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  • 环保袋式除尘行业分析

    时间:2013-07-15 18:09 作者:电磁脉冲阀 点击:
    除尘行业的投资机会最初来源于全球对于环境保护的日益重视,我国目前的环保形势仍然严峻.

     一、除尘行业投资逻辑
        除尘行业的投资机会最初来源于全球对于环境保护的日益重视,我国目前的环保形势仍然严峻,相应的排放指标未来必然趋紧;进一步限制烟尘、粉尘的排放显然是环保政策的重要组成部分,火电、钢铁及水泥行业在提高排放指标方面就已经先行一步了。因此,用于工业部门减少烟尘、粉尘排放的过滤设备的除尘器以及相关产品甚至其上游产品(如生产滤料的上游材料等),未来会迎来广阔的发展前景。
        在目前综合性能较好的除尘技术中,袋式、静电、电袋复合除尘器在各行业均有一定应用。总体来看,袋式除尘器作为除尘效率最被认可的技术,占除尘市场份额的60%左右。在袋式除尘器核心部件——滤袋的性能不断进步和价格不断下降的背景下,未来袋式除尘器具备随行业整体规模扩大而发展以及行业内应用份额提高的双重投资机会。
        不过,在新的《火电厂大气污染物排放标准》和《炼钢工业大气污染物排放标准》分别要求现有火电厂和炼钢企业自2014年7月1日、2015年1月1日起执行新的排放标准,以及其他行业排放标准提高预期有待落实的情况下,袋式除尘器市场再次实现快速增长将在2013年底至2014年中,届时相关企业业绩预计将出现较大幅度增长。
        二、环保指标愈加严格,除尘行业迎来机遇
        2.1 减排指标落实,促环保投资持续增加
        当前,全球正在兴起的新一轮环保运动将使节能环保产业成为21世纪全球最具发展潜力的产业之一。我国作为世界第二大经济体和最大的发展中国家,势必在全球的环保运动中树立起负责任的环保大国形象。国务院印发的《“十二五”节能减排综合性工作方案》明确提出,到2015年,全国万元国内生产总值能耗下降到0.869吨标准煤(按2005年价格计算),比2010年的1.034吨标准煤下降16%;全国化学需氧量和二氧化硫排放总量分别控制在2347.6万吨、2086.4万吨,比2010年分别下降8%;全国氨氮和氮氧化物排放总量分别控制在238.0万吨、2046.2万吨,比2010年分别下降10%。这充分显示了我国在环保领域工作的力度和决心。
        多年来,我国节能环保市场一直保持较快的发展速度,年增长率高于同期GDP。随着我国“十二五”节能减排指标的落实,预计不仅在这一领域的投资额连年增长,其所占GDP份额也将逐年提高。按照国际经验,在经济高速增长时期,只有不断加大环保投资,使环保产业达到GDP的3%,才能更加有效地控制污染,使环境保护与经济发展相适应。
        今年6月国务院印发的《“十二五”节能环保产业发展规划》提出,“十二五”期间我国节能环保产业产值年均增长达到15%以上。到2015年,节能环保产业总产值达到4.5万亿元,增加值占国内生产总值的比重为2%左右,这从政策层面给整个环保行业带来信心。
        2.2 除尘指标提升,显环保形势不容乐观
        2.2.1 除尘工作刻不容缓
        由于我国的能源禀赋条件所限,一直以来煤炭都是我国主要的一次能源,1995年至2011年煤炭在我国一次能源消费中平均占比达70%左右。这种以煤为主的能源结构决定了煤炭燃烧所产生二氧化碳、二氧化硫、烟尘、粉尘等是造成我国大气污染的重要因素。同时,冶金、水泥、垃圾焚烧等行业的高速发展带来的烟尘、粉尘排放进一步增加了环境保护的压力。据环保部数据,2010年我国烟尘排放量为829.1万吨,其中工业烟尘排放量为603.2万吨。
