作者：陳羽

1、換熱器行業(yè)概述

換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又稱熱交換器。換熱器是實現(xiàn)化工生產(chǎn)過程中熱量交換和傳遞不可缺少的設(shè)備。在石油、化工、輕工、制藥、能源等工業(yè)生產(chǎn)中，常常用作把低溫流體加熱或者把高溫流體冷卻，把液體汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液體。

換熱器既可是一種單元設(shè)備，如加熱器、冷卻器和凝汽器等；也可是某一工藝設(shè)備的組成部分，如氨合成塔內(nèi)的換熱器。換熱器是化工生產(chǎn)中重要的單元設(shè)備，根據(jù)統(tǒng)計，熱交換器的噸位約占整個工藝設(shè)備的20%有的甚至高達30%，其重要性可想而知。換熱器行業(yè)涉及暖通、壓力容器、中水處理設(shè)備等近30多種產(chǎn)業(yè)，相互形成產(chǎn)業(yè)鏈條。

2、換熱器主要設(shè)備類型介紹

2.1管殼式冷卻器

2.1.1設(shè)備簡介

管殼式浮頭結(jié)構(gòu)冷卻器是由殼體、進出端蓋、回程端蓋和管組等零部件組成。其中固定管板、活動管板、隔板和套管等靠冷卻管兩端與管板脹接形成不可拆卸的管組。管組從殼體的固定端法蘭中穿入殼體內(nèi)，管組的滑道條幫助管組順利進入殼體，并防止殼側(cè)流動介質(zhì)短路。管組的固定管板兩面分別與進出水端蓋、殼體固定端法蘭貼合，中間配以墊片，用螺栓連接和密封；在殼體活動端法蘭與活動管板外周的間隙中裝上橡膠（O型）密封圈，用一組螺栓將回程水蓋的止口與O型橡膠密封圈壓緊，并將活動端的冷熱介質(zhì)密封。

2.1.2工作原理

管殼式冷卻器中，滑油、液壓油或淡水在管外（殼側(cè)）運行，冷卻水在管內(nèi)（管側(cè)）運行。高溫介質(zhì)從殼體的進口接管流入殼體內(nèi)，經(jīng)分程隔板導流，高速橫向流過冷卻管的表面,向管內(nèi)冷卻水放出熱量后溫度下降，由出口接管排出。冷卻水從進出端蓋的進口接管進入管束，沿管束冷卻管內(nèi)作回流，吸收殼側(cè)淡水放出的熱量后，由進出端蓋上出口接管排出，換熱過程中冷熱介質(zhì)互不接觸。

2.2電機用氣體冷卻器

2.2.1設(shè)備簡介

電機用氣體冷卻器主要由進出水蓋、回程水蓋和冷卻芯組組成。其中冷卻芯組由翅片組、管板及側(cè)板構(gòu)成，管板與側(cè)板、水蓋與管板分別用螺栓連接，它們之間由墊片來保證氣側(cè)及水側(cè)的密封。這種結(jié)構(gòu)的特點是兩塊管板固定在兩塊側(cè)板的兩端面上而形成一個芯組整體。側(cè)板和管板（有時為水蓋）的側(cè)面組成一個矩形的法蘭密封面，法蘭面上開有螺孔或通孔，與電機上的進氣接口連接。水蓋一般分為進出水端蓋和回程端蓋，在端蓋的上方（最高處）設(shè)置有排氣接口和螺塞，在其下方（最低處）設(shè)置有放水接口和旋塞。根據(jù)用戶提供的實際情況或要求，有的冷卻器端蓋內(nèi)還設(shè)置有防蝕鋅棒（或鋅塊）。

2.2.2工作原理

冷卻器安裝在電機的進氣管道中，高溫氣體進入冷卻器的冷卻芯組，氣流橫向流過芯組的翅片，向管內(nèi)的冷卻水放出熱量后溫度下降，被冷卻的氣體由冷卻器出氣側(cè)又流向電機繞組內(nèi)工作。冷卻水由進出水蓋的進口接入，沿冷卻管內(nèi)作回流吸收熱氣體放出的熱量后，從進出水蓋的出口接管排出。換熱過程中，冷熱介質(zhì)不接觸。

