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不锈钢在环保机械与装置领域的选材
来源: 上海牧岩 阅读量：
1.防止大气污染装置。
（1）烟气脱硫（FGD）。
防止空气污染已成为跨国界的全球问题。硫氧化物（SOX）、氮氧化物（NOX）、二氧化碳，含氯氟烃及其他排放物不仅对人类而且对生态环境将产生严重危害，因此必须限制其排放。其中SO2的排放是人们最早予以关注的问题，以解决造成危害的酸雨问题。据统计，目前全世界人为的SO2排放量大约为1.4亿吨/年，为了减少酸雨所造成的损失，全球的SO2排放量应每年减少4000万吨。SO2的排放主要来自燃烧化石燃料的电厂。采用燃煤前处理，重油脱硫和改用天然气等措施，仅能解决约一半的排放量，其余的排放量需采用烟气脱硫装置予以解决。20世纪末期全世界总得烟气脱硫装置能力相当于2亿千瓦，每年能脱去SO2约1000万吨，尚有大部分需增加FGD装置才能达到理想的效果。
烟气脱硫（FGD）工艺包括干法和湿法，见下表：
在火力发电厂的FGD主要是石灰石-石膏工艺，其次是亚硫酸钠工艺。在日本60%的FGD为石灰石-石膏工艺，30%为亚硫酸钠工艺，10%为硫酸吸附剂工艺，在德国80%为石灰石-石清工艺。
在FGD工艺过程中，环境条件变化较大，且视使用燃料不同，烟气所含腐蚀介质含量亦不同，见下表。在某些脱硫工艺中尚需加入硫酸，使其腐蚀性更加严重，因此在非金属衬里不能满足要求的情况下，需选用不锈钢。在非常严格的条件下要使用镍基耐蚀合金，视环境中得氯化物和PH值的不同选用不同的耐蚀材料。在脱硫过程中烟气中的成分将浓集，在某些部位的浓集可达到相当高的程度，如氯化物，有时可达到十几万ppm。要根据具体条件，恰当地选用耐蚀材料。
在FGD装置中所使用的耐蚀材料涉及到一般不锈钢、高性能不锈钢以及镍基耐蚀合金，见下表一。可根据介质条件进行合理选择。通常按下表二所列原则选择FGD不同装置的耐蚀材料。
正在运行的FGD装置所使用的不锈钢和耐蚀合金状况见下表。由于矿石燃料不同以及脱硫工艺的微小差别，在不同国家，为解决烟气脱硫系统存在的均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀，冷凝冲刷腐蚀的问题，在使用材料时有所差别，从耐蚀和成本角度考虑，超级奥氏体不锈钢（654SMO）具有更佳的性能价格优势。
2.除尘装置。
在化学加工，食品和冶金等工业领域，广泛使用除尘装置。在某些工业中，除尘是为避免粉尘对产品的污染，在大多数工业中是减少粉尘对环境的污染。在各种除尘装置中广泛使用不锈钢制作耐腐蚀和耐高温部件，见下表
3.污水处理装置。
生活废水和工业废水是造成水质污染的主要来源，为保护环境，对污水进行处理达到合格标准进行排放或生成再生水加以利用。其处理方法包括物理方法、化学处理法和生物化学处理法。这些方法一般不单独使用，往往采用多种方法组合使用，以便达到理想的结果。污水处理工艺使用不锈钢不多，但在某些腐蚀性强的关键部位才使用不锈钢。不锈钢在污水处理工业中的使用情况见下表
4.粪便处理。
粪便的PH值在7-9，但存在少量H2S以及需大量用水冲洗，其环境具有较强的腐蚀性，一些处理装置和设备耐蚀不锈钢制作，不锈钢在粪便处理中的应用见下表
（1）烟气脱硫（FGD）。
防止空气污染已成为跨国界的全球问题。硫氧化物（SOX）、氮氧化物（NOX）、二氧化碳，含氯氟烃及其他排放物不仅对人类而且对生态环境将产生严重危害，因此必须限制其排放。其中SO2的排放是人们最早予以关注的问题，以解决造成危害的酸雨问题。据统计，目前全世界人为的SO2排放量大约为1.4亿吨/年，为了减少酸雨所造成的损失，全球的SO2排放量应每年减少4000万吨。SO2的排放主要来自燃烧化石燃料的电厂。采用燃煤前处理，重油脱硫和改用天然气等措施，仅能解决约一半的排放量，其余的排放量需采用烟气脱硫装置予以解决。20世纪末期全世界总得烟气脱硫装置能力相当于2亿千瓦，每年能脱去SO2约1000万吨，尚有大部分需增加FGD装置才能达到理想的效果。
烟气脱硫（FGD）工艺包括干法和湿法，见下表：
FGD工艺的类型
|
湿
法 |
工艺类型
|
吸收剂
|
吸收液的状态
|
原料
|
副产品
|
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石灰-石膏法
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亚硫酸钙CaSO3
|
浆液
|
碳酸钙
熟石灰 生石灰 |
CaCO3
Ca(OH)2 CaO |
石膏
CaSO4·2H2O |
|
|
镁-石膏法
|
亚硫酸镁MgSO3
亚硫酸钙CaSO3 |
浆液
|
氢氧化镁
熟石灰 碳酸钙 |
Mg(OH)2
Ca(OH)2 CaCO3 |
石膏
|
|
|
亚硫酸钠-
格劳贝尔盐法 |
亚硫酸钠
Na2SO3 |
溶液
|
苛性钠
|
NaOH
|
排出格劳贝尔盐液体
|
|
|
亚硫酸钠回收法
|
苛性钠
|
NaOH
|
亚硫酸钠
Na2SO3 |
|||
|
亚硫酸钠石膏法
|
碳酸钙
熟石灰 生石灰 |
CaCO3
Ca(OH)2 CaO |
石膏
|
|||
|
亚硫酸钠-
硫酸法 |
苛性钠
|
NaOH
|
硫酸
|
|||
|
稀释硫酸-
石膏法 |
稀释硫酸
|
溶液
|
硫酸
碳酸钙 |
H2SO4
CaCO3 |
石膏
|
|
|
NH3-硫酸铵法
|
亚硫酸铵
(NH4)2SO3 |
溶液
|
氢氧化铵
|
NH4OH
|
硫酸铵
(NH4)2SO4 |
|
|
NH3-石膏法
|
熟石灰
|
Ca(OH)2
|
石膏
|
|||
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铝-石膏法
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碱性硫酸铝
Al2(SO4)3Al2O3 |
浆液
|
硫酸铝
碳酸钙 |
Al2(SO4)3
CaCO3 |
石膏
|
|
|
镁法
|
亚硫酸镁MgSO3
|
溶液
|
