FGD 시스템 재료 선택: 연도 가스 탈황 - 지식

연도가스 탈황(FGD)은 석탄-화력 발전소, 제련소, 시멘트 가마 및 폐기물 소각로의 배기 가스가 대기로 방출되기 전에 이산화황(SO2) -과 염화수소(HCl) 및 불화수소(HF) -를 제거하는 데 사용되는 산업 공정입니다.

SO2는 생태계를 손상시키고 기반 시설을 부식시키며 인간의 호흡기 건강에 해를 끼치는 산성비의 주요 원인입니다. 미국 청정 공기법, EU 산업 배출 지침(IED 2010/75/EU) 및 중국의 GB 13271 배출 표준을 포함한 글로벌 규정-은 대부분의 대규모 연소 시설에 대해 95%를 초과하는 SO2 제거 효율을 요구합니다.

FGD System Material Selection Flue Gas Desulfurization

전 세계적으로 지배적인 FGD 기술은습식 석회석 강제 산화(WLFO)이는 전 세계적으로 설치된 FGD 용량의 약 85%를 차지합니다. WLFO 시스템에서 연도 가스는 대형 흡수 용기의 석회석(CaCO3) 슬러리와 접촉됩니다. SO2는 슬러리와 반응하여 황산칼슘(석고, CaSO4·2H2O)-을 생성하며, 이는 벽판 제조에 사용되는 상업적으로 판매 가능한 부산물-입니다.

FGD 시스템은 지구상에서 가장 부식성이 높은 산업 환경 중 하나입니다. 습식 스크러버 내부의 여러 요인이 결합되어 몇 달 내에 탄소강을 파괴하고 표준 스테인리스강까지 공격적으로 공격하는 화학적 환경을 조성합니다.

염화물 농도:석탄 연소에서 방출되고 세정 공정에 의해 농축된 염화물 이온(Cl⁻) - -은 흡수재 순환 액체에 20,000~100,000ppm 수준으로 축적됩니다. 이러한 농도에서 염화물은 표준 스테인리스강의 수동 산화물 층을 관통하여 공식 및 틈새 부식을 시작합니다.

산성 pH:흡수제 슬러리는 pH 3~6에서 작동하여 모든 젖은 표면을 지속적으로 노출시켜 황산과 아황산을 희석시킵니다.

온도 순환:덕트 표면은 50도(습식 스크러버 출구)에서 200도(-스크러버 전 입구) 사이의 열 순환을 경험하여 기본 재료와 라이닝 시스템 모두에 스트레스를 줍니다.

부식:펌프, 배관 및 스프레이 노즐을 통해 3~8m/s의 속도로 재순환되는 석회석 슬러리는 심각한 침식 마모를 유발하며 이는 부식과 시너지 효과를 발휘하여 재료 손실을 가속화합니다.

응력 부식 균열(SCC):뜨거운 염화물-함유 액체와 결합된 용접부 및 구조 부재의 인장 응력은 PREN이 ~40 미만인 오스테나이트계 스테인리스강에서 SCC를 유발합니다.

업계 데이터:600MW 석탄 화력 발전소 FGD 시스템은 약 2~300만 Nm³/hr의 연도 가스를 처리합니다. WLFO 시스템의 흡수 용기는 일반적으로 직경 15~25m, 높이 20~30m로 - 쉘 라이너 및 내부 재료 선택이 수백만 달러에 달하는 결정이며 설계 수명은 30년으로 예상됩니다.

Why FGD Destroys Ordinary Steel

FGD 구역	온도 범위	주요 부식성 물질	재료 수요
유입 덕트/사전-스크러버	120~200도	SO2, HCl, HF, 비산회	고온-산화 + 산노점 저항
흡수 용기(쉘)	50~80도	H2SO4 / H2SO3 (pH 3–6), Cl⁻ 최대 80,000ppm	극도의 염화물 피팅 + SCC 저항성
흡수기 내부(트레이, 노즐)	50~80도	석회석 슬러리, 마모, 높은 Cl⁻	침식 + 틈새 부식 저항
출구 덕트/재열기	50~120도	습식 포화 가스, SO3 미스트, 잔류 HCl	습식 산성 응축물 + 산화
연소가스 덕트 라이너	60~180도	H2SO4 응축수, 비산회, 증기	산 + 열 순환에 대한 라이너 무결성
슬러리 재순환 배관	주변 온도 – 60도	CaCO3/CaSO4 슬러리, Cl⁻, pH 4–6	마모 + 공식 부식 결합
미스트 제거기/데미스터	50~70도	포화 가스, 산성 방울	내산성 + 구조적 강성

표 1: FGD 시스템 구역별 부식 조건

FGD 시스템의 모든 영역에 단일 합금이 최적일 수는 없습니다. 올바른 재료 선택은 피팅 저항 등가수(PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N) -로 정량적으로 측정된 합금의 내식성 -을 특정 염화물 농도, pH, 온도 및 각 시스템 구역의 기계적 부하와 일치시킵니다.

FGD 구성 요소	권장 합금	PREN / 주요 속성	지정된 이유
흡수체 껍질(습한 석회암)	합금 C-276(N10276) 또는 317LMN	C-276: PREN ~65; 317LMN: ~40	Withstands Cl⁻ >50,000ppm, H2SO3, pH 3~5 연속
흡수체 쉘(해수 스크러빙)	합금 C-22(N06022) 또는 C-276	PREN >65	해수 + SO2: 가장 공격적인 FGD 환경
스프레이 노즐 및 헤더	합금 625(N06625)	프렌 ~51; 피로-저항성	고속-슬러리 제트로 인한 침식 + 부식
재순환 펌프(습식 부품)	듀플렉스 2507(S32750) 또는 합금 20	PREN >42	펌프 케이싱의 슬러리 마모 + 염화물 피팅
흡입구/배출구 덕트(안감 없음)	316L(S31603) 또는 317L(S31703)	프렌 ~25–32	낮은 염화물 구역; 비용-효율적; 현장 용접 가능
연소가스 덕트 라이너 패널	합금 C-276 벽지(2~3mm 클래드)	PREN ~65 내부 표면	탄소강 위에 얇은 피복; 산 + 내마모성
미스트 제거기	합금 625 또는 317LMN	PREN >40	산성 에어로졸 + 구조적 하중; 오염되지 않은-표면
슬러리 배관 및 굴곡부	6Mo SS(S31254) 또는 이중 2507	PREN >40	고속 CaSO4 슬러리의 결합 침식-부식-
확장 조인트	합금 C-276 벨로우즈	프렌 ~65; 피로-등급	산성 가스 + 열 순환; SCC 위험 없음
석고 탈수 스크린	316L 또는 2205 듀플렉스	프렌 ~25–35	SO2가 흡수되면 공격성이 낮아집니다. 중간 정도의 Cl⁻
스택 라이너(습식 스택)	합금 C-276 또는 유리섬유 라이닝	프렌 ~65	습식 포화 방전에서 저온에서 산 응축

표 2: FGD 구성 요소 및 작동 조건별로 권장되는 합금

합금(UNS)	크롬(%)	모(%)	니 (%)	프렌*	FGD 적합성
316L (S31603)	16–18	2–3	10–14	~24	낮음-보통 Cl⁻ 구역; 덕트, 구조
317LMN (S31726)	18–20	4–5	13–17	~40	보통-공격적인 흡수체; 비용-균형
6Mo / 254 SMO(S31254)	19.5–20.5	6–6.5	17.5–18.5	~43	High Cl⁻ 배관, 슬러리 시스템, 펌프 본체
슈퍼듀플렉스 2507 (S32750)	24–26	3–5	6–8	~42	펌프 샤프트, 배관, 구조적 - 침식-취약 구역
합금 625(N06625)	20–23	8–10	58 이상	~51	노즐, 헤더, 미스터 - 침식 + 부식
합금 C-276(N10276)	14.5–16.5	15–17	발.	~65	흡수재 쉘, 스택 라이너, 클래드 패널 - 최대 듀티
합금 C-22 (N06022)	20–22.5	12.5–14.5	발.	~67	해수 FGD, 최고-Cl⁻ 환경
합금 20(N08020)	19–21	2–3	32–38	~30	황산 서비스; 석고 취급; 낮은 Cl⁻

