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  • 環保袋式除塵行業分析

    時間:2013-07-15 18:09 作者:電磁脈沖閥 點擊:次
    除塵行業的投資機會最初來源于全球對于環境保護的日益重視,我國目前的環保形勢仍然嚴峻.

     一、除塵行業投資邏輯
        除塵行業的投資機會最初來源于全球對于環境保護的日益重視,我國目前的環保形勢仍然嚴峻,相應的排放指標未來必然趨緊;進一步限制煙塵、粉塵的排放顯然是環保政策的重要組成部分,火電、鋼鐵及水泥行業在提高排放指標方面就已經先行一步了。因此,用于工業部門減少煙塵、粉塵排放的過濾設備的除塵器以及相關產品甚至其上游產品(如生產濾料的上游材料等),未來會迎來廣闊的發展前景。
        在目前綜合性能較好的除塵技術中,袋式、靜電、電袋復合除塵器在各行業均有一定應用。總體來看,袋式除塵器作為除塵效率最被認可的技術,占除塵市場份額的60%左右。在袋式除塵器核心部件——濾袋的性能不斷進步和價格不斷下降的背景下,未來袋式除塵器具備隨行業整體規模擴大而發展以及行業內應用份額提高的雙重投資機會。
        不過,在新的《火電廠大氣污染物排放標準》和《煉鋼工業大氣污染物排放標準》分別要求現有火電廠和煉鋼企業自2014年7月1日、2015年1月1日起執行新的排放標準,以及其他行業排放標準提高預期有待落實的情況下,袋式除塵器市場再次實現快速增長將在2013年底至2014年中,屆時相關企業業績預計將出現較大幅度增長。
        二、環保指標愈加嚴格,除塵行業迎來機遇
        2.1 減排指標落實,促環保投資持續增加
        當前,全球正在興起的新一輪環保運動將使節能環保產業成為21世紀全球最具發展潛力的產業之一。我國作為世界第二大經濟體和最大的發展中國家,勢必在全球的環保運動中樹立起負責任的環保大國形象。國務院印發的《“十二五”節能減排綜合性工作方案》明確提出,到2015年,全國萬元國內生產總值能耗下降到0.869噸標準煤(按2005年價格計算),比2010年的1.034噸標準煤下降16%;全國化學需氧量和二氧化硫排放總量分別控制在2347.6萬噸、2086.4萬噸,比2010年分別下降8%;全國氨氮和氮氧化物排放總量分別控制在238.0萬噸、2046.2萬噸,比2010年分別下降10%。這充分顯示了我國在環保領域工作的力度和決心。
        多年來,我國節能環保市場一直保持較快的發展速度,年增長率高于同期GDP。隨著我國“十二五”節能減排指標的落實,預計不僅在這一領域的投資額連年增長,其所占GDP份額也將逐年提高。按照國際經驗,在經濟高速增長時期,只有不斷加大環保投資,使環保產業達到GDP的3%,才能更加有效地控制污染,使環境保護與經濟發展相適應。
        今年6月國務院印發的《“十二五”節能環保產業發展規劃》提出,“十二五”期間我國節能環保產業產值年均增長達到15%以上。到2015年,節能環保產業總產值達到4.5萬億元,增加值占國內生產總值的比重為2%左右,這從政策層面給整個環保行業帶來信心。
        2.2 除塵指標提升,顯環保形勢不容樂觀
        2.2.1 除塵工作刻不容緩
        由于我國的能源稟賦條件所限,一直以來煤炭都是我國主要的一次能源,1995年至2011年煤炭在我國一次能源消費中平均占比達70%左右。這種以煤為主的能源結構決定了煤炭燃燒所產生二氧化碳、二氧化硫、煙塵、粉塵等是造成我國大氣污染的重要因素。同時,冶金、水泥、垃圾焚燒等行業的高速發展帶來的煙塵、粉塵排放進一步增加了環境保護的壓力。據環保部數據,2010年我國煙塵排放量為829.1萬噸,其中工業煙塵排放量為603.2萬噸。
