实地探秘：绕管式换热器在长时储能市场的降维应用

       绕管式换热器很成熟，在长时储能领域可以说是降维应用。”

       “事实上，绕管式换热器的综合成本是低于传统换热器的。”

       “担忧熔盐介质的冻堵问题？在绕管式换热器内置电伴热完全可以解决。”

       4月21日下午，ESPLAZA长时储能网会员单位走访调研活动走进绕管式换热器领先制造企业武汉东海石化重型装备有限公司（以下简称“武汉东海”）。

        针对长时储能行业高度关注的几个问题，武汉东海方面以上述开篇观点，给出了明确回应。

        武汉东海总裁卢伟、副总裁马正茂、副总工程师周川、生产总监颜金成等一众高管接待了调研团一行。

        本次调研活动由ESPLAZA长时储能网联合其姊妹平台CSPPLAZA光热发电平台、IESPLAZA综合能源服务网共同主办，武汉东海石化重型装备有限公司、海威科技（集团）公司、扬中市祥龙电器有限公司协办。

▲调研座谈会现场

换热新选择：六大核心优势

      绕管式换热器主要由壳体和管束体组成，管束体主要由换热管、管板、中心筒、垫条及卡箍等组成。

      根据管板的特性主要分三种结构形式：单股流整体管板、多股流分区管板、多股流分体式管板。

      周川表示，武汉东海自2012年起与中科院过程所合作开发绕管式换热器，历经十多年的研发实践，目前具备全系列绕管式换热器的制造能力。

     绕管式换热器凭借螺旋柔性管束的独特结构，在长时物理储能高压、高温、快速启停、大型化的严苛工况下，展现出碾压传统换热器的综合性能：

1、结构紧凑，空间利用率高：单位立方高达170-200㎡的换热面积，远高于传统换热器，尤其适配储能项目“占地受限”的场景；

2、多种介质换热：最多可实现10种流体同时参与换热，满足储能系统中“热-电-冷”的多能耦合需求；

3、很强的热补偿能力：应力水平低，耐疲劳能力强，换热管与管板焊缝泄露风险小；

4、易实现大型化：目前，单台最大换热面积已达到30000㎡，单台设备即可满足300MW等级压缩空气储能换热需求，显著降低设备数量与系统复杂度；

5、传热强度大，传热系数高：管侧流体在螺旋管内流动会形成二次环流，垫条和换热管交错布置会对壳侧介质形成扰流，强化传热；

6、壳侧阻力降低：流体流动方向无明显横向阻力损失，减少风机/泵的能耗，降低系统运行成本。

在电力储能领域是降维应用

        卢伟表示，绕管式换热器并不是一项新技术，其在传统炼化等领域已有多年的成熟应用。
        武汉东海为某海洋平台开发全国首台钛合金绕管式换热器，用于海水预热天然气，占地仅为原方案的1/3，造价节省50%。
        与中科院大连化物所合作，开发首套煤基制乙醇绕管进料换热器，国内市场占有率超90%。
        为中石化湛江180万吨重整装置改造项目设计的绕管式换热器，替代原有板式换热器，解决了压力温度波动下的泄漏问题，已稳定运行7年。
        另外，在多个多晶硅尾气回收项目、LNG冷能回收利用项目上，武汉东海的绕管式换热器亦有不俗表现。
        周川表示，传统炼化场景的部分工况相较电力储能更加苛刻，绕管式换热器在电力储能领域可以称作是降维应用，完全没有问题。

绕管式换热器早年依赖进口，价格高昂，随着国内技术的突破，当前造价已与传统列管式换热器基本持平，且在占地、能耗、全生命周期成本上优势更加突出。

综合成本低于传统换热器

        很多人认为，绕管式换热器最大的缺点是制造复杂、成本高昂，市场接受度较低。
        事实上，这个观点是片面的。
        对的一面是：绕管式换热器需要将换热管以螺旋形状精密缠绕在中心筒上，相邻层缠绕方向相反，且需保证管间间距均匀。
        这一过程需要专用设备和高技能工人人工作业，对工艺精度要求极高，制造周期长、单台换热器成本确实较高。
        错的一面是：单纯对比单台设备采购价，绕管式换热器造价确实高于传统列管式。
        但因其传热效率高、单台换热能力大，项目所需设备数量可大幅缩减，有效降低占地面积，具备更优异的抗振动抗堵塞能力，抗疲劳和波动能力，长周期运行能力，全寿命周期综合成本反而更低。
         周川表示，以压缩空气储能项目为例，绕管式换热器的传热效率接近板式换热器，同时具备高压承载、耐高温、抗疲劳、长周期运行等多重优势，尤其适合压缩空气储能多级压缩冷却、回热器等关键节点。

          根据武汉东海提供的数据，在压缩空气储能第三、四级压缩中，绕管式换热器的效率较错流式提升30%-50%。
          在28MPa、560℃光热熔盐储能工况下，传统U型管换热方案单台换热器重约350吨，绕管式仅110吨，工况适配性与成本优化效果显著；
           根据武汉东海的测试数据，在100MW光热项目中，绕管式方案可较传统方案节省投资30%-50%，单项目换热设备造价从2000万元降至1400-1500万元；
           其采用的多股流技术可将双设备耦合为单台，支持非满负荷动态调节，进一步降本增效。
           另外，有很多业内人士认为绕管式换热器管路结构复杂，一旦熔盐冻堵，问题很难解决。

           周川对此表示，“武汉东海通过采用在绕管式换热器内置电伴热的技术方案，已完全解决了这个问题。”

▲调研团合影

市场接受度已显著提高

       电力储能市场，是绕管式换热器的一大新兴潜力市场。

       马正茂结合自身多年来的市场营销履历表示，目前在电力储能领域，绕管式换热器的市场接受度已经相较一年前有显著提高，越来越多的光热/储能项目方、设计院对绕管式换热器有了更深入的认知、更科学的评判。

        武汉东海实打实签下的项目订单，就是最好的印证。

        近年来，在新兴的长时储能市场，武汉东海陆续斩获了多个项目订单，目前这些订单均还在执行中。

        马正茂表示，绕管式换热器的市场推广障碍不在于技术和产品本身，而在于行业的固有认知与决策惯性。

        传统的电力设计采用传统的换热器方案是一种100%正确不会出错的正统选择，且长时储能项目的大多数投资商都是电力央国企，在新技术和新产品的采购决策上“天然”更为审慎。

        但传统的认知和观念将最终被打破，先进的技术和产品终将得到大规模商用。

         马正茂表示，我们要把已经签约的项目先做好，打造为示范应用的标杆。在此基础上，我们相信，绕管式换热器的市场将加速打开。

         卢伟表示，我们非常看好长时储能这一潜力市场，武汉东海目前正在长江金口码头投建新的生产基地，新基地拥有6万㎡车间，起吊能力提升至600吨，设备最大加工直径扩至8米，同时可依托长江水运突破运输限制，支撑超大装备交付。

        “预计到今年下半年，我们的新基地就将投产，届时，武汉东海将具备更强的产品制造和交付能力，更好地服务于长时储能市场。”卢伟坚定地说道。