氢氧化镁
|
Mg(OH)2
|
排出硫酸镁
液体MgSO4 |
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干
法 |
活性碳吸附法
|
活性炭
|
|
活性炭
|
|
硫
|
|
喷淋干燥法
|
Ca(OH)2
Na2CO3 |
浆液
|
熟石灰
碳酸钠 |
Ca(OH)2
Na2CO3 |
石膏和其他
|
|
在FGD工艺过程中，环境条件变化较大，且视使用燃料不同，烟气所含腐蚀介质含量亦不同，见下表。在某些脱硫工艺中尚需加入硫酸，使其腐蚀性更加严重，因此在非金属衬里不能满足要求的情况下，需选用不锈钢。在非常严格的条件下要使用镍基耐蚀合金，视环境中得氯化物和PH值的不同选用不同的耐蚀材料。在脱硫过程中烟气中的成分将浓集，在某些部位的浓集可达到相当高的程度，如氯化物，有时可达到十几万ppm。要根据具体条件，恰当地选用耐蚀材料。
烟气的成分
|
介质成分
|
燃煤
|
重油
|
|
SOX，ppm
NOX，ppm HCl，ppm HF，ppm 灰尘，mg/m3 |
300-1000
100-200 10-40 5-30 100-200 |
500-2000
60-100 <2 <3 20-50 |
表一 FGD使用的耐蚀材料
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材料名称
|
主要合金成分
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316L
317L 317LM 317LMN 2205双相钢 合金255 254SMO 654SMO Incolog825 904L Soniero-28 20Nb-3 20Mo-6 HastellogG HastellogC-276 HastellogC-22 |
00Cr17Ni14Mo2
00Cr19Ni13Mo3 00Cr19Ni15Mo4 00Cr19Ni15Mo4N 00Cr22Ni5Mo3N 00Cr25Ni5Mo3Cu2N 00Cr20Ni18Mo6CuN 00Cr24Ni22Mo7NCu 0Cr22Ni42Mo3Cu2 00Cr21Ni25Mo5Cu2 00Cr27Ni31Mo3Cu 00Cr20Ni34M2Cu4N 00Cr23Ni34Mo6Cu3 0Cr22Ni44Mo7Cu2Nb2w 00Cr16Ni56Mo16w4 00Cr22Ni61Mo13w3Fe3 |
|
YUS 260（日本）
YUS 270（日本） |
00Cr20Ni15Mo3Cu2N
2Cr20Ni18Mo6CuN |
表二 用于FGD洗涤塔的不锈钢和镍合金的选择指南
|
|
|
弱
|
中
|
强
|
非常强
|
|
|
氯化物
ppm |
100 500
|
1000 5000
|
10000 50000
|
100000 200000
|
|
弱
|
PH6.5
|
316L 316L
|
316L 317M
|
合金904L 合金G3
|
合金G3 合金625
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|
中
|
PH4.5
|
316L 316L
|
317M 合金904L
|
合金G3 合金G3
|
合金625 合金625
|
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强
|
PH2.0
|
317LM 317LM
|
合金904L 合金G3
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合金G3 合金G3
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合金625 合金C276
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非常强
|
PH1.0
|
合金904L 合金904L
|
合金G3 合金G3
|
合金G3 合金625
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合金C276 合金C22
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FGD装置不锈钢和耐蚀合金的运行情况
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装置名称
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材料
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预洗涤塔容器
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00Cr17Ni14Mo2，HastellogG，00Cr19Ni13Mo3 C-276合金
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急冷/吸收塔容器
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HastellogG，Js-700，00Cr17Ni14Mo2 C-276，00Cr19Ni13Mo3，904L，317LM，Inconel625,654SMO，254SMO
|
|
出口管道和再热器
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Hastellog C-22（出口管道衬里），再热器管道和壳为00Cr17Ni14Mo2，C-22，C-276，Inconel625,317LM，904L，654SMO
|
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烟囱
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C-276贴壁纸钢衬，YUS260,YUS270