        煙塵、粉塵主要由顆粒物構成,在采礦、冶金、機械、建材、輕工、電力等許多工業部門的生產中均會大量產生。對環境來說,排入大氣的粉塵長時間飄浮會降低大氣能見度,可引起煤煙型污染;對人體來說,可吸入性粉塵會導致漸進性的肺纖維化,引起肺功能減退,粉塵中含有的微量重金屬元素、放射性元素還會引起老年性癡呆,白血病等致命性疾病。為了減輕這些危害,除塵器作為大氣除塵的主要手段和設備,已被各個工業部門廣泛采用。在各類除塵器的作用下,近年我國工業煙塵、粉塵去除量穩步提升。
        2.2.2 電力、鋼鐵行業除塵指標提升
        目前,按照《火電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223-2011)我國火電廠燃煤、燃油機組執行30mg/m3的排放濃度限值,重點地區按照20mg/m3執行(現有火電廠自2014年7月1日起執行,新建火電廠自2012年1月1日起執行)。該標準相比于此前的排放標準(GB 13223-2003)規定的50—200 mg/m3排放限值有了大幅提高。
        2012年6月,環保部發布了煉鋼工業及鋼鐵燒結、球團工業大氣污染物排放新標準。新標準將顆粒物排放濃度從目前的100mg/m3—150mg/m3調整為20mg/m3—50mg/m3,這就要求企業必然要配套高效除塵設備對顆粒物進行治理。
        2.2.3 其他行業標準雖未提升,但減排趨勢不會改變
        按照《水泥工業大氣污染物排放標準》(GB 4915-2004),我國水泥工業的粉塵也執行較為嚴格的50mg/m3的排放濃度限值。但當前我國焦化、電解鋁、氧化鋁、鐵合金、碳素材料、陶瓷等工業的煙塵排放標準仍然在100—150mg/m3之間,與歐美國家現行的排放標準差距很大。顯然,這些工業現行排放標準過于寬松,雖然現在還未提高,但未來無疑將向歐美國家標準接近,排放標準必將更加嚴格。行業排放標準的提高將成為未來除塵行業上市公司股價的催化劑,每一次新標準的出臺都將為相關上市公司帶來相應收益。
        2.2.4 “十二五”規劃明確提及袋式除塵器應用
        根據《“十二五”節能環保產業發展規劃》確定的重點領域,節能環保產業被劃分為節能產業、資源綜合利用產業和環保產業。其中,在環保技術和裝備領域提到“加快先進袋式除塵器、電袋復合式除塵技術及細微粉塵控制技術的示范應用”,在環保產品領域提到“重點研發和示范膜材料和膜組件、高性能防滲材料、布袋除塵器高端纖維濾料和配件等”。此外,布袋及電袋復合除塵技術還位列環保產業關鍵技術,其重點是耐高溫、耐腐蝕纖維及濾料的國產化,研發高效電袋復合除塵器、優質濾袋和設備配件。除塵器及其相關產品(包括濾料及上游材料高性能纖維等)都將在“十二五”規劃帶動下迎來投資機會。
        2.3 袋式除塵器占比提高,靜電除塵器仍有“用武之地”
        除塵技術的發展與我國工業化進程一脈相承。早期我國工業化程度低,主要污染行業排放的煙氣量相對較小,結構簡單且投資少的旋風除塵器和濕式除塵處于主流地位。上世紀80年代以來,我國電力、水泥、鋼鐵等行業規模化發展,排放的煙氣量大幅增長,環保問題逐步受到重視,電除塵器因其結構簡單、阻力小、能處理高溫和大煙氣量工況等特點被各行業廣泛采用。進入上世紀90年代,我國大氣污染問題愈發突出,國家開始從源頭展開污染治理,連續修訂了各行業的大氣污染物排放標準并日趨嚴格,袋式除塵器以其高效的除塵效率逐步占領市場,目前袋式除塵器已經在鋼鐵、有色金屬冶煉、水泥、化工等領域成為主要的除塵方式。
