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因此目前环境污染治理投资占GDP的比重仍存在较大上升空间。
1、大气污染治理行业发展现状
大气污染是指大气中一些物质的含量达到有害的程度以至破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件,对人或物造成危害的现象。
大气污染物的种类很多,目前我国的大气污染物主要包括二氧化硫、氮氧化物和烟(粉)尘,它们也是形成PM2.5的最重要组成部分。
中国是一个能源结构以煤炭为主的发展中大国,随着社会经济的高速发展,煤炭消费量逐年提升。
根据公布的各年环境统计年报,工业源是大气污染最主要的来源,且相对于生活源、机动车等其他污染来源,工业源相对集中,受政策驱动效果更为明显。
此外,工业源综合整治社会效益显著,因而是我国大气污染治理的关键环节。
具体行业看,电力、热力生产供应、金属矿物制品是工业源的“三巨头”,其中,电力行业是最为严重的领域,对电力行业的气体排放物进行净化、处理是解决国内大气问题的重中之重。
我国的大气污染防治起步于上世纪70年代,治理路线经历了“控制酸雨”—“大气十条”—“蓝天保卫战”的发展,治理措施从火电脱硫到火电脱硝除尘、再到其他行业减排、直至当前的非电提标改造,污染物防治也从单一的二氧化硫扩展到五大空气污染物全面控制,治理手段丰富,技术先进,范围全面,我国大气污染防治四十年间实现了快速发展。
(1)大气污染治理行业取得显著成效
自2013年6月“大气十条”发布起,经过多年的努力,全国整体空气质量大幅改善,产业、能源和交通结构调整取得重大突破。
根据生态环境部《2018中国生态环境状况公报》数据,2018年全国地级及以上城市PM10平均浓度比2013年下降24.6%;
京津冀、长三角等重点区域PM2.5平均浓度比2013年分别下降43.4%、34.3%;
北京市PM2.5平均浓度从2013年的89.5mg/m3降至51mg/m3。
此外,国内的烟气治理领域的电除尘、袋式除尘、脱硫、低氮燃烧、脱硝等技术装备和工程建设能力得到快速提升,与之配套的除尘滤料、脱硝催化剂等领域也逐步完善。
(2)电力行业大气污染治理成果显著
2011年《火电厂大气污染物排放标准》的出台提高了电力行业二氧化硫、氮氧化物及烟尘的排放标准,打开了大气污染治理的市场需求。
2014年,国家发改委提出“超低排放”,规定电厂的烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10mg/m³
、35mg/m³
、50mg/m³
。
国家一系列提标政策的出台使得行业标准与国际接轨,在制度上规范了行业,同时也给火电领域大气污染治理带来新的增长机遇,给行业龙头带来了政策红利。
“十二五”期间,电力行业减排目标超额完成,火电行业末端治理设施基本普及,煤电机组脱硫设施、脱硝设施安装率已达到较高水准,市场空间已打开,火电进入全面实施超低排放改造阶段。
“十三五”期间,改造目标也已超预期。
2019年政府工作报告指出,要加快火电、钢铁行业超低排放改造,实施重污染行业达标排放改造。
2、大气污染治理子行业发展现状
(1)烟气脱硫、脱硝行业概况
我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国。
作为用煤大户,火电行业伴随着污染物减排技术的发展、环保装备的推广应用,以及超低排放的全面实施,已由大气污染控制的重点行业,转变为大气污染防治的典范行业。
根据生态环境部公开数据,截至2019年末,我国86%以上煤电机组完成超低排放改造,烟气PM、SO2、NOx排放量已大幅下降。
