一文解析2018年我国脱硫设备行业发展现状和趋势

近日,在中央企业、地方国资委主要负责人培训班上,中国大唐集团公司获得国资委颁发的第四任期“节能减排优秀企业奖”,该奖项是对节能减排工作成绩突出的中央企业所设立的任期特别奖,充分肯定了中国大唐主动践行环境责任、积极推进节能减排的显著成效。中国大唐始终将“提供清洁电力,点亮美好生活”作为企业使命,持续加大节能减排投入力度,努力实现绿色转型,不断提高绿色生产、机组能效和超低排放水平。“十二五”以来,中国大唐累计投入371亿元实施机组升级改造,供电煤耗累计下降15.21克/千瓦时,折合节约标煤6500万吨。燃煤机组100%安装了脱硫脱硝设施。二氧化硫、氮氧化物到2014年底已完成“十二五”减排任务的261%和110%,提前超额完成减排任务。截至目前,超低排放机组达到99台,占燃煤机组总容量的42%,处于行业先进水平,在五大发电集团中比例最高。作为国民经济支柱的中央发电企业,面对着环境保护与绿色增长的双重挑战。中国大唐认真履行央企社会责任,坚持把生态环保和节能减排作为企业发展与生产经营的重要环节。中国大唐将国家环保要求深度融入集团发展战略,形成了以“价值大唐、绿色大唐、法治大唐、创新大唐、责任大唐”为战略目标的“一五八”发展战略,通过建设“绿色大唐”,弘扬绿色文明,坚持绿色生产,实现绿色转型,促进全行业绿色发展、低碳发展、循环发展。在节能管理方面,中国大唐完善节能管理体制机制,大力推进机组综合升级改造,深入开展“达设计值”活动,系统开展节水和节能降耗工作,并大力推行绿色办公政策。在环保治理方面,中国大唐健全强化监管机制,强化环保设备管理,开展超低排放改造,重视环保知识宣传和培训。在循环经济方面,中国大唐深入推进“三废”(灰渣、粉煤灰、脱硫石膏)综合利用工作。在生态环保方面,中国大唐高度重视工程项目作业区周边生态环境保护,积极采取措施保障生态安全,营造健康和谐的生态环境。在各项工程建设过程中,严格执行国家产业政策和环境影响评价法规及国家环境保护与水土保持新规定和新要求,环保审查、审批手续完备,各环保水保设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投入生产和管理。新建项目执行环境和社会影响评估率达到100%。中国大唐坚决贯彻落实国家能源绿色发展战略,提供清洁、安全、高效的优质电力,为满足经济社会可持续发展需要,促进社会和谐发展、建设美丽中国、创造人民幸福生活贡献了力量。

1、脱硫设备市场发展概况

老百姓过去“盼温饱”,现在“盼环保”,过去“求生存”,现在“求生态”。当今时代,建设生态文明已是一场涉及生产方式、生活方式、思维方式和价值观念的革命性变革。习近平总书记强调要践行群众路线,解决老百姓“心肺之患”,并提出“四个革命、一个合作”的战略思想。国家战略和民生层面,都对环保提出了更高要求。

脱硫设备行业简介

燃煤发电行业,面对能源革命和经济发展新常态,既要坚定煤炭短期内仍将是我国主体能源的认识,又要研究突破资源、环境约束的途径和办法,这是企业满足社会和行业刚性要求的必然举措,也是突破技术瓶颈、实现自身可持续发展的主动选择,更是履行社会责任、建设美丽中国的仁义之举。

我国燃料构成以燃煤炭为主,煤炭燃烧约占总能源消耗的
80%,因此煤燃烧成为我国大气污染的主要来源,特别是其中的
SO2,是形成酸雨的主要原因,给生态环境和人类经济造成了极大的危害。脱硫设备一般是指在电力、冶金和其他行业生产中,
用于除去煤中的硫元素,防止燃烧时生成 SO2
的一系列设备。烟气脱硫属于燃烧后脱硫,主要是针对含有SO2
的气体,其原理是用碱性吸收剂与酸性 SO2 反应从而达到烟气脱硫的目的。

