世界节能环保设备产业发展动态
目 录
(二)水供应/废水处理、回收/循环和废弃物管理市场规模不断扩大
世界节能环保设备产业发展动态
(2013)
节能环保产业是指为节约能源资源、发展循环经济、保护生态环境提供物质基础和技术保障的产业,主要包括节能产业、环保产业和资源循环利用产业。其中,节能产业包括节能装备、节能产品和节能服务;环保产业包括环保装备、环保产品和环保服务;资源循环利用产业包括资源循环利用装备、资源循环利用产品、资源循环利用服务及再制造。加快发展节能环保产业,是调整经济结构、转变经济发展方式的内在要求,是推动节能减排,发展绿色经济和循环经济,建设资源节约型环境友好型社会,积极应对气候变化,抢占未来竞争制高点的战略选择。
根据我国《“十二五”节能环保产业发展规划》,节能技术和装备主要包括锅炉窑炉、电机及拖动设备、余热余压利用设备以及节能仪器设备等。环保设备产业是环保产业的重要组成部分,在环保产业链中处于基础性地位。环保设备是环境污染防治设备、环境监测专用仪器及综合分析装置、防治污染的专用材料和资源综合利用设备的总称。一般认为,环保设备产业主要包括大气污染治理设备、水污染治理设备、固体废物治理设备、噪声控制设备和环境监测仪器与系统五大领域。
节能环保设备产业作为机械制造业中富有活力的新兴行业,不仅是机械制造业实现振兴的新的增长点,也是机械制造业优化产业结构调整中重点发展的领域。
一、世界节能环保设备产业总体发展态势
(一)全球节能环保产业市场规模保持持续稳定增长态势
英国商务、创新与技能部门( BIS)在2012年5月发布的产业分析报告“Low Carbon EnvironmentalGoods and Services( LCEGS) Report for 2010/11”指出,2010- 2011年度全球环保产业市场规模达到7039亿英镑,比2009-2010年度的6822亿英镑增加了3.2%(图1)。
据上述报告预测,全球环保产业市场规模在未来数年将维持增长态势,年均增长率预计为3.3%。3.4%。
根据国际能源署发布的《世界能源展望2009》报告,从2010-2020年,全球节能投资将达1.999万亿美元,从2020- 2030年全球节能投资将达5.586万亿美元。全球节能装备产业已经形成了一定的规模,而且发展速度迅猛。据美国商务部统计,2004年全球节能装备产业市场规模约为5600亿美元,2007年约为6000亿美元,2008年达到6150亿美元,预计到2015年将达到8000亿美元,其中2008- 2015年年均增长率将达到3.8%,较1999- 2007年年均增长率提高1.5个百分点。
2009年世界发达国家再生资源产业规模已达6000亿美元,到2010年达到1.8万亿美元。再生资源回收总值以每年15%—20%的速度增长,在今后30年内,其规模将超过3万亿美元。该产业提供的原料将由目前占总原料的30%提高到80%。再生资源产业已成为全球发展最快的产业之一。
(二)水供应/废水处理、回收/循环和废弃物管理市场规模不断扩大
英国商务、创新与技能部门发布的报告指出,2010- 2011年度全球环保产业中水供应/废水处理领域市场规模最大,达到2517.72亿英镑,.相比2009- 2010年度的2447.31亿英镑增加了2.9%,预计2011- 2012年度将增加2.9%;其次是回收/循环领域,市场规模达到2016.13亿英镑,相比2009-2010年度的1947.08亿英镑增加了3.5%,预计2011- 2012年度将增加3.6%;废物管理领域的市场规模位居第3位,达到1512.75亿英镑,相比2009- 2010年度的1466.33亿英镑增加了3.2%,预计2011- 2012年度将增加3.2%(表1和图3)。
(三)发展中国家在全球广义环保产业市场占有一席之地
根据上述英国商务、创新与技能部门发布的报告,从地域分布看,2010-2011年度全球广义环保产业(包括低碳产业和可再生能源产业)市场中亚洲占据的市场份额与2009- 2010年度持平,为38%;美洲和欧洲位居其后,分别占据30%和28%的市场份额(图4)。从广义环保产业规模排名前十位的国家来看,处于发展中国家范围内的中国、印度和巴西分别位居第2、第4和第8位,其中印度比2009- 2010年度下降一位(表2)。
(四)节能环保已成为国际经济科技竞争的新领域
环境保护问题的多样性和复杂性,要求环保产业必须以技术创新为主线,加快产业技术研究开发和科研成果的实际应用,提高先进技术装备的应用普及率,促进产业整体技术水平提高,满足日益增长的环境保护需求。在应对国际金融危机过程中,世界各国特别是发达国家纷纷出台政策,投入巨额资金,加大对节能环保、可再生能源和低碳技术的支持力度,努力抢占未来经济科技竞争制高点,并试图通过制定更加严格的减排规则和设置碳关税壁垒,主导全球经济新的游戏规则,提高发展中国家生产成本和市场进入门槛。
发达国家已经建立了适应市场经济发展的国家技术标准体系并达到完善阶段,无形之中建立了一道坚固的绿色贸易壁垒。在完善的环保技术标准体系下,标准已深入发达国家社会生活的各个层面,为法律法规提供了技术支撑,并成为环保产业市场准人、契约维护、贸易仲裁、合格评定、产品检验、质量体系认证等的基本依据。例如,近年迅速升温的PM2.5问题,美国早在1997年就率先提出监测PM2.5标准,截至2010年底,美国和欧盟等主要发达国家已将PM2.5纳入空气质量标准并进行强制性限制。
(五)PM2.5监测设备市场有望迎来爆发式增长
