国内外铜及铜合金冷凝管市场概况分析
热交换器用铜合金管是铜及铜合金管材产品中十分重要的一类，冷凝管是热交换器用管材中所占比重较大的一种。虽然冷凝管的市场需求在数量上远不如纯铜类管材大，但因其应用行业是关系到国计民生的重要环节，又常常使用在主要装备的关键部位，因而其产品质量要求较高；又因其合金的自然属性，生产加工难度以及设备配置也较纯铜类管材复杂。因此，行业专家认为，冷凝管的生产在一定程度上也标志着铜管生产厂产品覆盖领域的扩展和生产技术水平的提高。
在冷凝管市场，HSn70-1和Hal77-2黄铜管、BFe10-1-1和BFe30-1-1白铜管，主要用于火电、核电、舰船、海水淡化以及机械制造、石油化工等领域。其中，海水淡化、船舶制造等行业的需求前景被相对看好。即使按世界铜管材产量中有10%为冷凝管来估计，目前全球冷凝管的产量也不足25.0万吨。面对巨大的市场需求，高性能冷凝管产品的供应显得较为紧张。
1、海水淡化
1.1行业发展现状
由于冷凝管的耐腐蚀性能，海水淡化成为冷凝管的一个重要消费领域。目前世界上常用的海水淡化方法包括蒸馏法、反渗透法、电渗析法。
据国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所专业人员介绍，在上述海水淡化技术方法中，日处理量在3000吨以上海水淡水技术一般采用蒸馏法，且在其海水淡化设备中需要用铜合金管作为冷凝管，估计日处理量为1万吨的淡化设备中需要铜合金管300吨左右，规格多为φ19 mm、φ20 mm、φ25 mm、φ32 mm，厚度在0.75mm-1.0mm的铜合金管。其中，多效闪蒸法（MED）所用的冷凝管是长度在18m左右的镍白铜合金管；多级闪蒸法（MSF）所用的冷凝管是长度在3-4m和7-8m左右的铝黄铜合金管。
一般情况下，一座海水淡化厂的设备使用设计年限在20年左右，而建设一座日处理量1万吨的海水淡化厂，建设时间需要1-2年，总投资额约1亿元，其中设备投资占到70%-80%。
据分析，从1990年以来，国外海水淡化装置的日生产量平均增长约200万m3。而在海水淡化装置的制造国中，美国和日本分别占据了30%的市场份额。而在目前世界每年约300-500万吨/日的海水淡化处理量中，蒸馏法海水淡化基本上占到一半，且有增长的趋势。由此估计每年世界海水淡化设备中铜合金冷凝管和用量在4.5-7.5万吨之间。
经过40多年的发展，中国已经成为继美国、日本、韩国之后世界上少数几个掌握海水淡化先进技术的国家之一。特别是在蒸馏法、反渗透法两大技术领域拥有较为丰富工程实践和技术经验。而且，中国的海水淡化成本比国外至少低30%，在国际市场上具有很强的价格竞争优势。
目前，中国海水利用也已有一定基础和规模。近几年来，中国海水淡化产业快速发展，对铜合金管的需求不断增加。2003年中国利用海水作为电力、石油、化工等行业的冷却水用量达330亿立方米左右，已建成运行的海水淡化水产量约为3.1万m3/日（苦咸水淡化水产量为2.8万m3/日），在建和待建的工程规模为38.1万m3/日；2005年海水淡化的日产水量提高至10~15万吨。业界估计，目前中国在建和新建的海水淡化设备对冷凝管的年需求总量在4万吨左右。
1.2 行业前景分析
水作为一种自然资源，越来越受到人类的重视。
据介绍，全球现有海水淡化工厂1.5万个，其中中东六国占60%，海水淡化是这些缺水国家的生命线，未来中东六国还将投资400亿美元兴建海水淡化工程。2005年仅法国一家海水淡化设备商年就采购了近3万吨的铜合金冷凝管。
近年来，中国淡水资源的状况也不容乐观。目前，正常年份缺水量近400亿立方米左右。全国660多个城市中，有400多个城市缺水，其中108个为严重缺水城市。但是，中国有近2万公里的海岸线，海水资源丰富。为此，国家将海水淡化列入“当前优先发展的高技术产业化重点领域指南”，以应对淡水供应日益紧张的局势，这促使海水淡化及其设备生产正日益成为一个热门产业。
