國內外銅及銅合金冷凝管市場概況分析
熱交換器用銅合金管是銅及銅合金管材產品中十分重要的一類，冷凝管是熱交換器用管材中所占比重較大的一種。雖然冷凝管的市場需求在數量上遠不如純銅類管材大，但因其應用行業是關系到國計民生的重要環節，又常常使用在主要裝備的關鍵部位，因而其產品質量要求較高；又因其合金的自然屬性，生產加工難度以及設備配置也較純銅類管材復雜。因此，行業專家認為，冷凝管的生產在一定程度上也標志著銅管生產廠產品覆蓋領域的擴展和生產技術水平的提高。
在冷凝管市場，HSn70-1和Hal77-2黃銅管、BFe10-1-1和BFe30-1-1白銅管，主要用于火電、核電、艦船、海水淡化以及機械制造、石油化工等領域。其中，海水淡化、船舶制造等行業的需求前景被相對看好。即使按世界銅管材產量中有10%為冷凝管來估計，目前全球冷凝管的產量也不足25.0萬噸。面對巨大的市場需求，高性能冷凝管產品的供應顯得較為緊張。
1、海水淡化
1.1行業發展現狀
由于冷凝管的耐腐蝕性能，海水淡化成為冷凝管的一個重要消費領域。目前世界上常用的海水淡化方法包括蒸餾法、反滲透法、電滲析法。
據國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所專業人員介紹，在上述海水淡化技術方法中，日處理量在3000噸以上海水淡水技術一般采用蒸餾法，且在其海水淡化設備中需要用銅合金管作為冷凝管，估計日處理量為1萬噸的淡化設備中需要銅合金管300噸左右，規格多為φ19 mm、φ20 mm、φ25 mm、φ32 mm，厚度在0.75mm-1.0mm的銅合金管。其中，多效閃蒸法（MED）所用的冷凝管是長度在18m左右的鎳白銅合金管；多級閃蒸法（MSF）所用的冷凝管是長度在3-4m和7-8m左右的鋁黃銅合金管。
一般情況下，一座海水淡化廠的設備使用設計年限在20年左右，而建設一座日處理量1萬噸的海水淡化廠，建設時間需要1-2年，總投資額約1億元，其中設備投資占到70%-80%。
據分析，從1990年以來，國外海水淡化裝置的日生產量平均增長約200萬m3。而在海水淡化裝置的制造國中，美國和日本分別占據了30%的市場份額。而在目前世界每年約300-500萬噸/日的海水淡化處理量中，蒸餾法海水淡化基本上占到一半，且有增長的趨勢。由此估計每年世界海水淡化設備中銅合金冷凝管和用量在4.5-7.5萬噸之間。
經過40多年的發展，中國已經成為繼美國、日本、韓國之后世界上少數幾個掌握海水淡化先進技術的國家之一。特別是在蒸餾法、反滲透法兩大技術領域擁有較為豐富工程實踐和技術經驗。而且，中國的海水淡化成本比國外至少低30%，在國際市場上具有很強的價格競爭優勢。
目前，中國海水利用也已有一定基礎和規模。近幾年來，中國海水淡化產業快速發展，對銅合金管的需求不斷增加。2003年中國利用海水作為電力、石油、化工等行業的冷卻水用量達330億立方米左右，已建成運行的海水淡化水產量約為3.1萬m3/日（苦咸水淡化水產量為2.8萬m3/日），在建和待建的工程規模為38.1萬m3/日；2005年海水淡化的日產水量提高至10~15萬噸。業界估計，目前中國在建和新建的海水淡化設備對冷凝管的年需求總量在4萬噸左右。
1.2 行業前景分析
水作為一種自然資源，越來越受到人類的重視。
據介紹，全球現有海水淡化工廠1.5萬個，其中中東六國占60%，海水淡化是這些缺水國家的生命線，未來中東六國還將投資400億美元興建海水淡化工程。2005年僅法國一家海水淡化設備商年就采購了近3萬噸的銅合金冷凝管。
近年來，中國淡水資源的狀況也不容樂觀。目前，正常年份缺水量近400億立方米左右。全國660多個城市中，有400多個城市缺水，其中108個為嚴重缺水城市。但是，中國有近2萬公里的海岸線，海水資源豐富。為此，國家將海水淡化列入“當前優先發展的高技術產業化重點領域指南”，以應對淡水供應日益緊張的局勢，這促使海水淡化及其設備生產正日益成為一個熱門產業。
