氟塑料在電廠低溫?fù)Q熱器上的應(yīng)用

　　摘要：余熱回收利用是發(fā)電廠為了降低排煙溫度，回收熱量的一種方式，目前多采用翅片管式、熱管式換熱器，其換熱能力主要受到低溫腐蝕的限制。為進(jìn)一步降低煙溫，采用氟塑料換熱器，能夠防止酸腐蝕，并將煙氣溫度降至100℃以內(nèi)。

　　關(guān)鍵詞：氟塑料 余熱回收 降低煙溫 節(jié)水

　　前言

　　燃煤電廠排煙熱損失約占鍋爐熱損失的60%～70%，排煙損失是電廠鍋爐運(yùn)行中最重要的一項(xiàng)損失，脫硫水耗是電廠水耗的重要部分，采用低溫?fù)Q熱器是一種有效利用煙氣余熱，降低排煙溫度，減少濕法脫硫耗水量，提高全廠熱效率的節(jié)能方式。但排煙溫度降的過(guò)低，則會(huì)導(dǎo)致低溫?fù)Q熱器受熱面的腐蝕。目前國(guó)內(nèi)低溫?fù)Q熱器制造材料大多選用抗酸露點(diǎn)腐蝕鋼ND鋼（09CrCuSb)，雖可以有效減緩低溫腐蝕，但不能根本解決低溫腐蝕問(wèn)題。

　　1.氟塑料換熱器的技術(shù)可行性

　　氟塑料低溫?fù)Q熱器是以小直徑氟塑料軟管作為換熱管束的換熱器。常用的氟塑料有聚四氟乙烯(PTFE,F4),聚四氟代乙丙烯(PEP,F46)和可熔性聚四氟乙烯(PFA)。其是一種可以在較高工作溫度和壓力條件下仍具有耐強(qiáng)腐蝕性的換熱器。由于氟塑料與金屬材料在物化性質(zhì)的差異，逐漸被節(jié)能領(lǐng)域所重視及應(yīng)用。通過(guò)不斷完善，氟塑料換熱器將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。下表是氟塑料與金屬換熱器的對(duì)比。

　　1.1氟塑料的物理化學(xué)特性

　　氟塑料的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其良好的耐熱性和耐寒性，其長(zhǎng)期使用溫度范圍較寬，可達(dá)-192℃～260℃，短期可在300℃下使用，在-100℃以下仍柔軟，在250℃高溫條件下經(jīng)240h老化后，其力學(xué)性能基本不變。氟塑料屬化學(xué)惰性材料，除高溫下的元素氟、熔融態(tài)堿金屬、三氟化氯、六氟化鈾、全氟煤油外，幾乎可以在所有的介質(zhì)中工作。此外，氟塑料是已知固體材料中表面自由能最低的材料之一，幾乎所有材料不能粘附在其表面，因此氟塑料用作換熱器時(shí)管壁表面基本不結(jié)垢。同時(shí)，由于其表面分子對(duì)其它分子吸引力小，因而摩擦系數(shù)非常小(靜、動(dòng)摩擦系數(shù)與鋼的比值均為0.04)，對(duì)流體產(chǎn)生的流動(dòng)摩擦阻力也較小。

　　與從傳熱系數(shù)的計(jì)算公式可以看出：當(dāng)不考慮管壁污垢的影響時(shí)，管壁熱阻就決定了傳熱系數(shù)的極限，即不論采取何種辦法來(lái)強(qiáng)化管壁兩側(cè)流體的對(duì)流換熱，其傳熱系數(shù)最終由管壁厚度決定。氟塑料的導(dǎo)熱系數(shù)比金屬小幾十倍，導(dǎo)熱熱阻大是氟塑料的主要缺陷。因此氟塑料低溫?fù)Q熱器在設(shè)計(jì)上采用薄壁小直徑管，在制作工藝上采用了大量小直徑管密集排列技術(shù)，克服了氟塑料導(dǎo)熱系數(shù)低的缺點(diǎn)，使得氟塑料換熱器在高腐蝕環(huán)境下取代金屬換熱器成為現(xiàn)實(shí)。雖然金屬換熱器的初始換熱系數(shù)比氟塑料換熱器的傳熱系數(shù)大，但金屬換熱器隨著使用時(shí)間的延續(xù)，其換熱管束的圬垢層厚度逐漸增加使傳熱系數(shù)下降，氟塑料換熱管壁光滑不易結(jié)垢，工作時(shí)在流體溫度變化的作用下?lián)Q熱管束沿軸向、徑向方向伸縮。有利于除去污垢提高換熱。在運(yùn)行一段時(shí)間后，二者傳熱系數(shù)差值縮小，從長(zhǎng)期來(lái)看，氟塑料換熱器具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。