国家发展和改革委员会、国家海洋局、财政部联合发布《海水利用专项规划》提出发展目标：2010年，中国海水淡化能力达到80万立方米/日-100万立方米/日；海水直接利用能力达到550亿立方米/年；海水利用对解决沿海地区缺水问题的贡献率达到16%-24%，海水利用产业国产化率达60%以上。到2020年，中国海水淡化能力达到250万立方米/日-300万立方米/日；海水直接利用能力达到1000亿立方米/年；大幅度扩大和提高海水化学资源的综合利用规模和水平；海水利用对解决沿海地区缺水问题的贡献率达到26%-37%。为了实现规划目标，需投资416亿元-560亿元。其中：实现2010年目标，需投资136亿元-180亿元；实现2020年目标，需投资280亿元-380亿元。
“十一五”期间，中国将以突破海水淡化关键技术为重点，尽快实现海水资源的规模化利用。中国将组织编制沿海省（区、市）海水利用专项规划，积极开展海水利用示范城市、示范海岛和示范区活动，建立国家级海水利用研发基地。同时加快开发5万t/日低温多效蒸馏海水淡化、单套1万t/日反渗透海水淡化示范工程，发展10万吨级海水循环冷却成套技术与装备和海水预处理技术，增强海水资源利用装备和产品的自主创新能力。“十一五”期间，将有数十个大的海水淡化项目在沿海的天津、河北、山东、江苏等地区展开。
除了沿海城市，内陆苦咸水地区、海岛、海军舰艇、远洋船舶以及海上钻井平台也可采用海水淡化设备生产淡水。可以想见，海水淡化用铜合金冷凝管的市场潜力是非常巨大的。
据分析，要实现《海水利用专项规划》提出的发展目标，按2010年目标估算，即80-100万吨/日的海水淡水新增处理能力，今后几年中国需要每年完成新增20-25万吨/日的淡水量，即使按其中的50%采用蒸馏法，那么在海水淡化设备中需要每年新增约3000-4500吨铜合金冷凝管。虽然从总体状况来看，目前国内海水淡化事业的发展在很大程度上还需要取决于政府的有关政策及配套措施的扶持力度，但对这一行业发展的良好预期，可将为铜合金冷凝管的生产企业提供一些商机。
2、船舶制造
2.1 行业发展现状
铜及铜合金在舰船上主要用做螺旋桨、冷凝器、海水管系、泵阀及结构件等。舰船及大型油轮用的冷凝器管材是铜合金管应用的又一重要领域。
行业专家的研究表明，舰船用铜合金冷凝管主要有BFe30-1-1、BFe10-1-1白铜管，HSn70-1锡黄铜管和HAl77-2铝黄铜管。其中，HSn70-1锡黄铜管通常又被称为“海军黄铜”，具有良好的耐蚀性能和较高的强度。但是，目前舰船上所采用的冷凝管材料则主要是BFe30-1-1、BFe10-1-1白铜管。但是，油轮作为原油运输的重要工具，其功能是将原油由产地运送到具有炼油能力的另一地，由于原油黏度较高加之海上温度有时很低，需将原油加热以便于输出，所以热交换用管材就按照计算出的必要的换热面积敷设于油舱的底部及四壁。由于在海上实现热交换的介质多为海水，所以要求管材具有优异的耐海水腐蚀能力和较高的力学性能、工艺性能。此类管材大多采用铝黄铜管，规格较大，特别是用于连接部分的管材，如常用加热管规格为φ（42~44）mm×2mm×6000mm，连接管规格为φ（24~56）mm×6mm×6000mm。
另有一部分舰船用热交换器管材使用在主机空冷器、船用汽轮机、船用热交换器、润滑油冷却器、给水加热器等舰船的关键组件上。其合金牌号根据冷却介质有不同的选择，主要采用铁白铜，产品规格多为常用规格，其质量要求较高，特别是军用舰只。据报道，世界上第一艘核动力舰只就使用了约30吨白铜冷凝管。
中国的造船工业在近几年取得了突飞猛进的发展（表1）。近几年，中国造船产量年均增长率高达40%以上。2003年，中国船舶行业造船完工605万吨（载重吨，下同），2005年大幅度提高到1212万吨，2006年则继续增长至1452万吨。中国造船企业的技术管理水平的提高、人力、原材料成本优势和强有力的产业扶持政策使得全球造船业正加速向中国转移。中国造船业在世界市场的份额也从最初的3%上升至目前的32%。
表1 2003-2006年中国造船完工量
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2003年 |
2004年 |
2005年 |
2006年 |