2018年9月,国家能源局和生态环境部联合下发《关于印发2018年各省(区、市)煤电超低排放和节能改目标任务的通知》,要求继续加大力度推进煤电超低排放和节能改造工作。
火电领域脱硫、脱硝行业与技术的发展,为我国大气污染治理做出了巨大贡献,并且对实现我国煤炭清洁利用、保障能源安全具有重要的意义。
近年来,非电行业脱硫、脱硝市场发展迅速。
2017年及2018年,我国逐步提高了钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准,增加了特别排放限值。
钢铁行业迎来了严控烟气治理标准,该领域内的脱硫、脱硝市场走上了快车道。
此外,根据国务院2018年7月印发《打赢蓝天保卫战三年行动计划》,焦化、水泥、平板玻璃、石化及化工等行业二氧化硫、氮氧化物、颗粒物和挥发性有机物亦需要实施特别排放限值改造。
随着环保督查力度持续加大,非电行业也开启了环保整改模式,诸多企业随即加装或改进了其脱硫、脱硝装置。
(2)VOCs治理行业概况
挥发性有机物(VOCs)是形成臭氧和PM2.5细颗粒物污染的重要前体物,数据显示中国VOCs排放量超过了2,000万吨/年,且在逐年增长以往大气污染治理主要任务为除尘、脱硫、脱硝,VOCs排放未得到重视。
2017年9月原环保部和发改委等六部门联合下发《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》,要求推进VOCs与NOx协同减排,建立VOCs污染防治长效机制,并明确要求到2020年全国重点地区、重点行业VOCs的排放总量比2015年下降10%以上。
此后,不少省市出台了相应的“挥发性有机物深化治理与减排工作方案”和VOCs排放地方标准,VOCs净化市场潜力巨大。
(3)船舶脱硫行业概况
国际海事部门调查数据表明,全球65%-70%的悬浮颗粒物(PM2.5)和硫氧化物来自于船舶。
为此,国际海事组织(InternationalMaritimeOrganization,IMO)于2005年明确提出需对航行的所有海船(不包括军用船舶)的船用燃油硫含量进行监控。
2015年1月1日,对全球四个硫排放控制区(SECA)的船舶废气中的SOx排放含量的限制生效,规定船舶燃油的含硫量不能超过0.1%。
2016年,《国际防止船舶造成污染公约》(MARPOL公约)附则VI通过了2020年1月1号开始在全球海域实行船舶燃油硫含量不超过0.5%的决议。
2017年,IMO再次确认2020年1月1日全球海域0.5%m/m燃油硫含量标准实施日期不变,控制排放区仍然执行0.1%m/m的燃油硫含量标准。
根据MARPOL公约对于硫排放上限的决定,经过官方正式的燃料可用性评估,IMO为船东提供了三种措施应对硫排放限制:
1、船舶进入排放控制区内与排放控制区外应分别更换成燃油含量0.1%-0.5%m/m的低硫油;
2、使用清洁能源LNG作为替代燃料;
3、加装船舶废气脱硫装置。
在不改造系统的情况下,加装对尾气排放控制的脱硫设备简单可行,经济效益显著。
通过加装船舶废气脱硫装置,船东无需对发动机及供油系统进行改造,可以继续使用与主机性能匹配的廉价高硫油,可避免由于更换低硫油带来的各种船舶运行风险,亦可避免使用清洁能源LNG作为燃料所要负担的巨额改造成本。
2019年以来,随着2020年全球海域0.5%m/m燃油含量标准即将生效,船舶脱硫改造市场旺盛。
根据德国-挪威船级社DNV-GL的统计数据,截至2020年12月末,全球大约有4,572艘船舶有脱硫洗涤塔装备运营或订购的记录。
其中大多数洗涤塔为开环式,为3,710艘,其次为混合式系统(766艘)和闭环式洗涤塔(694个)。