        經過對幾類除塵技術的對比分析,袋式除塵器在凈化效率、運行能耗、設備造價、占地面積方面均優于其他類型的除塵器,已經成為除火電外各個行業應用的首選。對于火電行業來說,袋式除塵器與電袋復合除塵器并駕齊驅,哪一種技術更優還有待更長時間的觀察。短期來看,火電行業除塵的“蛋糕”將由袋式除塵器和電袋復合除塵器共同分享。
        三、除塵技術比較分析——袋式除塵器潛力較大
        3.1 除塵器的分類
        除塵器的分類方法很多,按照除塵機理,將其分成如下四類:
        1、機械式除塵器:主要利用重力、慣性力、離心力等粉塵的質量力的作用實現粉塵與氣體分離的裝置。如重力沉降室、慣性除塵器和旋風除塵器等。
        2、濕式除塵器:使含塵氣體與液體互相密切接觸,使塵粒從氣體中分離出來的裝置。如自噴淋塔洗滌器、旋風水膜洗滌器、泡沫除塵器、文丘里洗滌器和自激式除塵器等。
        3、過濾式除塵器:使含塵氣體通過濾料或多孔的填料層進行過濾分離的裝置。如袋式除塵器、顆粒層除塵器及各種過濾器等。
        4、靜電除塵器:利用高壓電源產生的強電場使氣體電離,進而使粉塵荷電,在電場力的作用下使粉塵從氣體中分離出來并進行捕集的設備。
        3.2 靜電除塵器
        靜電除塵器是在含塵氣體通過高壓電場進行電離的過程中,使塵粒荷電,并在電場力的作用下使塵粒沉積在集塵極上,將塵粒從含塵氣體中分離出來的一種除塵設備。靜電除塵器是一種較為成熟的除塵技術,具有處理煙氣量大、壓力降小、日常維護費用少等特點。
    ?  靜電除塵器本身也屬于高效除塵器,但是它的除塵效率容易受很多因素的影響,這些因素大致可以歸納為三個方面:煙塵性質、設備狀況和操作條件。如圖所示,各種因素的影響直接關系到電暈電流、粉塵比電阻、除塵器內的粉塵收集和二次飛揚這三個環節,最后的結果表現為除塵效率的高低。
        由于靜電除塵器容易受眾多因素的影響而降低除塵效率,所以近年來針對它的改造比較常見,改造的主要途徑有三種:⑴靜電除塵器的自身改造。包括利用先進技術對內部核心部件改造(如以阿爾斯通公司為代表的高頻電源技術、日本為代表的旋轉電極技術等)和常規增容改造(加寬、加高、加電場等)。⑵靜電除塵器改造為袋式除塵器。⑶靜電除塵器改造為電袋復合除塵器。
        3.3 袋式除塵器
        袋式除塵器是以織物為過濾材料做成口袋狀,捕獲穿過織物孔隙的氣體中所含粉塵的設備。袋式除塵器的過濾過程分兩個階段:⑴含塵氣體通過清潔的濾料,此時起過濾作用的主要是濾料纖維的阻留;⑵當被阻留的粉塵不斷增加,一部分粉塵嵌入到濾料的內部,另一部分覆蓋在濾料表面形成粉塵層,此時主要靠粉塵層過濾含塵氣體。對于工業用袋式除塵器而言,除塵的過程主要是在第二階段進行的。袋式除塵器在工業中應用已經有一百多年的歷史。在這漫長的過程中,它有兩方面的發展最為重要:
        一是開發出多種不同特性的濾料,包括天然纖維濾料、無機纖維濾料和合成纖維濾料等。
        二是開發出多種不同工作原理、不同結構的清灰裝置,但其基本原理不外乎三種,即機械振動、氣流反吹和脈沖噴吹。其中,脈沖噴吹袋式除塵器在處理氣體量相同的情況下,所需要的濾料面積比另兩種清灰裝置少得多,因而設備體積、重量、占地面積都相應的小得多,初始投資也就少得多。此外,脈沖噴吹袋式除塵器還具有可在線清灰、可處理高濃度含塵氣體等優點,是目前國際上最普遍、最高效的袋式除塵器。