监测PM2.5参数的技术路线有3种,分别为振荡天平法、B射线法以及光谱法等。国内外采用振荡天平法技术路线的生产厂家主要有赛默飞世尔、蓝盾光电子和武汉天虹等,而采用B射线法技术路线的生产厂家为美国METONE、法国ESA、先河环保、武汉天虹等企业。其中,赛默飞世尔占振荡天平法市场份额的50%以上。欧美国家在PM2.5监测仪器设备方面发展较早,但有一定的技术壁垒、价格高昂。国外如美国经过了四十多年的治理,大气PM2.5已基本达标,而且美国在PM2.5治理上标准较高,因此其设备成熟度更强。
日益频繁的雾霾天气迫使PM2.5防治进展加速,随着越来越多的地区加入到PM2.5的监测队伍,由此带来的市场机会也逐渐展现。根据环保部的时间表,2013年,中国将在113个环境保护重点城市和国家环境保护模范城市开展PM2.5和臭氧的监测工作;2015年,监测范围将被扩大到全国所有地级以上城市;从2016年起,全国各地都将按照新标准监测和评价环境空气质量状况,并向社会发布监测结果。因而,未来我国PM2.5监测设备市场前景广阔。
(六)“节能设备+ EMC”模式开辟低碳发展之路
在节能减排的压力下,潜在的带能市场需求不断得到激发:工业节能设备商将向节能服务商转变。节能市场上,节能服务公司的合同能源管理(EMC)成为了主要的模式。在节能设备销售中引进“合同能源管理”模式后,节能设备的市场占有率迅速提高。采用这种灵活的销售方式,耗能企业不需要投资就能分享节能收益,不但能长期享有节能效益,还能获得当前先进的技术和装备,提高了改造设备的可靠程度,也能增强企业的竞争力。
节能设备和合同能源管理的搭配开辟出了一条企业低碳发展之路,有利于低碳社会的建设与发展。如此,可以刺激绿色消费,改善耗能环境并提高终端用能产品的能源效率。用能企业不仅能够体验到节能产品所带来的价值,提高成本效益和社会效益,还可以减少能源利用,减少碳排放,真正实现节能又增效,实现低碳又发展。
二、主要国家和地区节能环保设备产业发展动态
(一)美国
1.总体概况
美国在环保设备领域领先地位稳固,尤其在水和空气污染控制设备领域。从具体区域来看,自上世纪末,美国的加利福尼亚、德克萨斯、纽约、宾夕法尼亚等地区,已拥有实力较强的环保产业。目前,加利福尼亚、宾夕法尼亚、德克萨斯、伊利诺伊、纽约、新泽西、马萨诸塞等州是环保业产值名列前茅的州。此外,美国再生资源产业规模庞大。2009年,美国再生资源产业规模已达2400亿美元,超过汽车行业,成为美国最大的支柱产业。
2.开发利用臭氧处理水力压裂废水新技术
美国伊克斯菲尔技术公司(EcosphereTechnologies)开发出了能够处理水力压裂废水的新技术。该4技术可以使石油开采商能够重复利用水资源,并减少水力压裂时化学品的使用量。该技术通过专业设备,在处理现场实时制造臭氧,不但避免了臭氧在运输过程中出现泄漏的可能性,还节省了运输过程中的燃料消耗,可以将臭氧使用量减少90%。
相比传统方法,该技术的不同之处在于:废水流过一个能够产生细心气泡的特殊容器,这个过程被称为形成气穴。之后,通过超声波来创造更多的气泡。形成气穴的过程不但分解了水中的生物污染物,使臭氧更为有效,还创造了许多能够起消毒作用的自由基。最后,该公司还会给废水通电,使水中的盐分沉淀。
3.重视建筑节能行业的发展
2012年3月初,美国能源部( DOE)公布,在2012年财政年度期间将有520亿美元的预算用于推动建筑能效技术的发展和应用,涵盖先进的供暖和空调系统,高效保温材料以及门窗和屋顶。该项预算将用于创新建筑技术的研发、示范工程和生产,以其加快市场化的进程,使得此类高效的产品可以为美国家庭和企业减少能源支出。
4.出台新政策加强对污染物排放限制
2012年,美国环保署( EPA)出台了新建发电厂污染物排放限制,明确设定了汞和砷、酸气、镍、硒和氢化物等有毒空气污染物的排放标准。汞和空气有毒物质标准中规定汞的排放量限制值为0,003磅/GWh,比2011年12月份规定的0.002磅/GWh略高出一些。通过征集来自行业和环境组织大量的意见和建议之后,EPA最终通过了上述标准的修订。修订标准对新建煤发电厂的颗粒物质排放和氯化氢的排放分别设定为0.09磅/MWh和0.01碚/MWh,并将煤电厂的1.0磅/MWh改为0.02磅,GWh。这些标准仅适用于未来新电厂,而不会改变现有电厂污染物控制技术的类型。
2012年3月28日,EPA还提交了有关修订更严格的汽油和汽车排放标准的议案,更新2012年有关石油和天然气生产中储存罐的性能标准等。建议更新石油和燃气储存罐标准是由于目前储存罐的容积已经超过了EPA之前所预计的。新标准将允许储存罐的拥有者和运行人员在一定时间内进行调整,以满足新要求,从而达到在设备生产过程中减少挥发性有机化合物的排放。
5.公布新措施促进环保技术出口
美国商业部( DOC)和环保署(EPA)予2012年5月14日宣布一项新措施以推动美国出口,这是美国总统奥巴马大规模国家出口战略( National Export Initiative)的一部分,即在2014年底出口量实现翻番。据悉,所谓的环保技术出口战略( ETEI)的首要目标是“在全球市场上推动美国环境技术、产品和服务”。EPA和DOC同时也与行业协会开展合作,通过增加对EPA的科学、技术和管理信息,商业部的国外市场分析以及促进出口的基础设施的获取来提升美国企业潜在的发展机会。
(二)英国
1.总体概况
