原文取自美國電站排煙污染控制研討會MEGA論文集#32；由美國能源部，美國電力研究院，美國國家能源技術研究所等主辦。
　　在安裝濕法或干法煙氣脫硫裝置時，需要考慮許多因素。這些因素包括初期投資、合金和其他內(nèi)襯材料的可用性、時間進度，以及以后的運行和維護費用。如何選擇防腐蝕材料，確保設備長期免維護運行也是需要考慮的重要因素之一。當前的市場條件對設備的要求很高，建設周期又短，很難獲得適當?shù)暮辖鸷蛢?nèi)襯材料，以及恰當?shù)臒煔饷摿蚬に囋O計。通常情況下，發(fā)電公司必須在技術路線和時間安排之間進行優(yōu)化選擇。了解目前可行的最優(yōu)技術將有助于項目的執(zhí)行。
　　自從二十世紀六十年代，火力發(fā)電機組第一次大規(guī)模安裝脫硫設備投產(chǎn)以來，在設計煙氣脫硫系統(tǒng)時，抗腐蝕已經(jīng)成為重點關心的問題。在60年代、70年代和80年代，大多數(shù)煙氣脫硫設備的制造是用碳素鋼內(nèi)襯橡膠、乙烯基樹酯、環(huán)氧樹脂、高合金鋼和硼硅砌磚。還有像不銹鋼或鎳基合金這類的合金材料可用作為整體板材或者貼在碳素鋼表面構成復合板。所有的防腐材料有成功的、失敗的和不同的壽命性能。
　　自80年代，尤其是最近15至20年，這類特殊配方的、含100%固體、零揮發(fā)性有機化合物，環(huán)氧樹脂襯里的產(chǎn)品已被用來取代和修復原防腐損壞的部位。長期免維護、高性能、易用性和安全性等在應用和經(jīng)濟性方面都有了顯著地改善。在大多數(shù)情況下，這些高性能環(huán)氧樹脂襯里材料是很有競爭力的，在長期性能和安裝成本方面都超越所有其它內(nèi)襯材料。
　　本研究主要涉及各種煙氣脫硫的防腐領域，以及當前常用的內(nèi)襯和復合板，就其優(yōu)勢、局限性、適用情況，給出實用性的成本比較。

1 煙氣脫硫（FGD）系統(tǒng)
　　煙氣脫硫技術采用了石灰或石灰石漿液除去化石燃料燃燒煙氣中的二氧化硫。按照清潔空氣法案規(guī)定，新建電廠必須裝備煙氣脫硫系統(tǒng)，舊電廠也要逐步加裝煙氣脫硫裝置。煙氣脫硫系統(tǒng)有濕法和干法二種，前者可用性高且效率也高，已安裝的脫硫裝置中有75 %以上是濕法系統(tǒng)。濕法系統(tǒng)占用空間較小，它們更容易在現(xiàn)有的工廠中加裝。濕法和干法煙氣脫硫系統(tǒng)都有煙氣溫度低于硫酸露點溫度的區(qū)域。這些區(qū)域暴露于惡劣的化學和機械環(huán)境（飛灰＋酸=磨損＋腐蝕）中，從空氣預熱器出口煙道一直延伸到煙囪?？梢?，選擇合適的防腐材料尤為重要。

