氟塑料換熱器在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

甘露+靳超然+毛霖

摘 要：氟塑料換熱器具有傳熱系數(shù)大、耐高低溫、耐化學(xué)腐蝕、耐老化以及不黏附等特性，與金屬換熱器相比，在腐蝕環(huán)境中運行存在一定優(yōu)勢。本文概述了氟塑料換熱器在熱泵、煙氣余熱深度回收、零件表面污垢清洗及海水淡化等領(lǐng)域應(yīng)用，相信隨著研究的進步，氟塑料會有更為廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：氟塑料；換熱器；熱泵

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.048

0 引言

氟塑料是一種高分子材料，主要包括聚四氟乙烯（PTFE）、四氟乙烯-全氟乙烯基醚共聚物（PFA）、聚偏氟乙烯（PVDF）等。氟塑料換熱器于20世紀60年代首先由美國杜邦公司研制成功，隨后在其他發(fā)達國家陸續(xù)應(yīng)用起來，我國對氟塑料換熱器的研究起始于20世紀70年代，略晚于歐美國家。目前，氟塑料換熱器憑借其耐高低溫、耐腐蝕、耐老化以及不黏附的特性，滿足了工業(yè)領(lǐng)域腐蝕介質(zhì)換熱過程的需要。

1 氟塑料換熱器的特性

同金屬換熱器相比，氟塑料換熱器具有以下特點：（1）耐高低溫。PTFE換熱器的溫度適應(yīng)范圍很廣，可以在-180℃～250℃范圍內(nèi)長期使用；（2）耐化學(xué)腐蝕。氟塑料幾乎對所有的工業(yè)化合物和溶劑具有化學(xué)惰性，適用于各種強酸、強堿類腐蝕條件；（3）不黏附。氟塑料本身表面張力小，污垢很難在其表面黏附，且摩擦系數(shù)低，具有自清潔效果；（4）傳熱效果好。氟塑料的導(dǎo)熱系數(shù)只有金屬的1 /30 ～1 /10，但是其密度小，可采用小管徑、薄管壁的氟塑料換熱管，換熱器單位體積的換熱面積遠遠大于金屬換熱器，總換熱系數(shù)可達120～220 W /（m2·K）。

2 氟塑料換熱器的應(yīng)用現(xiàn)狀

氟塑料換熱器以其諸多優(yōu)良特性在溴化鋰吸收式制冷機、污水源熱泵、電站鍋爐煙氣余熱深度回收利用、零件表面清洗及海水淡化得到了應(yīng)用，優(yōu)勢明顯。

2.1 熱泵中的應(yīng)用

歐陽錄春等[1]通過對溴化鋰吸收式制冷機組現(xiàn)存的腐蝕問題進行分析，結(jié)合聚四氟乙烯的物化特性，提出了用氟塑料換熱器代替原有金屬換熱器的想法。作者從材料特性、傳熱、強度、布置結(jié)構(gòu)等方面對氟塑料換熱器用于溴化鋰機組進行了可行性分析，氟塑料換熱器可長期運行在一個較寬的溫度區(qū)間，具有較強的耐腐蝕性能及不黏附的特性，通過對氟塑料中添加導(dǎo)熱性能較好的材料（石墨、金屬粉末）可以提高其換熱效率及強度。因此。采用氟塑料換熱器可解決金屬換熱器存在的腐蝕及結(jié)垢導(dǎo)致的制冷量衰減問題，有效延長機組壽命。

肖威等[2]將氟塑料換熱器應(yīng)用于污水源熱泵領(lǐng)域。由于污水中雜質(zhì)較多，普遍存在堵塞和腐蝕問題，金屬換熱器難以長期有效運行。氟塑料換熱器可以很好的解決這些問題，實現(xiàn)從特殊低品位熱源（污水）中回收熱量的目的。

2.2 電站鍋爐煙氣余熱深度回收中的應(yīng)用

胡清等[3]利用氟塑料換熱器對電站鍋爐煙氣余熱進行深度回收利用。以某1000MW機組為例，將煙氣溫度從108℃降低至85℃，機組發(fā)電標煤耗可降低約2.58 g /（ kW·h），以年運行小時數(shù)7 000 h計算，每年節(jié)約標煤量12642噸，按標煤價格550元/噸計算，年節(jié)約標煤收益可達 695.3 萬元。

2.3 零件表面清洗中的應(yīng)用

在零件表面污垢處理中，存在酸洗或堿洗工序，酸（堿）溶液需要通過升溫來提高酸（堿）洗的效率，在強腐蝕環(huán)境下，穩(wěn)定可靠的換熱設(shè)備十分重要。張林輝等[4]將氟塑料換熱器應(yīng)用于堿液加熱過程，大大提高了系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性。此外，一些化工廠[5]還將氟塑料管式換熱器應(yīng)用于稀硫酸的冷卻中。

2.4 海水淡化中的應(yīng)用

王立國等[6]對氟塑料換熱器的性能和投資成本與銅、鈦等金屬換熱器進行了比較。發(fā)現(xiàn)氟塑料換熱器在多級閃蒸、多效蒸發(fā)、壓汽蒸餾及露點蒸發(fā)等海水淡化技術(shù)中都存在一定的優(yōu)勢，在海水淡化領(lǐng)域?qū)袕V泛的應(yīng)用。

3 結(jié)論

氟塑料換熱器與金屬換熱器相比具有總傳熱系數(shù)高、質(zhì)量輕、溫度適應(yīng)性強、耐腐蝕以及不黏附等特點，適用于腐蝕強、雜質(zhì)多的環(huán)境，目前已在溴化鋰吸收式熱泵、污水源熱泵、電站鍋爐煙氣余熱深度回收利用、零件表面清洗及海水淡化得到了應(yīng)用，未來氟塑料換熱器將會得到更為廣闊的應(yīng)用。

參考文獻：

[1]歐陽錄春，謝雪梅，俞衛(wèi)剛等.塑料換熱器在溴化鋰吸收式制冷機中的應(yīng)用[J].暖通空調(diào)，2005，35（03）：65-68.

[2]肖威，楊毅.塑料換熱器在污水源熱泵領(lǐng)域的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2014（09）：95-97.

[3]胡清，孫少鵬，蔣文等.基于氟塑料換熱器的新型煙氣余熱深度回收技術(shù)研究[J].熱能動力工程，2016（08）：106-109.

[4]張林輝，王森，李占英等.堿液加熱用氟塑料熱交換器設(shè)計選型[J].化學(xué)工程與裝備，2016（10）：156-158.

[5]趙春元，王岳衡，張石柱等.氟塑料F—46管殼式冷卻器冷卻稀硫酸[J].化肥工業(yè)，1984（02）：59-63.

[6]王立國，王世昌，朱愛梅等.塑料換熱器在海水淡化中的應(yīng)用[J]. 化工進展，2004，23（12）：1359-1361.endprint