氟塑料在电厂低温换热器上的应用

聚四氟乙烯换热器现状和应用聚四氯乙烯换热器是一类重要的化工换热设备，它地开发、发展和实际应用经历了二十多年的演变历程，现已拥有许多不同结构，不同用途及性能的聚四氯乙烯制品。

当前工业生产中使用较为普遍的是列管式和盘管式换热器。

本文结合几年来它在化工生产中的应用，系统介绍一下其发展现状，工业应用，行业调研等方面，谈一谈一些看法及其今后的发展方向。

，1 据四氯乙烯换热器的发展聚四氯乙烯换热器和国际上化工设备的新品种，由于聚四氯乙烯材质耐蚀性冠于多种合金，非金属甚至贵金属，如黄金、银、锆等，故此类设备多解决制药工业，石油化工等强腐蚀性流体物料的换热问题具有重要意义。

据资料报道，已有美、英、法、德、意、日等国家，多家工厂企业广泛地使用了这种新设备，而我国此项设备的制造和应用尚没有全面铺开。

1965年美国杜邦公司研制成功聚四氯乙烯盐酸冷凝吸收器，代替了传统的陶瓷盐酸冷凝吸收器、玻璃冷凝吸收器及石墨设备，极大地提高了热换设备的耐蚀性和换热介质的洁净率。

在石油化工、硫酸、医药电镀、轻工等领域得到了广泛的应用。

1983年郑州工学院开展了此种设备的研究工作。

其目的旨在开发此类换热器的制造方法，并制出工业用制品，进行使用积累数据。

取得了较多的成果，介绍如下。

〔1〕自创了一种氯塑料换热器F-4管板限施压加热焊接性工艺，解决了管式聚四氯乙烯换热器制造的技术关键。

目前此工艺已用于工业性生产。

其技术为郑州工学院独创，其特点为所需设备简单，投资少，解决问题。

〔2〕郑州工学院与锦西化工总厂协作研究了F-46蜂状管板焊接法和F-46管板熔加热焊接法，后者已用来制造出工业用的F-46换热器制品。

1.2工业用的各种聚四氯乙烯换热器设计、试制自1985年至今已设计试制了多种结构不用的氟塑料换热器，如管壳式、盘管侵入式和U型管侵入式，轻工业生产现场应用考试，认为其中有数种效果理想，在国内已开始生产供给工业需要。

设计、是指产品规格型号标记如下：目前以生产试制并在工业上应用的聚四氯乙烯换热器最大换热面积达140平方米/台。

氟塑料换热器在工业领域的应用氟塑料换热器具有传热系数大、耐高低温、耐化学腐蚀、耐老化以及不黏附等特性，与金属换热器相比，在腐蚀环境中运行存在一定优势。

本文概述了氟塑料换热器在热泵、烟气余热深度回收、零件表面污垢清洗及海水淡化等领域应用，相信随着研究的进步，氟塑料会有更为广阔的应用前景。

标签：氟塑料；换热器；热泵0 引言氟塑料是一种高分子材料，主要包括聚四氟乙烯（PTFE）、四氟乙烯-全氟乙烯基醚共聚物（PFA）、聚偏氟乙烯（PVDF）等。

氟塑料换热器于20世纪60年代首先由美国杜邦公司研制成功，随后在其他发达国家陆续应用起来，我国对氟塑料换热器的研究起始于20世纪70年代，略晚于欧美国家。

目前，氟塑料换热器凭借其耐高低温、耐腐蚀、耐老化以及不黏附的特性，满足了工业领域腐蚀介质换热过程的需要。

1 氟塑料换热器的特性同金属换热器相比，氟塑料换热器具有以下特点：（1）耐高低温。

PTFE换热器的温度适应范围很广，可以在-180℃～250℃范围内长期使用；（2）耐化学腐蚀。

氟塑料几乎对所有的工业化合物和溶剂具有化学惰性，适用于各种强酸、强碱类腐蚀条件；（3）不黏附。

氟塑料本身表面张力小，污垢很难在其表面黏附，且摩擦系數低，具有自清洁效果；（4）传热效果好。

氟塑料的导热系数只有金属的1 /30 ～1 /10，但是其密度小，可采用小管径、薄管壁的氟塑料换热管，换热器单位体积的换热面积远远大于金属换热器，总换热系数可达120～220 W /（m2·K）。

