鈦和鈦合金是一種新興的很有前途的金屬材料。用鈦制作換熱器具有優(yōu)良的耐腐蝕性、傳熱效率高、表面光潔無結(jié)垢層、比重小、強(qiáng)度高、設(shè)備體積和重量小等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空、宇宙開發(fā)、海洋工程、石油、化工、輕工、食品加工、冶金、電子、醫(yī)藥衛(wèi)生、儀器儀表等部門。依據(jù)世界最具競爭力的阿爾法換熱器公司資料，全球換熱器市場的總規(guī)模為100億英鎊，約合人民幣1000億元。
一、鈦換熱器市場發(fā)展現(xiàn)狀
1、艦船用鈦換熱器的市場分析
鈦在艦船和海洋工程中的應(yīng)用將逐漸增多。這是因?yàn)椋诤Ｋぷ鳁l件下，鈦具有優(yōu)異的耐腐蝕性、低密度產(chǎn)性的重量減輕、高比強(qiáng)度、高耐沖刷腐蝕性能、及其
高抗沖擊性能，這些因素使設(shè)計(jì)工程師可以使系統(tǒng)成本和維修時(shí)問大大降低(或免于維護(hù))，并且提供優(yōu)異性能和實(shí)際上的無限使用壽命。鈦可以作為管件、法蘭、
管子、短管、板材、薄板和緊固件等，可以加工成型為各種所需的形狀。鈦在(管殼式和板架式)熱交換器裝置、管路系統(tǒng)中，用作構(gòu)件、艙體和容器；鈦在許多艦船上的應(yīng)用已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)，在海軍中的應(yīng)用將日益廣泛，因?yàn)榭梢越鉀Q艦船服役中的腐蝕問題，具有顯著降低艦船服役中的全壽命成本。
鈦在海水裝置和船舶上的應(yīng)用示于表1中，包括海軍艦船和近海平臺(海上石油平臺)。表中給出了美國海軍認(rèn)為船舶上適用于采用鈦制備的裝置，還示出了不限于海軍艦船的應(yīng)用場合。這個(gè)表雖然不完全，但可以顯示鈦的應(yīng)用熱點(diǎn)領(lǐng)域。
從表1不難看出，在艦船上，鈦熱交換器已經(jīng)用于蒸發(fā)裝置冷凝器(殼管式)、“宙斯盾”雷達(dá)電子系統(tǒng)冷卻裝置(殼管式／板式)、空調(diào)冷凝器(殼管式)、蒸餾裝置用鹽水加熱器和鹽水預(yù)加熱器(殼管式／板式)、脫鹽裝置(殼管式)、發(fā)動(dòng)機(jī)套冷卻器和TAO注油器(殼管式)。鈦熱交換器，已經(jīng)成為鈦在艦船應(yīng)用熱點(diǎn)領(lǐng)域，值得引起重視，開展深入研究和開發(fā)。在2009～2015年期間，我國船舶工業(yè)仍將保持較快的發(fā)展。船舶工業(yè)對鈦換熱器的需求將保持穩(wěn)定增長，鈦熱交換器將在船舶中比重將逐步增多。
2、核電用鈦換熱器的市場分析
能源危機(jī)和保護(hù)環(huán)境，促使各國大力發(fā)展核電工業(yè)。截至2008年初，世界在31個(gè)國家的201座核電站中運(yùn)轉(zhuǎn)著442個(gè)核電反應(yīng)堆。其中，104個(gè)在美國，58
個(gè)在法國，55個(gè)在日本，合計(jì)占總數(shù)約一半。俄羅斯運(yùn)行中的核電機(jī)組為31臺，另有7臺在建。在擁有核電的30個(gè)國家中，已有18個(gè)國家和地區(qū)核發(fā)電量占發(fā)電總量的比例超過20％。核電所占比例差別很大：法國高達(dá)78％、比利時(shí)為54％、韓國為39％、瑞士為37％、日本為300／0、美國為19％、俄羅斯為16％、中國為2％。目前，我國正在經(jīng)歷巨大的能源增長，并且正在努力擴(kuò)大它能夠擴(kuò)大的一切能源，包括核電。
中國有4座反應(yīng)堆在建，并計(jì)劃到2020年擴(kuò)大近五倍。換熱器被廣泛地應(yīng)用于核能發(fā)電裝置中，是二回路必不可少的聯(lián)結(jié)設(shè)備。目前在核電廠內(nèi)廣泛使用的是u型管殼式換熱器。管殼式換熱器具有承高壓及耐高溫，密封性能好，安全可靠等特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡單、制造材料也較為廣泛，適應(yīng)性強(qiáng)，尤其是在高溫、高壓和大型裝置中采用更為普遍。