英国商务、创新与技能部门发布的报告指出,2010-2011年度英国环保产业总市场规模达到241.14亿英镑,相比2009- 2010年度的235.00亿英镑增加了2.6%(表6.3)。其中,水供应/废水处理领域市场规模最大,达到83.73亿英镑,相比2009-2010年度的82.30亿英镑增加了1.7%;其次是回收/循环领域,市场规模达到71.74亿英镑,相比2009- 2010年度的69.36亿英镑螬加了3.4%;废弃物管理领域的市场规模位居第3位,达到52.10亿英镑,相比2009- 2010年度的50.71亿英镑增加了2.7%。
2.主打“绿色战略”促进节能环保产业发展
英国以政府投资为主导,大力促进节能环保商用技术的研发推广,已经在碳捕获等领域占领了节能环保产业的技术制高点。在强大技术力量的支持下,这一绿色战略可有效促使深陷衰退的经济尽快复苏。目前绿色经济产业是英国衰退期几个为数不多的规模迅速增长的领域,预计至2015年每年的增长率将超过4%。包括节能环保在内的绿色行业将创造40万个工作岗位,而且这一数字还将不断上升,到2020年,将有120万人从事节能环保的绿色工作。
此外,英国企业在低碳、能源效率和可再生能源技术等领域形成了自身优势,主要包括自动监测和定位、节能建筑和建材、能源审计和热电联产。
(三)德国
1.总体概况
节能环保产业已成为德国一大支柱产业。在德国工商会注册的环保企业达1.1万多家,从业人数近200万人,约占总就业人数的4%。全球市场近五分之一的环保产品来自德国,该国环保技术贸易额占世界总贸易额的1/6。2012年1月31日,德国环境部发布的《德国环保产业报告》显示,德国环保产业已成长为年产值760亿欧元,占世界环保产业贸易额的15.4%,近80%的环保产业生产领域为研究和知识密集型的产业。
德国是全球再生资源利用率最高的国家,由此节约了大量的原材料和能源。德国的居民生活垃圾和企业生产垃圾的利用率分别达到57%和58%,再生资源的回收利用不仅节约了资源,而且由于生产流程的减少,使生产过程的能耗和污染排放大大降低,达到节能和环保双赢的目的。
2.加强技术创新,拓展国际市场
自企业持续不断的技术创新,是德国保持其在在节能环保领域国际竞争力重要基础。如德国机械设备供应商基伊埃公司( GEA)推出系列新型分离器,以满足日益严格的环境保护要求。其中,Bilge Master分离器无需采用吸附过滤器或化学物质,仅需采用机械分离就能帮助船舶满足污水处理后残油含量低于百万分之十五的要求;GEA Westfalia分离器能满足在核心海域船舶污水处理后残油含量低于百万分之五的要求。其次,为拓展市场,德国的环保节能技术与设备企业加大了与发展中国家的合作,并且因地制宜地采取了“本土化”战略。如,总部位于德国的琥珀公司是处于全球领先地位的水处理、污水处理、污泥处理专业性设备公司,自1994年进入中国后,其格栅、污泥浓缩脱水等设备已成功运用于上海白龙港和竹园、北京小红门和清河、长沙花桥、重庆太平门和唐家沱、郑州马头岗等多个大型污水处理项目。2012年8月,琥珀环保技术(太仓)有限公司正式开张,将“德国品质”与“本土化”战略融合,进~步拉近与客户的距离,直接面向中国市场,提供与德国总部同质的产品。
3.通过多种手段推进建筑节能技术的应用
德国对建筑行业的节能非常重视。一是通过立法提高标准。德国对新建建筑制定了严格的使用能源最高限额(消耗一次性能源为70KWH/㎡·a),外墙散热每平方米不得超过0.35W,对保温材料和保温层厚度也制定了严格的标准。在德国,建筑开发商在出售房屋时必须出具一份“能耗证明”,告诉消费者该住宅的年能耗量,包括供暖、通风和热水供应等。二是通过技术开发与创新实现节能减排。通过材料革新、采用高效通风设备和照明节能等措施,使其在使用寿命期限内的采暖能耗降至15KWH/㎡·a。三是通过资金补助和低息贷款促进现有建筑物的节能改造。德国政府拿出巨额资金用于补贴老式建筑物改造,对建筑节能改造项目以能耗降低的多寡提供不同量的低息贷款,以期实现家庭二氧化碳零排放目标。
(四)日本
1.总体概况
日本的节能环保产业发展迅猛。2012年5月15日,日本环境省公布的统计数据显示,在2010年的一年间,日本节能环保产业产值占到国民生产总值的6.7%,相关产业的整体规模已经达到了69兆2000亿日元,共雇佣184.6万人,使日本的就业总人数增加了2.7%。
日本的环保产业主要集中在九州、关西等地区,尤其是日本大阪府所在的关西地区是日本环保产业最集中、发展水平最高的地区,中小型环保企业众多,这些企业在水处理、固体废弃物处理以及土壤修复等方面拥有各类先进专利技术。
先进的环保技术,对日本的环保产业做出了巨大贡献,日本不仅在短时间内降低了工业污染程度,而且发展了低成本、高效益的新型污染治理技术,创造了节能的全新生产流程,形成了有国际竞争力的环保设备生产企业。目前,日本的环保技术领先世界水准,环保技术和产品出口已成为日本出口的主要支柱之一。
“3. 11大地震”发生后,日本产品供应链曾一度被迫中断,但也推进了日本可再生能源的开发和节能环保产品的普及。另外,灾区垃圾的处理和放射性物质的除污染工作都成为首要之急,推动环境关联产业迅速发展。
2.新型节能环保设备和技术不断浦现
在稀有金属回收技术方面,日本形成了以国家为中心研发基础技术,民间企业推进应用技术开发的体系。目前正在研究的有选择性分离、分解技术和酸浸出技术等。这些技术一旦研发成功,就能解决现有技术成本高、金属元素识别度低以及环境威胁等问题,大大提高稀有金属的回收率。
在水污染控制设备方面,日本龙谷大学与日本氯工程公司于2013年2月共同研发出一种不会产生污泥的工业排水处理装置。该装置通过电解处理法,使处理中用到的药品能够循环利用,整个过程中不产生污泥。