2.3鼓風機中間冷卻器

2.3.1設(shè)備簡介

中間冷卻器由空冷器和殼體兩大部件組成：

①空冷器：空冷器具有冷熱介質(zhì)進行熱交換的功能，它為抽屜式結(jié)構(gòu)，由進出水端蓋、回程水蓋、冷卻芯組和分離器等主要件組成。冷卻芯組是核心部件，它有固定管板（大管板）、活動管板（小管板）、翅片管組、側(cè)邊板、加強板等主要件。分離器裝在芯組出風側(cè)的側(cè)板上，它用來分離冷卻后空氣析出的冷凝水，冷凝水從分離器下方兩端的放水口中導出進入殼體內(nèi)，再從殼體的冷凝水出口排出。進出水端蓋的上方配有放氣塞，下方裝有放水口。

②殼體：殼體用來承裝空冷器和引導壓縮空氣合理流動。由筒體、封頭和封板組成的一端為球頭的園筒體。筒體上焊有空氣進、出接管各一只，筒體下方焊有兩個支座供中間冷卻器水平安裝和固定；筒體內(nèi)焊裝有三種隔筋控制壓縮空氣的流向；筒體另一端的封板中開有大方孔,供空冷器在殼體內(nèi)進出和安裝，方孔四周有螺孔,可與空冷器大管板用螺栓連接固定，中間用墊片密封。殼體內(nèi)還配有帶滾輪的支撐座，用來支撐空冷器。筒體下方的兩端各設(shè)置一個冷凝水出口座，在工作中使冷凝水不斷排出。

2.3.2工作原理

空冷器在殼體內(nèi)水平臥放，兩側(cè)板布置在芯組的上下。高溫的增壓空氣從殼體的進氣接管進入殼體內(nèi)，經(jīng)隔筋導流后橫向流過芯組的翅片管組，向管內(nèi)的冷卻水放出熱量后溫度下降，被冷卻的空氣經(jīng)隔筋導流后由出氣接管排出。冷卻水由進出水端蓋的進口接入，沿冷卻管內(nèi)作回流吸收熱空氣放出的熱量后，從進出水端蓋的出口接管排出。換熱過程中，冷熱介質(zhì)不接觸。

高溫的空氣經(jīng)空冷器芯組冷卻后，流過設(shè)置在空冷器出風側(cè)的分離器時，受垂直布置的葉片組的碰撞，過飽和的水蒸汽變成冷凝水析出，經(jīng)分離器和殼體的冷凝水出口排出。

2.4柴油機增壓空氣冷卻器

2.4.1設(shè)備簡介

柴油機增壓空氣冷卻器主要由兩端水蓋及冷卻芯組組成。其中冷卻芯組由翅片組、管板及側(cè)板構(gòu)成。管板與側(cè)板、水蓋與管板分別用螺栓緊固，它們之間由墊片來保證氣側(cè)及水側(cè)的密封。固定側(cè)板式空冷器的特點是兩塊管板固定在側(cè)板的兩端面上而形成一個芯組整體。側(cè)板和管板（有時為水蓋）的側(cè)面組成一個矩形的法蘭密封面，法蘭面上開有螺孔或通孔。在柴油機進氣管道中與增壓器和進氣接管連接，為了將工作時產(chǎn)生的冷凝水導出，在側(cè)板或管板（端蓋）中設(shè)置有冷凝水排出通道和接口，有的空冷器不設(shè)排出通道和接口，就由用戶在柴油機風道中考慮冷凝水的導出。水蓋一般分為進出水端蓋和回程端蓋，在端蓋的上方（最高處）設(shè)置有排氣接口和螺塞，在其下方（最低處）設(shè)置有放水接口和旋塞。船用柴油機的空冷器端蓋內(nèi)還設(shè)置有防蝕鋅棒（或鋅塊）。

