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      大氣環保產業全產業鏈分析及優化對策更新時間:2019-08-07    瀏覽次數:

      北極星大氣網  來源:《中國環保產業》  作者:鄔娜 傅澤強等

       

      北極星大氣網訊:摘要:大氣環保產業競爭力的提升需要全產業鏈角度的優化和提升。在界定大氣環保產業全產業鏈概念的基礎上,從上游供應鏈、中游生產鏈、下游服務鏈分別分析了除塵、脫硫、脫硝、VOCs、汽車尾氣治理等大氣環保產業細分領域產業鏈的發展現狀及問題。提出從縱向上促進產業鏈各環節的平衡發展,在橫向上拓寬大氣環保產業領域及豐富產品類別的總體對策,具體包括拓展上游各行業環保材料與藥劑的研發、加快上游各行業關鍵零部件的研發設計、加快上游關鍵技術的突破、加強中游大氣污染檢測設備的生產能力等。

      1 引言

      近年來我國大氣環境質量持續改善,到2017年“大氣十條”確定的目標如期實現,產業結構逐步優化,尤其是大氣污染治理行業(本文稱:大氣環保產業)發展迅速。2018年,隨著《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》的實施,大氣環保產業進入快速發展期。但從產業鏈角度來看,大氣環保產業仍存在鏈條不完善、發展不平衡等問題,尤其是除塵、脫硫、脫硝、VOCs治理等不同行業產業鏈發展存在的問題也不同,需要從全產業鏈構建的角度進行優化。目前國內外學者逐步開始關注大氣環保產業的發展,但從產業鏈角度對大氣環保產業進行研究的較少,更鮮有對大氣環保產業全產業鏈的分析及理論探討。關于全產業鏈構建的理論分析,國外學者也鮮有涉足,但從全產業鏈的主旨思想看,與國外學者所討論的產業鏈縱向一體化是一致的。如Geyskens從交易費用角度對縱向一體化的效用問題進行了研究,表明產量和行為不確定性鼓勵企業選擇縱向一體化,技術不確定性降低了企業縱向一體化的興趣。Noriaki Matsushima和Tomomichi Mizuno研究提出縱向一體化有助于實現產品的差異化和企業間的產品戰略互補,并且發現大企業更傾向于縱向一體化。國內學者則主要集中在對農業(包括食品級生物制藥)、紡織業、電信業、能源產業、汽車業和文化創意等產業全產業鏈構建的研究中。關注的重點包括全產業鏈利益分配、全產業鏈價值增值等。學者們普遍認為全產業鏈具有分散風險,提供附加值的顯著特點,因此探索大氣環保產業全產業鏈的構建和優化對于提升大氣環保產業的競爭力,促進其發展有重要作用。本研究首次對大氣環保產業全產業鏈的概念進行了界定,并詳細分析了大氣環保產業各細分領域行業全產業鏈構建的情況,針對不同行業的問題提出優化全產業鏈的對策。研究成果一方面是對大氣環保產業理論的深化,另一方面為我國大氣環保產業全產業鏈的構建和優化提供借鑒。

      2 大氣環保產業全產業鏈相關概念界定

      2.1 大氣環保產業鏈

      目前,學術界鮮有研究以大氣環保產業、大氣環保產業鏈為對象,少數研究中稱大氣污染治理產業。本研究提出的大氣環保產業鏈為:由提供大氣污染治理的技術、產品、設備、信息、服務等多部門組成,以產品和技術為投入,向用戶提供大氣污染治理的產品、服務,以價值增值為導向,以滿足用戶對大氣環境質量改善為目標的鏈式結構。

      2.2 全產業鏈

      據考證,產業鏈一詞最早是由我國學者提出的,但國內學者對于產業鏈的概念尚未形成統一的認識,有學者通過對比分析國內學者提出的定義,給出產業鏈的科學定義為同一產業或不同產業的企業,以產品為對象,以投入產出為紐帶,以價值增值為導向,以滿足用戶需求為目標,依據特定的邏輯聯系和時空布局形成的上下關聯的、動態的鏈式中間組織。

