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换热器行业投资分析报告

作者:陈羽

1、换热器行业概述

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。换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中,常常用作把低温流体加热或者把高温流体冷却,把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。

换热器既可是一种单元设备,如加热器、冷却器和凝汽器等;也可是某一工艺设备的组成部分,如氨合成塔内的换热器。换热器是化工生产中重要的单元设备,根据统计,热交换器的吨位约占整个工艺设备的20%有的甚至高达30%,其重要性可想而知。换热器行业涉及暖通、压力容器、中水处理设备等近30多种产业,相互形成产业链条。

2、换热器主要设备类型介绍

2.1管壳式冷却器

2.1.1设备简介

管壳式浮头结构冷却器是由壳体、进出端盖、回程端盖和管组等零部件组成。其中固定管板、活动管板、隔板和套管等靠冷却管两端与管板胀接形成不可拆卸的管组。管组从壳体的固定端法兰中穿入壳体内,管组的滑道条帮助管组顺利进入壳体,并防止壳侧流动介质短路。管组的固定管板两面分别与进出水端盖、壳体固定端法兰贴合,中间配以垫片,用螺栓连接和密封;在壳体活动端法兰与活动管板外周的间隙中装上橡胶(O型)密封圈,用一组螺栓将回程水盖的止口与O型橡胶密封圈压紧,并将活动端的冷热介质密封。

2.1.2工作原理

管壳式冷却器中,滑油、液压油或淡水在管外(壳侧)运行,冷却水在管内(管侧)运行。高温介质从壳体的进口接管流入壳体内,经分程隔板导流,高速横向流过冷却管的表面,向管内冷却水放出热量后温度下降,由出口接管排出。冷却水从进出端盖的进口接管进入管束,沿管束冷却管内作回流,吸收壳侧淡水放出的热量后,由进出端盖上出口接管排出,换热过程中冷热介质互不接触。

2.2电机用气体冷却器

2.2.1设备简介

电机用气体冷却器主要由进出水盖、回程水盖和冷却芯组组成。其中冷却芯组由翅片组、管板及侧板构成,管板与侧板、水盖与管板分别用螺栓连接,它们之间由垫片来保证气侧及水侧的密封。这种结构的特点是两块管板固定在两块侧板的两端面上而形成一个芯组整体。侧板和管板(有时为水盖)的侧面组成一个矩形的法兰密封面,法兰面上开有螺孔或通孔,与电机上的进气接口连接。水盖一般分为进出水端盖和回程端盖,在端盖的上方(最高处)设置有排气接口和螺塞,在其下方(最低处)设置有放水接口和旋塞。根据用户提供的实际情况或要求,有的冷却器端盖内还设置有防蚀锌棒(或锌块)。

2.2.2工作原理

冷却器安装在电机的进气管道中,高温气体进入冷却器的冷却芯组,气流横向流过芯组的翅片,向管内的冷却水放出热量后温度下降,被冷却的气体由冷却器出气侧又流向电机绕组内工作。冷却水由进出水盖的进口接入,沿冷却管内作回流吸收热气体放出的热量后,从进出水盖的出口接管排出。换热过程中,冷热介质不接触。

2.3鼓风机中间冷却器

2.3.1设备简介

中间冷却器由空冷器和壳体两大部件组成:

①空冷器:空冷器具有冷热介质进行热交换的功能,它为抽屉式结构,由进出水端盖、回程水盖、冷却芯组和分离器等主要件组成。冷却芯组是核心部件,它有固定管板(大管板)、活动管板(小管板)、翅片管组、侧边板、加强板等主要件。分离器装在芯组出风侧的侧板上,它用来分离冷却后空气析出的冷凝水,冷凝水从分离器下方两端的放水口中导出进入壳体内,再从壳体的冷凝水出口排出。进出水端盖的上方配有放气塞,下方装有放水口。

②壳体:壳体用来承装空冷器和引导压缩空气合理流动。由筒体、封头和封板组成的一端为球头的园筒体。筒体上焊有空气进、出接管各一只,筒体下方焊有两个支座供中间冷却器水平安装和固定;筒体内焊装有三种隔筋控制压缩空气的流向;筒体另一端的封板中开有大方孔,供空冷器在壳体内进出和安装,方孔四周有螺孔,可与空冷器大管板用螺栓连接固定,中间用垫片密封。壳体内还配有带滚轮的支撑座,用来支撑空冷器。筒体下方的两端各设置一个冷凝水出口座,在工作中使冷凝水不断排出。