2014年12月29日,“神华近零排放机组问世,中国迎来煤电清洁化时代”入选新华社《经济参考报》2014年中国能源十大新闻。国华电力是神华集团以火力发电为主营业务的全资子公司,1999年成立之初就将环保作为履行社会责任的重要组成部分,坚持“主动环保、环保优先”,积极开展技术创新和工程实践,取得了一大批技术成果,创下了国内第一家投运脱硫设施、国内第一家投运选择性催化脱硝设施、国内第一家百万千瓦机组采用“烟塔合一”技术等多个全国电力行业的环保第一。尤其是其在建机组“近零排放”工程和在役机组“高品质绿色发电计划”的顶层设计,引领了行业标准。

我国的脱硫设备行业起步于20 世纪90 年代,2000
年,随着《国务院关于酸雨控制区和二氧化硫污染控制区有关问题的批复》发布,市场开始启动,少数商业化运作的脱硫公司引入国外技术,业务迅速发展。2001-2007
年,随着国家对二氧化硫具体减排指标的明确和减排力度的不断加大,脱硫设备行业进入快速发展期,脱硫设备国产化程度大幅提高。2008
年起受存量市场萎缩,金融危机影响,行业竞争加剧。 2013
年起,随着国家排放标准的提高,脱硫设备厂商迎来新一轮增长。

主动担责,创新引领舍我其谁

脱硫设备的分类

雾霾肆虐,燃煤电厂被老百姓视为罪魁祸首。作为“环保领跑者”的国华电力却用实践证明,燃煤电厂也可以将大气污染物排放控制到比燃气发电排放标准限值更低。

脱硫设备根据不同的脱硫技术研发和制造,目前脱硫技术研究的方向较多,大类上来讲包括干法、半干法和湿法。干法脱硫技术主要是脱硫剂、脱硫产物为干态。其工艺流程简单,无二次污染,占地较少,可靠性较高,投资较低,但系统运行费用较高。半干法脱硫工艺的特点是,反应在气、固、液三相中进行,利用烟气显热蒸发吸收液中的水分,使最终产物为干粉状。半干法脱硫一般选用的脱硫剂为
CaO或
Ca2。湿法脱硫主要是将烟气中的二氧化硫经过降温通入到吸收剂溶液或浆液中,通过反应回收
SO2 及其他副产物的过程, 具有脱硫效率高,
吸收剂可循环等优点。目前市场基本选择了湿法,而干法由于接触率低,脱硫率远低于湿法;半干法同样受困于脱硫效率的问题,不适合大容量的燃烧设备,两者尚需技术突破。

在神华集团“1245”清洁能源发展战略的指引下,国华电力于2013年创新出台“高品质绿色发电计划”,提出“燃煤发电优于天然气发电大气污染物排放限值”的“近零排放”目标(烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于5、35、50毫克/立方米),并启动顶层设计,研究技术路线,通过对现役机组实施节能、环保、增容、供热、降噪等方面的综合改造,以及对新建项目实施“高效清洁近零排放工程”,两条主线同步推进“近零排放”。

湿法脱硫各种技术的原理、优缺点如下表所示:

2014年6月25日,国华舟山电厂4号机组作为国内首台“近零排放”新建燃煤机组投产,经浙江省环境监测中心监测显示,机组试运行期间大气污染物平均排放浓度分别为烟尘2.46毫克/标准立方米,二氧化硫2.76毫克/标准立方米,氮氧化物19.8毫克/标准立方米,不到燃气机组排放限值一半,实现了“燃煤机组比燃气机组更清洁”的目标,打通了新建机组“近零排放”技术路线。

从市场占有率来看,市场基本还是选择了湿法中工艺相对成熟的石灰石/石膏脱硫工艺,其在我国烟气治理市场的占有率达
85%以上。

2014年7月20日,国华三河电厂1号机组作为京津冀区域首台“近零排放”改造燃煤机组投产,国华现役燃煤机组“近零排放”技术路线打通。

2、脱硫设备行业的市场容量和发展空间

2015年2月,国华绥中电厂完成国内最大容量两台俄制800兆瓦机组节能减排优化升级增容改造,成为东北首家实现“近零排放”火电厂,机组供电煤耗降低约40克。

市场容量

改造必然增加成本,为“超低排放”到底值不值,社会上有很多声音,国华电力却“正其义不谋其利”:保护环境,是企业应有的民族大义和责任担当,让APEC蓝永驻,国华电力必须冲在前面。