2 氟塑料换热器的应用现状氟塑料换热器以其诸多优良特性在溴化锂吸收式制冷机、污水源热泵、电站锅炉烟气余热深度回收利用、零件表面清洗及海水淡化得到了应用，优势明显。

2.1 热泵中的应用欧阳录春等[1]通过对溴化锂吸收式制冷机组现存的腐蚀问题进行分析，结合聚四氟乙烯的物化特性，提出了用氟塑料换热器代替原有金属换热器的想法。

作者从材料特性、传热、强度、布置结构等方面对氟塑料换热器用于溴化锂机组进行了可行性分析，氟塑料换热器可长期运行在一个较宽的温度区间，具有较强的耐腐蚀性能及不黏附的特性，通过对氟塑料中添加导热性能较好的材料（石墨、金属粉末）可以提高其换热效率及强度。

2 国产氟塑料换热器应用情况国产氟塑料换热器的换热元件分别用聚四氟乙烯和聚全氟乙丙烯两种材料制作，要求管子与管板的材质相同氟塑料换热器的工作温度和压力有相互制约关系。

国产氟塑料换热器大体分为管壳式和沉浸式两种。

管壳式氟塑料换热器是在壳体中装入氟塑料换热元件和与其他部件按要求组合形成。

氟塑料换热元件与壳体的连接不同于金属及其它非金属换热器的管板与管子连接。

《换热器》图7 94 f1】介绍了标准DuPont 氟塑料换热器结构，图7 95『11 中国制造的氟塑料管壳式换热器结构。

设计带有特殊对开环的结构『图11用于氟塑料换热元件与壳体的连接。

经实践证明这种结构具有简单可靠、方便泄漏检查与维修操作。

壳体一般采用无缝钢管或无缝钢管加衬里层或其他材质制成。

沉浸式氟塑料换热器又分为U 型或盘管型等多种形式。

氟塑料换热管束按设计需要在制作时进行编织或非编织.其换热元件由换热管束和若干管板或其他部件组合形成，使用于密闭或非密闭的装置中。

2.1 1979年.南方某厂最先将换热面积为4m 的氟塑料盘管沉浸式换热器取代铅质盘管沉浸式换热器.应用于氯化塔顶以冷却氯醛。

其传热系数约200w/（m oC）。

2.2 1979年.东北某厂将换热面积为396m 的氟塑料U型沉浸式换热器取代铸铁排管.应用于硫酸冷却。

其传热系数保持在126w/（m ℃）。

2.3 1982年.南方某厂第一次将换热面积为240m （：6台x4OmZ/台）的氟塑料管壳式（壳体内衬509橡胶）换热器取代铸铁排管.应用于高温稀硫酸冷却。

其传热系数保持在160w/（mz ℃）。

随后.氟塑料双U型沉浸式换热器取代铅质盘管沉浸式换热器.应用于氢氟酸冷却；氟塑料立式管壳式（壳体材质为硬聚氯乙稀板）换热器应用于含酸污水冷却；氟塑料盘管（编织）沉浸式换热器应用于氯化氢分解硫胺母液工序等：均取得良好的效果。

3 存在问题3.1 管子破裂为提高传热系数.人们一般采用小管径的薄壁管。

高效氟塑料低温省煤器系统应用简介摘要：锅炉排烟温度过高严重影响锅炉运行的经济性，采用低温换热器是一种有效的降低排烟温度，利用烟气余热，提高锅炉热效率的节能方式。

采用管式换热器的余热回收利用系统，其换热能力受到低温腐蚀的限制，而采用高效氟塑料的换热器，能够有效防止酸腐蚀，并将烟气温度降至120℃以内。

高效氟塑料管烟气换热器采用氟塑料作为换热管材料有以下优点,可耐高温，长期安全使用温度：200-260℃；低阻力，具有极小的摩擦系数（0.04），拥有极低的水侧及气侧阻力，不粘灰：具有固体材料中最小的表面张力而不粘附任何物质。

烟气余热回收系统安装在引风机之后、脱硫吸收塔之前的烟道中，可以最大程度地降低烟气温度，回收余热。

关键词：余热回收利用氟塑料烟气温度节能0前言本公司锅炉型号为HG-1102/17.5-YM33型亚临界、一次中间再热、自然循环汽包炉、固态干式排渣。

排烟热损失约占锅炉热损失的60%～70%，存在很大的节能空间。

本文主要对高效氟塑料换热器余热回收系统的启停和运行调整进行分析，从而达到最佳运行状态，最大程度降低烟气温度，提高锅炉热效率。

1 系统简介本系统采用氟塑料管作为换热组件，通有冷却水的氟塑料软管换热组件布置引风机之后、脱硫吸收塔之前的烟道中，冷却水的流动方向与烟气流动方向相反，冷却水为循环水，流量为382t/h。

