,500,000	5.0

不同材料在脱硫塔塔体时的应用对比，参见表3-4所示：

      表3-4：不同材料用作脱硫塔本体时的造价对比（1995、1996年数据）

材料	4x13 m 吸收塔		12x33 m 吸收塔
	建造造价	造价对比	建造造价	造价对比
乙烯基酯树脂FRP	$175,000