氟塑料換熱器在工業領域的應用

甘露+靳超然+毛霖

摘 要：氟塑料換熱器具有傳熱系數大、耐高低溫、耐化學腐蝕、耐老化以及不黏附等特性，與金屬換熱器相比，在腐蝕環境中運行存在一定優勢。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域應用，相信隨著研究的進步，氟塑料會有更為廣闊的應用前景。

關鍵詞：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，隨后在其他發達國家陸續應用起來，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，滿足了工業領域腐蝕介質換熱過程的需要。

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換熱器的溫度適應范圍很廣，可以在-180℃～250℃范圍內長期使用；（2）耐化學腐蝕。氟塑料幾乎對所有的工業化合物和溶劑具有化學惰性，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，且摩擦系數低，具有自清潔效果；（4）傳熱效果好。氟塑料的導熱系數只有金屬的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，總換熱系數可達120～220 W /（m2·K）。

2 氟塑料換熱器的應用現狀

氟塑料換熱器以其諸多優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用，優勢明顯。

2.1 熱泵中的應用

歐陽錄春等[1]通過對溴化鋰吸收式制冷機組現存的腐蝕問題進行分析，結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、布置結構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垢導致的制冷量衰減問題，有效延長機組壽命。

肖威等[2]將氟塑料換熱器應用于污水源熱泵領域。由于污水中雜質較多，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℃，機組發電標煤耗可降低約2.58 g /（ kW·h），以年運行小時數7 000 h計算，每年節約標煤量12642噸，按標煤價格550元/噸計算，年節約標煤收益可達 695.3 萬元。

2.3 零件表面清洗中的應用

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，在強腐蝕環境下，穩定可靠的換熱設備十分重要。張林輝等[4]將氟塑料換熱器應用于堿液加熱過程，大大提高了系統運行的安全穩定性。此外，一些化工廠[5]還將氟塑料管式換熱器應用于稀硫酸的冷卻中。

2.4 海水淡化中的應用

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。發現氟塑料換熱器在多級閃蒸、多效蒸發、壓汽蒸餾及露點蒸發等海水淡化技術中都存在一定的優勢，在海水淡化領域將會有廣泛的應用。

3 結論

氟塑料換熱器與金屬換熱器相比具有總傳熱系數高、質量輕、溫度適應性強、耐腐蝕以及不黏附等特點，適用于腐蝕強、雜質多的環境，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用，未來氟塑料換熱器將會得到更為廣闊的應用。

參考文獻：

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

[2]肖威，楊毅.塑料換熱器在污水源熱泵領域的應用[J].工程建設與設計，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計選型[J].化學工程與裝備，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，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用[J]. 化工進展，2004，23（12）：1359-1361.endprint