冷却水由进口水室进入氟塑料管内，经过联络水室，再由出口水室流出；冬季采暖期烟气温度由130℃冷却至82℃，冷却水温度由41℃加热到100℃，夏季非采暖期烟气温度由150℃冷却至92℃，冷却水温度由45℃加热到111℃，吸收的热量用于加热凝结水。

换热器顶盖设有冲洗水管，用于定期冲洗附着在氟塑料管上的灰尘。

整个换热模块垂直悬挂安装于吸收塔入口的烟道内，共8个换热模块。

每个模块都设有两组进出水口，模块的水侧设有供水回水联络母管，每个换热模块的每个进出口都设有独立的关断阀，可以单独隔离。

氟塑料烟气换热器技术说明1.技术特点烟气换热器是以小直径氟塑料软管作为换热元件，主要采用的是可熔性聚四氟乙烯（PFA）作为软管制造原料。

由于氟塑料具有极强的耐腐蚀性、良好的表面不沾性、较宽的温度范围和耐老化等优点，因此氟塑料管式换热器具有以下特点：1）优异的耐腐蚀性能，对烟气成分及酸露点温度无要求由于聚四氟乙烯属化学惰性材料，除高温下的元素氟、熔融态碱金属、三氟化氯、六氟化铀、全氟煤油外，几乎可以在所有的介质中工作，因此氟塑料换热器对烟气成分没有特殊要求，对换热器管壁温度和烟气酸露点没有特殊要求。

2）换热管表面光滑，不积灰，不结垢，易清理由于聚四氟乙烯管的化学惰性、表面光滑性、绕曲性和高膨胀系数，使换热管表面及内壁都十分光滑，管外烟尘不易粘结、堆积，管内热媒在换热面很难结垢，可以大大减少了设备的维护和清洗次数，保证了其能在相对稳定的传热系数下长期安全运行。

同时，由于氟塑料不怕酸腐蚀，可以设置在线水冲洗对其进行清灰，清灰方便、彻底。

3）薄管壁，换热性能良好，体积小氟塑料换热器采用的是薄壁管，壁厚0.3～1mm，所以克服了聚四氟乙烯材料导热系数低的缺点，换热器整体换热性能良好。

同等换热量量的情况下，氟塑料管换热器的体积是金属管换热器体积的1/4。

4）柔性疲劳强度高，经久耐用聚四氟乙烯具有较高的柔性疲劳强度，且不含光敏基因，具有优异的耐大气老化性，因此其加工的管材经久耐用。

在焊接强度保证的情况下，运行中氟塑料换热管不会发生应力开裂，无泄露风险，基本可以做到免维护。

5）耐温耐压性能良好聚四氟乙烯的使用温度为-180～+260℃，其加工的氟塑料软管可在200℃以下的各种强腐蚀性介质中良好运行。

经过测试，壁厚小于0.3-1mm 的小直径氟塑料软管可在≤1.0MPa 的压力下，长期安全工作，因此其可以满足除盐水烟气换热需求。

6）优化的结构设计换热器采用模块化设计的垂直悬挂结构，结构简单，强度可靠，便于安装和检修更换，能够很好的吸收因温度变化引起的热变形。

氟塑料低温省煤器在热电厂烟气余热回收中的应用毛双华;多文明;姜国强;王浩添【摘要】介绍了新型锅炉排烟余热回收利用装置———氟塑料低温省煤器某热电厂的应用。

实际运行结果表明，该套设备使锅炉排烟温度从135℃降低到100℃以下，加热60 t/h除盐水，温度升高约85℃。

年节约标煤约3542 t。

利用除盐水吸收锅炉排烟余热，在不影响锅炉正常运行的前提下，可以显著提高全厂热效率、降低电厂煤耗；同时可降低70%的脱硫吸收塔喷淋水，经济效益显著。

【期刊名称】《化工生产与技术》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】3页(P50-52)【关键词】氟塑料;低温省煤器;余热利用【作者】毛双华;多文明;姜国强;王浩添【作者单位】浙江巨化热电有限公司，浙江衢州324000;浙江巨化热电有限公司，浙江衢州 324000;浙江巨化热电有限公司，浙江衢州 324000;浙江巨化热电有限公司，浙江衢州 324000【正文语种】中文【中图分类】TQ083+.3降低电厂排烟温度，提高锅炉安全可靠性一直是热电厂节能减耗的重要研究方向。