        近年來,除2009年受國際金融危機影響,行業總產值有所下降以外,我國袋式除塵器行業均保持了高速增長。2005年—2011年間,行業總產值從65億元增長到165.9億元,年均復合增長率達到16.9%。根據中國環保機械協會的預測,自2010年起5年內,我國袋式除塵器需求量約為350億元,其中鋼鐵行業100億元,火電行業150億元,水泥行業65億元,有色金屬冶煉35億元。
        從世界經驗來看,20世紀70年代以后,袋式除塵器技術向大型化發展,美、日、澳及歐洲等國家,結合大規模工業生產,相繼開發了大型袋式除塵器應用于燃煤電站、干法水泥口轉窯窯尾和電爐除塵。例如,美國到1989年底已有99套袋式除塵器用于火電廠的煙氣除塵,總裝機容量達214萬KW,美國電廠使用的燃料有煤炭、天然氣、重油等,并采用了清潔煤技術,所以電除塵器的使用比例還是較大,袋式除塵器約占30%;澳大利亞從20世紀80年代就開始實施“電改袋”工程,目前80%的火電廠采用的是袋式除塵器;在歐洲,袋式除塵器的使用比例接近50%;同時,日本和韓國等另外一些發達國家袋式除塵器的使用也逐漸增加。
        3.3.1 袋式除塵器的重要核心部件——濾料
        濾料是袋式除塵器中直接捕集粉塵的核心部件,因此,濾料的性能在很大程度上決定著除塵器的性能。
        對除塵器來講,理想的濾料應當具有捕塵能力強,容塵量大,透氣性好,容易清灰,尺寸穩定,能在各種不良條件下工作,使用壽命長、造價又不高的特點。不過,目前還沒有能夠全面滿足這些要求的濾料。用不同纖維、不同制作方法做成的濾料特性各異,在應用時要根據具體情況進行選擇。通常在煙氣溫度低于120℃,要求濾料具有耐酸性和耐久性情況下,常選用滌綸絨布和滌綸針刺氈,在處理高溫煙氣(<250℃)時,主要選用P84、PPS等濾料,在某些特殊情況下,選用炭素纖維濾料等。
        濾料的分類方法很多,一般按照材質分,可以分為天然纖維濾料、無機纖維濾料和合成纖維濾料。以前一般都用棉花、羊毛,柞蠶絲等天然纖維做濾料,在合成纖維品種增多且日益普及以后,因其具有優于天然纖維的特性,便逐漸改用合成纖維制造濾料,現在的除塵其中幾乎已經沒有使用天然纖維濾料的了。除主要使用合成纖維外,在處理高溫氣體等情況下,使用玻璃纖維濾料的也不少。縱觀除塵器的發展歷程,可以說,每一次袋式除塵技術的變化和革新無不與濾料的變革更新有關。
        濾袋的選用是一項復雜的工程,需要考慮的因素很多,如果選用不當,很可能會造成嚴重的損失。選擇濾料要考慮的條件主要有:含塵氣體的特性(包括溫度、濕度、化學成分、可燃性和爆炸性等);粉塵的特性(包括黏性、吸濕性、磨損性等);清灰方式等。用袋式除塵器處理火電煙氣時,還需要考慮酸露點、水解、氧化等因素。
        根據的統計,濾料大約占袋式除塵器成本的11%,不過這只是除塵器首次配套濾袋的成本,按照不同的使用環境、不同的材料,濾袋的壽命在2—4年不等。當濾料的壽命到期時,就需要更換新的濾料。
        3.4 電袋復合除塵器
        電袋復合除塵器是將靜電除塵器的一電場保留,在二、三電場中拆除所有極線、極板改為袋式除塵器的一種新型除塵裝置。它的除塵原理是將靜電和袋濾兩種機理結合在一起——粉塵先經過電場荷電,并除去大部分粉塵,然后再經過濾袋過濾。
        電袋復合除塵器實際上是合理運用了靜電除塵器和布袋除塵器各自的除塵優點,又能充分克服靜電除塵和布袋除塵各自的缺點。在實際應用中,它具有如下特點:
        ⑴除塵效率不受煤種、煙氣特性、飛灰比電阻影響,可以長期保持高效、穩定、可靠運行,且排放濃度低于符合環保標準。