        烟尘、粉尘主要由颗粒物构成,在采矿、冶金、机械、建材、轻工、电力等许多工业部门的生产中均会大量产生。对环境来说,排入大气的粉尘长时间飘浮会降低大气能见度,可引起煤烟型污染;对人体来说,可吸入性粉尘会导致渐进性的肺纤维化,引起肺功能减退,粉尘中含有的微量重金属元素、放射性元素还会引起老年性痴呆,白血病等致命性疾病。为了减轻这些危害,除尘器作为大气除尘的主要手段和设备,已被各个工业部门广泛采用。在各类除尘器的作用下,近年我国工业烟尘、粉尘去除量稳步提升。
        2.2.2 电力、钢铁行业除尘指标提升
        目前,按照《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223-2011)我国火电厂燃煤、燃油机组执行30mg/m3的排放浓度限值,重点地区按照20mg/m3执行(现有火电厂自2014年7月1日起执行,新建火电厂自2012年1月1日起执行)。该标准相比于此前的排放标准(GB 13223-2003)规定的50—200 mg/m3排放限值有了大幅提高。
        2012年6月,环保部发布了炼钢工业及钢铁烧结、球团工业大气污染物排放新标准。新标准将颗粒物排放浓度从目前的100mg/m3—150mg/m3调整为20mg/m3—50mg/m3,这就要求企业必然要配套高效除尘设备对颗粒物进行治理。
        2.2.3 其他行业标准虽未提升,但减排趋势不会改变
        按照《水泥工业大气污染物排放标准》(GB 4915-2004),我国水泥工业的粉尘也执行较为严格的50mg/m3的排放浓度限值。但当前我国焦化、电解铝、氧化铝、铁合金、碳素材料、陶瓷等工业的烟尘排放标准仍然在100—150mg/m3之间,与欧美国家现行的排放标准差距很大。显然,这些工业现行排放标准过于宽松,虽然现在还未提高,但未来无疑将向欧美国家标准接近,排放标准必将更加严格。行业排放标准的提高将成为未来除尘行业上市公司股价的催化剂,每一次新标准的出台都将为相关上市公司带来相应收益。
        2.2.4 “十二五”规划明确提及袋式除尘器应用
        根据《“十二五”节能环保产业发展规划》确定的重点领域,节能环保产业被划分为节能产业、资源综合利用产业和环保产业。其中,在环保技术和装备领域提到“加快先进袋式除尘器、电袋复合式除尘技术及细微粉尘控制技术的示范应用”,在环保产品领域提到“重点研发和示范膜材料和膜组件、高性能防渗材料、布袋除尘器高端纤维滤料和配件等”。此外,布袋及电袋复合除尘技术还位列环保产业关键技术,其重点是耐高温、耐腐蚀纤维及滤料的国产化,研发高效电袋复合除尘器、优质滤袋和设备配件。除尘器及其相关产品(包括滤料及上游材料高性能纤维等)都将在“十二五”规划带动下迎来投资机会。
        2.3 袋式除尘器占比提高,静电除尘器仍有“用武之地”
        除尘技术的发展与我国工业化进程一脉相承。早期我国工业化程度低,主要污染行业排放的烟气量相对较小,结构简单且投资少的旋风除尘器和湿式除尘处于主流地位。上世纪80年代以来,我国电力、水泥、钢铁等行业规模化发展,排放的烟气量大幅增长,环保问题逐步受到重视,电除尘器因其结构简单、阻力小、能处理高温和大烟气量工况等特点被各行业广泛采用。进入上世纪90年代,我国大气污染问题愈发突出,国家开始从源头展开污染治理,连续修订了各行业的大气污染物排放标准并日趋严格,袋式除尘器以其高效的除尘效率逐步占领市场,目前袋式除尘器已经在钢铁、有色金属冶炼、水泥、化工等领域成为主要的除尘方式。
