氟塑料换热器的发展过程.docx

1、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 / Prunerov Czech Republik （1984年 ）。 41.2、 Schwarze Pumpe黑泵电厂（1992/93 年） 71.3、 Lippendorf 的清洁测试（ 1995 年） 81.4、 Lippendorf（ 2008 年-2012 年） 91.5、 烟气冷却器实际设计样本 111.6、 目前欧洲氟塑料换热器应用情况 111.7、 采用二次换热的好处 122、氟塑料换热器的特点说明 :2.1、 优

2、异的耐腐蚀性能，对烟气成分及酸露点温度无要求 132.2、 换热管表面光滑，不积灰，不结垢，易清理 132.3、 薄管壁，换热性能良好 132.4、 柔性疲劳强度高，经久耐用 132.5、 耐温耐压性能良好 131 、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

3、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

4、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：Wilhelmshave n SteagSchwa ndof Bayer nwerk / Prun erov Czech RepublikSchwarze Pumpe Vattenfall （在 vattenfall 的黑泵电厂）Lippe ndof 1+2

5、 Vatte nfall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

6、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 / Prunerov Czech Republik （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160-150 C /100 C原烟气量5000Nm3/h （湿基）粉尘含量 50-200mg/ Nm3净烟气温度 50 C /75 ?80C

7、 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

8、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Schwandof C/D电厂被安装。原烟气量2,000,000Nm 3/h，175C，净烟气温度从55C升至U95C。其它的电厂 Herdecke, Pocerady, Mannheim, M u nchen Nord 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2

9、x800MW, Lippe ndof 2x920 MW and Niederausse n 1x980 MW 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 （Heat Recovery Seystem ）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、 Schwarze Pumpe黑泵电厂（1992/93 年） 在1992-1993年间,Schwarze Pump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

10、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215C210C出口烟温136-139C138C进口水温94 C80 C100C85-90C出口水温108C117C130C105- 110C压损2bar2bar1.4bar0.5-1barPH值9序号试验管束管道尺寸安装时间1A59（镍基合金）12.7 X1.651993年3月12日2PFA/1.443512.0 X1.01993年3月12日3C22（哈氏合金）12.0 X2.01993年3月12日4C22（哈氏合金）12.0 X2.01993年3月12日5Inconel 6860

11、.472 X0.0281993年5月5日6PFA12.0 X1.01992年12月17日7PFA12.0 X1.01992年12月17日8PFA/1.457118.0 X1.01992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1A59（镍基合金）2,256小时2PFA/1.44353,486小时3C22（哈氏合金）3,486小时4C22（哈氏合金）3,

12、486小时5Inconel 6861,536小时6PFA5,536小时7PFA5,536小时8PFA/1.45713,486小时1.3、 Lippe ndof 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

13、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（ HRSHeat Recovery System ）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

14、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

15、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（200 C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