氟塑料换热器的发展过程.docx
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氟塑料换热器的发展过程
金属、氟塑料烟气换热器
对比实验说明
1、金属及氟塑料烟气换热器在欧洲近40年（1975-2013）的发展历程
1.1、Schwandorf/PrunerovCzechRepublik（1984年）。
4
1.2、SchwarzePumpe黑泵电厂（1992/93年）7
1.3、Lippendorf的清洁测试（1995年）8
1.4、Lippendorf（2008年-2012年）9
1.5、烟气冷却器实际设计样本11
1.6、目前欧洲氟塑料换热器应用情况11
1.7、采用二次换热的好处12
2、氟塑料换热器的特点说明:
2.1、优异的耐腐蚀性能，对烟气成分及酸露点温度无要求13
2.2、换热管表面光滑，不积灰，不结垢，易清理13
2.3、薄管壁，换热性能良好13
2.4、柔性疲劳强度高，经久耐用13
2.5、耐温耐压性能良好13
1、金属及氟塑料烟气换热器在欧洲近40年（1975-2013）的发展历程
1975-1984年：
使用各种材质的金属烟气换热器，全都不能解决严重腐蚀问题
1985-1989年：
开始在电厂实际使用氟塑料烟气换热器GGH，效果良好。
1990-至今：
开始在电厂实际使用烟气余热回收HRS，运行效果一直良好，并已成为欧洲新建电厂的必备装置。
从1975年开始，在欧洲尤其是在德国，政府规定，工矿企业必须上烟气脱硫（FGD）
系统，以减少SO2气体排放。
烟气脱硫系统在这段时间内主要应用于已有工厂。
为了保证净
烟气中污染物扩散和腐蚀烟囱等，旋转式GGH应运而生，但经过实践检验，采用碳钢以及镀搪瓷等材料均不能满足GGH的应用，导致GGH系统泄露、堵塞、腐蚀等诸多问题。
随
后，针对GGH的不同耐酸材料的研究开始了。
在1979/1980年左右，WILHELHSHAVEN电厂在BMFT（德意志联邦研究与技术部）的支持和赞助（主办）下，测试性安装一个GGH系统，这个系统包括不同供应商提供的各种材料。
在这个研究项目中，用不同材料的管道制造的不同类型热交换器管进行对比测试，比如：
碳钢镀锌鳍片管，碳钢管外衬不同材料，另外还有哈氏合金和碳钢材质。
实验结果证明上述所有材料和结构形式都失败了。
在这个时候，合适的氟塑料作为外衬的换热管还没有出现，发展停滞了。
除了BMTF这个项目以外，还有一家在西德赫恩的公司----GEA空气冷却器公司，也在搞相同的测试。
这家公司通过在下面几个电厂测试机组进行了他们的试验性研究：
WilhelmshavenSteag
SchwandofBayernwerk/PrunerovCzechRepublik
SchwarzePumpeVattenfall（在vattenfall的黑泵电厂）
Lippendof1+2Vattenfall
试验装置包含了GGH的对原烟气冷却和对净烟气加热两部分设备。
试验模块中还有椭圆形
碳钢带外衬的管排。
碳钢外衬
管排
在这次测试中应用了不同的材料，例如：
碳钢，椭圆碳钢管排，不锈钢，哈氏合金等。
包括一些零件表面镀有S?
kaphen,Gotekplast（材料名称）和一种Teflon（聚四氟乙烯）但是这个时候生产工艺的落后，不能将管子外衬上的微孔消除，导致所有的系统均失败了。
测试结果是金属或聚四氟乙烯内衬金属管不能在低于露点温度下持续工作，没有合适的材料能被使用。
测试被中断直到1984年。
中国在过去很长一段时间内一直使用金属GGH，经过多年运行，普遍存在腐蚀严重问题，最主要的原因就是所使用的金属材料不能长时间耐烟气腐蚀。
今后建议考虑氟塑料GGH，可比较理想地解决腐蚀问题。
1.1、Schwandorf/PrunerovCzechRepublik（1984年）。
1984年，在Schwandorf/Prunerov进行了针对不同材质的GGH的测试：
Schwandorf的电厂位于捷克边境附近，这个时候使用煤炭的是来自Prunerov煤田的煤。
试验装置设计参数：
原烟气温度160-150C/100C原烟气量
5000Nm3/h（湿基）粉尘含量50-200mg/Nm3
净烟气温度50C/75?