2.4.2工作原理

空冷器安裝在柴油機的進氣管道中，高溫的增壓空氣從增壓器端進入空冷器的冷卻芯組，高速氣流橫向流過芯組的翅片，向管內(nèi)的冷卻水放出熱量后溫度下降，被冷卻的增壓空氣由空冷器出氣側(cè)經(jīng)管道（或掃氣箱）流向柴油機氣缸內(nèi)工作。冷卻水由進出水端蓋的進口接入，沿冷卻管內(nèi)作回流吸收熱空氣放出的熱量后，從進出水端蓋的出口接管排出。換熱過程中，冷熱介質(zhì)不接觸。

高溫的空氣經(jīng)空冷器芯組冷卻后，流過設(shè)置在空冷器出風側(cè)的分離器時，受垂直布置的葉片組的碰撞，過飽和的水氣變成冷凝水析出，經(jīng)分離器和殼體的放水接頭排出。

2.5空壓機用冷卻器

2.5.1設(shè)備簡介

固定式冷卻器是由本體、進出水蓋、回程端蓋和支座等零部件組成，其中管板和殼體采用焊接方式連接，隔板、套管靠冷卻管兩端與管板脹接形成不可拆卸的本體。進出水蓋，回程端蓋和本體兩端管板之間分別用墊片和螺栓連接起來，以保證水端蓋和管板之間密封。

2.5.2工作原理

空氣、油流入本體內(nèi)或殼體內(nèi)的管外空間，被圓缺形隔極所迫使，橫跨管束流動，向管內(nèi)冷卻水放出熱量后溫度下降，由出口接管排出。冷卻水進入進出水蓋的進口接管，沿冷卻管內(nèi)作多次回流，吸收空氣或油放出的熱量后，由進出水蓋的出口接管排出，換熱過程中冷熱介質(zhì)互不接觸。

3、行業(yè)分析

3.1國家對行業(yè)的監(jiān)管體制及行業(yè)相關(guān)政策

3.1.1主管部門及監(jiān)管體制

換熱器制造行業(yè)由國家發(fā)改委、工信部、科技部、國家質(zhì)檢總局等部門監(jiān)管，并由行業(yè)協(xié)會實行自律管理。

國家發(fā)改委為宏觀管理部門，主要通過研究制定產(chǎn)業(yè)政策、提出中長期產(chǎn)業(yè)發(fā)展導向和指導性意見等履行宏觀調(diào)控、宏觀管理等職能。

工信部負責擬定工業(yè)發(fā)展行業(yè)規(guī)劃、計劃和產(chǎn)業(yè)政策，提出優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局、結(jié)構(gòu)的政策建議，起草相關(guān)法律法規(guī)草案，制定規(guī)章，擬訂行業(yè)技術(shù)規(guī)范和標準并組織實施，指導行業(yè)質(zhì)量管理工作；擬訂并組織實施工業(yè)、通信業(yè)的能源節(jié)約和資源綜合利用、清潔生產(chǎn)促進政策，參與擬訂能源節(jié)約和資源綜合利用、清潔生產(chǎn)促進規(guī)劃，組織協(xié)調(diào)相關(guān)重大示范工程和新產(chǎn)品、新技術(shù)、新設(shè)備、新材料的推廣應用等。

科技部負責牽頭擬訂科技發(fā)展規(guī)劃和方針、政策，起草有關(guān)法律法規(guī)草案，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)共性技術(shù)研究，會同有關(guān)部門組織科技重大專項實施中的方案論證、綜合平衡、評估驗收等。

國家質(zhì)檢總局負責技術(shù)標準制定和質(zhì)量認證，負責全國特種設(shè)備作業(yè)人員的監(jiān)督管理，縣以上質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門負責本轄區(qū)內(nèi)的特種設(shè)備作業(yè)人員的監(jiān)督管理。