國家發展和改革委員會、國家海洋局、財政部聯合發布《海水利用專項規劃》提出發展目標：2010年，中國海水淡化能力達到80萬立方米/日-100萬立方米/日；海水直接利用能力達到550億立方米/年；海水利用對解決沿海地區缺水問題的貢獻率達到16%-24%，海水利用產業國產化率達60%以上。到2020年，中國海水淡化能力達到250萬立方米/日-300萬立方米/日；海水直接利用能力達到1000億立方米/年；大幅度擴大和提高海水化學資源的綜合利用規模和水平；海水利用對解決沿海地區缺水問題的貢獻率達到26%-37%。為了實現規劃目標，需投資416億元-560億元。其中：實現2010年目標，需投資136億元-180億元；實現2020年目標，需投資280億元-380億元。
“十一五”期間，中國將以突破海水淡化關鍵技術為重點，盡快實現海水資源的規模化利用。中國將組織編制沿海省（區、市）海水利用專項規劃，積極開展海水利用示范城市、示范海島和示范區活動，建立國家級海水利用研發基地。同時加快開發5萬t/日低溫多效蒸餾海水淡化、單套1萬t/日反滲透海水淡化示范工程，發展10萬噸級海水循環冷卻成套技術與裝備和海水預處理技術，增強海水資源利用裝備和產品的自主創新能力。“十一五”期間，將有數十個大的海水淡化項目在沿海的天津、河北、山東、江蘇等地區展開。
除了沿海城市，內陸苦咸水地區、海島、海軍艦艇、遠洋船舶以及海上鉆井平臺也可采用海水淡化設備生產淡水。可以想見，海水淡化用銅合金冷凝管的市場潛力是非常巨大的。
據分析，要實現《海水利用專項規劃》提出的發展目標，按2010年目標估算，即80-100萬噸/日的海水淡水新增處理能力，今后幾年中國需要每年完成新增20-25萬噸/日的淡水量，即使按其中的50%采用蒸餾法，那么在海水淡化設備中需要每年新增約3000-4500噸銅合金冷凝管。雖然從總體狀況來看，目前國內海水淡化事業的發展在很大程度上還需要取決于政府的有關政策及配套措施的扶持力度，但對這一行業發展的良好預期，可將為銅合金冷凝管的生產企業提供一些商機。
2、船舶制造
2.1 行業發展現狀
銅及銅合金在艦船上主要用做螺旋槳、冷凝器、海水管系、泵閥及結構件等。艦船及大型油輪用的冷凝器管材是銅合金管應用的又一重要領域。
行業專家的研究表明，艦船用銅合金冷凝管主要有BFe30-1-1、BFe10-1-1白銅管，HSn70-1錫黃銅管和HAl77-2鋁黃銅管。其中，HSn70-1錫黃銅管通常又被稱為“海軍黃銅”，具有良好的耐蝕性能和較高的強度。但是，目前艦船上所采用的冷凝管材料則主要是BFe30-1-1、BFe10-1-1白銅管。但是，油輪作為原油運輸的重要工具，其功能是將原油由產地運送到具有煉油能力的另一地，由于原油黏度較高加之海上溫度有時很低，需將原油加熱以便于輸出，所以熱交換用管材就按照計算出的必要的換熱面積敷設于油艙的底部及四壁。由于在海上實現熱交換的介質多為海水，所以要求管材具有優異的耐海水腐蝕能力和較高的力學性能、工藝性能。此類管材大多采用鋁黃銅管，規格較大，特別是用于連接部分的管材，如常用加熱管規格為φ（42~44）mm×2mm×6000mm，連接管規格為φ（24~56）mm×6mm×6000mm。
另有一部分艦船用熱交換器管材使用在主機空冷器、船用汽輪機、船用熱交換器、潤滑油冷卻器、給水加熱器等艦船的關鍵組件上。其合金牌號根據冷卻介質有不同的選擇，主要采用鐵白銅，產品規格多為常用規格，其質量要求較高，特別是軍用艦只。據報道，世界上第一艘核動力艦只就使用了約30噸白銅冷凝管。
中國的造船工業在近幾年取得了突飛猛進的發展（表1）。近幾年，中國造船產量年均增長率高達40%以上。2003年，中國船舶行業造船完工605萬噸（載重噸，下同），2005年大幅度提高到1212萬噸，2006年則繼續增長至1452萬噸。中國造船企業的技術管理水平的提高、人力、原材料成本優勢和強有力的產業扶持政策使得全球造船業正加速向中國轉移。中國造船業在世界市場的份額也從最初的3%上升至目前的32%。
表1 2003-2006年中國造船完工量
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2003年 |
2004年 |
2005年 |
2006年 |