從1972年第一臺全部用鈦管制造的發(fā)電設(shè)備用冷凝器開始 投人運(yùn)行以來，這種冷凝器在核電廠和火力發(fā)電廠的用量迅速增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，火電廠一臺20萬千瓦機(jī)組用鈦量約為90t；一座核電站的用鈦量約為80～100t。在我國，由西北有色金屬研究院設(shè)計(jì)研制的Ti一31鈦合金也已成功用于我國核動(dòng)力裝置。井在臺州電廠、上海金山熱電廠和鎮(zhèn)海發(fā)電廠等的發(fā)電機(jī)組中推廣使用了鈦管冷凝器，用鈦量約700t。在秦山核電站、大亞灣核電站，其汽輪機(jī)冷凝器、設(shè)備冷卻水熱交換器都選用的是全鈦冷凝器。此外，鈦還廣泛用于現(xiàn)代電廠的輔助冷卻回路的軟化水冷卻器、冷卻池、給水和加汽冷卻器以及發(fā)電機(jī)變壓器的冷卻器和潤滑油冷卻器和汽輪機(jī)等。
核電站設(shè)備冷卻系統(tǒng)用大型板式換熱器主要換熱元件板片的材料為工業(yè)純鈦，換熱器的框架材料為碳鋼，其材料必須符合核電站適用的規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)。
由于世界性能源危機(jī)，核電迎來了快速發(fā)展時(shí)期。2007～2020年，國內(nèi)將開工建設(shè)46臺100萬千瓦核電機(jī)組，用于核電建設(shè)的投資大約4500億元。換熱器是核電站的重要設(shè)施之一，鈦換熱器具有較高耐蝕性、最明顯優(yōu)點(diǎn)是可靠性高，可避免因管子泄漏而被迫降低負(fù)荷運(yùn)行或停車，保證電廠的穩(wěn)定安全生產(chǎn)。所以在今后一段時(shí)間，鈦制換熱器在核電站的應(yīng)用將會不斷增加。
3、海洋工程用鈦換熱器的市場分析
在海洋工程等領(lǐng)域，各國對鈦換熱器、鈦冷凝器、采油平臺、鈦蒸發(fā)器裝置等方面的應(yīng)用相當(dāng)重視。
對海洋平臺，材料輕是極為重要的，因此海洋平臺用換熱器首選鈦材，是目前設(shè)計(jì)的使用壽命30～50年的海洋用設(shè)備必不可少的。
據(jù)報(bào)道，歐洲沿海油氣田鉆探用鈦量已占整個(gè)工業(yè)用鈦量的19％。應(yīng)用的種類如：工業(yè)純鈦用于滅火水系統(tǒng)、鉆套、鎮(zhèn)水系統(tǒng)、錨定系統(tǒng)的管道、海水管道系統(tǒng)、
立管；Ti-6A1-4VELI用于應(yīng)力接頭和鉆井立管等；Ti-3Al-2.5V用作增壓管道；用Ti-6Al-4V-Ru管制作提升鉆具裝置；用Ti-3Al-2.5V-Ru合金制作鉆探
裝置上的盤繞管；用Ti-38644合金制作取樣室、各種器具、泥漿鉆探助推器、密封件、水下安全閥門等；也有將Ti-Ni形狀記憶合金用于不易焊接的浮動(dòng)平臺的連接
管接頭。
近海應(yīng)用還有噴灑頭，集水系統(tǒng)；噴管和集水閥；潤滑油冷卻器；壓氣機(jī)冷卻器；工業(yè)用水管路；中心板式換熱器；排水管冷卻器；直接低壓原油用冷卻器(管殼式換熱器)；工程套管冷卻器；丙烷冷凝器；閃蒸氣體壓氣機(jī)；管殼式換熱器用于氣體脫水器冷卻器；天然氣冷卻器；乙二醇冷卻器；中間冷卻器；級問石油冷卻器。
每架平臺水面以上管道系統(tǒng)鈦的消耗量為50～150t，深海生產(chǎn)的立管系統(tǒng)，每個(gè)就需要500t以上的鈦合金。
海洋熱能轉(zhuǎn)換裝置。海洋熱能轉(zhuǎn)換過程是利用熱帶海洋自然溫差來產(chǎn)生有用的能量。以水深200m計(jì)算，溫差可達(dá)14℃，利用水溫差發(fā)電的關(guān)鍵是作動(dòng)流體。
所謂作動(dòng)流體就是能使此種溫差產(chǎn)生最大蒸汽壓差的中間物質(zhì)，氟利昂和氨具有這種特l生。鈦是制造海水與氟利昂及氨熱交換器的最好材料。為了提高熱交換效果，所用鈦板、鈦管多做成異型，如波紋板、蜂窩板、帶筋管、鰭片管和波紋管等。為了便于加工，最適用的是工業(yè)純鈦，美國夏威夷島的溫差發(fā)電站、日本挪而島的