2.3.2工作原理

空冷器在壳体内水平卧放,两侧板布置在芯组的上下。高温的增压空气从壳体的进气接管进入壳体内,经隔筋导流后横向流过芯组的翅片管组,向管内的冷却水放出热量后温度下降,被冷却的空气经隔筋导流后由出气接管排出。冷却水由进出水端盖的进口接入,沿冷却管内作回流吸收热空气放出的热量后,从进出水端盖的出口接管排出。换热过程中,冷热介质不接触。

高温的空气经空冷器芯组冷却后,流过设置在空冷器出风侧的分离器时,受垂直布置的叶片组的碰撞,过饱和的水蒸汽变成冷凝水析出,经分离器和壳体的冷凝水出口排出。

2.4柴油机增压空气冷却器

2.4.1设备简介

柴油机增压空气冷却器主要由两端水盖及冷却芯组组成。其中冷却芯组由翅片组、管板及侧板构成。管板与侧板、水盖与管板分别用螺栓紧固,它们之间由垫片来保证气侧及水侧的密封。固定侧板式空冷器的特点是两块管板固定在侧板的两端面上而形成一个芯组整体。侧板和管板(有时为水盖)的侧面组成一个矩形的法兰密封面,法兰面上开有螺孔或通孔。在柴油机进气管道中与增压器和进气接管连接,为了将工作时产生的冷凝水导出,在侧板或管板(端盖)中设置有冷凝水排出通道和接口,有的空冷器不设排出通道和接口,就由用户在柴油机风道中考虑冷凝水的导出。水盖一般分为进出水端盖和回程端盖,在端盖的上方(最高处)设置有排气接口和螺塞,在其下方(最低处)设置有放水接口和旋塞。船用柴油机的空冷器端盖内还设置有防蚀锌棒(或锌块)。

2.4.2工作原理

空冷器安装在柴油机的进气管道中,高温的增压空气从增压器端进入空冷器的冷却芯组,高速气流横向流过芯组的翅片,向管内的冷却水放出热量后温度下降,被冷却的增压空气由空冷器出气侧经管道(或扫气箱)流向柴油机气缸内工作。冷却水由进出水端盖的进口接入,沿冷却管内作回流吸收热空气放出的热量后,从进出水端盖的出口接管排出。换热过程中,冷热介质不接触。

高温的空气经空冷器芯组冷却后,流过设置在空冷器出风侧的分离器时,受垂直布置的叶片组的碰撞,过饱和的水气变成冷凝水析出,经分离器和壳体的放水接头排出。

2.5空压机用冷却器

2.5.1设备简介

固定式冷却器是由本体、进出水盖、回程端盖和支座等零部件组成,其中管板和壳体采用焊接方式连接,隔板、套管靠冷却管两端与管板胀接形成不可拆卸的本体。进出水盖,回程端盖和本体两端管板之间分别用垫片和螺栓连接起来,以保证水端盖和管板之间密封。

2.5.2工作原理

空气、油流入本体内或壳体内的管外空间,被圆缺形隔极所迫使,横跨管束流动,向管内冷却水放出热量后温度下降,由出口接管排出。冷却水进入进出水盖的进口接管,沿冷却管内作多次回流,吸收空气或油放出的热量后,由进出水盖的出口接管排出,换热过程中冷热介质互不接触。

3、行业分析

3.1国家对行业的监管体制及行业相关政策

3.1.1主管部门及监管体制

换热器制造行业由国家发改委、工信部、科技部、国家质检总局等部门监管,并由行业协会实行自律管理。

国家发改委为宏观管理部门,主要通过研究制定产业政策、提出中长期产业发展导向和指导性意见等履行宏观调控、宏观管理等职能。

工信部负责拟定工业发展行业规划、计划和产业政策,提出优化产业布局、结构的政策建议,起草相关法律法规草案,制定规章,拟订行业技术规范和标准并组织实施,指导行业质量管理工作;拟订并组织实施工业、通信业的能源节约和资源综合利用、清洁生产促进政策,参与拟订能源节约和资源综合利用、清洁生产促进规划,组织协调相关重大示范工程和新产品、新技术、新设备、新材料的推广应用等。