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全国造船完工量(万载重吨) |
605 |
855 |
1212 |
1452 |
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承接新船订单(万载重吨) |
1850 |
1579 |
1699 |
4251 |
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手持船舶订单(万载重吨) |
2659 |
3359 |
3963 |
6872 |
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出口金额(亿美元) |
30.22 |
31.6 |
46.6 |
81.1 |
据洛阳舰船材料研究所研究人员介绍，大约有近20种铜及铜合金在舰船上得到应用，且用量有逐渐增加的趋势。一般军用和商用船上，铜及铜合金的用量可占到舰船自重的2%-3%。其中，冷凝管在目前中国造船工业中的用量最大，每年约为6万吨，而全世界造船工业的冷凝管用量可达30万吨左右。
从2003年起，中国造船完工量、新接订单量和手持订单量三大指标全面超过欧洲，与日本、韩国等造船强国的差距大幅缩小，主要客户群已由中小船东转变为世界大船东，且未来三年中国造船企业将不愁船舶订单。目前，中国造船产量中70%以上是出口船，船舶出口到91个国家和地区，且形成了以东部沿海地区为中心的六大造船出口基地。
2.2 行业前景分析
行业专家认为，虽然钛管在作为舰船用冷凝管材料方面具有许多优良的性能，且可以通过采用薄壁钛管来解决其导热性能较差这一问题，但由于其制取和加工困难，产量低而价格昂贵，且仍存在生物附着堵塞管路的问题，所以用钛材取代铜镍合金来作为舰船用冷凝管材料的条件目前还不具备。另一方面，双相不锈钢虽然极耐海水腐蚀，但由于导热及生物附着等问题，目前也很难成为舰船用冷凝器的主力材料，这意味着铜镍合金作为舰船冷凝器首选材料和地位短期内也不会动摇。
2006年9月18日国家发展改革委、国防科工委联合正式对外发布了《船舶工业中长期发展规划(2006-2015)》。按照规划，到2010年，中国建造的散货船、油船市场占有率分别提升到世界第一和世界第二，集装箱船市场占有率接近韩国，LNG船市场占有率达到20%以上，成为高新技术船舶重要生产国。未来5年，国内船舶工业年造船能力达到2400万吨，造船产量占世界份额达到25%以上，出口额120亿美元。此外，中国将形成4至5家进入世界前十强的造船企业。
按照《船舶工业中长期发展规划》的总体目标，到2010年，中国自主开发、建造的主流船型实现标准化、品牌化，具备自主设计高新技术船舶与海洋工程装备能力，突破大功率船用主机等配套产品产能不足、自主开发能力不强的瓶颈，主流船型本土化配套设备装船率达到60%。到2020年前后，整体技术水平和自主创新能力进入国际前列，成为世界造船强国。
目前，中国已连续12年排名世界第三造船大国，而且与排名前两位的韩国和日本的差距不断缩小。可以讲，受全球制造业向中国转移的影响，中国船舶制造业迎来黄金时期，这势必会极大地拉动铜合金冷凝管的需求保持稳定增长。即使不考虑世界造船量的增长，仅以国内每年将会有1000万吨的新增造船完工量来估算，每年对铜合金冷凝管的需求量就会有5万吨左右的增长。相对于目前的需求状况而言，铜合金冷凝管在船舶制造业的应用前景非常看好。
3、电厂
3.1 行业发展现状
高耐腐蚀铜合金冷凝管在发电设备中用于凝汽器，一般情况下，火电装机容量每万KW需要冷凝管5吨左右。
据行业专家介绍，三十年多年前，国内冷凝管总用量中以火力发电的用量为最大，这一时期也是中国电力行业高速发展的阶段。在前几年，国内用做火力发电厂凝汽器中的铜管主要有H68、H68A、HSn70-1A、HSn70-1B、HSn70-1AB、铝黄铜管和白铜管等，而许多火力发电厂一般采用HSn70-1B、HSn70-1AB锡黄铜管。据发电厂研究人员介绍，在2000年，更换一台125MW凝汽器铜管仅材料费就约需要200万元，按当时铜管价格估算大概需要铜管45吨。