溫差發(fā)電站都采用的是鈦管蒸發(fā)器和冷凝器。
海洋石油氣鉆探平臺。鈦制換熱器用于在海洋石油氣鉆探方面，已有多年的應(yīng)用歷史。1995年Conooo挪威有限公司在北海Heidrum高壓鉆井立管上使用了Ti-6Al-4VELI擠壓管和法蘭。這鉆井平臺還使用了用Ti-6Al-4VELI合金制成的緊固裝置和用Ti-3Al-2.5V合金制造的鉆井泥漿助推器。鈦產(chǎn)品在鉆井平臺領(lǐng)域的市場很大。僅挪威區(qū)域的平臺和海底油氣田就已使用了上千噸鈦材。在墨西哥灣Ory海王星鉆井項(xiàng)目，人們還用Ti-6Al-4VELI鉆芯應(yīng)力接頭取代了價(jià)格昂貴又不那么可靠的可彎鋼接頭。
對海洋平臺而言，鈦換熱器是海洋平臺的首選，也是滿足設(shè)計(jì)壽命30～50年的海洋用設(shè)備必不可少的。鈦及鈦合金在海洋工程中的應(yīng)用量正在成倍增長，其應(yīng)用種類也在增多。鈦是制造海水與氟利昂及氨熱交換器的最好材料；鈦產(chǎn)品在鉆井平臺領(lǐng)域的市場很大。
4、海水淡化用鈦換熱器的市場分析
鈦是海水淡化設(shè)備換熱器的首選材料。隨著沿海地區(qū)石油化工、電力等行業(yè)的迅速發(fā)展，應(yīng)用海水取代日益緊張的淡水作為工業(yè)冷卻介質(zhì)，可以節(jié)約大量的淡水資源，獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
多級閃蒸板法海水淡化裝置。多級閃蒸海水淡化裝置技術(shù)成熟、出水量大、淡水品質(zhì)高、淡水成本低、適用范圍廣、運(yùn)行穩(wěn)定，再加上其利用電廠低品位熱能，提高了能源利用率。伴隨著國產(chǎn)MSF裝置的開發(fā)成功，其必將成為近期沿海電廠首選的鍋爐補(bǔ)給水設(shè)備。
海水淡化市場分析，國內(nèi)市場前景良好。海水淡化設(shè)備中的鹽水加熱器和蒸發(fā)器大量使用鈦制管板和管道，僅一個(gè)用工業(yè)純鈦澆鑄的球形閥殼就耗用2750kg，可見其市場規(guī)模及潛力。
我國的海水淡化的研究起步較早，1958年開始電滲析(ED)的研究，1965年開始反滲透(R0)和蒸餾等的研究。我國海水淡化事業(yè)起步于1958年。40年來發(fā)展較快，取得了長足進(jìn)步和顯著的成績，已逐步形成了一門綜合性的技術(shù)學(xué)科和水處理技術(shù)產(chǎn)業(yè)。包括蒸餾法、電滲析法、反滲透法、太陽能法等淡化技術(shù)在不同程度上得到較廣泛的開發(fā)和應(yīng)用，并已取得良好的社會、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。海水淡化工程不但在國內(nèi)取得發(fā)展，而且還有技術(shù)輸出，如多套裝置已出口到印尼、中東、基里巴斯和馬爾代夫等國家和地區(qū)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國擁有一支為數(shù)3000人以上的專業(yè)技術(shù)隊(duì)伍，從事科研與開發(fā)的單位100多個(gè)，設(shè)備生產(chǎn)廠60多家。其中膜法技術(shù)所占比重最大，約占90％以上。
由于沿海地區(qū)淡水需求量的日益增大和我國海洋資源配合利用呼聲的升高，以多級閃蒸為龍頭的大型蒸餾海水淡化裝置(包括MSF、ME、VC)的開發(fā)生產(chǎn)必將成為我國的一項(xiàng)新興產(chǎn)業(yè)。加之我國具有漫長的海岸和豐富廉價(jià)的海水資源，向大海要效益是今后一段時(shí)期我國的一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。正像專家預(yù)言的那樣：
海水淡化將成為我國2l世紀(jì)的朝陽產(chǎn)業(yè)。