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全國造船完工量(萬載重噸) |
605 |
855 |
1212 |
1452 |
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承接新船訂單(萬載重噸) |
1850 |
1579 |
1699 |
4251 |
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手持船舶訂單(萬載重噸) |
2659 |
3359 |
3963 |
6872 |
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出口金額(億美元) |
30.22 |
31.6 |
46.6 |
81.1 |
據洛陽艦船材料研究所研究人員介紹，大約有近20種銅及銅合金在艦船上得到應用，且用量有逐漸增加的趨勢。一般軍用和商用船上，銅及銅合金的用量可占到艦船自重的2%-3%。其中，冷凝管在目前中國造船工業中的用量最大，每年約為6萬噸，而全世界造船工業的冷凝管用量可達30萬噸左右。
從2003年起，中國造船完工量、新接訂單量和手持訂單量三大指標全面超過歐洲，與日本、韓國等造船強國的差距大幅縮小，主要客戶群已由中小船東轉變為世界大船東，且未來三年中國造船企業將不愁船舶訂單。目前，中國造船產量中70%以上是出口船，船舶出口到91個國家和地區，且形成了以東部沿海地區為中心的六大造船出口基地。
2.2 行業前景分析
行業專家認為，雖然鈦管在作為艦船用冷凝管材料方面具有許多優良的性能，且可以通過采用薄壁鈦管來解決其導熱性能較差這一問題，但由于其制取和加工困難，產量低而價格昂貴，且仍存在生物附著堵塞管路的問題，所以用鈦材取代銅鎳合金來作為艦船用冷凝管材料的條件目前還不具備。另一方面，雙相不銹鋼雖然極耐海水腐蝕，但由于導熱及生物附著等問題，目前也很難成為艦船用冷凝器的主力材料，這意味著銅鎳合金作為艦船冷凝器首選材料和地位短期內也不會動搖。
2006年9月18日國家發展改革委、國防科工委聯合正式對外發布了《船舶工業中長期發展規劃(2006-2015)》。按照規劃，到2010年，中國建造的散貨船、油船市場占有率分別提升到世界第一和世界第二，集裝箱船市場占有率接近韓國，LNG船市場占有率達到20%以上，成為高新技術船舶重要生產國。未來5年，國內船舶工業年造船能力達到2400萬噸，造船產量占世界份額達到25%以上，出口額120億美元。此外，中國將形成4至5家進入世界前十強的造船企業。
按照《船舶工業中長期發展規劃》的總體目標，到2010年，中國自主開發、建造的主流船型實現標準化、品牌化，具備自主設計高新技術船舶與海洋工程裝備能力，突破大功率船用主機等配套產品產能不足、自主開發能力不強的瓶頸，主流船型本土化配套設備裝船率達到60%。到2020年前后，整體技術水平和自主創新能力進入國際前列，成為世界造船強國。
目前，中國已連續12年排名世界第三造船大國，而且與排名前兩位的韓國和日本的差距不斷縮小。可以講，受全球制造業向中國轉移的影響，中國船舶制造業迎來黃金時期，這勢必會極大地拉動銅合金冷凝管的需求保持穩定增長。即使不考慮世界造船量的增長，僅以國內每年將會有1000萬噸的新增造船完工量來估算，每年對銅合金冷凝管的需求量就會有5萬噸左右的增長。相對于目前的需求狀況而言，銅合金冷凝管在船舶制造業的應用前景非常看好。
3、電廠
3.1 行業發展現狀
高耐腐蝕銅合金冷凝管在發電設備中用于凝汽器，一般情況下，火電裝機容量每萬KW需要冷凝管5噸左右。
據行業專家介紹，三十年多年前，國內冷凝管總用量中以火力發電的用量為最大，這一時期也是中國電力行業高速發展的階段。在前幾年，國內用做火力發電廠凝汽器中的銅管主要有H68、H68A、HSn70-1A、HSn70-1B、HSn70-1AB、鋁黃銅管和白銅管等，而許多火力發電廠一般采用HSn70-1B、HSn70-1AB錫黃銅管。據發電廠研究人員介紹，在2000年，更換一臺125MW凝汽器銅管僅材料費就約需要200萬元，按當時銅管價格估算大概需要銅管45噸。