从最近三年国内装机总容量来看，火电一直占到75%左右（表2）。2005年国内装机总容量为50841万KW，其中火电为38413万KW。而从最近三年国内新增装机容量来看，火电则占到80%左右，2005年国内新增装机总容量为6602万KW，其中火电为5464万KW。
表2 2003-2006年中国新增装机容量
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2003年 |
2004年 |
2005年 |
2006年 |
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新增装机容量(万千瓦) |
3000 |
5055 |
6602 |
10097 |
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其中：火电(万千瓦) |
2433 |
3917 |
5464 |
9028 |
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水电(万千瓦) |
882 |
1157 |
1896 |
971 |
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装机总容量(万千瓦) |
39015 |
44239 |
50841 |
66200 |
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其中：火电(万千瓦) |
28977 |
32984 |
38413 |
48405 |
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水电(万千瓦) |
9489 |
10524 |
12426 |
12857 |
但是，近年来，随着不锈钢管产量增加和管道焊接技术的成熟，不锈钢管与铜管在价格上的差距逐步缩小，并使其凭借量轻、壁薄、换热面积大、强度高等特点，而成为铜管用做火力发电厂凝汽器材料的主要竞争对手。目前，国内火力发电厂仍主要采用铜管和不锈钢管来作为凝汽器的冷却水管。然而，在一些水质状况较为恶劣的地区，新建电厂基本上是首先选择了造价高、一次性投资大的钛管或不锈钢管替代铜合金管。尤其是近三年来铜价的快速攀升并高位盘整，使铜合金冷凝管的性价比大幅下降，失去了原有性价比的优势，加速了整个替代过程。目前火力发电30万KW以上的新机组已基本改用不锈钢冷凝管，不锈钢冷凝管在火力发电行业所占比重已达70%。不过，考虑到以往老电厂的设备维护，铜合金冷凝管在30万KW以下的火电机组中每年还会有一定的用量。估计目前国内火电装机容量中铜合金冷凝管的用量在1万吨左右。
3.2 行业前景分析
按照目前的电力供应和需求状况来估计，2020年全国电力装机容量9亿千瓦，用电45000亿KWh，复合增长率达到5.5%。而火电站的建设是2005年、2006年国内发电站建设的主要部分。行业专家分析，作为基础能源行业，电力工业在未来几年仍会继续处于增长期。而一直以来甚至包括未来很长一段时期，中国发电机组仍将以燃煤发电为主。在国务院2004年批准的国家发改委依据“十五”电力发展规划提出的发电装机规模共1188万千瓦的13个电站项目中，火电站占了9个，占装机容量的80%。预计“十一五”期间，虽然受环保压力和煤炭供应紧张的影响，火电新增机组会有所放缓，但国家批准投建的发电机组仍将主要是火电机组，因此目前电力行业的发展态势已经表明，火电站建设仍然会是2006年、2007年国内发电站建设的主要部分。
来自电力行业的信息显示，2006年上半年国内发电装机容量仍在快速增长，电力供应能力明显增强。上半年全国新投产发电机组3241.46万KW，其中火电机组为2868.06万KW，占新增容量的88.48%。预计在2006年底将形成的5.87亿KW的总装机容量中，火电机组将达到4.45亿KW。“十一五”期间，中国将新增装机容量2.5亿KW，总规模将达到7.5亿KW左右。目前2.5亿KW的在建电站规模中，火电占到64.4%，而到“十一五”末，中国的火电装机容量将达到4.77亿KW至5.03亿KW的水平。