3.着眼新兴国家节能市场
日本企业着眼新兴国家的节能市场,预期“双边信用制度”的建立,积极推销节能技术和产品,积累业绩,计划在抢占市场的同时获得更多的排放权。新日铁住金联合JFE制钢、神户制钢、日新制钢向印度钢铁企业有偿提供废热回收等20项节能技术;清水建设向蒙古提供利用地热供暖技术,减少普遍使用的煤炭炉,降低排放;三菱商事在越南普及日本厂家的高效节能空调技术,控制夏季电力消耗。
4.出台节能环保新政,加强监督管理
2012年7月,日本政府确定了到2020年的中期经济增长战略即“日本再生战略”的最终文案,提出了11个具体战略和38条施政对策,确定了节能环保,健康医疗、农业渔业、中小企业对策共4个“日本再生工程”。根据“战略”的最终文案,到2020年底,日本将在节能环保领域新增50万亿日元市场需求和140万个就业岗位,
在对企业执行国家节能环保标准的监督管理方面,日本有一套完整的分级管理模式。以首相为首的国家节能领导机构负责宏观节能政策的制订;经济产业省及其下属的资源能源厅和各县的经济产业局为节能的指导机关,负责节能和新能源开发等工作,起草、制订涉及节能的详细法规方案;受政府委托的约30家节能中心负责对企业的节能情况进行检查评估,提出整改建议,并负责能源管理员资格考试等工作。
在政府的支持和引导下,日本企业纷纷将节能视为企业核心竞争力的表现,重视节能技术的开发。日本节能中心每半年公布一次节能产品排行榜。目前,日本节能电器产品发展迅速,绝大部分空调的耗电量已降到10年前的30%-50%。日本政府还通过改革税制,鼓励企业节能,大力开发和使用节能新产品。新修订的《节能法》还加大了对未达标企业或产品的处罚力度。
三、世界节能环保设备与技术发展动态
(一)高效节能设备与技术
1.建筑节能
按照国际通行的分类,建筑能耗是指民用建筑(包括居住建筑和公共建筑)使用过程中的能耗,主要包括采暖、空调、通风、热水供应、照明、炊事、家用电器以及电梯等方面的能耗,其中采暖、空调、通风三者的能耗总和占到65%左右。
建筑节能技术是当前国内外节能领域的研究热点。建筑节能主要分为两部分:建筑物的节能和空调系统的节能。毽筑物的节能主要考虑建筑物规划设计、增强围护结构隔热保温性能、设置遮阳设施等。空调系统的节能主要考虑减少冷热源能耗、输送系统的能耗及提高系统的运行管理等。
由于经历了几次能源危机,欧洲、美国、日本等发达国家普遍重视建筑节能,一大批新的技术和能源被引入到新建建筑以及已有建筑的改造中,取得了显著的节能效果。这些新技术主要包括新型保温材料、遮阳技术、太阳能利用技术、自然及机械通风技术、新型采暖空调设备、燃料电池、微型燃气轮机、计算机控制技术等等。
2.化工节能
化工行业采用高效节能设备(高效分馏塔、换热器、空冷器、泵、压缩机、加热炉等)有直接明显的节能效果。世界各国对于化工高效节能设备的研究改进主要集中在以下几个方面:①传质设备。包括高容量的塔盘、构型填料、革新的不规则填料及静态混合器。②换热器。全世界管壳式换热器每年的贸易额为30多亿美元,有关制造方法也不断得到改进,以减少结垢因素和提高传热系数。③旋转设备(压缩机、泵)。目前,主要研究集中于改进其使用寿命和性能,并降低成本。④反应器。用先进的模拟方法设计新的反应器。⑤锅炉。垒世界锅炉的年贸易额为4.0亿~4.5亿美元,目前的研究集中于改进裂解炉,水蒸气重整和提高高压锅炉的效率和总体性能方面。
改进工艺过程是化工企业节能降耗的重要手段。通过改进工艺,降低工艺总用能和过程损耗,从源头实现节能降耗。工艺改进主要包括采用新的催化剂和助剂等提高目的产品收率;开发新工艺,提高装置操作弹性,从而降低能耗。例如,以近年来已广泛采用的分子筛变压技术、膜分离技术和物理溶剂技术代替传统的化学吸收、精馏、萃取和深冷分离等,取得了非常显著的节能效果;在制氢中采用变压吸附代替传统的气体净化装置,可大大简化流程,节省投资,降低能耗24%—30%;在醇类的浓缩中采用膜分离技术代替传统的精馏塔,能耗可降到原来的1/50。
(二)大气污染控制设备与技术
1.汽车尾气净化器
控制机动车尾气排放污染最有效的措施是安装汽车尾气净化器。汽车尾气净化器的工作原理是利用排放废气中残余的氧和排气温度,在催化剂表面进行氧化、还原反应,分解尾气中的有害气体,再通过斯帕结构进行二次过滤。汽车尾气净化器由里面的载体来实现其净化功能,载体由壳体、衬垫及催化剂等部件组成。发动机排出的CO、HC、NOx等有害气体经过催化转化器产生化学反应转化成对人体无害的C02、N2、水蒸气再排人大气中。
目前市场上普及的汽车尾气净化器使用的大多是金属载体。金属载体具有低比热、壁薄、高开孔率、耐高温、抗震、价格便宜等特性。由于金属的物理特性,金属载体所用的金属箔带可以达到0.02毫米的厚度,使金属载体的开孔率得以大幅度的提高,降低了背压,并且具有更大的几何表面积,单位体积的净化效率得以提高,可在相同转化率的条件下,采用较小的外形尺寸。
目前,世界上较大的汽车尾气净化器生产厂商主要有巴斯夫( BASF)、庄信万丰(Johnson Matthey)、优美科( Umicore)和德尔福(Delphei)等.它们的产量占整个汽车尾气净化器市场的95%左右。
2.VOCs的排放控制技术
VOCs(挥发性有机化合物)排放源包括自然源和人为源。人为源包括移动源和固定源丽大类。移动源是指机动车、轮船、飞机等各种交通运输工具的尾气排放。固定源包括生活源和工业源等。生活源对象复杂,包括建筑装饰、油烟排放、焚烧、燃煤、服装干洗等;工业源涉及行业众多,包括炼油与石化生产、油品(溶剂)储存、运输和销售过程以及有机精细化工产品应用(如涂料、胶粘剂等)等多个环节,为重点控制源。
