空中死神---酸雨的防治与JNS耐硫酸露点腐蚀钢板

现代文明给人类带来进步,人类成了自然的主人；但享福过了头,自然又反过来惩罚人类,人类遇到了许多前所未见的麻烦。酸雨,人称“空中死神”，是目前人类遇到的全球性区域灾难之一。
（一）酸雨：
我国酸雨控制地区的面积约为80万平方公里, 占国土面积8.40%。它主要包括上海、重庆、浙江、安徽、福建、江西、湖北、湖南、广东、广西、四川、贵州、云南等省的部分城市地区。可不久前，国家环保总局在公布2007年第三季度我国环境质量时，有这样一段表述：“浙江省酸雨污染普遍，监测的所有城市均为酸雨城市，每场雨均是酸雨。”由此可见，我国的酸雨越来越严重。
酸雨给地球生态环境和人类的社会经济带来严重的影响和破坏，酸雨使土壤酸化，降低土壤肥力，许多有毒物质被值物根系统吸收，毒害根系，杀死根毛，使植物不能从土壤中吸收水分和养分，抑制植物的生长发育；酸雨使河流、湖泊的水体酸化，抑制水生生物的生长和繁殖，甚至导致鱼苗窒息死亡；酸雨还杀死水中的浮游生物，减少鱼类食物来源，使水生生态系统紊乱；酸雨污染河流湖泊和地下水，直接或间接危害人体健康。酸雨通过对植物表面（叶、茎）的淋洗直接伤害或通过土壤的间接伤害，促使森林衰亡，酸雨还诱使病虫害暴发，造成森林大片死亡。欧洲每年排出2200万吨硫，毁灭了大片森林。我国四川、广西等省区已有10多万公顷森林濒临死亡。酸雨对金属、石料、木料、水泥等建筑材料有很强的腐蚀作用，世界已有许多古建筑和石雕艺术品残遭酸雨腐蚀破坏，如加拿大的议会大厦、我国的乐山大佛等。酸雨还直接危害电线、铁轨、桥梁和房屋。总之，在酸雨区域内, 湖泊酸化, 渔业减产, 森林衰退, 土壤贫脊, 粮菜减产, 建筑物腐蚀, 文物面目皆非。
面对这个“空中死神”，我国政府已开始对酸雨问题进行总体控制, 提出消减方案, 预计在未来几十年内, 酸雨在我国将成为历史。
那酸雨是如何产生的呢？
众所周知，煤是当前最重要的能源之一，但遗憾地是，煤含杂质硫，约百分之一，在燃烧中将排放酸性气体 SO2；燃烧产生的高温尚能促使助燃的空气发生部分化学变化，氧气与氮气化合，也排放酸性气体NOx。它们在高空中为雨雪冲刷，溶解，雨成为了酸雨。
酸雨主要源于二氧化硫的排放，因此，改变传统的燃煤污染，安装电厂烟气脱硫工程，其意义更为显著。目前,我国火电厂已建机组正在陆续加装烟气脱硫装置， 200MW及以上机组大都采用湿法烟气脱硫技术，其中一部分机组不设置延期换热器，。湿法脱硫装置对减少二氧化硫的排放，防止酸雨的形成均具有良好的作用，但是在脱硫后尾部烟道及钢烟囱的腐蚀成为湿法脱硫装置安全运行的障碍。因此，如何选用低成本、耐硫酸露点腐蚀效果好的钢内筒材料，正日益受到广大设计人员和投资方的密切关注。
(二) JNS耐硫酸露点腐蚀钢板。
JNS耐硫酸露点腐蚀钢板是一种既耐硫酸露点腐蚀又耐大气腐蚀钢种。钢中主要含Mn、Cu、Cr、Ti、Sb等合金元素，而Cu、Cr、Sb又是三个最主要的抗大气腐蚀元素。
JNS钢的化学成分（%）
JNS C Si Mn P S Cr Cu Ti Sb
0.15≤ 0.55≤ 0.90≤ 0.035≤ 0.035≤ 1.20≤ 0.50≤ 0．15≤ 0.15≤

Cu: 铜是耐大气腐蚀钢和耐硫酸露点腐蚀钢中最基本元素，在钢的大气腐蚀过程中起着活性阴极的作用。在一定条件下，可以促进钢产生阳极钝化，从而降低钢的腐蚀速度在城市工业大气和硫酸的腐蚀过程中，铜主要富集在接近未腐蚀钢表面的锈层中，当钢中含有足够量的硫时，在工业气体和硫酸的腐蚀过程中可生成Cu2S保护膜，阻滞阴、阳极反应，从而提高钢耐大气腐蚀性能和耐硫酸露点腐蚀性能。同时铜在锈层中的富集能够改善锈层的保护性能。
　　Cr：铬加入钢中能显著提高钢的抗氧化作用，增加钢的抗腐蚀能力，并能提高钢的强度和耐磨性，在高温(>200℃)下还可提高耐硫酸特性。
　　Ti: 钛能使钢的内部组织致密，降低时效敏感性和冷脆性，改善焊接性能。在钢中加入适当的钛，高温高浓度环境下有利于抵制硫酸腐蚀，具有良好的耐晶间腐蚀性。
　　经过众多科研工作者上万次的实验，使Cr、Ti、Sb元素和钢中Cu、Si等元素的合理有效的匹配，显著提高了JNS耐硫酸露点腐蚀钢板在新型条件下的耐腐蚀性能。
　　通过防腐实验显示，其耐腐蚀性能：普碳钢＜耐候钢＜普通耐硫酸腐蚀钢＜新一代JNS耐硫酸露点腐蚀钢板。
JNS钢与其他耐腐蚀钢板性能比较
试验 材料 试验编号 试 验 条 件 腐 蚀 率 （mm/a）