我国政府长期以来十分重视二氧化硫减排问题,在《“十三五”生态环境保护规划》中,二氧化硫仍是“十三五”减排总量控制四项约束性指标之一。“十二五”时期,电力行业新建电厂脱硫、原有电厂脱硫改造、钢铁烧结脱硫是脱硫业务的主要市场,煤化工、水泥、有色金属冶炼、造纸等行业的烟气脱硫也保持逐步增长。

扎实实践,超八成电厂进入超低排放完成时

长期以来,
电力行业、热力生产和供应行业一直是我国二氧化硫排放的主体,排放量占全国二氧化硫排放总量的比例在
50%以上,因此,该等行业也是二氧化硫减排的重点行业,特别是火电行业的二氧化硫减排。2015
年新建投运火电厂烟气脱硫机组容量约 0.53 亿千瓦;截至 2015
年底,全国已投运火电厂烟气脱硫机组容量约 8.2
亿千瓦,占全国火电机组容量的 82.8%,占全国煤电机组容量的
92.8%。“十三五”期间,取消和推迟煤电建设项目 1.5亿千瓦以上,到 2020
年全国煤电装机规模力争控制在 11 亿千瓦以内;全国实施煤电超低排放改造约
4.2 亿千瓦。

在实践的基础上,2015年,国华电力对2013版进行升级,提出新版“高品质绿色发电计划”,改造项目增至590项,投资增至140亿元。

2015 年 12 月,国务院第 114
次常务会议和国家三部委《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》指示要求,决定全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造,大幅降低发电煤耗和污染排放。在
2020年前全国具备条件的机组都将达到超低排放, 现役机组平均供电煤耗低于
310克标煤/千瓦时。东、中部地区要提前至 2017 年和 2018 年达标。截至 2015
年底,国内约 27%,超过 2
亿千瓦的燃煤机组已经完成了以“50355”为排放指标的超低排放改造, 2016
是国内燃煤发电机组超低改造的高峰,不必等到 2020 年,很可能在 2018
年国内就基本上完成超低排放的改造。全国电力集团纷纷响应,
90%以上的燃煤机组都计划实施超低排放改造,预计实施超低排放的将超过 8.0
亿千瓦(含已经实施的15%-20%)。超低排放改造市场空间为 952 亿-1429
亿元(包含已经完成的超低改造排放项目),分 3-4
年完成,扣除已经完成的超低排放改造项目约 12%,实际每年 257
亿元。钢铁行业是继火电行业之后的又一大污染性行业,
钢铁冶炼生产过程产生大量的二氧化硫、氮氧化物尘颗粒物等污染物,2013
年钢铁行业的 SO2 排放量分别为 200 万 t,占到工业源总排放量的
10.5%,仅次于火电行业的排放量,其中烧结工序则是污染物产生的主要来源,其排放的SO2
占到了钢铁企业排放总量的 70%以上。2015
年,全国钢铁行业以改善环境质量为核心的各项工作取得了积极进展。安装脱硫设施的钢铁烧结机面积由
2.9 万平方米增加到 13.8 万平方米, 安装率由19%增加到 88%。

2015年6月,新《环境保护法》实施后第一个世界环境日,国华电力设立“环保开放日”,正式上线环境信息公开系统,国内18家发电厂环境指标全部公开,接受社会监督,表达环保诚意。当日,国华三河电厂为主会场,6个分会场,共48家中央、行业、地方媒体和社会公众走进电厂看环保,在全国范围引起广泛关注。