        经过对几类除尘技术的对比分析,袋式除尘器在净化效率、运行能耗、设备造价、占地面积方面均优于其他类型的除尘器,已经成为除火电外各个行业应用的首选。对于火电行业来说,袋式除尘器与电袋复合除尘器并驾齐驱,哪一种技术更优还有待更长时间的观察。短期来看,火电行业除尘的“蛋糕”将由袋式除尘器和电袋复合除尘器共同分享。
        三、除尘技术比较分析——袋式除尘器潜力较大
        3.1 除尘器的分类
        除尘器的分类方法很多,按照除尘机理,将其分成如下四类:
        1、机械式除尘器:主要利用重力、惯性力、离心力等粉尘的质量力的作用实现粉尘与气体分离的装置。如重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等。
        2、湿式除尘器:使含尘气体与液体互相密切接触,使尘粒从气体中分离出来的装置。如自喷淋塔洗涤器、旋风水膜洗涤器、泡沫除尘器、文丘里洗涤器和自激式除尘器等。
        3、过滤式除尘器:使含尘气体通过滤料或多孔的填料层进行过滤分离的装置。如袋式除尘器、颗粒层除尘器及各种过滤器等。
        4、静电除尘器:利用高压电源产生的强电场使气体电离,进而使粉尘荷电,在电场力的作用下使粉尘从气体中分离出来并进行捕集的设备。
        3.2 静电除尘器
        静电除尘器是在含尘气体通过高压电场进行电离的过程中,使尘粒荷电,并在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘极上,将尘粒从含尘气体中分离出来的一种除尘设备。静电除尘器是一种较为成熟的除尘技术,具有处理烟气量大、压力降小、日常维护费用少等特点。
    ?  静电除尘器本身也属于高效除尘器,但是它的除尘效率容易受很多因素的影响,这些因素大致可以归纳为三个方面:烟尘性质、设备状况和操作条件。如图所示,各种因素的影响直接关系到电晕电流、粉尘比电阻、除尘器内的粉尘收集和二次飞扬这三个环节,最后的结果表现为除尘效率的高低。
        由于静电除尘器容易受众多因素的影响而降低除尘效率,所以近年来针对它的改造比较常见,改造的主要途径有三种:⑴静电除尘器的自身改造。包括利用先进技术对内部核心部件改造(如以阿尔斯通公司为代表的高频电源技术、日本为代表的旋转电极技术等)和常规增容改造(加宽、加高、加电场等)。⑵静电除尘器改造为袋式除尘器。⑶静电除尘器改造为电袋复合除尘器。
        3.3 袋式除尘器
        袋式除尘器是以织物为过滤材料做成口袋状,捕获穿过织物孔隙的气体中所含粉尘的设备。袋式除尘器的过滤过程分两个阶段:⑴含尘气体通过清洁的滤料,此时起过滤作用的主要是滤料纤维的阻留;⑵当被阻留的粉尘不断增加,一部分粉尘嵌入到滤料的内部,另一部分覆盖在滤料表面形成粉尘层,此时主要靠粉尘层过滤含尘气体。对于工业用袋式除尘器而言,除尘的过程主要是在第二阶段进行的。袋式除尘器在工业中应用已经有一百多年的历史。在这漫长的过程中,它有两方面的发展最为重要:
        一是开发出多种不同特性的滤料,包括天然纤维滤料、无机纤维滤料和合成纤维滤料等。
        二是开发出多种不同工作原理、不同结构的清灰装置,但其基本原理不外乎三种,即机械振动、气流反吹和脉冲喷吹。其中,脉冲喷吹袋式除尘器在处理气体量相同的情况下,所需要的滤料面积比另两种清灰装置少得多,因而设备体积、重量、占地面积都相应的小得多,初始投资也就少得多。此外,脉冲喷吹袋式除尘器还具有可在线清灰、可处理高浓度含尘气体等优点,是目前国际上最普遍、最高效的袋式除尘器。