第一周期 24h 第二周期 48h
JNS 1 30%硫酸 50℃ 61．84mm/a 20.02 mm/a
2 40%硫酸 60℃ 148.02 mm/a 55.83 mm/a
3 50%硫酸 70℃ 98.65 mm/a 9.63 mm/a
Q235B 1 30%硫酸 50℃ 活化溶解状态，产生
大量气体，已无法分
辨试样编号 全部溶解
2 40%硫酸 60℃
3 50%硫酸 70℃
Q345B 1 30%硫酸 50℃ 活化溶解状态，产生
大量气体，已无法分
辨试样编号 全部溶解
2 40%硫酸 60℃
3 50%硫酸 70℃
　　由于选取的试验条件比较苛刻，Q235B和Q345B在选定的试验条件下已经发生了剧烈的化学反应，不能测定其腐蚀率。虽然不能定量分析JNS与Q235B、Q345B的耐腐蚀性能，但从本试验可以明显得出JNS在硫酸露点环境中比Q235B、Q345B耐腐蚀性能优良，达到了开发之初的设计指标和用户使用要求。JNS钢板的最大腐蚀率发生在60℃及硫酸浓度为40％时，在48小时酸浸试验的钢板腐蚀率比24小时酸浸试验的钢板腐蚀率大幅度降低，这是由于酸浸试验腐蚀过程中稳定锈层的形成，阻止了进一步的腐蚀（即发生了被称为“钝化”的现象）。耐硫酸露点腐蚀用JNS钢的主要特点是在中温浓度硫酸（如70℃、50％硫酸溶液）中会发生钝化，在表面形成一层富含铜、铬、锑等合金元素的薄膜，故具有较高的耐硫酸腐蚀能力。
根据耐硫酸露点腐蚀用钢可裸露使用的特性，国内某电力设计院曾在几个脱硫项目的烟囱设计中对钢内筒内外壁均未采取任何防腐措施，经使用一段时间后检测发现，钢内筒钢板有一定的锈蚀，主要发生在钢内筒底部及外侧，底部的锈蚀要比其它部位严重，而钢内筒的钢板内侧基本保持原状。由此可知，钢内筒的锈蚀主要由大气环境引起，而烟气对钢内筒的腐蚀反而比较轻。
（三）实例用户
国家重点项目邹县发电厂扩建2×1000MW超超临界发电机组总指挥，在全国JNS耐硫酸露点腐蚀钢板研讨会上曾这样说：由于烟囱内筒结构的特殊性，烟囱的运行应考虑长期和稳定，不希望中途由于腐蚀严重而进行更换（施工难度大）。因此，从长期运行安全的角度考虑，烟囱内筒的设计中，合理选材非常重要，是确保烟囱设计项目质量的关键。结合邹县电厂工程岩土地质条件偏弱、地基变形较难满足要求的条件，综合经济技术指标比较，该项目从钛合金复合钢板、耐酸胶泥砌筑耐酸砖、JNS耐硫酸露点钢板+50毫米厚内配钢丝网钾水玻璃耐酸砂浆保护层多个方案中选择用JNS耐酸钢板钢烟囱。通过近几年的应用效果来看，JNS耐硫酸露点钢套筒在防腐蚀性能、耐热性能方面，是完全可以满足套筒湿烟囱的长期运行要求的；JNS耐硫酸露点钢套筒的设计、加工技术是成熟的，JNS耐硫酸露点钢套筒的安装也是方便的，在加装FGD装置后的旧烟囱改造或者新建烟囱时，采用JNS耐硫酸露点钢套筒，可为电厂节约巨大投资。材料成本也明显低于国内外其他几种同类产品。多管式烟囱内筒，每台机组运行互不影响，烟囱的检查、维修方便，一旦需要，可以立即对排烟筒实施维护和补强；另一大优点是减轻自重，减少地基处理费用。从对烟气的抗渗防腐考虑，钢内筒密闭性好，整体性强，自重轻和无连接接头。钢内筒烟囱施工方便、快捷、安全。钢筒安装可以机械化操作。大量工作可以在地面作业。
　　北仑发电厂-----总投资达11.5亿元的烟气脱硫工程是浙江省、宁波市重点工程建设项目，也是浙江省发展循环经济“991行动计划”百项重点项目。北仑发电厂烟气脱硫工程采用国际先进的石灰石－石膏湿法脱硫工艺技术，选择用JNS耐硫酸露点腐蚀钢板作为烟囱港内筒，按一炉一塔设计。2007年12月28日上午，北仑发电厂烟气脱硫工程达标投产检查组宣布：北仑发电厂5台60万千瓦机组烟气脱硫工程以每台机组93分以上的考评得分通过达标投产检查验收。投产以来，北仑发电厂脱硫装置投入率超过95％，脱硫效率超过90％，完全达到设计要求。作为国内最大的火电厂脱硫技改工程，北仑发电厂今后每年可以减排二氧化硫近9万吨，为宁波市、浙江省的“蓝天碧水”工程作出贡献。同时，也为防治“酸雨”，保护环境画出一副美丽的篇章。　
　(四) 结论
综上所述，保护环境，防治酸雨，刻不容缓；改变传统的燃煤污染，安装电厂烟气脱硫工程，也势在必行；而JNS耐硫酸露点腐蚀钢板具有耐硫酸露点腐蚀性能优良、施工方便、快捷、安全，工程造价低等优点，必然会成为越来越多的业主（投资方）和电力设计院在电厂烟囱设计中的首选材料。