氟塑料耐腐蚀换热器在工业上的应用
甘露+靳超然+毛霖
摘 要：氟塑料换热器具有传热系数大、耐高低温、耐化学腐蚀、耐老化以及不黏附等特性，与金属换热器相比，在腐蚀环境中运行存在一定优势。本文概述了氟塑料换热器在热泵、烟气余热深度回收、零件表面污垢清洗及海水淡化等领域应用，相信随着研究的进步，氟塑料会有更为广阔的应用前景。
关键词：氟塑料；换热器；热泵
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.048
0 引言
氟塑料是一种高分子材料，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。氟塑料换热器于20世纪60年代首先由美国杜邦公司研制成功，随后在其他发达国家陆续应用起来，我国对氟塑料换热器的研究起始于20世纪70年代，略晚于欧美国家。目前，氟塑料换热器凭借其耐高低温、耐腐蚀、耐老化以及不黏附的特性，满足了工业领域腐蚀介质换热过程的需要。
1 氟塑料换热器的特性
同金属换热器相比，氟塑料换热器具有以下特点：（1）耐高低温。PTFE换热器的温度适应范围很广，可以在-180℃～250℃范围内长期使用；（2）耐化学腐蚀。氟塑料几乎对所有的工业化合物和溶剂具有化学惰性，适用于各种强酸、强碱类腐蚀条件；（3）不黏附。氟塑料本身表面张力小，污垢很难在其表面黏附，且摩擦系数低，具有自清洁效果；（4）传热效果好。氟塑料的导热系数只有金属的1 /30 ～1 /10，但是其密度小，可采用小管径、薄管壁的氟塑料换热管，换热器单位体积的换热面积远远大于金属换热器，总换热系数可达120～220 W /（m2·K）。
2 氟塑料换热器的应用现状
氟塑料换热器以其诸多优良特性在溴化锂吸收式制冷机、污水源热泵、电站锅炉烟气余热深度回收利用、零件表面清洗及海水淡化得到了应用，优势明显。
2.1 热泵中的应用
欧阳录春等[1]通过对溴化锂吸收式制冷机组现存的腐蚀问题进行分析，结合聚四氟乙烯的物化特性，提出了用氟塑料换热器代替原有金属换热器的想法。作者从材料特性、传热、强度、布置结构等方面对氟塑料换热器用于溴化锂机组进行了可行性分析，氟塑料换热器可长期运行在一个较宽的温度区间，具有较强的耐腐蚀性能及不黏附的特性，通过对氟塑料中添加导热性能较好的材料（石墨、金属粉末）可以提高其换热效率及强度。因此。采用氟塑料换热器可解决金属换热器存在的腐蚀及结垢导致的制冷量衰减问题，有效延长机组寿命。
肖威等[2]将氟塑料换热器应用于污水源热泵领域。由于污水中杂质较多，普遍存在堵塞和腐蚀问题，金属换热器难以长期有效运行。氟塑料换热器可以很好的解决这些问题，实现从特殊低品位热源（污水）中回收热量的目的。
2.2 电站锅炉烟气余热深度回收中的应用
胡清等[3]利用氟塑料换热器对电站锅炉烟气余热进行深度回收利用。以某1000MW机组为例，将烟气温度从108℃降低至85℃，机组发电标煤耗可降低约2.58 g /（ kW·h），以年运行小时数7 000 h计算，每年节约标煤量12642吨，按标煤价格550元/吨计算，年节约标煤收益可达 695.3 万元。
2.3 零件表面清洗中的应用
在零件表面污垢处理中，存在酸洗或碱洗工序，酸（碱）溶液需要通过升温来提高酸（碱）洗的效率，在强腐蚀环境下，稳定可靠的换热设备十分重要。张林辉等[4]将氟塑料换热器应用于碱液加热过程，大大提高了系统运行的安全稳定性。此外，一些化工厂[5]还将氟塑料管式换热器应用于稀硫酸的冷却中。
2.4 海水淡化中的应用
王立国等[6]对氟塑料换热器的性能和投资成本与铜、钛等金属换热器进行了比较。发现氟塑料换热器在多级闪蒸、多效蒸发、压汽蒸馏及露点蒸发等海水淡化技术中都存在一定的优势，在海水淡化领域将会有广泛的应用。
3 结论
氟塑料换热器与金属换热器相比具有总传热系数高、质量轻、温度适应性强、耐腐蚀以及不黏附等特点，适用于腐蚀强、杂质多的环境，目前已在溴化锂吸收式热泵、污水源热泵、电站锅炉烟气余热深度回收利用、零件表面清洗及海水淡化得到了应用，未来氟塑料換热器将会得到更为广阔的应用。
参考文献：
[1]欧阳录春，谢雪梅，俞卫刚等.塑料换热器在溴化锂吸收式制冷机中的应用[J].暖通空调，2005，35（03）：65-68.
[2]肖威，杨毅.塑料换热器在污水源热泵领域的应用[J].工程建设与设计，2014（09）：95-97.
[3]胡清，孙少鹏，蒋文等.基于氟塑料换热器的新型烟气余热深度回收技术研究[J].热能动力工程，2016（08）：106-109.
[4]张林辉，王森，李占英等.碱液加热用氟塑料热交换器设计选型[J].化学工程与装备，2016（10）：156-158.
[5]赵春元，王岳衡，张石柱等.氟塑料F—46管壳式冷却器冷却稀硫酸[J].化肥工业，1984（02）：59-63.
[6]王立国，王世昌，朱爱梅等.塑料换热器在海水淡化中的应用[J]. 化工进展，2004，23（12）：1359-1361.endprint