“十三五”期间钢铁工业排放标准将大幅收紧,烧结机头颗粒物、炼铁颗粒烧结机头二氧化硫等主要排放标准将分别降低
60%、92%和 90%。钢铁企业未配套脱硫设施烧结机的 SO2 排放浓度通常在
600mg/m3以上,而据此前环保部的减排核查结果,已投运钢铁烧结脱硫设施平均综合脱硫效率不足
50%,很明显按新标准排放限值 200mg/m3
的要求,部分已投运的脱硫装置需进行改造提效,按
50%比例估计,需改造部分的烧结机面积约 6.9 万
m2。若每平米烧结机新建和改造成本分别以 25 万元和 12 万元测算,
“十三五”期间存量市场钢铁烧结烟气脱硫投资需求约为 130 亿元。

2015年11月,国华三河电厂作为京津冀首家“近零排放”电厂通过验收。发布会上,国华电力以一年多来的实践向社会公布:煤电近零排放技术可行、监控可靠、成本可控。

我国有色金属工业主要三废达标排放率均低于全国平均水平,
特别是二氧化硫、氮氧化物、烟尘、粉尘与国内平均水平相比还有较大差距。全国工业二氧化硫达标排放率为
89%,有色金属工业二氧化硫达标排放率为 76%
“十三五”期间,对于工业锅炉、有色金属冶炼等行业的二氧化硫排放进行控制,需投资约100
亿元,“十三五”期间新增项目运行费用 10 亿元。

2016年4月5日,国华定州电厂2号机组顺利完成超低排放改造后168小时满负荷试运行。至此,神华集团历时三年、总投资23.5亿元的改造工程全面完成,所属京津冀地区燃煤电厂全部实现“超低排放”。

发展空间

2016年5月27日,国家发展改革委副主任、能源局局长努尔·白克力到国华三河电厂调研,评价神华国华为京津冀地区大气污染防治工作作出了突出贡献,煤炭清洁发展思路更加符合我国实际,可借鉴、可复制、可推广。

“十三五”期间我国烟气脱硫行业仍有望保持较为广阔的市场空间,主要需求来自于以下四个方面:一是尚未安装脱硫装置的存量机组的脱硫建设需求。截至
2015 年末,未安装脱硫装置的煤电机组大约有 0.64 亿千瓦, 按照脱硫系统造价
150 元/千瓦测算,该部分存量机组的脱硫投资需求接近 100
亿元。二是新建煤电机组的脱硫建设需求。截至 2015
年底,全国煤电机组容量约8.8 亿千瓦。到 2020 年全国煤电装机规模力争控制在
11 亿千瓦以内。预计“十三五”期间新增煤电装机规模 2.2
亿千瓦,增量机组的脱硫建设投资需求将接近 330
亿元。三是已安装脱硫装置的存量机组的更新改造需求。

2016年底,由国华三河电厂牵头申报的《大型燃煤电站污染物近零排放改造技术研究及工程应用》项目荣获2016年度中国电力科学技术奖一等奖。

“十三五”期间,全国电力集团 90%以上的燃煤机组都计划实施超低排放改造,
预计实施超低排放的将超过8.0 亿千瓦(含已经实施的
15%~20%)。超低排放改造市场空间为 952
亿~1429亿元(包含已经完成的超低改造排放项目),分 3~4
年完成,扣除已经完成的超低排放改造项目约 12%,实际每年 257
亿元。四是非煤电领域的脱硫需求。

截至2017年7月底,国华电力共有52台机组实现超低排放,占公司国内燃煤机组台数的85%,除台山、宁海、锦界3家电厂部分机组超低排放改造正在进行、舟山电厂不必改造外,国内其他电厂均实现全厂机组超低排放。

由于煤电行业二氧化硫排放量占比逐年下降,排放控制的重点将转向其他行业,包括锅炉、钢铁、水泥等领域在内的非煤电烟气脱硫市场容量将进一步增加。《大气污染防治行动计划》
提出,“所有燃煤电厂、钢铁企业的烧结机和球团生产设备、石油炼制企业的催化裂化装置、有色金属冶炼企业都要安装脱硫设施,每小时
20 蒸吨及以上的燃煤锅炉要实施脱硫。”这部分市场的年需求规模在 80
亿元左右。在以上四方面需求的推动下,预计我国
“十三五”期间平均每年的烟气脱硫市场空间接近 423 亿元。
这意味着在未来几年内,烟气脱硫行业很可能迎来下一个投资高峰期。