2 濕法煙氣脫硫系統(tǒng)條件
　　圖1是一個典型的濕法煙氣脫硫系統(tǒng)示意圖?？紤]到副產(chǎn)品石膏的商用質(zhì)量，大部分濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的設計都應包括除灰系統(tǒng)。主要采用靜電除塵器，偶爾也采用布袋除塵器。濕法煙氣脫硫系統(tǒng)可分為三個不同區(qū)域。
　　第一區(qū)域（圖1中的A區(qū)）從空氣預熱器接口開始，包括除塵器、鍋爐送風機和引風機，還有從除塵器到吸收塔入口的煙道。這一區(qū)域的煙氣含有微粒、燃燒氣體以及一些金屬氣體，其中汞是目前比較關注的污染物。對燃燒氣體中所關注的是二氧化硫、三氧化硫、氮氧化物、氯化物和二氧化碳。其中只有二氧化硫，三氧化硫和氯化物影響到抗腐蝕材料和內(nèi)襯的選擇。在典型的操作條件下，煙氣溫度在300°F（149°C）至385°F（196°C）之間。有時會超過此溫度范圍，可能在一些設計或在非正常條件遇到。
　　從空氣預熱器出口到除塵器包括鍋爐送風機的管道都可能被腐蝕和磨損。除塵器（通常是外墻）、鍋爐引風機，以及從除塵器到吸收塔入口的煙氣可能被腐蝕。這些區(qū)域通常由結構碳鋼或耐候特種鋼制成。通常由于漏入的冷空氣造成低溫環(huán)境，在煙道壁上、膨脹節(jié)和檢修口等處產(chǎn)生腐蝕。耐腐蝕里襯還必須能夠承受高溫（包括意外溫度升高）、強酸，以及在機組啟停機時金屬襯底的熱脹和收縮。
　　第二區(qū)域（圖1區(qū)域B），是由脫硫系統(tǒng)入口煙道，出口煙道和吸收塔組成的吸收區(qū)域。這個吸收塔包含反應罐、吸收塔、噴淋區(qū)和除霧區(qū)。煙氣溫度從吸收塔入口混合區(qū)的300°F（149°C）~385°F（196°C）到吸收塔出口的120°F（49°C）到140°F（60°C）。在吸收塔入口采用預飽和噴淋或吸收塔內(nèi)部混合區(qū)噴霧反流到塔入口引起該段煙道熱脹和冷縮，在這干/濕界面上產(chǎn)生了酸性侵蝕。這可能是最需要保護的棘手區(qū)域。這些區(qū)域的內(nèi)襯必須能夠抵御各種強酸和高溫條件以及溫度變化。
　　吸收塔四個不同的區(qū)域有不同的腐蝕/磨損的特點。這些包括反應罐、混合區(qū)、噴淋區(qū)和除霧區(qū)。
　　吸收塔底部是“反應罐”。此處收集的漿液含有過剩的石灰或石灰石，還有亞硫酸鈣、硫酸鈣及少量粉煤灰，還有需要特別注意的可溶性氯化物和氟化物成份。低pH值漿液腐蝕與鈣鹽的磨損起復合作用，所以，防腐蝕保護還必須包括防磨措施。
　　混合區(qū)是從反應罐的上方到噴淋母管的下方。在這一區(qū)域，煙氣與漿液混合，煙氣中的二氧化硫氣體被吸收并在漿液中和石灰或石灰石反應。腐蝕是該區(qū)域的主要問題。
　　噴淋管區(qū)域及其附近，為了保證煙氣完全被噴霧覆蓋以防止煙氣從塔壁邊繞過噴淋，噴霧會噴在塔壁上造成塔壁的磨損。在噴嘴里面和周圍的滲漏或堵塞也會造成塔內(nèi)壁嚴重磨損。
　　一旦經(jīng)過噴嘴和噴淋管，未被吸收的腐蝕酸性氣體，特別是三氧化硫被冷卻形成硫酸蒸汽。這時，腐蝕又成為主要問題。通常除霧器用玻璃鋼制成，所以腐蝕只限于吸收塔壁和支撐梁。
　　吸收塔出口煙道環(huán)境與除霧器的出口環(huán)境相同。酸性蒸汽和除霧器未除去的漿液造成出口煙道腐蝕，腐蝕程度從嚴重到中度不等。
　　煙囪在煙氣脫硫系統(tǒng)的末端，如圖1區(qū)域C。煙囪和/或煙囪的里襯可以根據(jù)自身所處的腐蝕環(huán)境選擇合適的材料。它們包括帶有鋼筋或者磚塊襯里的混凝土煙囪、鋼煙囪和合成玻璃鋼煙囪或者內(nèi)襯煙囪。

3 干法煙氣脫硫系統(tǒng)的條件
　　從腐蝕和磨損的角度，干法脫硫系統(tǒng)的描述更為簡單。如圖2所示，從空氣預熱器到噴霧塔的煙道與濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的入口環(huán)境條件基本一致。產(chǎn)生的腐蝕磨損的問題與上面提到的相同。
　　圖3是一個更詳細的典型干法煙氣脫硫/袋式除塵器系統(tǒng)的示意圖。噴霧塔進口受到粉煤灰的較嚴重磨損。由于溫度在300°F（149°C）~375°F（190°C）范圍，腐蝕較輕。當含塵的煙氣和霧化的石灰或石灰石漿液在噴霧塔上部混合，混合流體濺到塔壁使塔壁溫度降到140F（60°C）時，塔壁的腐蝕和磨損問題就非常嚴重。含硫氣體被石灰液滴吸收，干燥的泥漿在干燥/中和過程中仍具有酸性特點。如果這些泥漿噴射并滯留在塔壁和灰斗等，將形成嚴重的腐蝕源。如果漿液中石灰或者石灰石過量，干燥的微粒通常含堿性而不具有腐蝕性。但是，未被吸收的任何可凝結的酸性氣體，尤其是氧化硫氣體，仍然會腐蝕噴霧塔的下游。一般會腐蝕布袋除塵器潔凈氣體側(cè)和灰斗內(nèi)壁。

