氟塑料在电厂低温换热器上的应用

　　摘要：余热回收利用是发电厂为了降低排烟温度，回收热量的一种方式，目前多采用翅片管式、热管式换热器，其换热能力主要受到低温腐蚀的限制。为进一步降低烟温，采用氟塑料换热器，能够防止酸腐蚀，并将烟气温度降至100℃以内。

　　关键词：氟塑料 余热回收 降低烟温 节水

　　前言

　　燃煤电厂排烟热损失约占锅炉热损失的60%～70%，排烟损失是电厂锅炉运行中最重要的一项损失，脱硫水耗是电厂水耗的重要部分，采用低温换热器是一种有效利用烟气余热，降低排烟温度，减少湿法脱硫耗水量，提高全厂热效率的节能方式。但排烟温度降的过低，则会导致低温换热器受热面的腐蚀。目前国内低温换热器制造材料大多选用抗酸露点腐蚀钢ND钢（09CrCuSb)，虽可以有效减缓低温腐蚀，但不能根本解决低温腐蚀问题。

　　1.氟塑料换热器的技术可行性

　　氟塑料低温换热器是以小直径氟塑料软管作为换热管束的换热器。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)。其是一种可以在较高工作温度和压力条件下仍具有耐强腐蚀性的换热器。由于氟塑料与金属材料在物化性质的差异，逐渐被节能领域所重视及应用。通过不断完善，氟塑料换热器将得到越来越广泛的应用。下表是氟塑料与金属换热器的对比。

　　1.1氟塑料的物理化学特性

　　氟塑料的分子结构特点决定了其良好的耐热性和耐寒性，其长期使用温度范围较宽，可达-192℃～260℃，短期可在300℃下使用，在-100℃以下仍柔软，在250℃高温条件下经240h老化后，其力学性能基本不变。氟塑料属化学惰性材料，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。此外，氟塑料是已知固体材料中表面自由能最低的材料之一，几乎所有材料不能粘附在其表面，因此氟塑料用作换热器时管壁表面基本不结垢。同时，由于其表面分子对其它分子吸引力小，因而摩擦系数非常小(静、动摩擦系数与钢的比值均为0.04)，对流体产生的流动摩擦阻力也较小。

　　与从传热系数的计算公式可以看出：当不考虑管壁污垢的影响时，管壁热阻就决定了传热系数的极限，即不论采取何种办法来强化管壁两侧流体的对流换热，其传热系数最终由管壁厚度决定。氟塑料的导热系数比金属小几十倍，导热热阻大是氟塑料的主要缺陷。因此氟塑料低温换热器在设计上采用薄壁小直径管，在制作工艺上采用了大量小直径管密集排列技术，克服了氟塑料导热系数低的缺点，使得氟塑料换热器在高腐蚀环境下取代金属换热器成为现实。虽然金属换热器的初始换热系数比氟塑料换热器的传热系数大，但金属换热器随着使用时间的延续，其换热管束的圬垢层厚度逐渐增加使传热系数下降，氟塑料换热管壁光滑不易结垢，工作时在流体温度变化的作用下换热管束沿轴向、径向方向伸缩。有利于除去污垢提高换热。在运行一段时间后，二者传热系数差值缩小，从长期来看，氟塑料换热器具有较强的竞争力。