在新造船安装的装置为1,308艘,而营运船舶加装的则为3,264艘。
据咨询公司CRU的数据预测,至2020年底,将有10%-15%的远洋运输船安装脱硫塔,而至2025年这一数字预计将增长到20%。
3、行业新技术方面近年来的发展情况与未来发展趋势
我国所面临的环境问题中,大气污染是最严重的问题之一,大气污染治理是我国环境治理的重中之重,当前,大气污染治理设备的生产和使用还没有达到饱和状态,产业的技术替代由此更多地表现为采用新技术的同类产品替代老产品,这种技术演化、技术进步的过程还会持续很长时间,直到我国的环境质量根本好转。
(1)脱硫技术的现状及发展趋势
①湿法脱硫技术
湿法烟气脱硫是指应用液体吸收剂(如碱性溶液等),洗涤含二氧化硫烟气,脱除烟气中的二氧化硫。
湿法脱硫技术在新建、扩建、或改建的大型燃煤工矿企业,特别是燃煤电厂已得到广泛的推广应用,而石灰石/石灰-石膏湿法脱硫是技术最成熟,也是国内应用最多的高效脱硫工艺。
湿法脱硫技术工艺流程如下:
石灰石(石灰)/石膏湿法脱硫工艺采用石灰石或石灰做脱硫吸收剂,石灰石经破碎磨细成粉状后与水混合搅拌成吸收浆液。
当采用石灰为吸收剂时,生石灰经消化处理后加水搅拌制成吸收浆。
在吸收塔内,吸收浆液与烟气接触混合,烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被脱除,最终反应产物为石膏。
脱硫后的烟气经除雾器除去其中夹带的细小液滴之后,经换热器加热升温排入烟囱。
脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收,所排水返回吸收塔。
②干法烟气脱硫技术
干法烟气脱硫,是指应用干粉状或粒状吸收剂、吸附剂或催化剂来处理含二氧化硫烟气,使烟气中的二氧化硫得到净化。
此法的优点是工艺过程简单、无废水处理问题、能耗低;
缺点是脱硫效率较低。
经过几年的工程应用,循环流化床干法脱硫技术工艺已成为干法和半干法脱硫技术的主导技术,国内外已有在300MW、600MW机组上的应用案例。
循环流化床干法脱硫技术工艺流程为:
烟气从底部进入吸收塔,在此处高温烟气与加入的吸收剂、循环脱硫灰充分预混合,进行初步的脱硫反应,然后通过吸收塔底部的文丘里管的加速,吸收剂、循环脱硫灰受到气流的冲击作用而悬浮起来,形成流化床,进行第二步充分的脱硫反应。
净化后的含尘烟气从吸收塔顶部侧向排出,然后转向进入除尘器,再通过锅炉风机排入烟囱。
经除尘器捕集下来的固体颗粒,通过除尘器灰斗下的再循环系统,返回吸收塔继续参加反应,如此循环,多余的脱硫灰渣通过物料输送至副产物灰仓,再通过罐车或二级输送设备外排。
③脱硫技术在我国的应用及发展趋势
我国烟气脱硫起步较早,始于50年代,但发展较缓慢,而且早期仅限于有色冶金废气和硫酸尾气的净化。
燃煤发电厂烟气脱硫起步于“七五”、“八五”期间,当时国家有计划地引进建设了一些示范工程。
2000年以来,随着我国火电厂烟气脱硫市场的迅猛发展,一些公司先后引进了国外先进的湿法脱硫技术和干法脱硫技术,通过进一步的国产化创新,设备国产化率已达80%以上,一次性造价和运行成本都比国外同类技术有较大程度的降低,工程质量基本达到国外同类技术水平。
目前,我国火电行业以湿法脱硫为主流技术方案,虽然目前干法脱硫在该领域市场份额不大,但在工况复杂的非电领域,干法脱硫技术优势明显,占据主导地位。
(2)脱硝技术的现状及发展趋势
为防控锅炉内煤燃烧后产生的NOx污染环境,应对燃煤进行脱硝处理。
脱硝工艺分为燃烧前脱硝、燃烧过程中脱硝以及燃烧后脱硝。
目前市场上运用最广泛的烟气脱硝技术属于燃烧后脱硝,该脱硝技术主要包含SCR、SNCR以及SCR+SNCR三类。