为了更好利用锅炉排烟废热，人们已经进行了许多努力，比如玻璃管空气预热器、冷凝换热器、热管回收排烟余热制冷、振打清灰装置以及热管空气预热器等[1-4]。

而利用电厂烟气加热除盐水是一种经济效益明显的余热回收利用方式。

近年来，国内外对锅炉烟气余热加热除盐水开展了一系列研究[5-8]。

国外Nider-aussem电厂采用旁路烟道技术，把余热换热器设置在与空气预热器并联的旁路烟道中，利用多级烟水换热器充分降低排烟温度，在保证空气预热器所需热量的前提下引入部分烟气到旁路烟道内加热锅炉给水，是目前报道的节能效果较好的在运行机组系统[9-10]。

燃煤电站排烟热损失约占锅炉热损失的60%～70%，利用低温省煤器可有效利用这部分热损失，降低煤耗，提高全厂热效率。

现阶段国内普遍采用ND钢（09CrCuSb）作为低温省煤器管排材质。

氟塑料管式GGH在电厂中的应用摘要：本文简述了回转式烟气换热器（GGH）当前存在的问题及原因，从氟塑料管式GGH的特点、工作原理、结构形式及使用情况来论述，说明了采用新型材料氟塑料管式GGH替代回转式换热器的优劣性，为新型电厂锅炉选用GGH提供了非常有价值的借鉴意义。

关键词：管式GGH；新型材料；耐腐蚀性引言GGH的作用是利用原烟气将脱硫后的净烟气进行加热，使排烟温度达到露点之上，减轻对净烟道和烟囱的腐蚀，减少烟囱冒白烟，提高烟气中污染物的扩散度；这种设备在低硫煤电厂使用效果尚可，但漏风率达1~3%，无法达到现阶段的超低排放要求。

在中高硫煤电厂使用的GGH普遍出现了腐蚀严重、漏风大、GGH堵塞严重甚至导致机组停运，本文将主要研究氟塑料管式GGH。

1 回转式GGH1.1 工作原理锅炉尾部来的温度较高原烟气，通过GGH换热原件与换热面进行交换时，将换热蓄于换热原件，经过热交换以后原烟气温度降低，进入吸收塔；从吸收塔出来的饱和净烟气经过回转GGH换热元件时，换热原件将从原烟气中吸收的热量释放出来使净烟气温度升高，经烟囱排入大气，达到设计要求排放烟温。

1.2 回转式GGH存在的问题近年来随着国家环保要求的日趋严格，越来越多的电厂安装了GGH装置，其中以回转式GGH居多，回转式GGH也暴露出越来越多的问题。

其中比较常见的问题有堵塞、腐蚀、漏风率大等，这些问题一方面降低了脱硫系统和机组运行的可靠性、大幅增加了检修维护费用，另一方面因堵塞引起压损过大导致设备耗电量增加，同时，由于原烟气向净烟气的泄露量大，导致SO2、烟尘等污染物排放超标。

甚至脱硫系统因GGH传热元件堵塞和腐蚀而退出运行，将导致机组停机。

如何解决这一难题，这也是诸多电厂所面临的棘手问题[1]。

1.3 原因分析锅炉尾部烟道工况条件恶劣，粉尘含量高、腐蚀性能强，是导致换热器管束腐蚀的主要原因。

由于换热器受热面的金属壁温接近烟气酸露点温度，燃料在燃烧过程中产生的SO2，SO3，HCl、HF等，与烟气中的水蒸汽结合，在金属管材表面上凝结形成硫酸、盐酸、氢氟酸等的混合物，从而引起低温腐蚀。

氟塑料换热器在电厂节能减排中的应用刘含笑; 周林海; 吴金; 冯国华; 王少权; 陈招妹; 沈敏超; 周冰【期刊名称】《《中国环保产业》》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】6页(P18-22,26)【关键词】热电厂; 氟塑料换热器; 相变凝聚器; 颗粒团聚【作者】刘含笑; 周林海; 吴金; 冯国华; 王少权; 陈招妹; 沈敏超; 周冰【作者单位】浙江菲达环保科技股份有限公司浙江诸暨311800【正文语种】中文【中图分类】X701随着国家环保政策的趋严，燃煤烟气中颗粒物、SO2、NO x等污染物排放得到了有效控制，环境空气质量得到了一定程度改善，重点区域雾霾天数，尤其是重度雾霾天数呈减少趋势。