中國特種設(shè)備檢驗協(xié)會（以下簡稱“中國特檢協(xié)會”）是由國家特種設(shè)備安全監(jiān)督管理部門核準的檢驗檢測機構(gòu)和取得相應檢驗檢測資質(zhì)的工作單位，依據(jù)法律程序、協(xié)會章程自愿結(jié)成的全國行業(yè)性、非營利性的社會組織，具有獨立法人資格。中國特檢協(xié)會的業(yè)務主管單位是國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，成立以來受特種設(shè)備安全監(jiān)察局的授權(quán)和委托，承擔了大量政府交辦的政務工作，包括對相關(guān)單位與機構(gòu)的鑒定評審工作，對相關(guān)人員的資質(zhì)考核工作，各類相關(guān)法規(guī)、標準的起草或修訂工作等。

中國機械工業(yè)聯(lián)合會下屬的中國通用機械工業(yè)協(xié)會承擔各細分行業(yè)的自律職責。換熱器應用于各工業(yè)領(lǐng)域時，受各工業(yè)領(lǐng)域的行業(yè)協(xié)會指導和監(jiān)督，如中國石油和化學工業(yè)協(xié)會、中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會、中國制冷空調(diào)工業(yè)協(xié)會、中國氮肥工業(yè)協(xié)會、中國電力企業(yè)聯(lián)合會等。

3.1.2行業(yè)相關(guān)政策

為促進我國通用設(shè)備業(yè)的快速發(fā)展，我國政府與行業(yè)組織制訂了行業(yè)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)政策和行業(yè)規(guī)劃，明確了通用設(shè)備制造業(yè)的發(fā)展方向和產(chǎn)業(yè)扶持政策。其中，與換熱器行業(yè)相關(guān)的主要產(chǎn)業(yè)政策及行業(yè)發(fā)展規(guī)劃如下：

3.2行業(yè)上下游介紹

換熱器制造行業(yè)的上游行業(yè)主要為不銹鋼、銅、鋁等原材料行業(yè)，原材料的價格和性能對熱交換器的質(zhì)量、制造成本、產(chǎn)品性能有較大的影響。目前，我國不銹鋼、銅、鋁充足的產(chǎn)能保證了原材料的穩(wěn)定充足供應。

換熱器廣泛應用于石油、化工、電力、冶金、船舶、機械、暖通空調(diào)、食品、制藥、航空、環(huán)保、城市供熱及其它工業(yè)領(lǐng)域，用途如下：

換熱器行業(yè)下游市場分布比例如下：

石油、化工行業(yè)是換熱器最主要的應用領(lǐng)域，約占換熱器30%的市場份額。石油化工生產(chǎn)中幾乎所有的工藝過程都有加熱、冷卻或冷凝過程，都需要用到換熱器。據(jù)統(tǒng)計，在煉油廠中，換熱器的投資約占總投資的20%~25%，在化工廠中，換熱器的投資約占總投資的5%~10%。

電力和冶金兩大行業(yè)所需的換熱器約占換熱器市場17%的份額。由于城市集中供熱中心二次熱交換器、制冷空調(diào)蒸發(fā)器和冷凝器的大量應用，集中供暖和制冷空調(diào)行業(yè)約占換熱器行業(yè)13%的市場份額。船舶行業(yè)對中央冷卻器等換熱設(shè)備需求較大，約占換熱器行業(yè)9%的市場份額。機械工業(yè)約占換熱器行業(yè)8%的市場份額。此外，在食品、醫(yī)藥等工業(yè)領(lǐng)域，換熱器用量也較大。

3.3行業(yè)發(fā)展趨勢

3.3.1市場趨勢

未來，國內(nèi)市場需求將呈現(xiàn)以下特點：對產(chǎn)品質(zhì)量水平提出了更高的要求，環(huán)保、節(jié)能型產(chǎn)品將是今后發(fā)展的重點；要求產(chǎn)品性價比提高；對產(chǎn)品的需求呈現(xiàn)個性化、多樣化的趨勢；選用產(chǎn)品時逐漸注重制造商的品牌和聲譽；大工程項目青睞大企業(yè)或企業(yè)集團的產(chǎn)品。

