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

目录

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)。 (4)

1.2、Schwarze Pumpe 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： Wilhelmshaven Steag

Schwandorf Bayernwerk / Prunerov Czech Republik

Schwarze Pumpe Vattenfall（在vattenfall的黑泵电厂）

Lippendorf 1+2 Vattenfall

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Säkaphen，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 / 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℃/100℃原烟气量

5000Nm³/h（湿基）粉尘含量50-200mg/ Nm³净

烟气温度50℃/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）

原烟气侧管壁表面

烟气冷却器模块4（碳钢）

在Schwandorf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

Schwandorf C/D电厂被安装。原烟气量2,000,000Nm3/h，175℃，净烟气温度从55℃升到95℃。其它的电厂Herdecke, Pocerady, Mannheim, München 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2x 800

MW, Lippendorf 2x920 MW and Niederaussen 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lippendorf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: