换热器行业未来发展趋势探析

刘佳杰

[摘 要]在我国，随着国内石化、钢铁等行业的快速发展，对换热器的需求水平将有快速的增长，为换热器市场带来广阔的发展空间，而对换热器行业现状及未来发展趋势的分析与研究，将有助于国内相关制造者适时调整经营模式，缩小与发达国家在技术领域的差距，从而促进本行业的持续、快速发展。

[关键词]换热器；发展趋势；高效节能

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.03.061

1 换热器的概述

换热器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品及其他许多工业生产中占有重要地位，在化工生产中，换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用十分广泛。换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，可使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，是提高能源利用率的主要设备之一。

我国是世界上最重要的换热、散热及冷却设备的市场，数据显示，现代化学工业中对换热器的投资大约占设备总投资的30%，炼油厂的换热器约占全部工艺设备的40%，而海水淡化工艺装置几乎全部由换热器组成。

换热器按照用途划分，可分为预热器、冷却器、冷凝器、蒸发器等；按温度状况划分：温度工况稳定的热交换器与温度工况不稳定的热交换器；按热流体与冷流体的流动方向可划分为：顺流式、逆流式、错流式、混流式换热器；按传送热量的方法划分：间壁式、混合式、蓄热式换热器三大类，其中间壁式换热器根据传热面的结构不同可分为管式和板面式。

2 换热器的起源与发展

20世纪20年代前，换热器结构主要为管式及管壳式。20世纪20年代，板式换热器出现并应用于食品领域，相比于管式结构，板式换热器具有结构紧凑、传热效果好的特点。20世纪30年代初，瑞典研制并生产出了螺旋板换热器，之后英国采用钎焊法制造出以铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。20世纪60年代左右，随着空间技术和尖端科学的高速发展，对换热器的类型产生了新的要求，加之冲压、钎焊及密封等技术的发展，推动了高效能、紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。20世纪80年代后，大量的强化传热元件进入市场，出现了包括折流杆换热器、新结构高效换热器、高效重沸器、高效冷凝器等的高效换热器。进入21世纪，随着热强化传热技术引入工业装置的生产与制造领域，世界换热器产业得到了进一步快速提升。

3 中国换热器行业发展历史及现状

中国换热器产业起步较晚。1963年抚顺机械设备制造有限公司按照美国TEMA标准制造出中国第一台管壳式换热器，1965年兰州石油机械研究所研制出我国第一台板式换热器，苏州新苏化工机械有限公司（原苏州化工机械厂）在20世纪60年代研制出我国第一台螺旋板式换热器。之后，兰州石油机械研究所首次引进德国斯密特（Schmidt）换热器技术，原四平换热器总厂引进法国维卡勃（Vicarb）换热器技术，国内换热器行业在消化吸收国外技术的基础上，开始获得较快发展。

20世纪80年代后，中国出现了自主开发传热技术的新趋势，大量的强化传热元件被推向市场，国内传热技术高潮时期的代表作有折流杆换热器、新结构高效换热器、高效重沸器、高效冷凝器、双壳程换热器、板壳式换热器、表面蒸发式空冷器等一批优良的高效换热器。

进入21世纪后，我国换热器产业在技术水平上获得了快速提升，板式换热器日渐崛起，逐渐被应用于大乙烯项目、钛白粉生产线等领域。与此同时，我国在大型管壳式换热器、大直径螺纹锁紧环高压换热器、高效节能板壳式换热器、大型板式空气预热器方面也获得了较大突破。

虽然板式换热器换热效率高于管壳式换热器，但是板式换热器因为其密封材料及板片结构限制，更适合在低压、低温、干净的工况下工作。而石化生产中所使用的介质一般腐蚀性较大，换热器一般在温度、压力波动较大、杂质含量较高的工况下长时间运转，因此现阶段管壳式换热器仍是石油石化行业所使用的主要换热设备。