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2.除尘装置。
在化学加工，食品和冶金等工业领域，广泛使用除尘装置。在某些工业中，除尘是为避免粉尘对产品的污染，在大多数工业中是减少粉尘对环境的污染。在各种除尘装置中广泛使用不锈钢制作耐腐蚀和耐高温部件，见下表
除尘装置中的不锈钢
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装置名称
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材料
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旋风集尘装置
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0Cr18Ni9制作接粉装置和接触腐蚀性气体的部件
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文丘里式洗涤器
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0Cr18Ni9：>600℃温度下使用，制作风道，风机外壳
0Cr17Ni12Mo2 00Cr17Ni14Mo2：洗涤器、鼓风机叶片 |
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电除尘
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0Cr17Ni12Mo2：洗涤器外壳、集尘器、鼓风机外壳、叶片。
0Cr17Ni14Mo2：放电板 |
3.污水处理装置。
生活废水和工业废水是造成水质污染的主要来源，为保护环境，对污水进行处理达到合格标准进行排放或生成再生水加以利用。其处理方法包括物理方法、化学处理法和生物化学处理法。这些方法一般不单独使用，往往采用多种方法组合使用，以便达到理想的结果。污水处理工艺使用不锈钢不多，但在某些腐蚀性强的关键部位才使用不锈钢。不锈钢在污水处理工业中的使用情况见下表
不锈钢在污水处理工业中的应用
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设备、部件名称
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材料
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过滤网、过滤器
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0Cr18Ni9：细目过滤网，框架链条，过滤器内部过渣部件
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沉淀槽、分离槽
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0Cr18Ni9，0Cr17Ni12Mo2：制作腐蚀性废水泥浆收集器，搅拌器
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中和槽、加药容器
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0Cr18Ni9，0Cr17Ni12Mo2：制作搅拌机轴、翼等
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过滤器
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紧固件
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离心分离机
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0Cr25Ni6Mo2（SCS11）,CD-4MCu铸铜
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泵、阀门、仪表
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0Cr18Ni9，0Cr17Ni12Mo2：用于输送腐化废水的泵、液面计浮子、测流空
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离子交换装置
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0Cr18Ni9，0Cr17Ni12Mo2：用于防止树脂溢出的挡板
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4.粪便处理。
粪便的PH值在7-9，但存在少量H2S以及需大量用水冲洗，其环境具有较强的腐蚀性，一些处理装置和设备耐蚀不锈钢制作，不锈钢在粪便处理中的应用见下表
不锈钢在粪便处理中的应用
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设备名称
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材料
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去除杂物过滤网
脱水机、螺旋冲压机、粉碎机 燃烧脱臭热交换器管 燃烧脱臭反应室 消化处理法阀类，升压机吸入气体的进口部分 二次处理的沉淀池污泥搂起机 |
0Cr18Ni9
0Cr18Ni9 0Cr18Ni9 0Cr18Ni9，0Cr25Ni20 0Cr18Ni9 0Cr18Ni9 |
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