氟塑料换热器换热管束选型设计综合手册

氟塑料换热器换热管束选型设计综合手册关于氟塑料烟气换热器换热管规格选取简要阐明氟塑料软管作为氟塑料烟气换热器换热面，在承受内部水压、外部烟气高温、冲刷苛刻条件下运营，其安全性直接影响到换热器可靠性。在氟塑料原料与加工工艺选定前提下，换热管规格选取是影响其自身安全性重要因素。管径选取安全性安全氟塑料烟气换热器换热管规格选取原则：壁厚值不得不大于管外径值1/10对于相似材质及品质换热管，同等压力、温度条件下，若管径相似，壁厚越大越安全；若壁厚相似，管径越小管子越安全。用于衡量换热管安全性及推算寿命可量化指标为环向应力值，其计算公式及分析如下：环向应力计算...

关于氟塑料烟气换热器换热管规格选取简要阐明氟塑料软管作为氟塑料烟气换热器换热面，在承受内部水压、外部烟气高温、冲刷苛刻条件下运营，其安全性直接影响到换热器可靠性。在氟塑料原料与加工工艺选定前提下，换热管规格选取是影响其自身安全性重要因素。管径选取安全性安全氟塑料烟气换热器换热管规格选取原则：壁厚值不得不大于管外径值1/10对于相似材质及品质换热管，同等压力、温度条件下，若管径相似，壁厚越大越安全；若壁厚相似，管径越小管子越安全。用于衡量换热管安全性及推算寿命可量化指标为环向应力值，其计算公式及分析如下：环向应力计算公式：S—环向应力，MPaP—管内压力，MPaD—外径，mmt—壁厚，mm压力管道环向应力计算表外径壁厚管内压力安全系数环向应力环向应力安全校核值DtPS运营S校核mmmmMPaMPaMPa70.600.522.675.3370.650.522.444.8870.700.522.254.5080.700.522.615.2180.750.522.424.8380.800.522.254.50101.000.522.254.50101.100.522.024.05101.200.521.833.67121.000.522.755.50141.000.523.256.50141.200.522.675.33141.300.522.444.88141.400.522.254.50不同规格压力管环向应力对比表外径壁厚环向应力环向应力安全校核值备注对比DTS运营S校核mmMmMPaMPa80.802.254.5安全100%101.00141.40121.002.755.50风险122%141.003.256.50144%注：**运营值是指管子在实际工况下（0.5MPa管内水压）所受到环向应力，该值越低热力管安全性能越高，该值与材质无关；**安全校核值是指按原则外推法，以2倍安全系数计算得到使用寿命为以上安全保证值，安全校核值越低，热力管安全性能越高，该值与材质无关；**原则外推法即用高温下管材在较短时间静液压力破坏实验成果来外推几十年或更长时间下管材材料抵抗静液压力能力；**爆破值是指管子可以耐受最大应力值，该值为实验值。不光与外径与壁厚有关还受材料性能，管材加工工艺影响，该值越大证明管材耐压能力越强，换热管越安全，该值与材质自身性能密切有关；**当爆破值不不大于安全校核值时，换热管可以安全使用到设定年限。**普通状况下，管径增长壁厚也应相应增厚，如管径增长而壁厚维持不变，则管子安全性会大幅减少。背景及建议 :1）鉴于应用于烟气换热氟塑料管暂无有关行业原则可供执行，故参照《GB/T6111-流体输送用热塑料管材耐压实验办法》中规定及办法，结合氟塑料烟气换热器运营条件，规定测试条件：0.5MPa，150℃，检测时间165小时，爆破值不不大于0.5MPa。2）在以外推法计算安全寿命前提下（S校核<=4.5MPa），当管径拟定后，可以计算得出壁厚最小值。3）结论：基于以上，安全氟塑料烟气换热器换热管规格选取原则：壁厚值不得不大于管外径值1/10例如：8x0.8mm、10x1mm、12x1.2mm、14x1.4mm经济性其她边界条件相似时，换热器管径越小气侧阻力越小，系统电耗越低。以1000MW机组MGGH系统为例：管径由14mm调节为10mm后，气侧阻力减少约340Pa，每台炉引风机电耗减少约350Kw，运营费用差别巨大。华能威海6号机组低压省煤器（氟塑料）与暖风器联合系统采用氟塑料换热器，换热管规格8x0.75mm，机组满负荷时烟气侧阻力240Pa。国电北仑第一发电厂2x600MW机组氟塑料MGGH换热管规格10x1mm，机组满负荷时烟气侧阻力降温段+升温段<500Pa。除尘效率氟塑料换热器具备较强粉尘拦截与去除效率，管径越小除尘效率越高即越环保。根据各种项目实测值，换热管规格8x0.75mm粉尘去除效率比10x1mm提高约10%。小结：小管径换热管具备更安全、更节能、更环保优势。小管径受到限制小管径选取受到加工工艺限制氟塑料换热器管板连接方式普通有胀接和焊接两种，无论是胀接还是焊接，越小管径都越难以实现规模化生产。小管径选取受到可靠性规定限制由于换热管处在烟气冲刷下运营，从换热管自身抗磨损安全性考虑，越小壁厚磨损泄漏风险越大，因而在管径选取时需同步兼顾壁厚绝对值与环向应力安全校核值。合理管径选取相似规格换热管，如果材料及加工工艺不同其爆破环向应力值差别很大。即材料自身高温下机械性能越好、越致密、耐候性越好换热管在高温下机械性能越好，其爆破值更高，更安全。在选取换热管规格时应区别对待不同材质管材，根据每种管材环向应力计算值与爆破值选取安全换热管规格。氟塑料换热器惯用换热管材质按照其高温下机械性能由高向低排序依次为：PFA—改性PTFE—PTFE，因而对于不同材质换热管应有统一最低原则或差别化应用原则。综上，在保证安全性前提下氟塑料换热管实现小管径应用是技术先进性与技术进步体现，是优质材料与先进加工工艺有机结合成果，是设计优化重要方向。

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