從最近三年國內裝機總容量來看，火電一直占到75%左右（表2）。2005年國內裝機總容量為50841萬KW，其中火電為38413萬KW。而從最近三年國內新增裝機容量來看，火電則占到80%左右，2005年國內新增裝機總容量為6602萬KW，其中火電為5464萬KW。
表2 2003-2006年中國新增裝機容量
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2003年 |
2004年 |
2005年 |
2006年 |
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新增裝機容量(萬千瓦) |
3000 |
5055 |
6602 |
10097 |
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其中：火電(萬千瓦) |
2433 |
3917 |
5464 |
9028 |
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水電(萬千瓦) |
882 |
1157 |
1896 |
971 |
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裝機總容量(萬千瓦) |
39015 |
44239 |
50841 |
66200 |
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其中：火電(萬千瓦) |
28977 |
32984 |
38413 |
48405 |
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水電(萬千瓦) |
9489 |
10524 |
12426 |
12857 |
但是，近年來，隨著不銹鋼管產量增加和管道焊接技術的成熟，不銹鋼管與銅管在價格上的差距逐步縮小，并使其憑借量輕、壁薄、換熱面積大、強度高等特點，而成為銅管用做火力發電廠凝汽器材料的主要競爭對手。目前，國內火力發電廠仍主要采用銅管和不銹鋼管來作為凝汽器的冷卻水管。然而，在一些水質狀況較為惡劣的地區，新建電廠基本上是首先選擇了造價高、一次性投資大的鈦管或不銹鋼管替代銅合金管。尤其是近三年來銅價的快速攀升并高位盤整，使銅合金冷凝管的性價比大幅下降，失去了原有性價比的優勢，加速了整個替代過程。目前火力發電30萬KW以上的新機組已基本改用不銹鋼冷凝管，不銹鋼冷凝管在火力發電行業所占比重已達70%。不過，考慮到以往老電廠的設備維護，銅合金冷凝管在30萬KW以下的火電機組中每年還會有一定的用量。估計目前國內火電裝機容量中銅合金冷凝管的用量在1萬噸左右。
3.2 行業前景分析
按照目前的電力供應和需求狀況來估計，2020年全國電力裝機容量9億千瓦，用電45000億KWh，復合增長率達到5.5%。而火電站的建設是2005年、2006年國內發電站建設的主要部分。行業專家分析，作為基礎能源行業，電力工業在未來幾年仍會繼續處于增長期。而一直以來甚至包括未來很長一段時期，中國發電機組仍將以燃煤發電為主。在國務院2004年批準的國家發改委依據“十五”電力發展規劃提出的發電裝機規模共1188萬千瓦的13個電站項目中，火電站占了9個，占裝機容量的80%。預計“十一五”期間，雖然受環保壓力和煤炭供應緊張的影響，火電新增機組會有所放緩，但國家批準投建的發電機組仍將主要是火電機組，因此目前電力行業的發展態勢已經表明，火電站建設仍然會是2006年、2007年國內發電站建設的主要部分。
來自電力行業的信息顯示，2006年上半年國內發電裝機容量仍在快速增長，電力供應能力明顯增強。上半年全國新投產發電機組3241.46萬KW，其中火電機組為2868.06萬KW，占新增容量的88.48%。預計在2006年底將形成的5.87億KW的總裝機容量中，火電機組將達到4.45億KW。“十一五”期間，中國將新增裝機容量2.5億KW，總規模將達到7.5億KW左右。目前2.5億KW的在建電站規模中，火電占到64.4%，而到“十一五”末，中國的火電裝機容量將達到4.77億KW至5.03億KW的水平。