        近年来,除2009年受国际金融危机影响,行业总产值有所下降以外,我国袋式除尘器行业均保持了高速增长。2005年—2011年间,行业总产值从65亿元增长到165.9亿元,年均复合增长率达到16.9%。根据中国环保机械协会的预测,自2010年起5年内,我国袋式除尘器需求量约为350亿元,其中钢铁行业100亿元,火电行业150亿元,水泥行业65亿元,有色金属冶炼35亿元。
        从世界经验来看,20世纪70年代以后,袋式除尘器技术向大型化发展,美、日、澳及欧洲等国家,结合大规模工业生产,相继开发了大型袋式除尘器应用于燃煤电站、干法水泥口转窑窑尾和电炉除尘。例如,美国到1989年底已有99套袋式除尘器用于火电厂的烟气除尘,总装机容量达214万KW,美国电厂使用的燃料有煤炭、天然气、重油等,并采用了清洁煤技术,所以电除尘器的使用比例还是较大,袋式除尘器约占30%;澳大利亚从20世纪80年代就开始实施“电改袋”工程,目前80%的火电厂采用的是袋式除尘器;在欧洲,袋式除尘器的使用比例接近50%;同时,日本和韩国等另外一些发达国家袋式除尘器的使用也逐渐增加。
        3.3.1 袋式除尘器的重要核心部件——滤料
        滤料是袋式除尘器中直接捕集粉尘的核心部件,因此,滤料的性能在很大程度上决定着除尘器的性能。
        对除尘器来讲,理想的滤料应当具有捕尘能力强,容尘量大,透气性好,容易清灰,尺寸稳定,能在各种不良条件下工作,使用寿命长、造价又不高的特点。不过,目前还没有能够全面满足这些要求的滤料。用不同纤维、不同制作方法做成的滤料特性各异,在应用时要根据具体情况进行选择。通常在烟气温度低于120℃,要求滤料具有耐酸性和耐久性情况下,常选用涤纶绒布和涤纶针刺毡,在处理高温烟气(<250℃)时,主要选用P84、PPS等滤料,在某些特殊情况下,选用炭素纤维滤料等。
        滤料的分类方法很多,一般按照材质分,可以分为天然纤维滤料、无机纤维滤料和合成纤维滤料。以前一般都用棉花、羊毛,柞蚕丝等天然纤维做滤料,在合成纤维品种增多且日益普及以后,因其具有优于天然纤维的特性,便逐渐改用合成纤维制造滤料,现在的除尘其中几乎已经没有使用天然纤维滤料的了。除主要使用合成纤维外,在处理高温气体等情况下,使用玻璃纤维滤料的也不少。纵观除尘器的发展历程,可以说,每一次袋式除尘技术的变化和革新无不与滤料的变革更新有关。
        滤袋的选用是一项复杂的工程,需要考虑的因素很多,如果选用不当,很可能会造成严重的损失。选择滤料要考虑的条件主要有:含尘气体的特性(包括温度、湿度、化学成分、可燃性和爆炸性等);粉尘的特性(包括黏性、吸湿性、磨损性等);清灰方式等。用袋式除尘器处理火电烟气时,还需要考虑酸露点、水解、氧化等因素。
        根据的统计,滤料大约占袋式除尘器成本的11%,不过这只是除尘器首次配套滤袋的成本,按照不同的使用环境、不同的材料,滤袋的寿命在2—4年不等。当滤料的寿命到期时,就需要更换新的滤料。
        3.4 电袋复合除尘器
        电袋复合除尘器是将静电除尘器的一电场保留,在二、三电场中拆除所有极线、极板改为袋式除尘器的一种新型除尘装置。它的除尘原理是将静电和袋滤两种机理结合在一起——粉尘先经过电场荷电,并除去大部分粉尘,然后再经过滤袋过滤。
        电袋复合除尘器实际上是合理运用了静电除尘器和布袋除尘器各自的除尘优点,又能充分克服静电除尘和布袋除尘各自的缺点。在实际应用中,它具有如下特点:
        ⑴除尘效率不受煤种、烟气特性、飞灰比电阻影响,可以长期保持高效、稳定、可靠运行,且排放浓度低于符合环保标准。
