氟塑料换热材料在火力发电厂的应用
氟塑料PFA(Fluoroplastic)是部分或全部氢被氟取代的链烷烃聚合(Fluoropolymer),化学性质非常稳定﹐抗蚀性能极好。无锡市特氟特防腐科技产品已广泛应用于化工、医药、酸洗等腐蚀性行业,现阶段在发电厂应用主要以PFA换热器形式用于烟气余热吸收利用,即低温省煤器。相对于传统的金属材料低温省煤器,氟塑料PFA低温省煤器有换热性能高、耐腐蚀性强且兼具节水、环保性能等显著特点。一.主要特征
氟塑料换热器即以小直径氟塑料软管作为传热组件的换热器,又称挠性管换热器。常用的氟塑料种类有聚四氟乙烯(PTFE,F4)聚全氟代乙丙烯(PFEP,FEP,F46)可熔性聚四氟乙烯(PFA)可熔性聚四氟乙烯与聚四氟乙烯相比,降低了熔融粘度,有利于加工,其余性质跟聚四氟乙烯相差不大。聚全氟代乙丙烯与聚四氟乙烯相比,热加工性能好,但耐温性能较聚四氟乙烯低一些,约为200℃,但聚全氟代乙丙烯价格要比聚四氟乙烯便宜。1.1无锡市特氟特防腐氟塑料PFA换热器的特点
氟塑料PFA换热器主要用于工作压力为0.2~0.4MPa、工作温度在200℃以下的各种强腐蚀性介质的换热。特氟特氟塑料PFA换热器的结构有管壳式换热器和沉浸式换热器两种型式。它们的主要部分都是由许多小直径薄壁的氟塑料PFA传热软管组成的管束。常用的管子规格有多种﹐外径×壁厚分别为3~7mm×0.3~0.6mm。管束包含有60~5000根管子﹐两端各用聚四氟乙烯卷带互相隔开。管束插在一环中﹐焊成整体蜂窝状管板。氟塑料PFA换热器的其它部件与常见的﹑用金属管作为传热组件的管壳式换热器和沉浸式换热器基本相同。 特氟特氟塑料PFA管壁表面光滑﹐不易吸附污垢,并且有适度的挠性﹐使用时微有振动﹐故不易结垢。特氟特氟塑料PFA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的管壳式换热器的4倍多。挠性的氟塑料PFA管能在流体的冲击和振动中安全工作﹐管束可按需要制成各种特殊形状。 特氟特氟塑料PFA的导热系数低﹐力学性能较金属差﹐不耐高温。采用小直径﹑薄管壁﹐虽对导热系数和力学性能有所补偿﹐但仍只能用于较低压力和较低温度的场合。
1.2无锡市特氟特防腐氟塑料PFA换热器与金属换热器比较,有显著优点:
a.氟塑料PFA有较强抗酸、抗氧化能力
b.氟塑料PFA表面分子对其它分子吸 引力小,因而摩擦阻力系数小,动、静摩擦系数与钢的比值均为 0.04 ,允许管内有较高的流速。
c.氟塑料PFA管壳式换热器的运行费用为传统金属管壳式换热器的 33%~66% 。d.氟塑料PFA管具有表面平滑、热膨胀量大和挠性较大的特点,使其抗污塞性能良好。
e.氟塑料PFA比金属轻4~5倍,有利于制造、运输,减少安装费用,减少基础承重。f.在蒸汽凝结过程中,塑料的润湿角小,容易实现珠状凝结。因此,在蒸汽侧氟塑料PFA的传热系数比金属高 。1.3无锡市特氟特防腐氟塑料PFA换热器与金属换热器比较,有如下缺点:
a.导热热阻大,氟塑料PFA导热率是金 属的1/100~1/300 。
b.氟塑料PFA管束组装工艺尚未机械化,生产效率低,成本高。
c.氟塑料PFA管的传统焊接工艺焊接接头一般允许有3%的封堵率(即100个蜂窝焊接孔允许有少于3个焊接后泄漏的封堵孔),不能保证一次成型焊接百分之百的合格率。 1.4无锡市特氟特防腐氟塑料PFA换热器的换热性能 氟塑料PFA的导热系数λ仅为0.18~ 0.24W/(m•℃) ,按性质属绝热材料,而常用金属材料的导热系数一般为16~50 W/(m•℃),但因氟塑料PFA换热器管束设计均采用小管径、薄壁厚,与金属换热器相比较其单位体积具有更多的热交换面积,使其换热性能大大提高,不但能够弥补氟塑料PFA本身导热系数低所带来的缺陷,其换热性能甚至优 于同样体积的金属换热器 。管壁厚度为0.5mm时聚四氟乙烯换热器的极限传热系数 值K=380W/(m2•℃)(=λ/δ=0.19/0.0005 。同时,由于氟塑料PFA管内外均不易结垢的特点,在运行一段时间后,其换热系数变化较小。而金属换热器容易结垢,运行一段时间后,换热性能明显降低。
1.5特氟特防腐氟塑料PFA换热器在火力发电厂中的主要
应用形式氟塑料PFA换热器在发电厂中较为成熟的应用为低温省煤器,此外,还可用于脱硫系统 的GGH换热器以及溴化锂吸收式热泵。一般电站锅炉的热效率约为90%~93%,其排烟温度在120~180℃之间,排烟热损失是锅炉最大的热损失,大量余热未充分利用,这些烟气直接排放到大气中,极大的浪费了能源。因此降低锅炉烟气温度已成为锅炉节能的一个重要途径。通过深度回收烟气余热,可以提高锅炉效率,降低发电煤耗。但当排烟温度低于酸露点时,会引起硫酸腐蚀。因此,常规排烟余热利用技术只能将烟温降至酸露点以上,能量回收有限。氟塑料PFA低温省煤器的耐腐蚀性使其在锅炉余热回收方面具备良好性能。
rrrrr pfa 换热器
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