国华电力的主动作为也赢得了公信,国家环保部2015年上半年主要污染物总量减排核查,国华12家电厂免于检查或免于现场检查。而2015年底,在国家三部委下发的文件里,国华电力首创的“超低排放”标准正式上升为行业标准。

3、脱硫设备行业的竞争格局

示范引领,国华电力一直在路上

随着大气污染物排放标准的不断提高和环保政策的不断趋严,
燃煤烟气脱硫市场近年来开始进入一个较快的发展阶段,行业竞争从拼技术、拼价格转变为拼服务、拼管理,行业将进入重新洗牌阶段。行业优势企业的竞争优势不断显现,市场份额将进一步扩大,而一些技术不过硬的小型脱硫企业则不断萎缩、退出,行业集中度将进一步提高。燃煤电站锅炉烟气治理方面,目前市场集中度较高,国有大中型电力企业拥有的脱硫工程公司具有先天优势,市场份额较高。在其他燃煤烟气治理领域,市场竞争则较为充分。

本着“先进适用、适度超前、创造价值”原则,国华电力在环保方面的科技创新既体现了先进引领,又实现了实用创效,吸引来各方学习。

4、进入脱硫设备行业的主要障碍

作为国家煤电节能减排示范电站的三河电厂,4台在役机组改造分别采用不同技术,为煤电节能减排提供了可参考的多元技术样板,成为超低排放的活教材。尤其是4号机组烟尘排放0.23毫克/标立方米,全国最优,破解了国际煤电机组烟尘指标达1毫克以下的技术“瓶颈”,刷新了煤电烟尘排放浓度的新纪录。仅为一年前完成改造的1号机组的二十分之一、国标煤电特别排放限值的八十分之一、改造前该地区排放标准的二百分之一。

技术壁垒

在此基础上,国华电力继续探索,2015年,成立以三河电厂为主体的“煤炭清洁高效利用创新示范中心”,首次采用众筹方式组织进行国家科技支撑计划课题———“大型燃煤电站近零排放控制关键技术及工程示范”中试平台的研究和实践。2017年5月12日,中试平台完成72小时满负荷试运行。

脱硫设备属于非标准化设备,需根据不同行业生产过程、不同工况条件下产生的烟气特征采用相应技术。这种非标准化制造的特征提高了产品设计和制造的难度,增加了产品工艺流程的复杂程度,在一定程度上对行业新进入者形成了技术壁垒。

与此同时,国华电力依托锦界电厂600兆瓦亚临界燃煤机组建设国内首个燃煤电厂燃烧后二氧化碳捕集、运输、咸水层封存全流程示范项目,为燃煤电站实现真正意义上的“近零排放”探索技术路径。在更广泛的合作之下,PM2.5控制技术研究、大气汞排放控制等一批引领性高科技项目也在有效推进。

经验壁垒

发电厂创造价值,建筑物传承文化。一个个传承着厚重的责任文化的现代工业艺术品,一座座矗立在祖国各地、环境和谐的国华美丽电厂,就像一张张清新怡人的“绿色名片”,呼应着生态文明、美丽中国的梦想,呼应着民生幸福的期待,诠释一个责任国企的担当。国华电力,在绿色发展中筑梦蓝天!

脱硫设备需要根据不同行业生产过程、
不同工况条件下产生的烟气特征采用相应的技术,需要根据具体情况进行非标准化制造。不同类别的脱硫设备制造经验积累需要较长的时间,这对行业新进入者形成了经验壁垒。

