換熱器是一種在不同溫度的兩種或兩種以上流體間實現(xiàn)物料之間熱量傳遞的節(jié)能設(shè)備,是使熱量由較高的流體傳遞給溫度較低的流體,使流體溫度達(dá)到流程規(guī)定的指標(biāo),以滿足過程工藝條件的需要,同時也提高能源利用率的主要設(shè)備之一。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
中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)發(fā)布的《2014-2019年中國板式換熱器行業(yè)專項調(diào)研及投資趨勢預(yù)測報告》指出:換熱器是實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程中熱量交換和傳遞不可缺少的設(shè)備,熱交換器的噸位約占整個工藝設(shè)備的20%~30%。換熱器作為工業(yè)生產(chǎn)裝置中的重要節(jié)能設(shè)備,在工業(yè)領(lǐng)域特別是在石油、化工、電力冶金等耗能大的行業(yè)中大量應(yīng)用。在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中換熱器的投資大約占設(shè)備總投資的30%,在煉油廠中占全部工藝設(shè)備的40%左右,海水淡化工藝裝置幾乎全是由換熱器組成的。另一方面,換熱器本身也是工業(yè)耗能、耗水大戶。換熱器設(shè)備耗能量占工業(yè)用能的13%~15%。我國工業(yè)冷卻用水量占工業(yè)用水總量的80%左右,取水量占工業(yè)取水總量30%~40%?;鹆Πl(fā)電、鋼鐵、石油、石化、化工、造紙、紡織、有色金屬、食品與發(fā)酵等八個行業(yè)取水量約占全國工業(yè)總?cè)∷康?0%。因此,發(fā)展高效節(jié)能的換熱技術(shù)與設(shè)備對實現(xiàn)工業(yè)節(jié)水、節(jié)能具有重要意義。
換熱器在細(xì)分市場的應(yīng)用
目前中國換熱器市場主要集中于石油、化工、冶金、電力、船舶、集中供暖、制冷空調(diào)、機(jī)械、食品、制藥等領(lǐng)域。石油、化工行業(yè)是換熱器最主要的應(yīng)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。電力和冶金兩大行業(yè)所需的換熱器約占換熱器市場16%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)器冷凝器的大量應(yīng)用,集中供暖和制冷空調(diào)行業(yè)約占換熱器行業(yè)8%的市場份額。船舶行業(yè)應(yīng)用大量的中央冷卻器等換熱設(shè)備,約占換熱器行業(yè)8%的市場份額;機(jī)械行業(yè)在汽車、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械中應(yīng)用大量的機(jī)油冷卻器、中冷器等換熱器,約占換熱器行業(yè)8%的市場份額。此外,在食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域,換熱器用量也較大。
中國換熱器市場的需求
二十世紀(jì)20 年代出現(xiàn)板式換熱器,以板代管,結(jié)構(gòu)緊湊,傳熱效果好,并應(yīng)用于食品工業(yè)。30 年代初,瑞典首次制成螺旋板換熱器。接著英國用釬焊法制造出一種由銅及其合金材料制成的板翅式換熱器,用于飛機(jī)發(fā)動機(jī)的散熱。30 年代末,瑞典又制造出第一臺板殼式換熱器,用于紙漿工廠。
60 年代左右,由于空間技術(shù)和尖端科學(xué)的迅速發(fā)展,迫切需要各種高效能緊湊型的換熱器,再加上沖壓、釬焊和密封等技術(shù)的發(fā)展,換熱器制造工藝得到進(jìn)一步完善,從而推動了緊湊型板面式換熱器的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用。此外,自60 年代開始,為了適應(yīng)高溫和高壓條件下的換熱和節(jié)能的需要,典型的管殼式換熱器也得到了進(jìn)一步的發(fā)展。70 年代中期,為了強(qiáng)化傳熱,在研究和發(fā)展熱管的基礎(chǔ)上又創(chuàng)制出熱管式換熱器。
20 世紀(jì)80 年代后,大量的強(qiáng)化傳熱元件被推向市場,如折流桿換熱器、新結(jié)構(gòu)高效換熱器、高效重沸器、高效冷凝器、雙殼程換熱器、板殼式換熱器、表面蒸發(fā)式空冷器等高效換熱器。
進(jìn)入 21 世紀(jì)后,大量的強(qiáng)化傳熱技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)裝臵,世界換熱器產(chǎn)業(yè)在技術(shù)水平上獲得了快速提升,板式換熱器日漸崛起。
總結(jié)說來,換熱器的技術(shù)發(fā)展主要分為三個階段:第一階段主要解決是否能夠?qū)崿F(xiàn)換熱的問題;第二階段以提升冷卻效率為目標(biāo),主要是對傳熱過程的研究和對換熱部件的改進(jìn);第三階段強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)成本、運行成本、環(huán)境消耗成本等綜合成本與冷卻效果的優(yōu)化匹配。世界換熱器產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)品與技術(shù)方面的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)為產(chǎn)品大型化、高效化、節(jié)能化。此外,換熱器新材料的開發(fā)應(yīng)用、產(chǎn)品技術(shù)的更新?lián)Q代、不同應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品的細(xì)分化也都是行業(yè)的發(fā)展趨勢。
標(biāo)簽:換熱器 發(fā)展趨勢 行業(yè)發(fā)展
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