        ⑵運行阻力低,濾袋清灰周期時間長。具有節能功效的電袋復合式除塵器濾袋的粉塵負荷量小,再加上粉塵荷電效應作用,因此濾袋形成的粉塵層對氣流的阻力小,易于清灰,比常規布袋除塵器更低的運行阻力。
        ⑶濾袋使用壽命更長。由于濾袋清灰周期延長,所以清灰次數減少,且濾袋粉塵透氣性強、阻力低,濾袋的強度負荷小,從而延長濾袋使用壽命。不過,有專家提出,電袋復合除塵器中前置的靜電除塵器在工作過程中易產生臭氧,會強氧化并且腐蝕布袋,造成破袋。的調研也印證了這一現象的存在。雖然可以通過改進布袋來減少這種情況的發生,但目前還無法完全消除這一弊端。
        ⑷運行、維護費用低。通過適量減少濾袋數量、延長濾袋的使用壽命、降低運行阻力、延長清灰周期等途徑能夠降低除塵器的運行、維護費用。
        四、除塵設備市場下游需求分析
        袋式除塵器廣泛應用于火電、鋼鐵、有色金屬冶煉、建材、糧食、垃圾焚燒、鐵合金、焦炭、化工等諸多行業,下游行業需求決定了除塵器的市場需求。在眾多行業中,鋼鐵、火電、冶煉和水泥占據了袋式除塵器的絕大部分市場份額。
        4.1 火電行業:袋式、靜電各有千秋
        我國以煤炭為主的一次能源結構,決定了在今后相當長的一段時期內火力發電都將是我國電力生產的主要方式。近些年來,我國火電裝機容量保持穩步增長。根據中電聯發布的《電力工業“十二五”規劃滾動研究綜述報告》,預計到2015年我國火電裝機容量將達到9.28億千瓦,到2020年我國火電裝機容量將達到11.7億千瓦。
        火電行業的需求分為現有電廠除塵器改造需求和新建電廠需求兩種:⑴改造需求。根據調研了解到的情況,目前在已經實施除塵改造的火電企業中,改造路徑主要是靜電除塵器改為電袋復合除塵器或袋式除塵器。⑵新建需求。根據調研了解的情況,當前新建火電廠采用靜電除塵器較少,大部分采用袋式除塵器或者電袋復合除塵器。這主要是由于使靜電除塵器達到新排放標準有一定難度。由于電廠改造除塵器時間普遍不長,對于到底哪種技術更優,目前還沒有統一的看法,需要更長的時間來觀察。
        總的來講,燃煤電廠排放標準的提高將給除塵器行業的快速發展帶來良好的機遇。在選型方面,通過對三種除塵方式的對比,未來火電行業除塵器應用將繼續向袋式除塵器和電袋復合除塵器轉移,靜電除塵器份額將逐漸減少。
        4.2 水泥行業:袋式除塵占絕對優勢,增長來源于水泥產能擴張
        “十一五”期間,中國水泥產量年均增長11.9%。根據《水泥工業“十二五”發展規劃》,“十二五”期間,隨著經濟發展方式加快轉變,國內市場對水泥總量需求將由高速增長逐步轉為平穩增長,預測水泥需求年均增長3%—4%,到2015年國內水泥需求量約為25億噸左右。
        在水泥行業,因為有窯頭和窯尾之分,而兩者溫度又相差甚遠,所以在除塵器的選型上也不能一概而論。一般來講,窯頭傾向于使用靜電除塵器,窯尾和其他溫度不高的部分傾向于使用袋式除塵器。這是因為袋式除塵器收集的粉塵其實都是水泥精料,可以為公司帶來收入。不過,最近幾年也有一種趨勢,那就是水泥行業新建的4000噸/日、5000噸/日、10000噸/日和12000噸/日規模生產線窯頭和窯尾大多采用袋式除塵器的,全線都采用袋式除塵器,單機處理風量從幾十萬m3/h到幾百萬m3/h,還有很多水泥企業將在役電除塵器改造為袋式除塵器。
    ?  根據工信部《關于水泥工業節能減排的指導意見》要求,到“十二五”末,全國水泥顆粒物排放在2009年基礎上再降低50%,明確2010—2015年現有水泥窯電除塵器改為袋式除塵器(低壓脈沖除塵器),這無疑為今后幾年袋式除塵器在水泥行業的增長奠定了良好基礎。