①SCR脱硝技术
SCR脱硝技术即为选择性催化还原技术,在催化剂的作用和氧气存在的条件下,NH3优先和NOx发生还原脱除反应,生成氮气和水,而不和烟气中的氧进行氧化反应的一种脱硝技术。
该技术主要用于大型燃煤锅炉,脱硝率可达70%-90%以上,是当前我国烟气脱硝技术中应用最多的一种。
②SNCR脱硝技术
SNCR脱硝技术即选择性非催化还原术,是一种不用催化剂,通过含氨基的还原剂(如氨水,尿素溶液等)在一定反应温度下将烟气中的NOx还原脱除,生成氮气和水的清洁脱硝技术。
该工艺主要用于垃圾焚烧厂、小型锅炉、老机组的改造,具有技术成熟、投资成本低、建设周期短的优点;
但其反应温度要求高、脱硝效率较低,约为30%-50%。
③SCR+SNCR脱硝技术
该联合工艺结合了SCR和SNCR的技术特点,主要用于中小型燃煤锅炉的NOx排放和旧锅炉改造项目。
④脱硝技术在我国应用及发展趋势
现阶段,在脱硝工艺选择方面来看,我国绝大部分燃煤机组所使用的脱硝工艺为SCR技术,这种工艺成熟,脱硝效率高,且不会产生二次污染,也是国际中应用最为广泛的脱硝方法。
在相当长的一段时间内,SCR仍然会是脱硝技术领域的主流技术。
未来,开发烟气同时脱硫、脱硝技术将是新趋势,例如:
活性炭脱硫脱硝法、电子束法等。
该类方法可以在同一反应塔内同时脱除多种污染物,具有减少反应装置占地面积,运行性能良好以及成本低的优势。
烟气同时脱硫、脱硝技术是全世界范围内研究的热点,但目前大部分还处于实验室研发阶段,并未实现大规模工业应用。
4、行业新产业新业态新模式方面近年来的发展情况与未来发展趋势
(1)大气污染治理向非电行业发展
①非电领域大气污染治理市场广阔
电力行业大气污染治理已推行多年,污染物排放占比已经较低,非电行业当前已成为大气污染的主要领域。
2016年新《环境空气质量标准》的出台,提高了非电燃煤锅炉、钢铁、水泥和化工等非电大气污染物排放标准,非电领域将的大气污染治理在“十三五”期间延续火电行业的治理思路。
作为排污量仅次于火电的领域,钢铁生产工艺流程中的多道工序均会产生大量污染物。
随着监管力度的不断加强,钢铁行业大气污染治理已成为重中之重。
自2018年初起,根据生态环境部的《钢铁企业超低排放改造工作方案》安排,各省市应加快改造进程;
2019年4月,五部委联合发布《关于推进钢铁行业超低排放的意见》,提出到2025年前,重点区域钢铁企业超低排放改造基本完成,全国力争80%以上产能完成改造。
其他非电领域改造主要集中在水泥、平板玻璃和砖窑等行业。
我国水泥行业脱硝主要采用SNCR工艺;
平板玻璃脱硫、脱硝则采用湿法/半干法脱硫+SCR脱硝的方式。
随着2017年国家标准中特别排放限值和执行规划、2020年《浙江省水泥行业超低排放改造实施方案》的提出,更高要求的脱硫、脱硝“超低排放”标准为非电领域大气污染治理创造了广阔市场空间。
②非电领域大气污染治理的特点
非电领域的大气污染物排放标准正逐步向电力行业看齐,但二氧化硫和氮氧化物的排放标准相比电力行业更为宽松,污染治理的基础、管理的能力与电力行业相比存在较大差距,属于环保治理企业重点关注的市场机遇。
尽管未来前景明朗,但非电领域大气污染治理在发展中还需攻克多重难题,主要包括:
其一,处理难度更大。
非电领域行业众多,不同行业之间生产工艺差异较大,各细分行业的排放物、排放浓度也不一样,处理起来个性化较强,需要根据不同的治理需求实施相对应的解决方案。
其二,产品盈利能力下降。
传统电力企业以大型国有企业为主,具有一定的垄断性质,盈利状况普遍较好。
与之相比,钢铁、冶金、玻璃、建材等非电行业公司规模相对更小,安装脱硫、脱硝、除尘设施并达标运行存在经济层面的考虑,在环保设备的选取上,对价格更为敏感,付款方式、付款条件的要求也会更为苛刻。