4 輔助系統(tǒng)
　　根據(jù)“濕”或“干”的系統(tǒng)的流程，輔助系統(tǒng)由氧化箱、廢漿箱、沉淀池、增稠池、石灰消化池、石灰石漿液罐、溝渠、地坑和結構鋼組成。輔助系統(tǒng)還包括脫硫塔排放的污水處理系統(tǒng)。由于漿液的物化性質(zhì)，在很多區(qū)域，我們采取保護措施時側(cè)重于防磨損勝于防腐蝕。但是在酸性漿液噴霧和溢流的結構鋼外部，腐蝕比磨損更為嚴重。

5 耐腐蝕材料的選擇
　　表1列出了在濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中，對上面提到的各個區(qū)域建議采用典型的防腐蝕材料。在此表中，100%環(huán)氧樹脂是指酚醛環(huán)氧樹脂或?qū)ｉT配方的雙苯酚－A型環(huán)氧膠泥。乙烯樹酯是指強化的或者傳統(tǒng)的乙烯酯產(chǎn)品。FRP材料是現(xiàn)場纏繞制造的玻璃纖維/乙烯樹酯的復合材料。硼硅酸鹽磚是指在現(xiàn)場砌于碳鋼或者混泥土表面的砌塊。各種合金墻紙（wall paper/復合鋼板）和合金板也是常用的。選擇時要考慮具體的環(huán)境尤其是溫度和循環(huán)漿液中氯離子濃度。
　　早期的煙氣脫硫系統(tǒng)中，采用橡膠里襯效果貶褒皆有。在美國政府提議的新系統(tǒng)中，不提倡使用橡膠襯里，即便要用也只能是少量的，所以在這里就不討論了。

表1 濕法脫硫系統(tǒng)中材料的選擇

說明：1. 防腐的費用中未計入碳鋼的費用
　　　2. N/A表示目前不大使用

　　每平方英尺的實際造價是一個不確定數(shù)。它取決于很多因素，如該項目的復雜性、項目規(guī)模、供貨情況和原材料當前價格等等。環(huán)氧樹脂和硼硅磚價格相對穩(wěn)定。但是大多數(shù)合金和玻璃鋼復合材料，其中包括乙烯酯，受到原料供貨和價格增長影響，價格波動較大。這里的實際費用是根據(jù)2005年和2006年的有效數(shù)據(jù)估算的。在George Sharp 2007年7月發(fā)表的文章中指出，當前的跡象表明，合金和玻璃鋼復合材料的原材料成本還會不斷升高。
　　表2列出了根據(jù)漿液中氯化物濃度的范圍來選擇FGD使用的合金材料。100 %環(huán)氧樹脂、乙烯酯和硼硅磚襯里不受氯化物濃度的影響。
　　表3列出了干法脫硫系統(tǒng)中，各個區(qū)域所用的防腐蝕/防磨損材料。

表2 各種金屬的氯離子許用濃度范圍

　　輔助系統(tǒng)的推薦材料列于表4。容器的磨損也需要注意，包括氧化箱、廢水池、澄清池、增稠池、石灰消化池和石灰漿存儲箱。廢水處理系統(tǒng)通常沒有很大的磨損，但是存在腐蝕問題。在防腐施工中，通常在和接觸液體的表面噴雙酚A型涂料，達到20-40μ干膜厚度。外表面和結構鋼，溝渠和水坑的混凝土表面，地面和圍墻所用的防腐材料也被列入表4。