VOCs的排放控制技术主要分为回收技术和销毁技术。回收技术包括吸附技术、吸收技术、冷凝技术及膜分离技术等;销毁技术主要有热力燃烧、催化氧化、生物氧化、光催化氧化、等离子体技术等。VOCs的种类繁多、性质各异,所涉及的污染行业、工艺过程繁杂,污染气体排放情况差异很大,单一的治理技术不可能满足所有VOCs废气的治理要求。目前发展的主流技术有吸附回收技术、催化氧化技术以及由吸附和催化技术集成的吸附浓缩,氧化燃烧技术。
催化氧化技术是指VOCs在催化剂的作用下完全氧化为C02和H20等产物的处理技术,可以高效、彻底地处理含有复杂组分的VOCs气体。催他氧化净化装置一般包括传统的催化氧化装置和蓄热式催化燃烧装置。高性能的催化材料是催化氧化技术的关键。一般来说,催化剂活性成分主要包括钯、铂等贵金属,铜、锰、钴等单一过渡金属氧化物和镧、铈等稀土氧化物以及复合氧化物(钙钛矿、尖晶石等)。载体主要有氧化铝、氧化硅、氧化铈、氧化锆等氧化物,沸石,蜂窝陶瓷,金属载体,活性碳纤维等。目前国内外已有不少催化氧化VOCs的工业实践,但仍缺乏低温起燃性好、稳定性好、抗中毒性能与适应性强的广谱性催化材料与专用催化材料。
3.光催化技术
光催化技术作为一种“绿色”技术广泛应用于大气污染处理。在光子的照射下,半导体价带中电子受激发跃迁到导带,在价带中形成空穴,电子和空穴分别与O2和H20或表面羟基作用形成强氧化性的超氧自由基和羟基自由基,从而降解污染物。日本和欧洲较早地开展了光催化剂去除大气中低浓度NO的研究,开发的光催化剂应用在路面、隧道和建筑物表面,能够有效去除20%—60%的NO。目前已应用的催化剂基本为Ti02,由于其较宽的禁带(3.2ev)需要紫外光(只占太阳光谱的3-5%)照射才能激发活性,从而限制了对可见光的利用(400nm<入<750nm,占太阳光谱的43%)。因此,开发具有可见光响应的光催化剂,从而充分利用太阳光能量是光催化领域的研究重点。另外,在复杂的大气污染条件下,光催化建筑材料的寿命以及对大气环境的影响也是其能否广泛应用的关键。
4.新型大气污染控制设备与技术
新加坡高科技公司Ecospec最近开发出一种利用水来减少海运过程中温室气体排放的新系统。该系统被命名为CSNOx,可显著减少温室气体的排放,同时不会产生二次污染物。该公司的CSNOx废气处理系统已经安装到了加拿大轮船公司“Spruceglen”号北美五大湖货船上。
CSNOx是一套航运燃油废气处理系统,利用电解质原理,把海水的pH值从8提高到10左右,再把这种碱性的海水淋洒在废气中,中和偏酸性二氧化碳、二氧化硫筹废气,使之变成无害气体。Ecospec公司设计的CSNOx废气处理系统既可以在闭环条件下,又可以在淡水条件下一次处理硫氧化物( SOx)、氮氧化物(NOx)和二氧化碳(C02)3种气体。为满足不同船东的要求,该公司已经开发了几种CSNOx废气处理系统。除了采用CSNOx废气处理系统对三种气体进行处理外,CSOx系统为主要处理硫氧化物排放的系统;CNOx系统为处理氮氧化物排放的系统。
(三)水污染控制设备与技术
1.发达国家污水处理设备发展现状
发达国家污水处理设备目前已达到高度现代化水平,具有以下特点:一是城市污水和工业废水处理设备已实现标准化、定型化、系列化和成套化,已构成门类齐全、商品化程度高的水处理设备工业。二是水处理单元设备,如沉淀、过滤、萃取、吸附、微滤、电渗析等已形成专业化规模生产,品种、规格、质量相对稳定,性能参数可靠,用户选择十分方便。三是城市污水成套设备向大型化发展,工业废水处理设备随着工艺的成熟而趋于专门化、成套化。四是与水处理相配套的风机、水泵、阀门等通用设备已逐步实现专门化设计,并组织生产,以满足特殊需要。五是水资源紧张、水体富营养化、饮水安全导致废水深度处理设备和消枣设备有相当程度的发展。六是厌氧处理技术重新引起重视,促进了厌氧处理设备在高浓度有机废水处理上的应用。
2.生物增效技术
生物增效技术是一种高效污水处理技术;也是一种天然的绿色环保技术,可以有效控制水污染,实现减排。这项技术通过加入具有特定降解能力的生物菌群,增强污水处理系统自身的功能,具有操作简便、无二次污染等特点。生物增效技术可用于有机物降解、氨氮去除、快速启动、故障恢复、臭味控制、消除富营养化等方面,在市政污水、工业废水(皮革、石化、造纸、食品、酿造等)及景观水体处理中应用广泛,能提高处理效率、简化运行操作、降低运行成本。实践证明,生物增效技术符合节能减排要求,一方面,在系统进水污染物总量不变、保证总出水达标的情况下,逐步减少稀释水(或消泡水)的用量;另一方面,提高系统抗冲击负荷的能力,稳定二沉池出水水质,降低波峰,从而减少后续处理费用。
3.新型水污染控制设备与技术
阿法拉伐公司目前已经推出第三代不含化学品压载水处理系统PureBallast3.0。PureBallast压载水处理过程可分为两个阶段:预处理和最终处理。压载水泵通过海底门吸入压载水,首先让压载水通过孔径50 y,m的过滤器以除去大于50 ym的生物,然后送入Benrad AOT Puerifer,小于50ILm的生物在压舱水通过光触媒装置时被杀灭。在光触媒装置中,用紫外线照射二氧化钛产生羟基,利用该基团夺取微生物等细胞膜内的氢元素,从而杀死微生物。经过AOT工艺处理过的压载水,通过管路送入各压载舱。虽然羟基对所有的生物毒性很强,但由于存在时间只有短短数微秒,所以不会残留在处理过的压舱水中。PureBallast 3.0压载水处理系统基于之前推出的处理系统技术,将大幅提高其紧凑型、能效、灵活性而且安装方便。新的处理能力为1000立方米/小时的反射器全功率运行时只消耗功率100千瓦,至少比以前的系统节能30%。在不需要全功率运行时,节能可能高达60%。