科技部负责牵头拟订科技发展规划和方针、政策,起草有关法律法规草案,统筹协调共性技术研究,会同有关部门组织科技重大专项实施中的方案论证、综合平衡、评估验收等。

国家质检总局负责技术标准制定和质量认证,负责全国特种设备作业人员的监督管理,县以上质量技术监督部门负责本辖区内的特种设备作业人员的监督管理。

中国特种设备检验协会(以下简称“中国特检协会”)是由国家特种设备安全监督管理部门核准的检验检测机构和取得相应检验检测资质的工作单位,依据法律程序、协会章程自愿结成的全国行业性、非营利性的社会组织,具有独立法人资格。中国特检协会的业务主管单位是国家质量监督检验检疫总局,成立以来受特种设备安全监察局的授权和委托,承担了大量政府交办的政务工作,包括对相关单位与机构的鉴定评审工作,对相关人员的资质考核工作,各类相关法规、标准的起草或修订工作等。

中国机械工业联合会下属的中国通用机械工业协会承担各细分行业的自律职责。换热器应用于各工业领域时,受各工业领域的行业协会指导和监督,如中国石油和化学工业协会、中国钢铁工业协会、中国制冷空调工业协会、中国氮肥工业协会、中国电力企业联合会等。

3.1.2行业相关政策

为促进我国通用设备业的快速发展,我国政府与行业组织制订了行业相关的产业政策和行业规划,明确了通用设备制造业的发展方向和产业扶持政策。其中,与换热器行业相关的主要产业政策及行业发展规划如下:

名称

发布时间

发布单位

相关内容

《“十二五”节能环保产业发展规划》

2012年6月

国务院

完善推广余热发电关键技术和设备;示范推广低热值煤气燃气轮机、烧结及炼钢烟气干法余热回收利用、乏汽与凝结水闭式回收、螺杆膨胀动力驱动、基于吸收式换热的集中供热等技术和设备;大力推广高效换热器、蓄能器、冷凝器、干法熄焦等设备。

《工业转型升级投资指南》

2011年12月

工业和信息化部

装备改善领域的任务重点是着力提升装备的研发和系统集成水平,加快装备产品的升级换代,支持柔性制造系统、大型及成套技术装备等系统和设备的应用,提升生产和研发测试设备的数字化、系统化、智能化、网络化、自动化水平,提高工业产品质量,满足安全生产、节能减排等方面的需求,促进工业转型升级。

《“十二五”节能减排综合性工作方案》

2011年9月

国务院

以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导,深入贯彻落实科学发展观,坚持降低能源消耗强度、减少主要污染物排放总量、合理控制能源消费总量相结合,形成加快转变经济发展方式的倒逼机制;坚持强化责任、健全法制、完善政策、加强监管相结合,建立健全激励和约束机制;坚持优化产业结构、推动技术进步、强化工程措施、加强管理引导相结合,大幅度提高能源利用效率,显著减少污染物排放;进一步形成政府为主导、企业为主体、市场有效驱动、全社会共同参与的推进节能减排工作格局,确保实现“十二五”节能减排约束性目标,加快建设资源节约型、环境友好型社会。

《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》

2011年3月

全国人民代表大会

优化结构、改善品种质量、增强产业配套能力、淘汰落后产能,发展先进装备制造业,调整优化原材料工业,改造提升消费品工业,促进制造业由大变强。

装备制造行业要提高基础工艺、基础材料、基础元器件研发和系统集成水平,加强重大技术成套装备研发和产业化,推动装备产品智能化。

《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》

2010年10月

国务院

根据战略性新兴产业的特征,立足我国国情和科技、产业基础,现阶段重点培育和发展节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等产业。

《中国节能技术政策大纲》(2006年)

2006年12月

发改委、科技部

发展高效、长寿、强化换热设备,如各种管壳式强化换热器,波纹管换热器、板式换热器、螺旋管式换热器、新型高效喷流换热器、流化床换热器、碳化硅换热器、陶瓷换热器等高温换热器以及热管等小温差换热器。


3.2行业上下游介绍


换热器制造行业的上游行业主要为不锈钢、铜、铝等原材料行业,原材料的价格和性能对热交换器的质量、制造成本、产品性能有较大的影响。目前,我国不锈钢、铜、铝充足的产能保证了原材料的稳定充足供应。QQ截图20141226132517.png