      而關于全產業鏈的概念是較新的概念,全產業鏈一詞最早見于中糧集團于2009年提出的“全產業鏈”發展戰略,此后中糧集團由主要以農副食品進出口貿易為主業務開始向農產品領域的源頭和終端進軍,并將農作物種植、加工、運輸及銷售等多種產業環節組成一個完整的產業鏈系統[。最初的全產業鏈主要針對農業而且是一家企業實現。此后,全產業鏈概念和戰略在農業及各種農產品的發展中興起,還拓展到紡織、服裝、電子信息等產業中。目前學術界對于全產業鏈的概念尚未有較權威的界定。本研究在梳理文獻基礎上提出,全產業鏈是企業以價值增值為目標,一方面不斷向產業鏈的上下游延伸和擴展;另一方面不斷擴充產品多樣性和相關性,并最終形成一個產業網絡結構。基于本研究提出的全產業鏈概念,全產業鏈有兩方面的內涵,一是在縱向上從產業鏈源頭做起,涵蓋原材料設計、產品研發、生產、銷售等產業鏈各個環節;二是在橫向上不斷豐富產品類別和產業類型。所以說全產業鏈是產業鏈在縱向和橫向上實現的拓展和延伸。

      2.3 大氣環保產業全產業鏈

      根據大氣環保產業鏈、全產業鏈等概念,本研究將大氣環保產業全產業鏈的概念界定為:以價值增值為導向,以滿足用戶對大氣環境質量改善為目標,涵蓋大氣污染治理技術研發、產品、設備生產、運營服務等產業鏈各環節,以及各環節類別不斷豐富的產業鏈網。其內涵主要是在縱向上包含大氣環保產業鏈上游、中游、下游各環節,在橫向上其包含除塵、脫硫、脫硝、VOCs治理、機動車尾氣治理等各領域的產業鏈網。

      3 大氣環保產業鏈發展現狀分析

      大氣環保產業鏈由上游供應鏈、中游生產鏈、下游服務鏈三個環節組成。按照產業類型可以將大氣環保產業鏈分為脫硫行業產業鏈、脫硝行業產業鏈、除塵行業產業鏈、汽車尾氣治理行業產業鏈、VOCs治理行業產業鏈等。從除塵、脫硫、脫硝、VOCs、汽車尾氣處理等幾大產業細分領域的供應鏈、生產鏈和服務鏈的發展現狀、規模等進行分析。

      3.1 除塵(固定源)產業鏈分析

      3.1.1 上游供應鏈

      整體來看,我國的電除塵、袋式除塵技術已達到國際先進水平,已完全具備依靠自有技術和實力完成大氣污染治理項目EPC的能力。我國的電除塵技術廣泛應用于燃煤電站、水泥、鋼鐵、有色等各工業行業。袋式除塵在整體性能、大型化、專用纖維和濾料方面均取得了顯著進步,并已在燃煤電廠、水泥窯、垃圾焚燒煙氣凈化,火電廠脫硫除塵等領域大面積應用。大型脈沖袋式除塵器及濾袋縫制技術已達國際先進水平。

      近年來隨著排放標準趨嚴,涌現出許多先進的除塵技術。電除塵新技術主要有:低溫、低低溫、濕式、旋轉電極式、電凝聚、電除塵供電電源新技術(高頻電源、中頻電源和三相電源)等。袋式除塵器的核心纖維和濾料的改進體現了袋式除塵行業技術的顯著進步,近年來核心纖維和濾料,包括芳綸、聚苯硫醚、聚酰亞胺和聚四氟乙烯等實現國產化,促進了袋式除塵行業的發展。