        ⑵运行阻力低,滤袋清灰周期时间长。具有节能功效的电袋复合式除尘器滤袋的粉尘负荷量小,再加上粉尘荷电效应作用,因此滤袋形成的粉尘层对气流的阻力小,易于清灰,比常规布袋除尘器更低的运行阻力。
        ⑶滤袋使用寿命更长。由于滤袋清灰周期延长,所以清灰次数减少,且滤袋粉尘透气性强、阻力低,滤袋的强度负荷小,从而延长滤袋使用寿命。不过,有专家提出,电袋复合除尘器中前置的静电除尘器在工作过程中易产生臭氧,会强氧化并且腐蚀布袋,造成破袋。的调研也印证了这一现象的存在。虽然可以通过改进布袋来减少这种情况的发生,但目前还无法完全消除这一弊端。
        ⑷运行、维护费用低。通过适量减少滤袋数量、延长滤袋的使用寿命、降低运行阻力、延长清灰周期等途径能够降低除尘器的运行、维护费用。
        四、除尘设备市场下游需求分析
        袋式除尘器广泛应用于火电、钢铁、有色金属冶炼、建材、粮食、垃圾焚烧、铁合金、焦炭、化工等诸多行业,下游行业需求决定了除尘器的市场需求。在众多行业中,钢铁、火电、冶炼和水泥占据了袋式除尘器的绝大部分市场份额。
        4.1 火电行业:袋式、静电各有千秋
        我国以煤炭为主的一次能源结构,决定了在今后相当长的一段时期内火力发电都将是我国电力生产的主要方式。近些年来,我国火电装机容量保持稳步增长。根据中电联发布的《电力工业“十二五”规划滚动研究综述报告》,预计到2015年我国火电装机容量将达到9.28亿千瓦,到2020年我国火电装机容量将达到11.7亿千瓦。
        火电行业的需求分为现有电厂除尘器改造需求和新建电厂需求两种:⑴改造需求。根据调研了解到的情况,目前在已经实施除尘改造的火电企业中,改造路径主要是静电除尘器改为电袋复合除尘器或袋式除尘器。⑵新建需求。根据调研了解的情况,当前新建火电厂采用静电除尘器较少,大部分采用袋式除尘器或者电袋复合除尘器。这主要是由于使静电除尘器达到新排放标准有一定难度。由于电厂改造除尘器时间普遍不长,对于到底哪种技术更优,目前还没有统一的看法,需要更长的时间来观察。
        总的来讲,燃煤电厂排放标准的提高将给除尘器行业的快速发展带来良好的机遇。在选型方面,通过对三种除尘方式的对比,未来火电行业除尘器应用将继续向袋式除尘器和电袋复合除尘器转移,静电除尘器份额将逐渐减少。
        4.2 水泥行业:袋式除尘占绝对优势,增长来源于水泥产能扩张
        “十一五”期间,中国水泥产量年均增长11.9%。根据《水泥工业“十二五”发展规划》,“十二五”期间,随着经济发展方式加快转变,国内市场对水泥总量需求将由高速增长逐步转为平稳增长,预测水泥需求年均增长3%—4%,到2015年国内水泥需求量约为25亿吨左右。
        在水泥行业,因为有窑头和窑尾之分,而两者温度又相差甚远,所以在除尘器的选型上也不能一概而论。一般来讲,窑头倾向于使用静电除尘器,窑尾和其他温度不高的部分倾向于使用袋式除尘器。这是因为袋式除尘器收集的粉尘其实都是水泥精料,可以为公司带来收入。不过,最近几年也有一种趋势,那就是水泥行业新建的4000吨/日、5000吨/日、10000吨/日和12000吨/日规模生产线窑头和窑尾大多采用袋式除尘器的,全线都采用袋式除尘器,单机处理风量从几十万m3/h到几百万m3/h,还有很多水泥企业将在役电除尘器改造为袋式除尘器。
    ?  根据工信部《关于水泥工业节能减排的指导意见》要求,到“十二五”末,全国水泥颗粒物排放在2009年基础上再降低50%,明确2010—2015年现有水泥窑电除尘器改为袋式除尘器(低压脉冲除尘器),这无疑为今后几年袋式除尘器在水泥行业的增长奠定了良好基础。