國外市場前景極為可觀。海水淡化技術(shù)經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，從技術(shù)上講，已經(jīng)比較成熟，大規(guī)模地把海水變成淡水，已經(jīng)在世界各地出現(xiàn)，主要是海灣地區(qū)。目前主要海水淡化方法有多級閃蒸、反滲透、多效蒸發(fā)和壓汽蒸餾等，最大的多級閃蒸法淡化廠規(guī)模達(dá)30萬m3/d，最大的反滲透法淡化廠規(guī)模為20萬m3/d。
國外鈦熱交換器的市場也極為可觀。僅日本1999年制造熱交換器的用鈦量為2100t，估計(jì)2009年將達(dá)5000t。
商用和軍用航空用鈦占?xì)W洲市場總需求量的50％，化學(xué)工業(yè)、電力、脫鹽業(yè)及其它占28％，熱交換器占11％，海洋工程占8％，裝甲占3％。
海水淡化設(shè)備有：通風(fēng)凝結(jié)器和噴射壓氣機(jī)，熱放出部冷凝器，熱回收部冷凝器。
據(jù)報(bào)道，日產(chǎn)百噸的海水淡化裝置用鈦管達(dá)6萬根。從1967年至1994年，在近30年的時(shí)間里，共生產(chǎn)了52套原子能級火力發(fā)電用冷凝器和7套海水淡化設(shè)備，共計(jì)使用鈦焊管l1000t。
二、鈦換熱器市場前景
據(jù)2008年9月國際鈦年會資料，全球經(jīng)濟(jì)一體化，造成各商業(yè)部門和終端市場的極大的不確定性。作為鈦工業(yè)領(lǐng)頭羊的航空業(yè)，由于波音787夢幻者和空中客車380項(xiàng)目的延遲，在2009年至2010年期問，需求會有輕微下降。
不過，盡管工業(yè)界專家預(yù)期有20個(gè)月的衰退期，這些采用了大量鈦的商業(yè)飛行，商業(yè)航空的整體情況仍然保持健康，因?yàn)榻刂?008年8月，共累積有超過7500架噴氣飛機(jī)的訂單，這些訂單大部分是印度和亞洲航空業(yè)所訂購的。
業(yè)已知悉，鈦是航空結(jié)構(gòu)件和發(fā)動(dòng)機(jī)部件的候選材料。世界民用和軍用鈦需求將在2009年達(dá)到36290噸，至2015年將增加至65500噸。航空業(yè)外的市場，如汽車、生物醫(yī)學(xué)、建筑物和消費(fèi)產(chǎn)品，年需求鈦將達(dá)13610噸。
對于航空業(yè)之外的行業(yè)，全世界鈦的需求有望保持穩(wěn)定。例如，管殼式熱交換器，將從2008年的8800噸，增加至2015年的10400噸，年增長率將達(dá)到2.42％；板式換熱器，將從2008年6100噸，增加至2015年的10400噸，年增長率達(dá)到7.92％。
三、換熱器行業(yè)制造商
(1)阿法拉伐板式換熱器有限公司；(2)APV(中國)有限公司；(3)四平市巨元換熱設(shè)備有限公司；(4)舒瑞普板式換熱器(北京)有限公司；(5)四平市北方壓力容器制造廠；(6)遼寧冷熱設(shè)備制造公司；(7)四平維克斯換熱設(shè)備有限公司；(8)上海艾克森新技術(shù)有限公司；(9)淄博泰勒換熱設(shè)備有限公司；(10)上海南華換熱器制造有限公司
四、結(jié)束語
由于鈦抗海水腐蝕能力比所有金屬都好，無論是在靜止的或高速流動(dòng)的海水中鈦具有特殊的穩(wěn)定性。因此鈦是海水淡化裝置的理想材料。鈦抗海水和海洋空氣腐蝕性很強(qiáng)，而且強(qiáng)度大，重量輕，是造船工業(yè)的理想材料。
近年來，隨著我國石化、鋼鐵等行業(yè)的快速發(fā)展，換熱器的需求水平大幅上漲，但國內(nèi)企業(yè)的供給能力有限，導(dǎo)致?lián)Q熱器行業(yè)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的市場狀態(tài)，巨大的供給缺口需要進(jìn)口來彌補(bǔ)。國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的良好機(jī)遇，以及進(jìn)口產(chǎn)品巨大的可轉(zhuǎn)化性共同預(yù)示著我國換熱器行業(yè)良好的發(fā)展前景。
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