      我國袋式除塵單機最大設計處理風量由原來的100萬m3/h提高到250萬m3/h,單項工程最大處理風量達到了560萬m3/h,各項技術性能指標都能達到國際先進水平。我國在低阻、高效袋式除塵器新結構創新方面開展了重點研究,開發了直通式袋式除塵器、電袋除塵器、氣流分布和表面超細纖維濾料等應用新技術,設備運行阻力大幅降低。設備大型化設計是袋式除塵技術進步最為顯著的標志,我國已經在大型袋式除塵器的結構安全、應力計算、氣流分布、模塊化設計、運輸與安裝、濾料制造及濾袋縫制技術等關鍵技術方面取得突破。

      3.1.2 中游生產鏈

      從2000~2015年電除塵行業市場分析可知,除2009年受全球金融危機影響市場下降,其余年份電除塵行業市場持續增長。電除塵如今已成為裝備精良、配套齊全的一個行業,目前我國從事電除塵器生產的企業有200多家,已經成為世界電除塵器生產大國,生產、使用電除塵器的數量均居全球首位,我國生產的電除塵器不僅能滿足國內需求,還有相當部分出口至幾十個國家和地區,電除塵行業是我國環保產業中能與國外廠商相抗衡且最具競爭力的行業之一[18、19]。2014年,隨著環保要求的提高,電除塵市場需求持續增加,電除塵銷售收入214.0億元,出口額13.6億元,2015年全國的電除塵銷售收入約為143.4億元。

      袋式除塵器的應用已覆蓋至全工業領域,產品系列豐富,是我國主要大氣污染物控制,尤其是PM2.5排放控制的主要除塵設備。但由于袋式除塵行業產能過剩競爭過于激烈,近年來行業的總產值持續下降,國外工程總包和設備成套項目減少,出口也呈下降趨勢。袋式除塵設備行業市場較為分散,集中度也不高,企業的競爭優勢以及創新驅動力并不是特別明顯,但袋式除塵的主要耗材——高溫濾料的總產值及利潤有所增長。

      3.1.3 下游服務鏈

      袋式除塵器的運行管理需要非常專業化的技術,很多使用袋式除塵器的企業都配套有很好的袋式除塵器,卻缺乏長期可靠的管理和運行維護,我國袋式除塵的骨干企業都具有向包括發達國家在內的國際市場提供袋式除塵裝備和環保工程總承包的資質,以及提供袋式除塵技術、裝備和配件的能力。除塵產業鏈見圖1。

      3.2 脫硫、脫硝產業鏈

      3.2.1 上游供應鏈

      煙氣脫硫技術按照反應物的狀態可分為濕法煙氣脫硫和干法煙氣脫硫。我國的濕法脫硫技術來源于20世紀90年代的技術引進,在原國家經濟貿易委員會的指導下,電力部門陸續從國外引進了比較先進和成熟的脫硫工藝,應用在大機組上的濕法脫硫技術主要有噴淋塔技術和液柱塔技術,且以單塔為主,即濕法脫硫單塔強化技術。該類技術目前應用較多的包括旋匯耦合濕法脫硫技術、沸騰式泡沫脫硫技術、雙循環濕法脫硫技術[20、21]。在煙氣脫硫領域,我國已擁有30萬千瓦火電機組自主知識產權的煙氣脫硫主流工藝技術,但在大型火電機組脫硫工藝技術方面還缺乏自主知識產權。干式煙氣脫硫技術主要有噴霧干燥法、爐內噴鈣法和循環流化床排煙脫硫法。

      干式煙氣脫硫技術適用于硫含量低于2%,場地及資金受限制的情況,目前循環流化床排煙脫硫法(CFB)在國內電廠的應用較廣,僅次于石灰石濕法的應用[20、21]。

      脫硝技術方面,主要是低氮燃燒技術、選擇性催化還原技術(SCR)、選擇性非催化還原技術(SNCR)。近年,主要趨勢是進一步優化低氮燃燒系統,并在超低排放中進行技術的組合應用,如低氮燃燒+SNCR+SCR脫硝,低氮燃燒+SCR脫硝(增加催化劑層數)。我國的煙氣脫硝技術主要為引進,缺乏擁有自主知識產權的技術,以上脫硝技術在工程建設中已經得到廣泛應用。