표 3: FGD 합금의 화학적 조성 및 PREN|* PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N

합금 C276 - FGD 벤치마크

하스텔로이 C276(UNS N10276)가혹한 FGD 의무에 대해 가장 널리 지정된 합금입니다. 15-17%의 몰리브덴 함량({3}}은 상업적으로 생산된 니켈 합금 중 가장 높음-)으로 약 65의 PREN과 산화 및 환원 산성 환경에 대한 탁월한 저항성을 제공합니다. C-276은 고-염화물 WLFO 시스템의 흡수체 쉘, 습식 스택 라이너 및 탄소강 덕트 기판의 2~3mm 벽지 클래딩에 지정됩니다. 이는 ASME 섹션 VIII 압력 용기 제작을 완벽하게 준수하며 일치하는 ERNiCrMo-4 필러 금속을 사용하여 궤도 용접이 가능합니다.

합금 625 - 침식-부식 전문가

합금 625(N06625)부식에 대한 탁월한 저항성을 제공하는 높은 크롬(20~23%), 몰리브덴(8~10%) 및 니오븀 첨가물을 결합합니다.-부식- 스프레이 노즐과 펌프 내부를 파괴하는 연마 입자와 부식성 매체의 결합 공격입니다. 약 51의 PREN과 높은 인장 강도(827-1034MPa) 덕분에 슬러리 속도가 4m/s를 초과하는 FGD 스프레이 헤더, 미스트 제거기 및 재순환 펌프 임펠러에 선호되는 선택입니다.

317LMN - 비용-효과적인 중간 지점

등급 317LMN(S31726) - 몰리브덴이 4~5%이고 질소 첨가가 제어된 317L의 향상된 버전인 -은 니켈 합금보다 훨씬 저렴한 비용으로 약 40의 PREN을 달성합니다. 이는 염화물 농도가 30,000ppm 미만이고 pH가 4 이상으로 유지되는 중간 정도의 작업에서 FGD 흡수체 쉘에 널리 사용됩니다. 이는 C-276이 경제적으로 정당화될 수 없는 새로운 FGD 구성을 위한 가장 비용 효과적인 완전 오스테나이트 스테인리스 옵션을 나타냅니다.

대구경-FGD 흡수 용기 및 덕트의 경우 견고한 C-276 플레이트를 사용하는 것은 비용이 많이 듭니다-. 업계 솔루션은 복합 구조입니다. 탄소강 또는 저합금강 쉘은 구조적 강도를 제공하고 얇은 합금 라이닝은 부식 방지 기능을 제공합니다.

벽지 클래딩(용접 오버레이):2–3 mm C-276을 스트립 클래딩 또는 자동 용접 오버레이로 탄소강 내부에 적용합니다. 넓은 지역을 커버할 때 비용-효과적입니다.- 오버레이는 희석 보정 구성이 PREN 요구 사항을 충족하도록 보장하기 위해 최소 2-통과 증착을 달성해야 합니다.

폭발-접착 클래드 플레이트:공장에서{0}}C-276/탄소강 클래드 플레이트를 생산하고 용기 쉘로 제작했습니다. 정확하고 일관된 합금 두께(일반적으로 3~5mm)를 제공합니다. ASME 코드 스탬프가 필요한 흡수 용기에 적합합니다.

