火力发电时,含硫燃料的燃烧,会释放出二氧化硫、硫化氢等硫化物气体,与尾气中的水分发生化学反应,会生成硫酸。当尾气的温度降至约160℃时,就会达到硫酸的露点,凝缩在钢板表面,从而造成严重的腐蚀环境,缩短设备的使用寿命。火力发电站设备200℃以下的冷端系统采用的材料要求能耐硫酸腐蚀,而机械性能也必须达到低合金钢的水平,但温度在200℃以上的锅炉管道或空气预热器专用材料除了耐硫酸腐蚀性以外,还必须具备优秀的高温拉伸特性。此外,当前韩国火力发电站的环保设备为了提高除尘和脱硫效率,都在降低运行温度,尾气中所含的氯离子与水分接触后,在约80℃以下的温度也容易形成凝缩盐酸,从而形成硫酸和盐酸的混酸。
为了延长设备的使用寿命,降低能耗,迫切需要能长期经受酸性环境的钢板。从2008年12月开始,浦项钢铁公司将其作为一项国策课题,以产学研的合作模式着手耐硫酸腐蚀钢的开发。2014年10月浦项开发的耐硫酸腐蚀钢ANCOR是碳素钢,英文全名 为“advanced environmentally friendly steel with suluric acid corrosion resistance”(耐硫酸腐蚀的高级环保钢),主要通过添加大量Cu以延缓腐蚀,同时通过添加适量的合金元素防止出现裂纹。生产规格分为ANCOR-H热轧板,在硫酸低温凝结环境下使用的ANCOR-C冷轧板以及在混酸复合腐蚀环境下使用的ANCORCS冷轧板。ANCOR钢的化学成分及力学性能见表1和表2。
该系列产品通过尾气低温排放,提高废热回收等手段提高能效;延长设备更换周期,延长设备使用寿命,从而节省维护成本;完全遵循日益严格的环保法规,其耐硫酸腐蚀性依次高于耐候钢、不锈钢和普通碳素钢 (见图1和图2)。主要用于煤炭、石油等化石燃料发电的火力发电站,以及锅炉的脱硫除尘设备,而且与进口产品相比,有助于降低发电成本,同时可以减少建设火力发电站所需的资源消耗量,因此是一种环保型产品。
按照钢材使用的不同环境,实施了现场试验,并对该产品使用过程中的腐蚀程度和表面腐蚀产物进行分析,验证产品的性能,见图3。用于韩国庆南固城郡三千浦火力发电站的空气预热器设备之后,与之前采用的进口钢材相比,使用时间延长了3倍左右。1台预热器节约1亿韩元,材料使用寿命提高了3倍,实际上每台预热器可以降低3亿韩元的成本。ANCOR-H钢在韩国国内已经用于唐津、保宁的火力发电站施工材料,以及仁川灵兴火力发电站的气气换热器(GGH)零件上。
目前,浦项钢铁公司已经提出了有关ANCOR系列产品的14件专利申请,其中7件已经完成了注册,今后还将进一步扩大该产品的适用范围,除了现有的火力发电站之外,钢铁厂的排气管、烟囱等硫酸腐蚀环境中也有望采用该产品,不仅逐步巩固韩国国内市场,还将继续开辟海外出口市场的销路。
信息来源:(世界金属导报)