      3.2.2 中游生產鏈

      中游生產鏈主要是脫硫、脫硝相關設備的生產制造,脫硫、脫硝設施的安裝等。脫硫設備制造業分為通用類設備(例如:風機、循環泵、閥門、球磨機等)和專用類設備(例如:除霧器、噴淋系統、收料器、布料器)通用類設備生產規模大、貨源充足、價格穩定;專用類設備大部分以脫硫公司定制方式配套供給煙氣脫硫行業,由于產業的互補效應,價格和供應量相對穩定[20、21]。目前國內脫硫設備生產企業較多,產品類別豐富,市場格局競爭比較充分,但是可生產多類別脫硫設備的企業相對較少,因此總體看脫硫設備生產企業多但相對分散。

      截至2016年年底,全國已投運火電廠煙氣脫硫機組容量約84 800萬千瓦,占全國火電機組容量的80.5%,占全國煤電機組容量的90.0%,已投運火電廠煙氣脫硝機組容量約86 400萬千瓦,占全國火電機組容量的82%,占全國煤電機組容量的91.7%。從2016年鋼鐵行業脫硫脫硝現狀來看,脫硫脫硝設施的安裝率在90%以上,但市場混亂,簡單模仿、低質低價、惡性競爭現象普遍;防腐、外保溫、副產物處理等環節缺失;設施運行效果不好,普遍缺乏有效的運營維護,設備故障率高,投運率低。從2016年水泥行業脫硫脫硝現狀來看,水泥行業脫硝裝置安裝率超過85%,但是排放標準寬松,SNCR技術設備在水泥行業脫硝應用廣泛,但脫硝效率不高[20、21]。2014年國內脫硫、脫硝產業規模統計見表1。

       

      3.2.3 下游服務鏈

      下游服務鏈主要是脫硫、脫硝設備的運營管理。脫硫的特許經營模式已經開始由EPC模式逐漸向BOT模式轉變,具有運營管理經驗且具備BOT資質的企業將迎來良好的市場局面。目前脫硝的特許經營市場規模較小,參與的企業不足10家,隨著火電脫硝行業的發展,特許經營市場規模有望迅速擴大。脫硫、脫硝行業產業鏈上下游關系及市場技術情況見表2。

       

      3.3 VOCs治理產業鏈

      3.3.1 上游供應鏈

      揮發性有機化合物(VOCs)的治理技術主要包括吸附回收、吸附濃縮、催化燃燒和高溫焚燒、蓄熱燃燒、低揮發性有機溶劑等技術,同時,低溫等離子體和生物治理技術發展較快。吸附回收技術目前在包裝印刷行業應用最為廣泛。吸附濃縮技術在汽車制造等噴涂行業應用廣泛,蓄熱式熱力焚燒技術和蓄熱式催化燃燒技術,逐步替代傳統的催化燃燒和高溫焚燒技術。目前,多項技術組合應用得較多,因VOCs成分極其復雜,化合物性質各異,采用單一的治理技術往往難以滿足排放要求,需多項組合技術,如吸附濃縮+焚燒/吸收技術、低溫等離子體+吸收/催化焚燒,活性炭吸附回收+沸石轉輪吸附濃縮技術+冷凝回收技術等。目前,VOCs治理的技術較多,但技術水平參差不齊,與二氧化硫、氮氧化物、煙塵等治理水平相比還較低,行業內尚未培育形成具有帶動能力的龍頭骨干企業,低質低價惡性競爭問題較突出。

      3.3.2 中游生產鏈

      目前,全國從事VOCs治理的企業為200~300家,其中約一半企業是近3年內新注冊成立或由除塵、脫硫、脫硝等其他治理行業兼顧VOCs治理。2014年,VOCs治理行業的總產值約70億元,利潤為10%~15%。2015年全球VOCs治理行業市場規模為240億~270億元,其中中國占37%~42%的市場份額,美國占17%~19%,歐盟占19%~20%,2015年中國VOCs治理行業市場容量已達100億元。VOCs治理裝備市場潛力巨大,目前成熟的治理技術(如吸附法、熱力燃燒法、蓄熱式催化燃燒法等)都有配套的設備產業化。整個“十三五”期間,隨著排污收費試點和標準的陸續出臺,VOCs治理規模將超過1500億元。