资金壁垒

脱硫设备属于技术、资金密集型行业,进入者需要投入资金用于专业技术与设备的研发或引进,配备大量经验丰富的专业技术人才和管理人员。

5、影响本行业发展的有利和不利因素

有利因素

①国家产业政策环境的支持

近年来, 随着国家对环境保护重视程度不断加强,
一系列政策文件陆续出台,为脱硫行业的快速健康发展创造了良好的宏观环境。《大气污染防治行动计划》要求,所有燃煤电厂、钢铁企业的烧结机和球团生产设备、石油炼制企业的催化裂化装置、有色金属冶炼企业都要安装脱硫设施,每小时
20
蒸吨及以上的燃煤锅炉要实施脱硫。《燃煤锅炉节能环保综合提升工程实施方案》继火电行业大幅提高排放标准后,首次针对非电行业燃煤工业锅炉的提标改造提出要求。

《关于推行环境污染第三方治理的意见》着力开始培育第三方治理市场,除尘脱硫脱硝行业的第三方治理工作也正在大力推进。

《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014~2020
年)》规定东部地区新建煤电机组大气污染物排放基本达到超低排放限值:烟尘、
SO2、 NOx 排放浓度分别不高于 10mg/m3、 35mg/m3、 50mg/m3(基准氧含量
6%条件下),中部地区新建机组原则上接近或达到超低排放限值,
鼓励西部地区新建机组接近或达到超低排放限值;且要稳步推进东部地区现役煤电机组的超低排放改造,鼓励其他地区现役煤电机组的超低排放改造。同时,该文件支持同步开展大气污染物联合协同脱除,控制三氧化硫、汞、砷等污染物排放,拉开了煤电机组升级超低排放的大幕,使超低排放成为未来几年煤电机组大气污染治理的重点。

《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》前所未有地提出了绿色发展理念,并且规划通篇也贯穿绿色发展理念,将环境保护工作提高到了新的历史性高度。该文件提出加强大气污染治理、提高环境质量等任务和目标,提出对
SO2 和 NOx
继续实施总量控制,增加细颗粒物为约束性指标;提出燃煤锅炉脱硫脱硝除尘改造、钢铁烧结机脱硫改造、水泥窑脱硝改造等重点工程。

《“十三五”节能减排综合工资方案》提出优化产业及能源结构,加强重点领域节能等能源方面的工作任务,继续推进节能降耗工作。对于环保领域,方案提出要强化主要污染物减排、大力发展循环经济、实施节能减排工程等多项工作任务。在大气污染治理领域,加快推进以气代煤、热电联产,促进移动源减排;加大散煤清洁化治理力度;深化供热计量收费改革,完善脱硫、脱硝、除尘和超低排放环保电价政策,加强运行监管,严肃查处不执行环保电价政策的行为。

②燃煤烟气排放标准的提高

2011 年 7
月《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)颁布,该标准进一步严格了二氧化硫的排放浓度要求,对烟气治理产业将产生深远影响。《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2014)和建材、有色等行业大气污染物排放标准均对相应行业二氧化硫排放浓度做出了明确要求,
这些标准的提高将有利于脱硫行业的健康发展。

2015 年 12 月,国务院第 114
次常务会议和国家三部委《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》指示要求,决定全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造,大幅降低发电煤耗和污染排放。在
2020 年前全国具备条件的机组都将达到超低排放,现役机组平均供电煤耗低于
310 克标煤/千瓦时。

《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014~2020
年)》规定东部地区新建煤电机组大气污染物排放基本达到超低排放限值:烟尘、
SO2、 NOx 排放浓度分别不高于 10mg/m3、 35mg/m3、 50mg/m3(基准氧含量
6%条件下),中部地区新建机组原则上接近或达到超低排放限值,
鼓励西部地区新建机组接近或达到超低排放限值。

③行业技术水平的提高

燃煤烟气脱硫技术经过多年的发展,
技术水平已经从过去的高成本低效率发展到现在的低成本高效率,
而工艺技术多样化的格局也正在向钙基湿法脱硫等主流技术集中,技术水平的提高对整个行业的发展将产生积极影响。

不利因素

烟气脱硫等烟气治理行业属于政策导向型行业,
行业发展受国家环保政策影响较大。未来如果发生国家环保政策力度减弱,或者相关政策未能得到有效执行等情形,将会对行业发展产生不利影响。

标签:脱硫设备 燃煤烟气 环境保护