表3 干法脫硫系統(tǒng)中材料的選擇

表4 FGD輔助系統(tǒng)的內(nèi)襯

6 選擇襯層產(chǎn)品
　　根據(jù)電廠內(nèi)的實際面積，結合考慮多種因素選定襯層方案。實際成本、長期性能、維修費用和制造商保修需優(yōu)先考慮，表5中還列出了其他需要考慮的因素。
　　實際的費用是根據(jù)以前的數(shù)據(jù)估算，也可能會隨項目的不同而改變。這是由于襯層的實用性、施工安排和原材料成本等復雜因素造成的。襯層的可用性必須重視。建一個煙氣脫硫系統(tǒng)，時間進度關鍵在于所需材料的及時供應。環(huán)氧樹脂和乙烯酯產(chǎn)品可以快速生產(chǎn)，以滿足任何交付進度表。目前對于硅酸鹽磚、玻璃鋼復合材料和合金材料，交付進度也不成問題。
　　2007年7月，George W. Sharp在POWER上發(fā)表的論文。經(jīng)過對不同州已投產(chǎn)的49套煙氣脫硫系統(tǒng)進行調(diào)查，他的數(shù)據(jù)表明，在技術比較成熟的州一般單位平均費用約為$208/kW，在脫硫剛起步的州平均單位費用為$535/kW了，而其他的州介于兩者之間。此外，在新機組的建設中實行“固定價格，總承包價”是很難的。一個重要的原因是在美國本土和海外，尤其是在中國對設備和材料的需求量加大。值得特別關注的是，從2005年以來，合金鋼的價格增加了88%，包含乙烯酯在內(nèi)的玻璃鋼材料價格增加了44%，從而使得襯層材料價格增加。
　　如果有機襯里的壽命達不到像合金和硼硅磚供應商所說的15～20年，那么我們希望有合理的免費維修承諾。本文所提到防腐系統(tǒng)的維修費用最初是低的，隨著我們對系統(tǒng)壽命期望增加而增加。材料的保證期也是不同的，合金和硼硅磚0年，復合玻璃鋼材料2年，醋酸乙烯酯5到10年，100%環(huán)氧樹脂5年到20年。
　　根據(jù)對本文推薦的內(nèi)襯系統(tǒng)評價，下面列出了的選擇內(nèi)襯產(chǎn)品的原則。明顯可知，提供長期性價比最好的材料是100% 固態(tài)環(huán)氧產(chǎn)品。
　　選擇內(nèi)襯材料的準則：
　　● 與運行條件相吻合的化學兼容性
　　● 符合國家環(huán)保署（EPA）和職業(yè)安全與衛(wèi)生委員會（OSHA）排放要求的化學兼容性
　　● 施工安全，無致癌成分（對有機內(nèi)襯而言）
　　● 粘附于所有的底層材料
　　● 使用中能抵抗電化學腐蝕
　　● 容易手工涂刷或使用傳統(tǒng)的噴涂工具
　　● 有必要時能快速和容易地一層一層噴涂
　　● 在大氣溫度和低溫下也能施工
　　● 靈活性
　　● 可含有水分
　　● 抗磨損
　　● 低可燃性或不可燃性
　　● 用1～2層涂層提供最大的防護
　　● 能夠承受常溫和短期溫度波動

7 安全和應用
　　在表5的每條準側(cè)中，主要應該考慮材料的方便和安全應用。操作者的技能也不可忽略。有人認為操作員的能力影響到整體系統(tǒng)的性能。所以，使用產(chǎn)品越簡單越安全，操作者遇到的問題就越少，系統(tǒng)運行的效果也越好。安全性包括沒有揮發(fā)物、溶劑、或易燃氣體。就有機襯板而言，無致癌物質(zhì)或其他有害成分。應用便利是指用常規(guī)的噴涂設備噴一到兩層而且襯里廢料能夠很容易處理。

8 結論
　　長期運行，免維護，高性能環(huán)氧內(nèi)襯具有良好的性價比和安全性，可以替代有機物、無機物和當前常用的合金材料。新的環(huán)氧樹脂產(chǎn)品有許多優(yōu)良性能，如有彈性、快速固化、耐磨、耐腐蝕和耐高溫（500°F），即便內(nèi)襯厚度只有40~60μ，也有很高的耐磨性能。另一個顯著的優(yōu)勢是維修方便，可進行局部修補。
　　新的樹脂系統(tǒng)多用100%固體環(huán)氧樹脂產(chǎn)品做成，伸縮效果好，表面嚴密幾乎無針孔，也可采用一層涂襯（干膜厚度大于150μ）。改進常規(guī)的噴涂技術，用傳統(tǒng)的饅刀刮涂技術，可提高涂層系統(tǒng)的競爭力，同時也加強了部分區(qū)域的耐磨性。
　　在選擇里襯材料和操作方法的時候，低造價、運行壽命長、質(zhì)保期長，安全性及易于操作和維護是非常重要的。強烈建議使用100%固體環(huán)氧樹脂系統(tǒng)。