      3.3.3 下游服務鏈

      從“十二五”到“十三五”,VOCs政策體系經歷了從無到有的進程,相關政策進入密集出臺期。“十三五”規劃綱要提出,在重點區域、重點行業推進VOCs排放總量控制,排放總量下降10%以上。隨著VOCs治理的排污費收費政策和補貼政策逐漸落地,將利于VOCs監測設備和第三方運營服務行業的發展。整體來看,“十三五”期間VOCs監測市場空間為57億元,其中:VOCs監測設備市場空間為33.5億元,第三方運營服務市場空間為23.5億元。

      VOCs治理產業鏈示意見圖2。

       

      3.4 機動車(移動源)污染治理產業鏈

      3.4.1 上游供應鏈

      機動車污染治理產業鏈的上游主要是各類機動車污染防治技術的研發。包括機內凈化技術和機外凈化技術。機內凈化技術主要包括廢氣再循環技術、電控燃油噴射系統,針對不同的機動車略有差異,如國五汽油車排放控制技術(發動機系統、車載診斷系統OBD性能優化、車載加油油氣回收系統ORVR)[22]。機外凈化技術主要是尾氣催化凈化技術,其中催化劑是核心,目前貴金屬催化劑、非貴金屬催化劑得到了最為廣泛的應用,稀土催化劑是研發的新方向。

      3.4.2 中游生產鏈

      主要是機動車治理裝備的生產,包括在用車環保裝備、新車環保裝備、新能源汽車及相關產品。對于新車增長,輕中型柴油車、重型柴油車和輕型汽油車分別以170萬輛/年、180萬輛/年和1500萬輛/年增長計算,新車環保裝備每年分別需540億元、900億元和3000億元,這些新車成為在用車后,每年至少有300億元的后處理市場。

      3.4.3 下游服務鏈

      下游服務鏈主要包括機動車尾氣排放檢測、監測服務。目前尾氣檢測、監測技術相對成熟,除有專門的機動車尾氣檢測機構外,還有環境綜合服務提供企業,監測要素覆蓋廢氣、空氣等。

      4 全產業鏈優化對策

      根據大氣環保產業全產業鏈的定義,要對大氣環保產業全產業鏈進行優化,要在縱向上促進上游、中游、下游各環節的平衡發展,在橫向上拓寬大氣環保產業的產業領域,豐富產業領域的產品類別。

      4.1 促進產業鏈各環節平衡發展

      大氣環保產業鏈上、中、下游三個環節的發展不平衡,尤其是處于價值鏈頂端的下游服務鏈還較弱,因此,需要提升大氣環境服務業的綜合服務能力,促進不同類別服務業的發展。提高大氣環境工程建設與運營的市場化、標準化、規范化和現代化水平,完善大氣環境咨詢服務業,鼓勵大氣環保產品認證咨詢等的發展,促進大氣環境貿易與金融服務業的發展,鼓勵大氣環保相關產品的專業營銷、進出口貿易。

      4.2 拓展上游各行業環保材料與藥劑的研發

      對于除塵行業重點發展布袋除塵器專用濾料和覆膜濾袋,主要為低阻高效耐用的芳綸、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亞胺、聚四氟乙烯PTFE、防靜電纖維及濾料、改性玻纖/PTFE、復合纖維及濾料如P84玻璃纖維復合針刺氈、PTFE玻璃纖維復合針刺氈和Nomex玻璃纖維復合針刺氈等,靜電除塵材料主要為耐腐蝕耐磨損的鋼材材料。脫硫行業主要發展脫硫石膏和廢水中Hg等重金屬螯合劑、穩定劑等脫硫藥劑。VOCs治理材料主要為活性炭、沸石等分子篩、陶瓷等蓄熱體、生物菌劑和填料、水性涂料等的研發。機動車尾氣治理材料主要為抗硫性好的選擇性催化還原(SCR)催化劑、炭罐用活性炭等。