其三,市场秩序尚未规范。
由于环保监管困难且惩罚力度不够,非电领域大气污染防治存在“劣币驱逐良币”、低价竞争等现象。
某些采用落后技术的高污染企业逃避了技术改造和污染治理的费用,其生产成本比采用清洁技术和严格执行环保标准的企业更低,在市场上对环保合规企业形成了一定程度的挤出。
(2)新的大气污染治理子领域市场已打开
①VOCs治理
VOCs是指在标准状态下饱和蒸汽压较高、沸点较低、分子量小、常温状态下易挥发的有机化合物,其主要的来源有废气,汽车尾气,光化学烟雾,建筑、装饰材料,生活及办公用品等。
VOCs特点为成分极为复杂,量大面广,排放源分散,监测困难,在管治方面不同于二氧化硫、氮氧化物。
根据发达国家的大气污染治理经验,烟气除尘、烟气脱硫、烟气脱硝和VOCs治理市场是依次爆发的关系,前面三个市场发展完善和进入平稳增长期后,烟气治理核心市场转变为VOCs污染治理市场,VOCs防治相关技术和市场需求将会集中爆发。
中国的大气污染治理市场正在经历与发达国家类似的成长过程,从中长期来看VOCs污染治理市场将呈现良好的增长态势。
近年来,《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》、《重点行业挥发性有机物综合治理方案》等一系列政策方案的出台,极大的推动了VOCs治理业务发展。
在对废气VOCs进行治理的过程中,针对不同的大气污染治理需求,开发了不同的处理工艺,如吸附技术、焚烧技术、催化技术和生物治理技术得到了不断地拓展和完善;
新的治理技术也在不断地完善,例如低温等离子体技术、常温催化氧化技术、光解技术、光催化技术等。
从我国现阶段的大气污染治理现状来看,燃烧氧化法和吸附法是应用最广泛的两种大气污染治理工艺,而生物法和等离子法是当前VOCs大气污染治理的前沿热点技术。
②垃圾焚烧尾气超低排放
垃圾焚烧发电厂烟气的主要成分是由N2、O2、CO2和H2O等四种无害物质,占烟气容积的99%。
因垃圾成分的不可控和燃烧过程的多变性,焚烧烟气中还含有1%左右的有害污染物。
与燃煤烟气相比,烟气具有其独特性:
1)烟气含湿量大,一般达20%~30%;
2)烟气中有毒、有害成分复杂,包含多种微量金属,如Pb、Hg、CR等;
3)烟气成分复杂,与燃煤锅炉不同,其不但含有O2、SO2、CO2、NOx等,还含有较多的HCl、HF等酸性气体;
4)存在二噁英和呋喃等致癌物质;
5)烟尘粒径细、黏度高。
垃圾焚烧发电厂的烟气处理是根据烟气排放标准对烟气中的飞灰、酸性污染物(HCl、HF、SOx)、NOx、重金属及二噁英等有机污染进行控制。
垃圾焚烧发电厂中
烟气的处理一般分两步进行:
一步是脱除烟气中的酸性污染物,主要有干法工艺、半干法工艺、湿法工艺等,酸性气体脱除工艺各有其优缺点,须综合权衡工程的各因素进行选择;
另一步是粉尘的脱除,其中采用布袋除尘器是公认的最佳选择。
垃圾焚烧发电厂烟气净化工艺目前主要采用“半干法脱硫+活性炭喷射+布袋除尘”,并根据NOx排放情况和排放标准进行SNCR或SCR脱硝。
湿法脱酸主要通过碱性溶液(NaOH、Ca(OH)2等)将酸性气态污染物SO2、HCl等吸收。
湿法脱酸的效率较高,对HCl的脱除效率可达99%以上,SOx脱除效率在90%以上,且部分重金属以氢氧化物的形式沉淀出来。
但湿法脱酸会产生大量废水,需配置废水处理设施,设备占地面积大,投资运行费用高,普遍存在着腐蚀、结垢、阻塞、风机带水等问题,目前在国内的应用案例较少,一般只作为干法和半干法工艺后尾气的深度净化措施。
