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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0.31mm,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。

7)  全面的防腐保护

8)  换热器的换热元件采用耐腐蚀的氟塑料管,所有的支撑结构件均采用碳钢衬氟塑料材料,连接螺栓采用C276904合金材料,避免了材质腐蚀,最大限度地延长了换热器的使用寿命。

9)  在线冲洗系统

换热器的水冲洗系统采用在线固定式高压水冲洗装置,并装设有深入式冲洗支管,可以冲洗到管束内部,保证了良好的冲洗效果,避免了灰尘的堆积与结垢。

2.  氟塑料换热器与其他类型换热器的比较

1)   氟塑料换热器

1972年美国杜邦公司开发了可熔性氟塑料,德国在上世纪80年代中期将这种材料应用到了管式换热器行业,目前氟塑料管式换热器在欧洲有广泛的应用。

氟塑料管换热器以小直径氟塑料软管作为换热组件﹐常用的氟塑料有PTFEFEPPFA。氟塑料换热器主要用于工作压力为0.2~1.0MPa﹑工作温度在200℃以下的各种强腐蚀性介质的换热﹐如硫酸﹑腐蚀性极强的氯化物溶液﹑醋酸和苛性介质的冷却或加热。

氟塑料的化学性能极稳定﹐抗蚀性能尤好。氟塑料管壁表面光滑﹐并且有适度的挠性﹐使用时微有振动﹐故不易结垢。

由于氟塑料导热系数很低,仅为0.19w/mK(纯铁为80 w/mK),为了达到好的换热效果,需要采用小管径,小壁厚管材来实现大的换热面积。氟塑料换热器体积小﹐结构紧凑﹐设备单位体积内传热面积为金属管换热器的4倍多。

下表为近期国外部分氟塑料换热器的使用业绩情况。

 
 

2)   金属换热器

金属管换热器的应用非常广泛,在电力行业也有应用,主要用于低温省煤器和换热器。

华能重庆珞璜电厂是应用金属管换热器比较早的电厂之一。该电厂为2×360MW机组(91年投运),系统采用三菱脱硫技术(填料塔),烟气换热器采用水热媒介质换热器(换热器),换热管件采用管箱式安装方式。燃煤含硫量最高5%左右,低时也在3.5%以上。降温段和升温段原始设计采用日本原产钢管(材质为CRIA,据介绍介于ND(09CrCuSb)corten钢(10CrNiCuP)之间的一种钢材,无国产),使用4年后更换(91年投运,95年更换)。

降温段使用过搪瓷翅片管和ND钢翅片管。搪瓷翅片管翅片端部搪瓷存在脱落情况,使用中存在腐蚀泄漏问题。耐硫酸露点腐蚀用钢ND钢理论上耐蚀性能比普通碳钢提高10倍以上,但在使用中背风面仍受到严重腐蚀。

升温段采用普通碳钢管,运行中泄漏部位在停机、小修时处理或解列局部管箱。每年小修中升温段管箱均维修迎风面第一排管箱(主要是将换热管更换,因管箱架采用316L材质,仍继续使用),并将第二排调换至第一排运行。

电厂还试验在升温段采用316L材质的换热管,腐蚀现象仍然严重。

 
 

总的来说,金属管换热器在火力发电厂一直在使用,但腐蚀和结垢等问题也一直存在,这也严重影响了金属管换热器的使用寿命。
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