2013年2月,日本龙谷大学与日本氯工程公司共同研发出一种不会产生污泥的工业排水处理装置。该装置通过电解处理法,使处理申用到的药品能够循环利用,整个过程中不产生污泥。该装置的处理能力为以往方法的约10倍,而成本仅为1/10左右,有望被小型工厂等引进。通过此项新技术,在工业排水中加入铁离子等成分会生成强氧化剂,能将有机化合物成功分解为二氧化碳和水等。电.解处理中使用的铁离子等药品可循环利用,因此不会产生铁等污泥。
(四)固体废弃物处理设备和技术
焚烧是目前世界各国广泛采用的垃圾处理技术。国外垃圾焚烧技术的广泛应用主要得益于经济发达、垃圾热值高及具有成熟的焚烧工艺和设备。目前应用的焚烧炉型主要有机械炉排焚烧炉、回转窑焚烧炉和流化床焚烧炉等。
1.机械炉排焚烧炉
机械炉排焚烧炉作为国外垃圾焚烧最早的炉型,已经有了100多年的发展历史,该种燃烧方式能基本适应发达国家垃圾分类收集、热值高的特点,在处理组分较为简单、热值较高的垃圾时具有处理量大、工艺成熟的优点,先后发展了顺推炉排、逆推炉排、滚动炉排等炉型。机械炉排焚烧炉的制造厂家主要有德国马丁、吉宝西格斯、Babcock Wilcox公司、日本三菱重工、日本田熊、美国底特律炉排公司、德国鲁奇等。
2.回转窑焚烧炉
回转窑焚烧系统系衍生于己广泛用于水泥工业中耐火砖衬里回转锻烧窑谩计。垃圾由倾斜且缓慢旋转的旋转窑上方前端送入,由旋转速度控制垃圾前进速度,使垃圾在窑内往前输送过程中完成干燥、焚烧及灰冷却过程,而冷却后的灰渣由炉窑下方末端排出。回转窑整个炉体可由冷却水管及有孔钢板焊接形成桶形,也可由钢制圆桶内部加装防火衬组成,炉体向下方倾斜,分成干燥混合、燃烧及后燃烧三区段,并由前后两端滚轮支持,由链轮驱动装转动轮子而旋转炉体,垃圾在炉体上,因旋转而获得良好的翻搅及向前输送,预热空气由底部穿过有孔钢板至窑内,使垃圾能完全燃烧。
回转窑的特点是燃料适应性广,可焚烧不同性能的废弃物,此种炉型机械零件比较少,故障少,可以长时间连续运行。但回转窑的热效率低,如需辅助燃料时消耗较多,排出气体的温度低,有恶臭,需要脱臭装置或导人高温后燃室焚烧,由于窑身较长,占地面积大,且后燃室的炉排结构要求较为严格,因此其成本高,价格较昂贵。目前回转窑焚烧炉主要用于工业特殊和危险废弃物的焚烧处置。
3.流化床焚烧炉
作为一种高效、低污染的燃烧技术,循环流化床被公认为在燃烧复杂组分燃料时具有明显的优点的新型焚烧方式,属新一代的垃圾焚烧技术。在欧洲,流化床技术的代表是英国Kraerner Enviro Power AB公司,由其设计的第一台城市生活垃圾鼓泡流化床焚烧炉于1979年在瑞典建成,1984年建成第一台城市生活垃圾循环流化床焚烧炉,目前已推出113台流化床焚烧炉。日本有多家垃圾流化床焚烧炉制造厂商,其中主要有:石川岛播磨、三井造船、栗本、荏原制作所、日本制钢、神户制钢公司等。
流化床焚烧炉的主要特点是床层温度均匀,垃圾颗粒与流体接触好;反应快,焚烧完全,热强度较高,热效率一般可达80%—82%,垃圾燃烬率也非常高,焚烧后排出炉渣的未燃成分可达到1%左右;设备尺寸相对较小。但由于悬浮态燃烧方式的限制,其对进炉垃圾的颗粒度有一定的要求。
四、世界节能环保设备产业重点企业发展动态
(一)通用电气公司
总部位于美国康涅狄格州费尔菲尔德市的通用电气公司( General Electric Company,GE)是世畀上最大的多元化企业,提供包括能源、石油天然气、发电设备、水处理、医疗、家庭、交通运输和金融等广泛领域的解决方案。2012年,通用电气公司全球业务收入达1473亿美元,员工约315000人。
GE水处理及工艺过程处理公司隶属于GE基础设施集团,是全球领先的纯净水处理、循环水处理、原水废水处理以及工艺过程处理的知名供应商。GE水处理及工艺过程处理公司是全球唯一兼具全膜法和热法水处理技术的公司,能提供从膜片、膜元件、膜处理整机到膜系统和零排放系统等解决方案。该公司的膜系列产品涵盖整个过滤图谱,包括反渗透( RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)、微滤(MF)和膜生物反应器( MBR),并能提供电驱动膜,包括频繁倒极电渗析(EDR)和电去离子(EDI)。其热法蒸发结晶技术采用机械压缩、强制循环及晶种法阻垢等工艺技术可实现高难度、高浓度废水的零排放。GE水处理及工艺过程处理公司主要服务的行业包括钢铁、电力、炼油、化工、食品饮料、电子和市政等,可将各种具有挑战性的原水处理到满足客户要求的水质和水量,而且也关注于降低水处理能耗,极致地减少污染物排放,并通过高循环、宽用途等手段来再生和节约水源。
1.推出新一代厦渗透阻垢剂Hypersperse系列
为了帮助反渗透系统适应更复杂的水质,GE推出了新一代反渗透阻垢剂Hypersperse系列。新一代高性能控制结垢沉积以及减少颗粒污垢的液体阻垢剂已开发完成并投入使用,更重要的是相比以往,新一代阻垢剂可平均降低客户应用费用达20%。同时,配合新产品的应用软件也已升级到ArgoAnalyzer 4.0,更高的结垢控制值和更强的功能可以优化预测和加药量,使得客户系统的水回收率、出水水质、膜使用寿命等性能达到最优化。新一代阻垢剂可以和GE的反渗透监测工具True Sense View一起服务于客户,给予客户更清晰明确的控制目标,从而优化运行管理并应对复杂的水质。