换热器广泛应用于石油、化工、电力、冶金、船舶、机械、暖通空调、食品、制药、航空、环保、城市供热及其它工业领域,用途如下

应用行业

主要用途

石油工业

各种油品的加热及冷却、乙烯冷箱

塔顶气体的冷凝、冷却

工厂冷却水、循环水系统

天然气体净化、工厂气体净化

工作酸性水处理

余热回收

海洋钻井平台用海水冷却、循环淡水冷却、脱盐装置、淡水蒸馏、三甘醇脱水时进行热回收

化学工业

各种浓度的碱液及电解液的加热冷却

硫酸、氢氧化钠、氢气、氧气的加热、冷却、蒸发、冷凝

甲醛、甲醇、乙醇的冷却

脱盐工艺、热回收装置

酒精发酵及提炼

人造纤维工业、丙烯腈纤维、树脂、各种聚合物的加热冷却

农药、染料、涂料、各种添加剂、生物制剂、化妆品的生产

冶金工业

炼焦炉直接或间接冷却器

电弧炉的炉体、水冷盖板、铁合金炉的炉体、电板支座、变压器、铸模冷却,连铸机的冷却

带材热轧机、开坯机、带材冷轧机、薄钢带轧机的润滑油和齿轮油的冷却

液压油、焦化厂水、浮液、氨浴液、炉水冷却

压缩机冷却剂、进料水、机器冷却剂冷却

炼铝厂、氧化铝厂、炼铜厂的闭路冷却系统

电镀锡、锌生产线的电解液冷却

造船工业

中央冷却器、淡水冷却器、柴油机冷却器、缸套水冷却器

润滑油、传动油冷却

重燃料油预热、柴油预热

电力工业

空气预热器、蒸汽过热器、凝汽器和热网加热器、循环冷却器、空气冷却器

烟气脱硫及余热回收的烟气换热器

中央冷却系统、透平用油冷却器

循环水、冲洗冷却剂、传动油冷却

汽轮机、发动机、压缩机的冷却

发电站的热量回收

核电站常规岛、核岛冷却

轴承、真空泵、水泵冷却器

变压器油、硅整流纯水的冷却器

太阳能光伏发电原材料多晶硅生产用的冷却器

暖通空调

城市集中供热中心二次热交换器

处理水加热、游泳池加热

热泵站、热回收站、地热站、太阳能站

加热水预热空调站中央冷却系统

制冷空调蒸发器、冷凝器

机械工业

汽车、工程机械、农业机械的机油冷却器、中冷器

机器冷却

乳液、液压油、传动油、润滑油冷却

窑炉水冷却

酸洗池、磷化作业线加热

船舶工业

中央冷却器、淡水冷却器、柴油机冷却器、缸套水冷却器

润滑油、传动油冷却

重燃料油预热、柴油预热

食品工业

各种食品、饮料、果汁、啤酒等加工过程中的加热、冷却、蒸发、杀菌、结晶

食用油加热、冷却

脂肪酸冷却

制药工业

乳液冷却

悬浮液、血浆、柠檬酸加热

各种药液、纯水的加热、冷却、冷凝、杀菌




换热器行业下游市场分布比例如下

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石油、化工行业是换热器最主要的应用领域,约占换热器30%的市场份额。石油化工生产中几乎所有的工艺过程都有加热、冷却或冷凝过程,都需要用到换热器。据统计,在炼油厂中,换热器的投资约占总投资的20%~25%,在化工厂中,换热器的投资约占总投资的5%~10%

电力和冶金两大行业所需的换热器约占换热器市场17%的份额。由于城市集中供热中心二次热交换器、制冷空调蒸发器和冷凝器的大量应用,集中供暖和制冷空调行业约占换热器行业13%的市场份额。船舶行业对中央冷却器等换热设备需求较大,约占换热器行业9%的市场份额。机械工业约占换热器行业8%的市场份额。此外,在食品、医药等工业领域,换热器用量也较大

3.3行业发展趋势

3.3.1市场趋势

未来,国内市场需求将呈现以下特点:对产品质量水平提出了更高的要求,环保、节能型产品将是今后发展的重点;要求产品性价比提高;对产品的需求呈现个性化、多样化的趋势;选用产品时逐渐注重制造商的品牌和声誉;大工程项目青睐大企业或企业集团的产品。

3.3.2技术趋势

①计算流体力学(CFD)和模型化设计应用在换热器的热流分析中, 引入计算机技术, 对换热器中介质的复杂流动过程进行定量的模拟仿真。目前, 基于计算机技术的热流分析已经用于自然对流、剥离流、振动流和湍流热传导等的直接模拟仿真, 以及对辐射传热、多相流和稠液流的机理仿真模拟等方面。在此基础上, 在换热器的模型设计和开发中, 利用CFD的分析结果和相对应的模型实验数据, 使用计算机对换热器进行更为精确和细致的设计。