3.3.2技術(shù)趨勢

①計算流體力學(CFD)和模型化設(shè)計應用在換熱器的熱流分析中, 引入計算機技術(shù), 對換熱器中介質(zhì)的復雜流動過程進行定量的模擬仿真。目前, 基于計算機技術(shù)的熱流分析已經(jīng)用于自然對流、剝離流、振動流和湍流熱傳導等的直接模擬仿真, 以及對輻射傳熱、多相流和稠液流的機理仿真模擬等方面。在此基礎(chǔ)上, 在換熱器的模型設(shè)計和開發(fā)中, 利用CFD的分析結(jié)果和相對應的模型實驗數(shù)據(jù), 使用計算機對換熱器進行更為精確和細致的設(shè)計。

②換熱器強化傳熱技術(shù)的發(fā)展。以采用強化傳熱元件和改進換熱器結(jié)構(gòu)為主的強化傳熱技術(shù)是一種能顯著改善換熱器傳熱性能的節(jié)能技術(shù)。根據(jù)傳熱條件的不同情況, 根據(jù)傳熱條件的不同情況, 殼程傳熱強化的研究必然與強化傳熱管的優(yōu)化組合相聯(lián)系,這是今后換熱器強化傳熱技術(shù)發(fā)展的方向。為響應國家節(jié)能減排的戰(zhàn)略舉措，高效節(jié)能換熱器的研究成為換熱領(lǐng)域研究的熱點，換熱器制造向高精尖的方向發(fā)展。

總之，新型、高效、結(jié)構(gòu)緊湊的換熱器將是行業(yè)未來的發(fā)展趨勢。

3.4行業(yè)生命周期

換熱器不僅是工業(yè)部門保證某些工業(yè)流程和條件而廣泛使用的通用熱工設(shè)備，也是開發(fā)利用工業(yè)二次能源、實現(xiàn)余熱回收和節(jié)能的主要設(shè)備。換熱器是《中國節(jié)能技術(shù)政策大綱》中的推薦產(chǎn)品，是重大裝備國產(chǎn)化的關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品，是附加值較高的機械產(chǎn)品。

國 家有關(guān)部門對工業(yè)企業(yè)提高能源利用效率、降低能源消耗的要求越來越高，高效換熱器將成為加快國內(nèi)節(jié)能減排的重要設(shè)備，高效換熱器的制造產(chǎn)業(yè)迎來發(fā)展的黃金 期。目前，管殼式換熱器整體上已經(jīng)邁入產(chǎn)業(yè)成熟期；板式換熱器、板翅式換熱器、空冷式換熱器等產(chǎn)品正處于成長期，具有良好的發(fā)展前景。各種類型換熱器所處 行業(yè)生命周期大體如下：

4、換熱器市場規(guī)模分析

2010年中國換熱器產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模在500億元左右，主要集中于石油、化工、冶金、電力、船舶、集中供暖、制冷空調(diào)、機械、食品、制藥等領(lǐng)域。其中，石油化工領(lǐng)域仍然是換熱器產(chǎn)業(yè)最大的市場，其市場規(guī)模為150億元；電力冶金領(lǐng)域換熱器市場規(guī)模在80億元左右；船舶工業(yè)換熱器市場規(guī)模在40億元以上；機械工業(yè)換熱器市場規(guī)模約為40億元；集中供暖行業(yè)換熱器市場規(guī)模超過30億元；食品工業(yè)也有近30億元的市場。另外，航天飛行器、半導體器件、核電常規(guī)島和核島、風力發(fā)電機組、太陽能光伏發(fā)電等領(lǐng)域都需要大量的專業(yè)換熱器，這些市場約有130億元的規(guī)模。

基于石油、化工、制藥等行業(yè)對換熱器的需求增長，我國換熱器行業(yè)在未來一段時期內(nèi)將保持穩(wěn)定增長，預計2014至2020年期間，我國換熱器產(chǎn)業(yè)將保持年均10%-15%左右的速度增長，到2020年我國換熱器行業(yè)規(guī)模有望達到1500億元。

