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浅谈氟塑料在环保行业中的应用

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  摘要:近年来,随着公众对环保的重视程度日益提高,各行业对环保的投入也明显增多,环境质量也确实得到了很大程度的改善,然而,如对企业而言,巨大的环保投入却没能给企业带来多少经济效益,这也导致了企业生产成本的急剧上升。如何在达标排放的同时,让环保方面的投入得到一定的产出,这是亟待攻克的一项课题。氟塑料的应用,给这一课题提供了一条宝贵的解题思路。
  关键词:氟塑料;环保;耐腐;耐高低温;耐磨
  1氟塑料是塑料的一个重要品类。其主要特点如下:
  1)耐腐蚀性极强
  化学性能稳定,几乎对所有化学品和溶剂呈惰性,且几乎没有一种溶剂或化合物可在 300℃以下溶解它,可以应用在大多数恶劣的工作环境中。
  2)耐高温和低温
  氟塑料在-190℃-260℃范围内低温不脆化高温不软化,可正常使用,短期可在300℃下使用。
  3)优越的清灰功能
  有固体材料中最小的表面张力,表面接触角非常大,不粘附任何物质;管壁表面光滑,并且有时度的挠性,使用时微有振动,故不易结垢;同时安装清灰装置,很好解决了积灰问题。
  4)优异的耐磨损性
  氟塑料本身具有优异的耐磨损性,并在设计时选取低磨损、低阻力的烟气流速,从而减少了对换热器管束的磨损。
  5)低阻力
  氟塑料换热管本身表面光滑,摩擦系数小,对烟气的阻力小;具体设计时考虑换热器本身对烟气的阻力,有最优化的结构尺寸。
  6)使用寿命长
  非氟塑料中不含光敏基因,极耐老化,有塑料中最佳的老化寿命,且耐磨损性强,不易堵灰,非金属换热器正常情况下可使用20年。
  我国在氟塑料的研制、加工和应用方面取得了较大的进展。本文结合目前我国氟塑料研究的成果,以青岛金泽热力有限公司(以下简称金泽热力)烟气净化余热回收项目为模板,着重介绍氟塑料在目前环保及供热等行业中的应用。
  青岛金泽热力有限公司1-3#锅炉均为29MW热水锅炉,每台锅炉尾部均安装一台布袋除尘器,3台锅炉共用一座脱硫塔(石灰石-石膏法脫硫),根据环保部门相关要求,2017年金泽热力需对锅炉进行超低排放改造,按照原有设施治理能力,烟尘排放约20㎎/m?,高于超低排放10mg/m?以下的要求,故需对除尘设施进一步改造。
  传统的除尘设施如湿电除尘器等可以对烟尘进行再处理,以达到超低排放的标准,然而企业除了投入外,却得不到一定的经济效益,如何在降低烟尘排放浓度的同时,取得一定的收益,这成了企业需要克服的一项难题。众所周知,锅炉烟气最可以产生经济效益的便是烟气中的余热,大部分火电、热电等企业的锅炉尾部均安有空气预热器、省煤器、过热器等装置,以回收高质量的热能,然而对于脱硫、脱硝以后的热能,因其提取不易,品质较低,却鲜有人问津。为寻求突破,青岛能源热电有限公司组织考察团,对各环保技术、项目等进行考察,其中氟塑料换热器的应用引起了金泽热力的极大兴趣。其原理如下:
  高温烟气经过湿法脱硫处理后温度降低,脱硫塔出口烟气中含有大量饱和水蒸气,在脱硫塔后端安装氟塑料净化换热器,烟气经过换热器后降温,随之大量的水蒸气在换热器的小管径密集管束外表面凝结成水膜,烟气中的粉尘颗粒、SO2、H2SO4、(SO3)气溶胶、HCl 等酸性气体流经密集管束时,充分与密集管束外表面的水膜接触、粘结、吸附,随凝液一起凝结排入地坑,并对管束外表面进行定期喷淋冲洗,达到超净化除尘的目的。同时净化换热器可回收烟气中大量的水蒸汽凝结潜热和凝结水分,达到节能省水的目的。氟塑料换热器的除尘原理见图1:
  该系统是氟塑料换热器与水源热泵机组结合的技术。供热季,热泵把烟气中的热量“取”出来,经过电力做功实现能量从低温热源向高温热源的转移,将管网水提高温度后提供给小区换热站,经过一个供热季的运行检验,其cop可达到5以上,是一种高效供能技术。由于热泵是提取自然界中能量,效率高,没有任何污染物排放,是当今最清洁、经济的能源方式。氟塑料换热器与螺杆式热泵水路循环采用闭式循环,通过闭式循环内稳定的循环水在换热器内吸热,热泵内放热来保证换热器管外烟气中的水蒸气充分凝结,达到凝并除尘与收热的双重功效。螺杆式热泵获得循环水的热量,在电力的驱动下,将部分二次网回水由 45℃提高到 55℃,回到二次网的供水管网。在资源越来越匮乏的今天,作为人类利用低温热能的最先进方式,热泵技术已经在全世界范围内受到广泛关注和重视。
  经过科学系统的论证、调研,金泽2017年投资829.429万元对一号脱硫塔实施超低排放改造,在尾部加装了烟气净化余热回收装置(氟塑料换热器)。该工程于2017年8月份开始施工,9月底主体工程完工,11月30日顺利通过了168试验,烟尘指标能控制在6㎎/m?左右。自运行以来,指标运行良好,每天还可回收热量300GJ左右,实现了环保效益和经济效益的双丰收。
  2现将该项目运行状况分析如下:
  1、超低达标排放。高温烟气经过湿法脱硫处理后温度降低,脱硫塔出口烟气中含有大量饱和水蒸气,在脱硫塔后端安装非金属烟气净化换热器,烟气经过氟塑料管后降温,随之大量的水蒸气在氟塑料管的小管径密集管束外表面凝结成水膜,烟气中的粉尘颗粒O2、H2SO4、SO3、气溶胶、HCl 等酸性气体流经密集管束时,充分与密集管束外表面的水膜接触、粘结、吸附,随凝液一起凝结排入地坑,并对管束外表面进行定期喷淋冲洗,达到超净化除尘的目的。净化换热器可回收烟气中大量的水蒸汽凝结潜热和凝结水分,用于冲渣,达到节能省水的目的。
  2、经济效益客观。以2017年-2018供热季为例,我公司烟气净化余热回收装置共回收热量40803GJ,耗电量2022881kw,同湿电除尘相比,湿除耗电量84.41/2*3*24*145=440620kw,烟气净化余热回收多耗电1582261kw。
  按供热站产热量完全成本计算收入为76.07*40803-1582261*0.6142=2132059元
  余热回收设备折旧费为56324.81元/月。
  结语:
  综上所述,氟塑料材料凭借其耐腐蚀性强,耐高温低温性,和耐磨蚀性。在化工行业特别是环保行业拥有了广泛的应用。使企业在投入大规模的环保设施的情况下,同步保持高经济增长的状态。
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