②换热器强化传热技术的发展。以采用强化传热元件和改进换热器结构为主的强化传热技术是一种能显著改善换热器传热性能的节能技术。根据传热条件的不同情况, 根据传热条件的不同情况, 壳程传热强化的研究必然与强化传热管的优化组合相联系,这是今后换热器强化传热技术发展的方向。为响应国家节能减排的战略举措,高效节能换热器的研究成为换热领域研究的热点,换热器制造向高精尖的方向发展。

总之,新型、高效、结构紧凑的换热器将是行业未来的发展趋势。

3.4行业生命周期

换热器不仅是工业部门保证某些工业流程和条件而广泛使用的通用热工设备,也是开发利用工业二次能源、实现余热回收和节能的主要设备。换热器是《中国节能技术政策大纲》中的推荐产品,是重大装备国产化的关键技术产品,是附加值较高的机械产品。

国 家有关部门对工业企业提高能源利用效率、降低能源消耗的要求越来越高,高效换热器将成为加快国内节能减排的重要设备,高效换热器的制造产业迎来发展的黄金 期。目前,管壳式换热器整体上已经迈入产业成熟期;板式换热器、板翅式换热器、空冷式换热器等产品正处于成长期,具有良好的发展前景。各种类型换热器所处 行业生命周期大体如下

QQ截图20141226134350.png

 

4、换热器市场规模分析

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为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、核电常规岛和核岛、风力发电机组、太阳能光伏发电等领域都需要大量的专业换热器,这些市场约有130亿元的规模

基于石油、化工、制药等行业对换热器的需求增长,我国换热器行业在未来一段时期内将保持稳定增长,预计20142020年期间,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

QQ截图20141226134429.png

 

5、投资建议

5.1投资思路

5.1.1行业政策和国家标准支持产业发展

我国的能源产量位居世界前列, 但单位能源产值却较低,在节约能源方面潜力很大。在能源消耗中, 工业消耗的能源占第一位,利用率比较低。201010月 国务院发布《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》,将节能环保产业作为战略新兴产业。《“十二五”节能环保产业发展规划》将节能技术与装备作 为节能产业重点领域,指出要大力推广高效换热器。《中国节能技术政策大纲》要求更新改造换热设备,研究高效、长寿的换热设备,替代低效换热设备。上述政策 对行业的技术革新、工艺流程的改进具有推动作用,相关的技术进步会得到国家的政策奖励。《国家重点支持的高新技术领域》把蒸汽余压、余热、余能回收利用技 术列入目录,鼓励企业开发冷凝水、低参数蒸汽等回收利用新技术,提高换热器工作效率。

5.1.2下游市场容量巨大,行业发展前景广阔

换热器是集节能、环保、高科技含量、高附加值于一体的重要工业产品,广泛应用于石油、化工、电力、冶金、船舶、能源、环保和城市供热等领域。基于下游行业对换热器稳定增长的需求,特别是在节能减排的政策环境下,我国换热器行业在未来一段时期内将保持稳定增长。

5.1.3上游原材料供应充足,支撑行业快速发展

热交换器的上游行业主要为不锈钢、铜、铝等原材料行业。目前,国内不锈钢、铜、铝充足的产能保证了原材料有相对稳定充足的供应。

5.2投资风险

5.2.1宏观经济波动风险

换 热器是重要的工业基础设备,广泛应用于石油、化工、电力、冶金、船舶、机械、暖通空调、食品、制药、航空、环保、城市供热等国民经济领域,行业受经济周期 影响较为明显。当经济周期处于衰退期,经济增长放缓时,换热器制造行业的收入及利润增长水平将呈现下滑趋势;反之,行业收入及利润呈现增长趋势。行业景气 度与宏观经济景气度呈正相关关系,存在受宏观经济波动影响的风险。

5.2.2原材料价格波动风险

生产换热器的原材料主要包括铜、铝、不锈钢等,换热器生产所需的原材料在国内市场均有充足的供给,其中部分原材料具有期货市场价格,原材料价格通常较为稳定。原材料的价格波动会对行业造成影响,但总体而言风险较小。

5.2.3政策风险

出 于产业结构调整以及转变经济增长方式的需要,国家出台了相应政策鼓励换热器产品向着高效节能方向转变。为达到国家对节能环保方面的要求,企业需要及时研究 攻关,突破现有技术,改进工艺流程,提高员工操作水平。部分工艺落后、管理粗放的企业达不到相关部门、协会的要求,面临被淘汰的风险

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