應該講，繼續高速增長的中國電力工業，為銅合金冷凝管的需求增長提供了可能。以中國實現“十一五”電力發展規劃來分析，“十一五”期間中國每年將新增的火電裝機容量就有3000多萬KW。即使其中只有30%的新增裝機設備采用銅合金冷凝管的話，那么樂觀地估計，僅國內火電新增裝機每年也會為銅合金冷凝管帶來5000多噸的需求增長。
另外，從全球電力行業發展情況來看，今后幾年全球的發電裝機也將快速增長，當然中國因素是最主要的增長動力。預計到2010年全球裝機容量將達45億千瓦，比2000年末凈增11億千瓦，其中45%的新增發電裝機容量分布在亞洲，而亞洲市場的最重要增長源是中國市場。估計全球發電設備年需求量可達到500-600億美元的規模。因此，從總體上來說，銅合金冷凝管在電力工業中的應用會保持穩定增長。
4、結束語
據了解，目前國內生產銅合金冷凝管的企業主要有14家，而年產量在1000噸以上的企業主要有中鋁洛陽銅業公司、長沙銅鋁材有限公司、高新張銅股份有限公司、浙江海亮股份有限公司、沈陽銅興產業集團有限公司、桂林漓佳金屬公司、上海鑫申江銅業等。其中，高新張銅、海亮股份等公司已能研制高性能超長冷凝管、大口徑薄壁銅鎳合金管產品，而且其產品還受到國際市場歡迎。據海關統計，2006年海亮股份的銅鋅合金管出口量達到10027噸，占全國鋅合金管出口量的36.2%，并成為當年國內該產品出口的最大供應商。當然與巨大的市場需求相比，目前國內銅合金冷凝管不足3萬噸的產能和2萬多噸的產量就顯得嚴重不足。
一般來說，行業的產能利用率達到75%差不多是一個國際公認的合理水平。2005年中國各類銅管產品的平均產能利用率為72.9%，略低于當年全國銅加工材75.5%的平均產能利用率。不過，考慮到統計數據的系統性、企業生產的季節性及其以產定銷的經營方式等因素，這一產能利用率仍然在行業發展的合理范圍內。而對于海水淡化、船舶制造等領域的產品供需還有一定空缺，這就為中國銅管生產企業乃至其它相關企業尋求發展的突破口提供了希望和可能，因此也成為國內一些主要的銅管生產企業調整產品結構、提升產品檔次的出發點。
據行業專家分析，冷凝管除了在海水淡化、船舶制造、火力發電等領域得到廣泛的應用外，還有相當的一部分冷凝管被用于發電廠供水用高、低壓加熱器，大型設備的冷卻器，燃氣引擎用熱交換器，其他設備用小型冷卻器等。這些領域里所使用的冷凝管一般是中小規格，而這些產品作為冷凝管生產商產品結構的均衡與匹配非常合適。近年來，這部分市場的需求基本穩定，但產品質量要求不斷提高，并需要管材適應其產品的更新換代與功能性的創新變化。比如為提高熱交換器整機的換熱效率而采用的波紋管（也有稱螺旋槽管）、翅片管以及其規格形狀的多種變化。
另外，在石油精煉和相關的石油化學處理過程中，很多的冷凝器和熱交換器單元也有大量的銅合金冷凝管在使用，制鹽、制糖等行業也是冷凝管的應用范圍。這些行業使用冷凝管的規格較大，因管材使用環境更為惡劣，有相當一部分場合使用鎳及鎳合金管材及特殊耐蝕合金鋼材。這部分市場容量有限，其產品的加工難度大，對企業設備的配置與要求也較高。
需要指出的是，核電作為清潔能源，近幾年來在中國呈現出強勁發展的態勢，目前中國核電總裝機容量7840MW，其核電站蒸發器用U形傳熱管也屬銅合金冷凝管的范疇。一般情況下，每600MW核電裝機容量需用U形傳熱管約100噸。雖然預計的“十一五”期間水電、核電年投資總規模550億元，與火電年投資規模相比還是很低，但由于生產水電、核電設備的企業較為集中，而且隨著國產化率的逐步提高，相關設備的生產廠商將從中獲益。根據規劃，“十二五”期間中國還將進一步加大水電、核電投資規模，其中中國核電裝機容量在“十二五”期末將達到3600萬千瓦，占到總裝機容量的4%，期間年均投資額將達到350億元。這將為銅合金冷凝管提供一定的成長空間。
可以相見，今后國內銅管行業的投資熱點將從以往的普通銅管和空調用管等產品，轉為以銅合金管，如海水淡化、船舶制造等銅合金冷凝管為主，而這種投資熱點的轉換也代表了中國銅加工材產品從量大到質高的一個發展轉變。