淺談氟塑料在環(huán)保行業(yè)中的應(yīng)用

孫世騰　張曉坤

摘要：近年來，隨著公眾對環(huán)保的重視程度日益提高，各行業(yè)對環(huán)保的投入也明顯增多，環(huán)境質(zhì)量也確實(shí)得到了很大程度的改善，然而，如對企業(yè)而言，巨大的環(huán)保投入?yún)s沒能給企業(yè)帶來多少經(jīng)濟(jì)效益，這也導(dǎo)致了企業(yè)生產(chǎn)成本的急劇上升。如何在達(dá)標(biāo)排放的同時，讓環(huán)保方面的投入得到一定的產(chǎn)出，這是亟待攻克的一項(xiàng)課題。氟塑料的應(yīng)用，給這一課題提供了一條寶貴的解題思路。

關(guān)鍵詞：氟塑料;環(huán)保;耐腐;耐高低溫;耐磨

1氟塑料是塑料的一個重要品類。其主要特點(diǎn)如下：

1）耐腐蝕性極強(qiáng)

化學(xué)性能穩(wěn)定，幾乎對所有化學(xué)品和溶劑呈惰性，且?guī)缀鯖]有一種溶劑或化合物可在 300℃以下溶解它，可以應(yīng)用在大多數(shù)惡劣的工作環(huán)境中。

2）耐高溫和低溫

氟塑料在-190℃-260℃范圍內(nèi)低溫不脆化高溫不軟化，可正常使用，短期可在300℃下使用。

3）優(yōu)越的清灰功能

有固體材料中最小的表面張力，表面接觸角非常大，不粘附任何物質(zhì);管壁表面光滑，并且有時度的撓性，使用時微有振動，故不易結(jié)垢;同時安裝清灰裝置，很好解決了積灰問題。

4）優(yōu)異的耐磨損性

氟塑料本身具有優(yōu)異的耐磨損性，并在設(shè)計(jì)時選取低磨損、低阻力的煙氣流速，從而減少了對換熱器管束的磨損。

5）低阻力

氟塑料換熱管本身表面光滑，摩擦系數(shù)小，對煙氣的阻力小;具體設(shè)計(jì)時考慮換熱器本身對煙氣的阻力，有最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)尺寸。

6）使用壽命長

非氟塑料中不含光敏基因，極耐老化，有塑料中最佳的老化壽命，且耐磨損性強(qiáng)，不易堵灰，非金屬換熱器正常情況下可使用20年。

我國在氟塑料的研制、加工和應(yīng)用方面取得了較大的進(jìn)展。本文結(jié)合目前我國氟塑料研究的成果，以青島金澤熱力有限公司（以下簡稱金澤熱力）煙氣凈化余熱回收項(xiàng)目為模板，著重介紹氟塑料在目前環(huán)保及供熱等行業(yè)中的應(yīng)用。

青島金澤熱力有限公司1-3#鍋爐均為29MW熱水鍋爐，每臺鍋爐尾部均安裝一臺布袋除塵器，3臺鍋爐共用一座脫硫塔（石灰石-石膏法脫硫），根據(jù)環(huán)保部門相關(guān)要求，2017年金澤熱力需對鍋爐進(jìn)行超低排放改造，按照原有設(shè)施治理能力，煙塵排放約20㎎/m?，高于超低排放10mg/m?以下的要求，故需對除塵設(shè)施進(jìn)一步改造。

傳統(tǒng)的除塵設(shè)施如濕電除塵器等可以對煙塵進(jìn)行再處理，以達(dá)到超低排放的標(biāo)準(zhǔn)，然而企業(yè)除了投入外，卻得不到一定的經(jīng)濟(jì)效益，如何在降低煙塵排放濃度的同時，取得一定的收益，這成了企業(yè)需要克服的一項(xiàng)難題。眾所周知，鍋爐煙氣最可以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的便是煙氣中的余熱，大部分火電、熱電等企業(yè)的鍋爐尾部均安有空氣預(yù)熱器、省煤器、過熱器等裝置，以回收高質(zhì)量的熱能，然而對于脫硫、脫硝以后的熱能，因其提取不易，品質(zhì)較低，卻鮮有人問津。為尋求突破，青島能源熱電有限公司組織考察團(tuán)，對各環(huán)保技術(shù)、項(xiàng)目等進(jìn)行考察，其中氟塑料換熱器的應(yīng)用引起了金澤熱力的極大興趣。其原理如下：