2.获得全球最大污水处理厂订单
2013年1月,GE获得了一份千万美元级别的合同——为全球最大的污水处理厂提供8个泵驱动系统和过程自动化系统。该污水处理厂位于阿联酋的阿布扎比市外,处理后的水将用于当地农业。该泵站项目是阿布扎比战略隧道强化工程( STEP)的一部分。2030年全面投入运营时,该工厂每小时将能够处理高达7万立方米的污水而GE驱动系统将为污水泵提供动力。
根据合同,GE提供设计研究以及8个泵驱动系统(电机、变流器和变压器),这8个泵驱动系统的功率均为6.38MW,泵控制过程均为自动化。GE将在2013年下半年交付第一批设备供产品验证。GE还提供初步的谐波研究,帮助客户对整个工厂的电网进行研究,其综合的自动化解决方案旨在提高对泵和电机的控制。
3.新一代膜技术助力污水再利用
2012年,GE中国研发中心成功开发出新一代低污染反渗透膜,这项新技术相比普通的膜,具有耐污染物和使用寿命长的优点。普通膜在处理高污染物含量的污水之后会使得产水量明显下降,而频繁地清洗会加大成本与减少使用寿命,甚至某些污染物会与膜产生作用使得膜失去功能。相比普通膜,新一代低污染反渗透膜可以承受高碱和高温的双重恶劣条件。在钢铁行业等水质比较恶劣的情况下,在强碱性条件( pH=12)下,并在35℃—45℃的高温下,可以耐受强烈的化学清洗。另外,新型的低污染反渗透膜具有表面光滑和亲水的技术特点。正因为这些特性,污染物不会停智在膜的表面上,也不会黏附,从而有效过滤污染物。新一代低污染反渗透膜可以在工业污水回用、市政污水回用、污染地表水处理以及反渗透浓水处理领域发挥重要作用。
4.立足中国节能环保市场,加强与政府和企业深入合作
2011年12月,GE与辽宁省环保厅签约建立战略合作关系,双方将在环保领域开展合作。按照协议,辽宁省将与GE在大气环境治理及工业废气处理领域,合作研究推广脱硝、脱硫、脱二恶英等先进技术;在区域水系治理、工业水处理及垃圾、固体废物处理等领域,合作研究先进的处理措施及技术;合作研究推广“工业三废”综合治理、生物质气发电、工业余热余能综合利用等先进技术。
2012年11月,CE与中国化学工业桂林工程有限公司就无疏水阀不等压蒸汽供热系统以及电力节能等多个节能环保项目进行了广泛深入的交流。中化桂林向GE能源介绍了无疏水阀不等压蒸汽供热系统技术原理、系统构成及双钱如皋公司硫化车间蒸汽资源化项目的实施过程和效果,GE则对中化桂林提供的技术材料进行了相关的技术评估和投资评估。GE还与中化桂林就电力节能、工厂综合能源管理系统、智能化工厂管理系统等方面进行了交流,并确定未来将在水处理、烟气治理、高压变频电机改遣等更多的节能环保领域与中化桂林开展全面的技术合作。
2012年11月,GE与中国节能环保集团公司下属的中节能工业节能有限公司签署谅解备忘录,未来将加强双方在工业余热回收与发电业务上的合作。通过此次合作,双方未来将主要采用以GE公司的ORegen余热回收系统为核心的相关解决方案,为国内余热回收发电行业的发展带来新的推动力。ORegen余热回收系统的设计基于一种热力过热循环,可回收燃气轮机排出的余热,将其转化成为电力,同时又不产生任何额外的燃料及水消耗。ORegen余热回收系统已经应用于北美洲的一些石油天然气管道的压缩站运营中。石油天然气管道领域也是GE与中国节能在中国进行余热回收发电业务合作的重点应用领域。
(二)三菱重工业株式会社
总部位于日本东京都港区港南品川的三菱重工业株式会社( Mitsubishi Heavy Industries,Ltd.)是日本三菱集团的核心企业之一,其业务涵盖船舶、发电成套设备、环境装置、工业用机械、航空航天设备、空调等产品的制造、销售和工程实施。截至2012年3月31日,三菱重工的资本金达到2656亿日元,员工总数为68887人。2011- 2012财年,三菱重工的订单额达到31888亿日元,销售额达到28209亿日元。
三菱重工环境·化学工程株式会社是三菱重工的下属公司,主要生产和提供防止大气污染装置、防止水质污染装置、废弃物等的处理装置、热回收装置、污泥处理装置、污泥再生处理装置、废弃物再利用的相关设备、垃圾真空运输装置、垃圾中转设施等各种环保装置。三菱重工生产的城市垃圾焚烧设备三菱·马丁垃圾焚烧炉通过将具有独自的自动给料机构造的焚烧炉与各种装置合理配置,高效地进行垃圾的完全焚烧,并引入了各种自动化系统,即使是很少的人员也可以实现轻松的运行管理。此外,在彻底贯彻焚烧后的灰的减量化、排放气体的清洁处理等环境对策的同时,还以各种方式来利用余热。三菱重工还开发出采用湿式石灰石膏法的燃烧排气的脱硫技术,1972年起作为处理火力发电设备排气的工艺,目前已经交付了200套以上装置。三菱重工现在主要提供采用三菱重工白主技术的高性能脱硫装置——液柱式吸收塔( DCFS: Double Contact Flow Scrubber),可实现高脱硫性能、良好的节能效果和高可靠性。在解决火力发电设备的环境问题方面,三菱重工是能够提供综合排烟处理系统+.的所有设备(脱硝设备、电气集尘装置、脱硫装置、排烟脱碳装置)的厂商。
1.向印度企业输出排烟脱硫装置技术和电动集尘技术
2013年4月,三菱重工与印度国有企业巴拉特重型电力公司( BHEL)就提供排烟脱硫装置技术授权达成协议。三菱重工将向BHEL提供石灰石膏法及海水法排烟脱硫装置的设计、采购和施工( EPC),这种装置主要用于煤炭火力发电锅炉及工业锅炉。这是日本企业首次向印度企业提供排烟脱硫装置技术。