5、投資建議

5.1投資思路

5.1.1行業(yè)政策和國家標準支持產(chǎn)業(yè)發(fā)展

我國的能源產(chǎn)量位居世界前列, 但單位能源產(chǎn)值卻較低，在節(jié)約能源方面潛力很大。在能源消耗中, 工業(yè)消耗的能源占第一位,利用率比較低。2010年10月 國務院發(fā)布《國務院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》，將節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)?！丁笆濉惫?jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》將節(jié)能技術(shù)與裝備作 為節(jié)能產(chǎn)業(yè)重點領(lǐng)域，指出要大力推廣高效換熱器?！吨袊?jié)能技術(shù)政策大綱》要求更新改造換熱設(shè)備，研究高效、長壽的換熱設(shè)備，替代低效換熱設(shè)備。上述政策 對行業(yè)的技術(shù)革新、工藝流程的改進具有推動作用，相關(guān)的技術(shù)進步會得到國家的政策獎勵?！秶抑攸c支持的高新技術(shù)領(lǐng)域》把蒸汽余壓、余熱、余能回收利用技 術(shù)列入目錄，鼓勵企業(yè)開發(fā)冷凝水、低參數(shù)蒸汽等回收利用新技術(shù)，提高換熱器工作效率。

5.1.2下游市場容量巨大，行業(yè)發(fā)展前景廣闊

換熱器是集節(jié)能、環(huán)保、高科技含量、高附加值于一體的重要工業(yè)產(chǎn)品，廣泛應用于石油、化工、電力、冶金、船舶、能源、環(huán)保和城市供熱等領(lǐng)域?；谙掠涡袠I(yè)對換熱器穩(wěn)定增長的需求，特別是在節(jié)能減排的政策環(huán)境下，我國換熱器行業(yè)在未來一段時期內(nèi)將保持穩(wěn)定增長。

5.1.3上游原材料供應充足，支撐行業(yè)快速發(fā)展

熱交換器的上游行業(yè)主要為不銹鋼、銅、鋁等原材料行業(yè)。目前，國內(nèi)不銹鋼、銅、鋁充足的產(chǎn)能保證了原材料有相對穩(wěn)定充足的供應。

5.2投資風險

5.2.1宏觀經(jīng)濟波動風險

換 熱器是重要的工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)備，廣泛應用于石油、化工、電力、冶金、船舶、機械、暖通空調(diào)、食品、制藥、航空、環(huán)保、城市供熱等國民經(jīng)濟領(lǐng)域，行業(yè)受經(jīng)濟周期 影響較為明顯。當經(jīng)濟周期處于衰退期，經(jīng)濟增長放緩時，換熱器制造行業(yè)的收入及利潤增長水平將呈現(xiàn)下滑趨勢；反之，行業(yè)收入及利潤呈現(xiàn)增長趨勢。行業(yè)景氣 度與宏觀經(jīng)濟景氣度呈正相關(guān)關(guān)系，存在受宏觀經(jīng)濟波動影響的風險。

5.2.2原材料價格波動風險

生產(chǎn)換熱器的原材料主要包括銅、鋁、不銹鋼等，換熱器生產(chǎn)所需的原材料在國內(nèi)市場均有充足的供給，其中部分原材料具有期貨市場價格，原材料價格通常較為穩(wěn)定。原材料的價格波動會對行業(yè)造成影響，但總體而言風險較小。

5.2.3政策風險

出 于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式的需要，國家出臺了相應政策鼓勵換熱器產(chǎn)品向著高效節(jié)能方向轉(zhuǎn)變。為達到國家對節(jié)能環(huán)保方面的要求，企業(yè)需要及時研究 攻關(guān)，突破現(xiàn)有技術(shù)，改進工藝流程，提高員工操作水平。部分工藝落后、管理粗放的企業(yè)達不到相關(guān)部門、協(xié)會的要求，面臨被淘汰的風險。