应该讲，继续高速增长的中国电力工业，为铜合金冷凝管的需求增长提供了可能。以中国实现“十一五”电力发展规划来分析，“十一五”期间中国每年将新增的火电装机容量就有3000多万KW。即使其中只有30%的新增装机设备采用铜合金冷凝管的话，那么乐观地估计，仅国内火电新增装机每年也会为铜合金冷凝管带来5000多吨的需求增长。
另外，从全球电力行业发展情况来看，今后几年全球的发电装机也将快速增长，当然中国因素是最主要的增长动力。预计到2010年全球装机容量将达45亿千瓦，比2000年末净增11亿千瓦，其中45%的新增发电装机容量分布在亚洲，而亚洲市场的最重要增长源是中国市场。估计全球发电设备年需求量可达到500-600亿美元的规模。因此，从总体上来说，铜合金冷凝管在电力工业中的应用会保持稳定增长。
4、结束语
据了解，目前国内生产铜合金冷凝管的企业主要有14家，而年产量在1000吨以上的企业主要有中铝洛阳铜业公司、长沙铜铝材有限公司、高新张铜股份有限公司、浙江海亮股份有限公司、沈阳铜兴产业集团有限公司、桂林漓佳金属公司、上海鑫申江铜业等。其中，高新张铜、海亮股份等公司已能研制高性能超长冷凝管、大口径薄壁铜镍合金管产品，而且其产品还受到国际市场欢迎。据海关统计，2006年海亮股份的铜锌合金管出口量达到10027吨，占全国锌合金管出口量的36.2%，并成为当年国内该产品出口的最大供应商。当然与巨大的市场需求相比，目前国内铜合金冷凝管不足3万吨的产能和2万多吨的产量就显得严重不足。
一般来说，行业的产能利用率达到75%差不多是一个国际公认的合理水平。2005年中国各类铜管产品的平均产能利用率为72.9%，略低于当年全国铜加工材75.5%的平均产能利用率。不过，考虑到统计数据的系统性、企业生产的季节性及其以产定销的经营方式等因素，这一产能利用率仍然在行业发展的合理范围内。而对于海水淡化、船舶制造等领域的产品供需还有一定空缺，这就为中国铜管生产企业乃至其它相关企业寻求发展的突破口提供了希望和可能，因此也成为国内一些主要的铜管生产企业调整产品结构、提升产品档次的出发点。
据行业专家分析，冷凝管除了在海水淡化、船舶制造、火力发电等领域得到广泛的应用外，还有相当的一部分冷凝管被用于发电厂供水用高、低压加热器，大型设备的冷却器，燃气引擎用热交换器，其他设备用小型冷却器等。这些领域里所使用的冷凝管一般是中小规格，而这些产品作为冷凝管生产商产品结构的均衡与匹配非常合适。近年来，这部分市场的需求基本稳定，但产品质量要求不断提高，并需要管材适应其产品的更新换代与功能性的创新变化。比如为提高热交换器整机的换热效率而采用的波纹管（也有称螺旋槽管）、翅片管以及其规格形状的多种变化。
另外，在石油精炼和相关的石油化学处理过程中，很多的冷凝器和热交换器单元也有大量的铜合金冷凝管在使用，制盐、制糖等行业也是冷凝管的应用范围。这些行业使用冷凝管的规格较大，因管材使用环境更为恶劣，有相当一部分场合使用镍及镍合金管材及特殊耐蚀合金钢材。这部分市场容量有限，其产品的加工难度大，对企业设备的配置与要求也较高。
需要指出的是，核电作为清洁能源，近几年来在中国呈现出强劲发展的态势，目前中国核电总装机容量7840MW，其核电站蒸发器用U形传热管也属铜合金冷凝管的范畴。一般情况下，每600MW核电装机容量需用U形传热管约100吨。虽然预计的“十一五”期间水电、核电年投资总规模550亿元，与火电年投资规模相比还是很低，但由于生产水电、核电设备的企业较为集中，而且随着国产化率的逐步提高，相关设备的生产厂商将从中获益。根据规划，“十二五”期间中国还将进一步加大水电、核电投资规模，其中中国核电装机容量在“十二五”期末将达到3600万千瓦，占到总装机容量的4%，期间年均投资额将达到350亿元。这将为铜合金冷凝管提供一定的成长空间。
可以相见，今后国内铜管行业的投资热点将从以往的普通铜管和空调用管等产品，转为以铜合金管，如海水淡化、船舶制造等铜合金冷凝管为主，而这种投资热点的转换也代表了中国铜加工材产品从量大到质高的一个发展转变。