但我国大气污染物排放依然是量大面广的局面，且环境空气质量与西方发达国家存在明显差距[1～5]。

2015年9月6日，浙江省经信委等部门联合发布《浙江省地方燃煤热电联产行业综合改造升级行动计划》，要求省内所有热电厂全部实施超低排放，并要求完善节能指标管理。

近年来“有色烟羽”现象频繁引起关注，不论是视觉污染，还是近年来部分舆论关注的“可凝结颗粒物”“可溶盐”等危害，均对污染物周围居民造成一定影响[6～8]。

鉴于此，上海、天津、唐山、邯郸等多个省市均陆续出台了消除“有色烟羽”的相关政策，要求采用降温、升温或先降温再升温的方式，控制“有色烟雨”的排放。

含不同污染物的工业烟气经烟囱排入大气，因天空背景色和天空光照、观察角度等原因，视觉上通常为白色、灰色、蓝色等。

烟气排入大气后烟温降低，烟气中的水蒸汽凝结成小液滴形成白色烟雾，如烟羽中含有SO3气溶胶会在光照反射时形成蓝色，当烟羽中未脱除的微细粉尘、石膏液滴、可溶盐含量高，湿度大、雾滴浓时易呈现灰色。

因此降低湿度、控制SO3浓度、提高烟囱入口烟温，进一步脱除烟气中的细颗粒物、石膏液滴、可溶盐、SO3等是脱除有色烟羽的关键。

1 热电厂现有技术及存在问题1.1 典型烟气治理技术路线及关键设备热电厂的典型烟气治理技术路线如图1所示。

材料：生产与工艺信息记录材料 2019年4月 第20卷第4期1 引言在目前的实际工业生产中，对工业余热进行回收再利用的很常见的设备就是换热器，传统的金属换热器不耐高温、不耐腐蚀、易腐蚀，然而在化工生产中却有很多强酸、强碱类的腐蚀性介质的换热过程，这就需要使用氟塑料换热器。

氟塑料换热器具有耐腐蚀、耐高低温、质量轻等优点，这使得它被广泛应用于海水淡化、工业余热回收、化工制药等领域。

2 对氟塑料换热器的理解氟塑料换热器是指一种能够在较高或较低温度与压力工作环境下具有耐腐蚀性的换热器。

制作氟塑料换热器的材料是高分子材料，比如：聚四氟乙烯（PTFE）、聚全氟乙丙烯（FEP）、聚偏氟乙烯（PVDF）等。

氟塑料换热器的特点：耐腐蚀性、不结垢、耐高低温和不容易老化等特性。

3 氟塑料换热器对化工生产的优势分析3.1 耐腐蚀性在化工领域，涉及很多强酸、强碱、强腐蚀性的溶液，在这些腐蚀性介质的换热过程中，需要用氟塑料换热器。

由于氟塑料是化学性质比较稳定的惰性材料，与所有的强酸、强碱以及常见的化学试剂和化工材料等几乎都不发生反应。

所以，用氟塑料制作的氟塑料换热器也具备很强的耐腐蚀性，并且化学性质稳定，可以适用于化工生产中很多介质的换热过程。

比如，在进行烟气余热回收时，就能够解决低温酸腐蚀的难点，即使是在酸露点温度以下，也可以对烟气余热进行回收和利用。

3.2 摩擦系数小且不黏附由于氟塑料具有摩擦系数小、不黏附的特点，使得它的表面很难会被污垢吸附，具备自清洁的效果。

此外，氟塑料具有一定的挠性，使用过程中会产生抖动，进而减少污垢残留，降低发生堵塞的概率，减小流体流动阻力，进而使传热效果更佳。

3.3 耐高低温性氟塑料换热器具有耐高低温性，能够在-180℃～250℃的条件下长期使用，由于氟塑料在高温或低温下也能够耐酸与耐碱，所以不容易损坏，使用寿命较长。

比如，在使用具有腐蚀性的酸或者碱来清洗零件表面的污垢时，需升温或降温来提高清洗效率，这就需要使用具有耐腐蚀性的氟塑料换热器，使得在碱液加热过程或者在冷却的稀硫酸中清洗零件污垢变得稳定安全。