数据显示2010年中国换热器产业市场规模在500亿元左右，主要集中于石油、化工、冶金、电力、船舶、集中供暖、制冷空调、机械、食品、制药等领域。其中，石油化工领域仍然是换热器产业最大的市场，其市场规模为150亿元；电力冶金领域换热器市场规模在80亿元左右；船舶工业换热器市场规模在40亿元以上；机械工业换热器市场规模约40亿元；集中供暖行业换热器市场规模超过30亿元，食品工业也有近30亿元的市场。另外，航天飞行器、半导体器件、核电常规岛核岛、风力发电机组、太阳能光伏发电、多晶硅生产等领域都需要大量的专业换热器，合计市场规模约有130亿元。

具体到不同种类的换热器，按产值计算，换热压力容器约占换热器行业总产值的60%，其中的管壳式换热器产值占90%左右；而总产值的40%为非压力容器换热器，其中板式换热器产值约为其70%，空冷式换热器和板翅式换热器各占约15%。从整体来看，当前管壳式换热器的使用总量最大，约占换热器使用总量的54%。

4 未来行业发展趋势

产品的大型化、高效化、节能化将是换热器行业未来的技术发展趋势。国内换热器行业在节能增效、提高传热效率、减少传热面积、降低压降、提高装置热强度等方面的研究取得了显著成绩。

目前，我国石油石化设备制造行业已经形成较完整的设备制造体系，石油石化设备产品已可以基本满足国内石油石化行业的需求，同时还有部分设备进入国际市场。但是我国石油石化专用换热器设备制造业还面临着技术升级和结构转型的挑战。

当前，世界各国在换热器的理论研究、新技术及产品的开发已进入了较高层次的探索阶段。虽然近年来我国加大了对该领域研发的力度，但在高效换热器领域与发达国家还存在着一定的差距。为了尽快缩小差距并赶超相应发达国家，我国政府出来了一系列的指导及优惠政策，一方面大力促进国内换热器行业的发展，另一方面也引领行业向高效、节能、环保等特点发展。

2011年12月31日，国务院公布的《工业转型升级规划（2011—2015年）》中，将“围绕先进制造、交通、能源、环保与资源综合利用等国民经济重点领域发展需要，集成创新一批以智能化成形和加工成套设备、冶金及石油石化成套设备、自动化物流成套设备、智能化造纸及印刷装备等为代表的流程制造装备和离散型制造装备”作为重点领域发展导向。

2013年1月1日，国务院公布的《能源发展“十二五”规划》中，指出“着眼于提高安全保障水平、增强应急调节能力，适度超前部署能源生产与供应能力建设，石油对外依存度控制在61%以内；加快常规油气勘探开发，推进原油增储稳产、天然气快速发展；加快海上油气资源勘探开发，坚持储近用远原则，重点提高深水资源勘探开发能力”。

基于石油、化工、电力、冶金、船舶、机械、食品、制药等行业对换热器稳定的需求增长，此外，包括大型乙烯项目、大规模核电站、大型风力发电厂、大型环境保护工程、海水淡化工程的开工与建设，都将对换热器产业产生巨大的需求拉动力。根据机械工业联合会的预测，我国换热器行业在未来一段时间内将保持稳定增长，到2020年前，我国换热器产业将保持年均10%～15%左右的速度增长，到2020年我国换热器行业规模有望达到1500亿元。

下游产业广阔的市场对换热器产品有着持续增长的市场需求，换热器产品的种类和功能也趋于多样化。随着国家对节能环保的重视程度越来越高，换热器行业也将发挥出更加重要的作用。此外，我国换热器产业在技术上与国际先进水平仍有较大差距，在产品功能和技术的创新上有较大的潜力。

因此，我国的换热器产业是一个正处于蓬勃成长期的朝阳产业，具有良好的发展前景。

参考文献：

[1]支浩，汤慧萍，朱纪磊.换热器的研究发展现状[J].化工进展，2009，28（S1）：338-342.

[2]方书起，祝春进，吴勇，等.强化传热技术与新型高效换热器研究进展[J].化工机械，2004（4）：249-253.