느슨한 합금 라이너:얇은(1.5~2mm) C-276 또는 625 시트로 탄소강 덕트에 기계적으로 고정되거나 접착식으로 접착됩니다. 현장-설치 가능; 화기 작업이 제한된 개조 프로젝트에 사용됩니다.

비용 통찰력:고체 C-276 판의 가격은 중량 기준으로 탄소강 가격의 약 8~12배입니다. 벽지 클래딩은 합금 함량을 견고한 건설 비용의 15-25%로 줄이는 동시에 젖은 표면에서 동등한 부식 방지 기능을 제공하므로 직경이 10m를 초과하는 FGD 흡수 용기에 대한 표준 솔루션이 됩니다.

Fabrication and Quality Requirements

용접 용가재:C276에는 ERNiCrMo-4 필러(AWS A5.14)가 필요합니다. 합금 625는 ERNiCrMo-3을 사용합니다. 317LMN은 ER317L 또는 통합형 309LMo를 사용합니다. 일치하거나 과합금된 필러는 용접 금속 희석으로 인해 PREN이 모재 금속 수준 아래로 감소하는 것을 방지합니다.

열 색조 제어:니켈 합금 용접부는 루트 비드에 산화물이 형성되는 것을 방지하기 위해 99.995% 순수 아르곤으로 백{0}}퍼징해야 합니다. C-276 용접의 열 착색은 국부적인 몰리브덴 고갈을 나타내며 산 세척이나 기계적 마감으로 제거해야 합니다.

사후-용접 처리:니켈 합금은 용접 후 열처리(PWHT)가 필요하지 않으며 이로 인해 품질이 저하됩니다(시그마 상 석출).. 317FGD 서비스의 LMN 용접은 일반적으로 감작이 우려되는 경우 용체화-어닐링됩니다.

점검:흡수 용기의 용접부를 포함하는 모든 압력-에 대한 100% 방사선(RT) 또는 초음파(UT) 테스트 모든 C-276 용접 오버레이에 대한 염료 침투제(PT) 테스트를 통해 균열이 없고 융합이 없음을 확인합니다.

ASTM B575 / B622 - C-276 및 C-22 판, 시트, 스트립 및 파이프

ASTM B443 / B444 - 합금 625 플레이트 및 파이프

ASTM A240 - 316L, 317L, 317LMN 스테인리스 강 평판 압연 제품-

ASME 섹션 VIII Div. 1 - 압력 용기 제작(흡수 용기)

NACE MR0103 - 산성 정유소 환경에서 황화물 응력 균열에 강한 재료

ISO 9001 / EN 10204 유형 3.1 - FGD 구성에 대한 재료 인증 및 추적성

재료 선택은 FGD 시스템 설계에서 가장 중요한 엔지니어링 결정입니다. 각 시스템 영역 -의 염화물 농도, pH, 온도 및 기계적 부하에 맞는 올바른 합금 -을 지정하는 것이 30년의 서비스 수명과 비용이 많이 드는 조기 고장의 차이입니다.

계층 구조는 명확합니다.use 316L/317L where chloride levels are low and pH is moderate; upgrade to 317LMN or 6Mo stainless where chloride concentrations reach 20,000–50,000 ppm; specify Alloy 625 where erosion-corrosion combines with aggressive chemistry; and deploy Alloy C-276 (solid or clad) wherever continuous exposure to >50,000ppm 염화물, pH<4, or wet stack conditions demands maximum corrosion performance.

전 세계적으로 환경 규제가 강화되고 전력회사가 노후 발전소를 FGD 시스템으로 개조하는 데 투자함에 따라 용도에 맞게 -규정을 준수하는-고성능 합금에 대한 수요는 계속해서 증가할 것입니다. 설계 단계에서 올바른 재료 사양을 얻는 것은 FGD 시스템 신뢰성에 대한 가장 비용 효율적인 투자입니다.{4}}