      4.3 加快上游各行業關鍵零部件的研發設計

      除塵行業重點是加快布袋除塵關鍵設備清灰系統的噴吹電磁閥的改良,靜電除塵器關鍵設備旋轉電極、配套供電電源(高頻高壓電源、脈沖高壓電源、電源和三相高壓電源)等的研發。脫硫行業重點是加強關鍵設備包括:耐腐蝕耐磨損的漿液循環泵、真空皮帶脫水機、增壓風機等的供應。脫硝行業重點是加快還原劑添加噴射設備、催化還原反應器、催化劑再生關鍵設備等的生產供應。VOCs治理行業關鍵設備主要為吸附濃縮與回收裝置、催化蓄熱燃燒設備、生物反應器、低溫等離子體反應器等。機動車尾氣凈化關鍵設備包括:柴油車(含非道路移動機械)主要為稀NOx催化器LNC、NOx捕集器 LNT、細顆粒物過濾器DPF、微粒氧化催化轉化器POC、催化氧化轉化DOC等;汽油車主要為發動機、車載診斷系統OBD、車載加油油氣回收ORVR裝置等;摩托車主要為化油、電噴、催化轉化器和炭罐等。

      4.4 加快上游關鍵技術的突破

      除塵行業重點研發靜電除塵器低溫、低低溫、濕式、旋轉電極式、電凝聚、電除塵配套供電電源新技術等,重點研發袋式除塵器的節能清灰技術、布袋破損的在線檢測與更換技術、低阻高效耐用的濾料及涂層技術,特別是對PM2.5高效過濾的濾料及涂層技術。此外還要加快研發電袋復合除塵器防止臭氧腐蝕耐用的濾料、長期低阻力運行技術等。脫硫行業重點研究低阻力二級串聯循環吸收技術、吸收塔內增加托盤等技術,脫硝行業重點研究應用于鋼鐵、有色、水泥等行業的低溫選擇性催化還原煙氣脫硝催化劑、SCR催化劑再生技術、工業鍋爐與窯爐低氮燃燒技術等。

      4.5 加強中游大氣污染檢測設備的生產能力

      重點加強滿足超低排放監測要求的低濃度高含濕煙氣細、超細顆粒物、NOx、SO2、SO3以及硫酸霧、Hg、NH3等在線監測、檢測設備的生產,還有固定污染源VOCs、惡臭氣體等關鍵污染物排放在線監測、檢測技術設備、VOCs氣相色譜-質譜快速監測、檢測技術設備的生產能力。同時,還要加快超細顆粒物和VOCs等在線監測、檢測技術設備以及移動污染源超標排放快速識別技術設備。

      此外,包括大氣低濃度揮發性、半揮發性和顆粒態有機物高靈敏在線監測、檢測設備;大氣顆粒物源識別在線監測、檢測技術設備;大氣污染多平臺天空地一體化實時監測技術包括大氣污染多參數地基高分辨在線集成測量技術設備、車(船)載和機載走航觀測技術設備、自由對流層與邊界層物質能量交換的探測技術設備、衛星遙測技術設備等都是今后需要重點加快研發生產的設備。

      5 結論與討論

      大氣環保產業細分領域行業包括除塵、脫硫、脫硝、VOCs、汽車尾氣治理等,通過分析除塵、脫硫、脫硝行業的產業鏈相對完整,VOCs、汽車尾氣治理行業的產業鏈仍存在各環節不匹配,主要產品類別不豐富等問題,構建全產業鏈的潛力較大。基于各領域產業鏈的詳細分析,提出了各行業產業鏈價值增值的關鍵環節和節點,指出了構建全產業鏈的重點方向。研究以定性分析為主,今后在定性分析基礎上對產業鏈績效進行評價,識別提升績效的關鍵環節,并在評價基礎上提出更有針對性的構建全產業鏈的對策建議是值得深入分析和探討的方向。

       

       

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