随着国家对环保要求的不断提高,垃圾焚烧实施超低排放已经进入市场运营化阶段,但对于垃圾焚烧烟气的超低排放路线研究仍然有较大的可优化空间,包括对湿法酸洗工艺、脱硝催化剂研究,对烟气净化设备的优化设计,系统能耗优化等方面仍有较大的扩展空间。
三、行业竞争格局
1、行业龙头显现
由于大气污染治理行业起步较早,政策要求严格,电价补贴、价格税费等机制相对完善,火电厂脱硫脱硝除尘治理市场已相对成熟,在燃煤电厂污染治理领域出现了一批规模较大的环保龙头企业,例如龙净环保2019年营业收入已超百亿元。
以环保综合服务业为重点,培育一批拥有自主品牌、掌握核心技术、市场竞争力强的环保服务业龙头骨干企业,形成一批环保服务业集聚地。
充分发挥集聚区在资源集约利用、产业集群发展中的重要作用,促进环保服务业的规模化、集聚化。
2、发达地区企业集中
区域分布来看,环境服务业在全国各地均有分布,且具有较高的区域集中度。
广东、浙江和江苏等省由于经济发达、科研技术水平较高,区位优势明显,成为大气污染治理服务业发展相对较好的地区。
四、行业发展面临的机遇与挑战
1、面临的机遇
(1)国家政策导向
我国生态文明建设渐趋深入,法律与行政监管日趋严格。
“十八大”以来,在生态文明建设领域,环保相关的法律法规密集出台,仅制定修改的法律就有十几部之多,其中新制定和修改幅度较大的法律有六部,国家在以前所未有的速度,构建起最严格的生态环境法律制度。
2015年1月,“史上最严”的环保法出台;
8月,《大气污染防治法》再次修订,VOCs纳入了监测范围,此后三年内,处罚案件数量与处罚金额逐年升高;
11月,《环境保护“十三五”规划基本思路》出台。
2016年,新《环境空气质量标准》面世;
6月,环保部出台《关于积极发挥环境保护作用促进供给侧结构性改革的指导意见》,提出了总体思路和重点任务。
2018-2019年,我国环保政策密集出台,环保力度进一步加大,环保政策措施由行政手段向法律的、行政的和经济的手段延伸。
随着中国对环保排放要求的提高,地方政府也在加快生态建设的步伐。
对于“无废城市”的建设正在以政策、资金支持或项目管理方案的方式支援地方环保企业,保障环保工作有条不紊的进行。
例如,2020年初,浙江省人民政府办公厅进一步发布了《浙江省全域“无废城市”建设工作方案》,从目标要求、主要任务、实施步骤、保障措施等四个方面,给出了浙江破解固体废物管理难题的解题思路。
方案明确要求2020年6月底前,各市、县(市、区)政府制定务实管用的具体举措和进度安排,并启动实施;
2021年起,开展各地“无废城市”建设工作综合评估;
2023年底前,基本完成全域“无废城市”建设工作。
随着国家,地方政府对环保督察力度的不断加强,粗放式的、技术含量低的废弃物处理手段的市场空间越来越小,相反安全、环保、高效、循环的成套技术将越来越得到市场的青睐,符合市场发展趋势。
(2)节能环保产业是我国的重要战略性新兴产业
2010年,《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》(国发〔2010〕32号)提出战略性新兴产业发展目标,要求到2030年,战略性新兴产业的整体创新能力和产业发展水平达到世界先进水平,为经济社会可持续发展提供强有力的支撑。
节能环保产业作为为七大战略性新兴产业之首,对培育壮大节能环保产业对生态文明建设、推进绿色发展具有重要意义。
发展节能环保产业既是培育新动能、提升绿色竞争力的重大举措,也是补齐环境资源短板、改善生态环境质量的重大支撑,意义重大,影响深远。
(3)市场需求大,应用领域不断扩展
对相关固废、危废进行资源化利用,集环保处理与
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