80°C净烟气量
5.400Nm3/h（湿基）运行时间6000小时
烟气侧的布置：
第1模块：
碳钢第2模块：
PTFE（聚四
氟乙烯）第3模块：
PTFE（聚四氟乙烯）第4模块：
碳
钢
测试结果：
第1模块（碳钢）：
因为泄露只运行了1000小时；此外，水温被控制在130°C;第
2和第3模块（PTFE聚四氟乙烯）：
从始至终（所有的时间）都在运行；第4模块（碳钢）：
也只运行1000小时。
烟气冷却器第一模块（碳钢）
烟气冷却器模块2和模块3（PTFE聚四氟乙烯）
（碳钢）
在Schwandof的测试，对研究工作的进一步发展和决策起到重要作用。
在所有这些测试中，都是在一样的条件下对试验模块进行测试，重点和关注点一直放在原烟气侧换热器。
这次的测试表明，氟塑料材料均比金属材料类有优势。
像：
耐腐蚀，良好的自清洁能力,
并在测试期间氟塑料原烟气冷却-净烟气加热系统一直是100%无泄漏。
于是，在1985年，第一台实际的全尺寸的以液体作为传热媒介的GGH（也称HDS）在
SchwandofC/D电厂被安装。
原烟气量2,000,000Nm3/h，175C，净烟气温度从55C升至U
95°C。
其它的电厂Herdecke,Pocerady,Mannheim,MunchenNord随之而来。
1990年初，氟聚合物材料20,000小时成功运行，指导和推动了HRS系统在黑泵电厂2x
800
MW,Lippendof2x920MWandNiederaussen1x980MW的应用。
减少二氧化碳排放量,提高整体效率和减少燃料消耗成为目标在确定做这些HRS（HeatRecoverySeystem）项目之前，深入的研究和调查已经完成，
比如在黑泵电厂的材料测试和lippendof如何保证换热器的清洁度的研究等工作，其它堵灰
的问题在之前就已经被解决。
1.2、SchwarzePumpe黑泵电厂（1992/93年）在1992-1993年间,SchwarzePump黑泵电厂进行了针对不同材料管束的对比实验，包括
各类型钢管和氟塑料管，实验信息如下
投运时间及参数
检查时间
运行参数
1992年12月17日
92年1月2日
93年3月10-12日
93年5月4-5日
进口烟温
215C
210C
出口烟温
136-139C
138C
进口水温
94C
80C
100C
85-90C
出口水温
108C
117C
130C
105-110C
压损
2bar
2bar
1.4bar
0.5-1bar
PH值
9
序号
试验管束
管道尺寸
安装时间
1
A59（镍基合金）
12.7X1.65
1993年3月12日
2
PFA/1.4435
12.0X1.0
1993年3月12日
3
C22（哈氏合金）
12.0X2.0
1993年3月12日
4
C22（哈氏合金）
12.0X2.0
1993年3月12日
5
Inconel686
0.472X0.028
1993年5月5日
6
PFA
12.0X1.0
1992年12月17日
7
PFA
12.0X1.0
1992年12月17日
8
PFA/1.4571
18.0X1.0
1992年12月17日
不同的管束材料被安装在同一个测试架上进行测试，总计在线测试时间为5,536小时,结果是：
只有氟塑料换热管没有腐蚀，其他的镍合金材料像C22和A59以及以氟聚合物为外衬的不锈钢管均有腐蚀。
以下是试验管束在检查时的图片：
不同材料的运行时间如下所示：
序号
试验模块
总运行时间
1
A59（镍基合金）
2,256小时
2
PFA/1.4435
3,486小时
3
C22（哈氏合金）
3,486小时
4
C22（哈氏合金）
3,486小时
5
Inconel686
1,536小时
6
PFA
5,536小时
7
PFA
5,536小时
8
PFA/1.4571
3,486小时
1.3、Lippendof的清洁测试（1995年）
1.4、Lippendof（2008年-2012年）
氟聚合物模块与A59模块的对比实验
左侧是氟塑料模块右侧是A59模块
A59模块开始出现腐蚀表面变得粗糙，清洁更困难管子U形槽的腐蚀
ALWAFLON模块
上
图显示的是运行一周时间未清洁的情况，但只是为了测试。
目的是找出与正常运行时清洁
的表面比，热效率会下降多少。
在LIPPENDORF的再次测试非常清晰的表明，在酸露点以下要成功做到热回收，只能用防腐材料。
经过3-4个月的运行，腐蚀出现在A59管道表面和间隔区与管子的缝隙（凹槽）处。
所有模块在1年半以后，由于水侧被腐蚀造成锅炉给水的大量损失，所有将在下一次的大修中被拿出来清理。
1.5、烟气冷却器实际设计样本
烟气冷却器在褐煤，无烟煤，燃油中的应用
1.6、目前欧洲氟塑料换热器应用情况
2011年欧盟要求燃煤电厂整厂运行效率不得低于44.5%，否则面临关停，为达到这一目标烟气余热利用已经新旧电厂必须上的一个项目，氟塑料低温烟气回收系统（HRS
—HeatRecoverySystem）已经是一个标准配置。
欧洲应用HRS的标准系统图见下：
替代暖风器预热空气：
加热凝结水：
1.7、采用二次换热的好处
在欧洲利用氟塑料换热器作为烟气低温余热回收的设备已经形成了标准系统，均采用热媒水作为传热介质的二次换热系统，这样虽然使得系统复杂，并且会损失一部分的热品位，究其原因取决于两点原因:
氟塑料换热器在烟气余热回收上具有以下缺点
1.氟塑料换热器的耐压能力低,不足以承受凝结水泵后凝结水的压力；采用二次换热后，对于主机也是有好处的：
形成一个独立热回收循环水系统，系统内设备的所有故障均不会对凝结水系统
和
烟风系统造成影响；对凝结水的水质不会造成污染。
特别是对于高参数运行的机组，在给水水质要求非常高的情况下，保证凝结水水质尤为重要；凝结水主系统中增加的设备很少，启停HRS系统时不会对凝结水系统造成冲击。
2.氟塑料管长期工作在酸露点温度下，烟气侧常有酸凝结，长时间酸会渗透进水系统，
使循环水PH值降低。
3.氟塑料管换热器不能在ESP之前的高灰区长时间工作,对于带棱角的大颗粒粉尘耐磨性不足.
4.氟塑料管烟气换热器不宜在高温区（200C以上烟气环境）长时间闭式循环带压工作.
5.氟塑料换热管壁厚比较薄、管子比较软,所以在存储、运输、吊装、启机、停机检修过程中容易出现人为破坏情况。
2、氟塑料换热器的特点说明:
氟塑料换热器是以小直径氟塑料软管作为换热管束的换热器。
由于氟塑料具有极强的耐腐蚀、
良好的表面不沾性、较宽的温度范围和耐老化等优点，因此
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
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