高溫?zé)煔饨?jīng)過濕法脫硫處理后溫度降低，脫硫塔出口煙氣中含有大量飽和水蒸氣，在脫硫塔后端安裝氟塑料凈化換熱器，煙氣經(jīng)過換熱器后降溫，隨之大量的水蒸氣在換熱器的小管徑密集管束外表面凝結(jié)成水膜，煙氣中的粉塵顆粒、SO₂、H₂SO₄、（SO₃）氣溶膠、HCl 等酸性氣體流經(jīng)密集管束時，充分與密集管束外表面的水膜接觸、粘結(jié)、吸附，隨凝液一起凝結(jié)排入地坑，并對管束外表面進(jìn)行定期噴淋沖洗，達(dá)到超凈化除塵的目的。同時凈化換熱器可回收煙氣中大量的水蒸汽凝結(jié)潛熱和凝結(jié)水分，達(dá)到節(jié)能省水的目的。氟塑料換熱器的除塵原理見圖1：

該系統(tǒng)是氟塑料換熱器與水源熱泵機(jī)組結(jié)合的技術(shù)。供熱季，熱泵把煙氣中的熱量“取”出來，經(jīng)過電力做功實(shí)現(xiàn)能量從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩吹霓D(zhuǎn)移，將管網(wǎng)水提高溫度后提供給小區(qū)換熱站，經(jīng)過一個供熱季的運(yùn)行檢驗(yàn)，其cop可達(dá)到5以上，是一種高效供能技術(shù)。由于熱泵是提取自然界中能量，效率高，沒有任何污染物排放，是當(dāng)今最清潔、經(jīng)濟(jì)的能源方式。氟塑料換熱器與螺桿式熱泵水路循環(huán)采用閉式循環(huán)，通過閉式循環(huán)內(nèi)穩(wěn)定的循環(huán)水在換熱器內(nèi)吸熱，熱泵內(nèi)放熱來保證換熱器管外煙氣中的水蒸氣充分凝結(jié)，達(dá)到凝并除塵與收熱的雙重功效。螺桿式熱泵獲得循環(huán)水的熱量，在電力的驅(qū)動下，將部分二次網(wǎng)回水由 45℃提高到 55℃，回到二次網(wǎng)的供水管網(wǎng)。在資源越來越匱乏的今天，作為人類利用低溫?zé)崮艿淖钕冗M(jìn)方式，熱泵技術(shù)已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)受到廣泛關(guān)注和重視。

經(jīng)過科學(xué)系統(tǒng)的論證、調(diào)研，金澤2017年投資829.429萬元對一號脫硫塔實(shí)施超低排放改造，在尾部加裝了煙氣凈化余熱回收裝置（氟塑料換熱器）。該工程于2017年8月份開始施工，9月底主體工程完工，11月30日順利通過了168試驗(yàn)，煙塵指標(biāo)能控制在6㎎/m?左右。自運(yùn)行以來，指標(biāo)運(yùn)行良好，每天還可回收熱量300GJ左右，實(shí)現(xiàn)了環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益的雙豐收。

2現(xiàn)將該項(xiàng)目運(yùn)行狀況分析如下：

1、超低達(dá)標(biāo)排放。高溫?zé)煔饨?jīng)過濕法脫硫處理后溫度降低，脫硫塔出口煙氣中含有大量飽和水蒸氣，在脫硫塔后端安裝非金屬煙氣凈化換熱器，煙氣經(jīng)過氟塑料管后降溫，隨之大量的水蒸氣在氟塑料管的小管徑密集管束外表面凝結(jié)成水膜，煙氣中的粉塵顆粒O2、H2SO4、SO3、氣溶膠、HCl 等酸性氣體流經(jīng)密集管束時，充分與密集管束外表面的水膜接觸、粘結(jié)、吸附，隨凝液一起凝結(jié)排入地坑，并對管束外表面進(jìn)行定期噴淋沖洗，達(dá)到超凈化除塵的目的。凈化換熱器可回收煙氣中大量的水蒸汽凝結(jié)潛熱和凝結(jié)水分，用于沖渣，達(dá)到節(jié)能省水的目的。

2、經(jīng)濟(jì)效益客觀。以2017年-2018供熱季為例，我公司煙氣凈化余熱回收裝置共回收熱量40803GJ，耗電量2022881kw，同濕電除塵相比，濕除耗電量84.41/2*3*24*145=440620kw，煙氣凈化余熱回收多耗電1582261kw。

按供熱站產(chǎn)熱量完全成本計(jì)算收入為76.07*40803-1582261*0.6142=2132059元

余熱回收設(shè)備折舊費(fèi)為56324.81元/月。

結(jié)語：

綜上所述，氟塑料材料憑借其耐腐蝕性強(qiáng)，耐高溫低溫性，和耐磨蝕性。在化工行業(yè)特別是環(huán)保行業(yè)擁有了廣泛的應(yīng)用。使企業(yè)在投入大規(guī)模的環(huán)保設(shè)施的情況下，同步保持高經(jīng)濟(jì)增長的狀態(tài)。