2013年6月,三菱重工机电系统公司( MHI-MS)与印度的成套设备辅助装置生产企业Tecpro Systems公司签订了提供电动集尘装置技术的授权合同。MHI-MS将向Tecpro提供电动集尘装置EPC相关技术。除了用于印度的发电及产业锅炉外,还可用于钢铁厂的生产工序等广泛领域。电动集尘装置是用于防止大气污染的粉尘处理主力设备,MHI-MS将通过合作进一步开拓市场需求,加速开展北务。
2.在华合作推进压载水处理装置
2013年5月,三菱重工与中国中船澄西新荣船舶有限公司签署合作协议,双方将合作推进在营运船舶上设置及改装压载水处理装置,由三菱重工提供压载水处理装置相关先进技术,并结合中船澄西新荣船舶的改装能力及成本竞争力,构筑在全球市场占据优势的体制。合作内容包括压载水处理装置的机型选定、设计、改装工程及销售等所有阶段,三菱重工将提供用于设置改装的设计图纸,并根据需要派遣技术指导人员,还将在其横滨工广对中船澄西新荣船舶的工程相关人员进行培训。
3.设立分公司加强中国环保设备市场销售
三菱重工环境·化学工程株式会社于2012年2月在北京市设立了垃圾焚烧和污水污泥处理等环保设备销售企业菱重环环境技术服务(北京)有限公司,以满足中国不断扩大的市场需求,紧密结合当地市场加强销售。除了向客户和商业伙伴提供支援,为获得新项目而进行调查和收集信息之外,还负责在当地采购向日本出口。
三菱重工环境·化学工程株式会社此前在中国接过25座普通大型垃圾焚烧炉的订单。2011年在北京获得处理能力为中国最高的3000吨/天的普通垃圾焚烧设备订单,在广东省佛山市取得1500吨/天的普通垃圾焚烧设备订单。
(三)赛默飞世尔科技公司
总部位于美国马萨诸塞州沃尔瑟姆(Waltham)的赛默飞世尔科技公司(Thermo Fisher ScientifcInc.)是科学服务领域的世界领导者,主要客户类型包括:环境与过程控制行业、医药和生物技术公司、医院和临床诊断实验室、大学、科研院所和政府机构等。借助于Thermo Scientific、FisherScientific和UnityJrM Lab Services三个首要品牌,赛默飞世尔科技将创新技术、便捷采购方案和实验室运营管理的整体解决方案相结合,为客户创造价值。2012年,赛默飞世尔科技公司全球业务收入达125.1亿美元,员工约39000人。
环境监测仪器是赛默飞世尔科技的主要产品之一。赛默飞世尔科技是世界上最大的空气质量监测仪器和系统的生产厂家,主要致力于空气质量监测仪器、污染源在线监测仪器和便携式有毒有害气体监测仪器的设计、开发、生产、销售和服务。作为全球最重要的辐射测量与安全仪器供应商之一,赛默飞世尔科技为核电站、工业厂矿、边堍口岸、商检海关、核研究机构、国土安全、军队、辐射管理部门、环保、医疗机构、应急响应等众多领域和部门提供高质量的辐射监测/射线检测产品。
1.致力于PM2.5监测仪器和技术的研发,新品不断问世
作为全球环境监测仪器领域的世界领导者,赛默飞世尔科技多年来致力于PM2.5监测技术的研究,可提供多种监测方法满足客户对数据多样化的需求。赛默飞世尔科技的锥形元件微量振荡天平技术( TEOM)是行业内唯一采用颗粒物质量直接测量方法的具有优异准确度和性能的颗粒物监测技术。其1405系列颗粒物监测仪的性能得到多家美国和国际权威机构(如美国环保署、加拿大和欧洲的测试机构等)的验证。为了最大限度地满足全球对于PM10和PM2.5的监测需要,TEOM系列仪器可以根据监测区域的监测目的、监测规范和颗粒物实际情况,选择是否配置膜动态测量系统( FDMS),如依据美国环保署的要求,为了监测含有挥发性物质的PM2.5颗粒物就应该首选配置膜动态测量系统的TEOM仪器。同时,赛默飞世尔科技也提供5030i SHARP Beta射线光浊度法颗粒物监测仪。由于其运行维护成本低,而且独特的双检测器混合同步监测技术使仪器能在高准确度的情况T进行PM2.5颗粒物浓度的快速监测,5030i SHARP在加拿大和欧洲被广泛使用。Thermo Scientific 5014i Beta射线连续颗粒物监测仪是一款独立的Beta射线法监测仪,可以应用于PM10、PM2.5、PM1和TSP的监测。
目前,赛默飞世尔科技已成为中国PM2.5监测设备的重要供应商。随着中国“十二五”期间PM2.5监测覆盖所有地级市,赛默飞世尔科技在空气质量监测方面还将有持续的增长空间。
2.着力在华研发能力,成立赛默飞世尔中国创新中心
2012年,赛默飞世尔科技亚太地区销售维持高增长,占公司总销售额的17%,同比增长15%,其中中国以超过7亿美元的年销售额成为赛默飞世尔科技全球第二大市场,已成为其深耕与长足发展的重点区域。
2013年6月26日,赛默飞世尔科技中国创新中心在上海正式投入使用,将集中针对中国及其他新兴市场发展势头强劲的环境安全等领域,开发满足并适合当地市场的新产品。这是赛默飞世尔科技着力本地研发能力、深化在华发展、提升客户服务的又一重要举措,旨在更快速及时地响应中国市场和客户的需求,贴近亚太及全球市场。赛默飞世尔科技中国创新中心斥资950万美元,以满足日益壮大的本地研发团队的工作需求。中心现拥有近百名研发工程师,预计未来2到3年内将增长至200到300人。创新中心还具备全方位的技术培训功能,能够提供全面且专业的产品使用培训,使客户零距离接触世界领先的解决方案,预计年平均培训2500人次。