        由于袋式除塵器在水泥行業的應用已經占了絕大部分份額,所以它主要的增長將來源于全國水泥產能的增加。“十二五”期間,隨著國內市場對水泥總量需求保持平穩增長,袋式除塵器在水泥行業的應用也將穩步增長。
        4.3 垃圾焚燒行業:袋式除塵是唯一選擇
        目前,我國面臨較大的城市垃圾處理的壓力。根據國家環保部統計和預測,2010年我國城市垃圾年產量將為1.52億噸,2015年和2020年將分別達到1.79億噸和2.1億噸,2010年到2020年間我國垃圾產量年均增長率達到3.29%。
        相比于其他城市垃圾處理方法,垃圾焚燒發電具有減容效果好、消毒徹底、減輕(或消除)后續處置過程對環境影響、變廢為寶、焚燒廠占地面積小等優點。國家發改委在《中國應對氣候變化國家方案》中明確指出,鼓勵“在經濟發達、土地資源稀缺地區建設垃圾焚燒發電廠”;“大力研究開發和推廣利用先進的垃圾焚燒技術,提高國產化水平,有效降低成本,促進垃圾焚燒技術產業化發展”。根據《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB18485-2001)第7.3條規定:生活垃圾焚燒爐除塵必須采用袋式除塵器。這也就是袋式除塵器在垃圾發電行業應用份額為100%的原因。
        不過,垃圾在焚燒的過程中產生的煙氣具有危害大、含濕量高、高低溫互現、煙塵顆粒細小、腐蝕性強的特點,對除塵設備的各項性能均提出了很高的要求。最近幾年,袋式除塵器技術已經較好地適應了垃圾焚燒煙塵條件,成功克服了上述難點。一些系統的顆粒物排放濃度為2.3—4.0mg/Nm3,二噁英排放濃度為0.018—0.040ngTEQ/Nm3,設備阻力穩定在1300—1800Pa范圍內,濾袋壽命能達到3年以上,經濟性顯著提高。
        隨著民眾關注度越來越高,未來垃圾焚燒和垃圾焚燒發電行業尾氣凈化領域將會發展為一個成熟的行業,從方案設計、設備制造到施工和運營將逐漸走向專業化運作,因此為垃圾焚燒尾氣凈化配套的袋式除塵器主機、濾料均會有較大的發展前景,或將成為袋式除塵器需求的新增長點。
        4.4 鋼鐵行業:除塵設備市場空間廣闊
        “十一五”期間,我國鋼鐵生產規模持續快速擴大,粗鋼產量由3.5億噸增加到6.3億噸,年均增長12.2%。超過我國“十一五”期間GDP年均11.2%的增速,生鐵及粗鋼產量已經穩居世界第一。最新數據顯示,2011年我國粗鋼產量6.2億噸,根據《鋼鐵工業“十二五”發展規劃》綜合預測,2015年國內粗鋼導向性消費量約為7.5億噸,顯示未來幾年我國鋼鐵行業產能和產量仍將穩步增長。
        在我國,鋼鐵行業的污染問題歷來十分嚴重,其污染物的主要來源是二氧化硫、粉塵、廢水和固體廢棄物。數據顯示,2010年,我國鋼鐵工業煙粉塵的排放量占工業排放總量的20.7%。顯然,除塵設備在鋼鐵行業的市場空間十分廣闊。
        繼袋式除塵技術在大型高爐除塵獲得成功后,一大批高爐煤氣干法除塵系統相繼建成投產。首鋼、武鋼、太鋼、寶鋼、萊鋼、包鋼、通鋼、承鋼等企業通過新建或改造,已實現高爐煤氣袋濾除塵。據袋委會不完全統計,全國已有超過100座高爐采用干法袋濾除塵技術,包括2500m3、3200m3、5500m3等各種容積的大型高爐,其中最大的高爐容積為5800m3。隨著袋式除塵器在鋼鐵行業的應用越來越成熟,未來將隨行業產能擴張而穩步發展。
     

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