        由于袋式除尘器在水泥行业的应用已经占了绝大部分份额,所以它主要的增长将来源于全国水泥产能的增加。“十二五”期间,随着国内市场对水泥总量需求保持平稳增长,袋式除尘器在水泥行业的应用也将稳步增长。
        4.3 垃圾焚烧行业:袋式除尘是唯一选择
        目前,我国面临较大的城市垃圾处理的压力。根据国家环保部统计和预测,2010年我国城市垃圾年产量将为1.52亿吨,2015年和2020年将分别达到1.79亿吨和2.1亿吨,2010年到2020年间我国垃圾产量年均增长率达到3.29%。
        相比于其他城市垃圾处理方法,垃圾焚烧发电具有减容效果好、消毒彻底、减轻(或消除)后续处置过程对环境影响、变废为宝、焚烧厂占地面积小等优点。国家发改委在《中国应对气候变化国家方案》中明确指出,鼓励“在经济发达、土地资源稀缺地区建设垃圾焚烧发电厂”;“大力研究开发和推广利用先进的垃圾焚烧技术,提高国产化水平,有效降低成本,促进垃圾焚烧技术产业化发展”。根据《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2001)第7.3条规定:生活垃圾焚烧炉除尘必须采用袋式除尘器。这也就是袋式除尘器在垃圾发电行业应用份额为100%的原因。
        不过,垃圾在焚烧的过程中产生的烟气具有危害大、含湿量高、高低温互现、烟尘颗粒细小、腐蚀性强的特点,对除尘设备的各项性能均提出了很高的要求。最近几年,袋式除尘器技术已经较好地适应了垃圾焚烧烟尘条件,成功克服了上述难点。一些系统的颗粒物排放浓度为2.3—4.0mg/Nm3,二噁英排放浓度为0.018—0.040ngTEQ/Nm3,设备阻力稳定在1300—1800Pa范围内,滤袋寿命能达到3年以上,经济性显著提高。
        随着民众关注度越来越高,未来垃圾焚烧和垃圾焚烧发电行业尾气净化领域将会发展为一个成熟的行业,从方案设计、设备制造到施工和运营将逐渐走向专业化运作,因此为垃圾焚烧尾气净化配套的袋式除尘器主机、滤料均会有较大的发展前景,或将成为袋式除尘器需求的新增长点。
        4.4 钢铁行业:除尘设备市场空间广阔
        “十一五”期间,我国钢铁生产规模持续快速扩大,粗钢产量由3.5亿吨增加到6.3亿吨,年均增长12.2%。超过我国“十一五”期间GDP年均11.2%的增速,生铁及粗钢产量已经稳居世界第一。最新数据显示,2011年我国粗钢产量6.2亿吨,根据《钢铁工业“十二五”发展规划》综合预测,2015年国内粗钢导向性消费量约为7.5亿吨,显示未来几年我国钢铁行业产能和产量仍将稳步增长。
        在我国,钢铁行业的污染问题历来十分严重,其污染物的主要来源是二氧化硫、粉尘、废水和固体废弃物。数据显示,2010年,我国钢铁工业烟粉尘的排放量占工业排放总量的20.7%。显然,除尘设备在钢铁行业的市场空间十分广阔。
        继袋式除尘技术在大型高炉除尘获得成功后,一大批高炉煤气干法除尘系统相继建成投产。首钢、武钢、太钢、宝钢、莱钢、包钢、通钢、承钢等企业通过新建或改造,已实现高炉煤气袋滤除尘。据袋委会不完全统计,全国已有超过100座高炉采用干法袋滤除尘技术,包括2500m3、3200m3、5500m3等各种容积的大型高炉,其中最大的高炉容积为5800m3。随着袋式除尘器在钢铁行业的应用越来越成熟,未来将随行业产能扩张而稳步发展。
     

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