工业环保治理专题研究展望调研投资分析报告文档格式.docx
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二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物这三项是雾霾主要组成，前两者为气态污染物，而可吸入颗粒物是形成重雾霾天气污染的关键因子，它们与雾气结合在一起，通过吸收和发散太阳光使能见度降低从而影响生存与健康。
比如1930年，比利时马斯河谷，两天内63人因空气污染死亡；
1952年―伦敦雾霾事件‖，在短短4天时间内，造成4000多人死亡，两个月后，又有8000多人去世；
1955年和1970年洛杉矶的两次光化学烟雾事件分别造成了400人死亡和全市四分之三人口患病；
1980年代，巴西的库巴唐，因空气污染，35%的婴儿活不过1岁，种种前车之鉴触目惊心，大气防治迫在眉睫。
霾从哪里来？
工业污染、散煤燃烧和汽车尾气
大气治理的重点在于控制污染源头，雾霾主要来自工业污染、机动车、燃煤、以及农牧业等。
大气污染源可分为自然和人为两大类。
自然污染源是由于自然原因，如火山爆发，森林火灾等而形成；
人为污染源是由于人类从事生产生活活动而形成。
人为污染源又可分为固定（如烟囱，工业排气筒）和移动（如汽车，飞机，轮船）两种。
固定源中，环保部又细分为工业污染源，生活污染源等等。
目前对于大气污染监测的主要指标有二氧化硫、氮氧化物和烟（粉）尘等。
工业污染源是最主要的污染源之一，分别占二氧化硫总排放量的88%、氮氧化物的68%，烟（粉）尘的84%；
而机动车尾气的排放量也占氮氧化物总排放量的30%。
PM2.5相当一部分来自污染气体相互反应转化生成的二次颗粒物。
机动车所排放的污染物大部分气态污染物，比如说氮氧化物VOC，它在后期会产生二次颗粒物，氮氧化物会变成硝酸盐，VOC会变成二次有机颗粒物，同时，氮氧化物和VOC的存在，还会促进二氧化硫向硫酸盐的转化。
散烧煤缺乏排放数据统计，实际危害或为集中燃煤数倍。
国家统计局数据显示，2015年，全国火电行业燃煤16.54亿吨，生活燃煤0.93亿吨，二者比例约为100:
6。
但缺乏关于散烧煤的具体数据，因为散烧煤点源多、分布散，难以统计。
据相关数据显示，河北省与北京市的散煤燃烧约为总燃煤量的10%，但由于散煤品质差、排放未加任何处理，散烧煤烟尘含量可以达到700-800mg/m，二3氧化硫达到2000mg/m。
我们据此测算，散烧煤烟尘排放浓度超出火电标准203倍，SO2排放浓度超出火电标准10倍。
尽管散烧煤仅占总燃煤量的10%，排放的烟尘与SO2废气量却几乎与集中燃煤相同，甚至超出火电燃煤数倍。
图4：
主要废气排放指标来源构成
图5：
2015年电热行业与生活消费的煤炭消费量比例
京津冀三地由于工业化程度不同，主要污染来源差异较大。
京津冀地区由于工业化程度、产业结构、生态格局等不同。
主要污染来源差异较大。
其中，北京属于后工业化，大气污染主要来自交通污染；
天津属于工业化后期，石油化工污染贡献大；
河北属于工业化中期，散煤燃烧以及农畜牧业污染贡献较大。
图6：
PM2.5二次生成过程
表1：
京津冀复合大气污染格局
图7：
北京PM2.5组成（北京地区1999-2009年平均）
图8：
2012-2015年北京雾霾来源占比
图9：
2012-2015年天津雾霾来源占比
图10：
2012-2015年石家庄雾霾来源占比
治霾效果怎么样？
年均浓度下降，冬季浓度上升
从主要污染物排放量控制来看，二氧化硫与氮氧化物减排效果较显著，烟（粉）尘的排放量治理效果不明显。
国家统计局数据显示，2015年废气排放含二氧化硫1859.12万吨、氮氧化物1851.02吨以及烟（粉）尘1538.01万吨，占比分别为35.42%、35.27%、29.31%。
我国经过多年大气污染治理，二氧化硫与氮氧化物减排效果较明显，2015年，全国二氧化硫、氮氧化合物排放量较2012年分别下降了12%、21%，改善效果明显，其中二氧化硫排放量达到―九五‖实施总量控制策略以来的历史最低值，但烟（粉）尘的治理情况不甚乐观，2015年的排放总量较2012年增长了24%。
图11：
2015年三种主要大气污染物比例
图12：
2006-2015年三种主要大气污染物排放量变化情况
卫星遥感图显示北京雾霾年均浓度从2013年起逐步下降。
中科院遥感与数字地球研究所的卫星遥感观测图显示，京津冀及周边地区的颜色最重，从红色到黄色深浅不一。
红色代表PM2.5的年平均值（单位：
mg/m）在120到150之3间，黄色代表90到120之间，绿色代表60到90之间，蓝色为30到60之间。
一组北京市从1999年到2016年的卫星遥感观测图显示，2013年最红，其后几年逐渐变绿变蓝。
中科院遥感与数字地球研究所研究员顾行发指出，从2013年采取大气行动计划以后，卫星遥感图反映的是全年平均综合情况，可以明显看到主基调由红变成了绿，变成了蓝，PM2.5平均值稳步下降。
图13：
全国雾霾卫星遥感观测图（2013年）
图14：
1999-2016年北京雾霾情况变化图
冬季雾霾严重的原因？
天气地形是外因，排放量是内因
外因：
近几年京津冀逆温层高度变低，越来越不利于污染物的扩散。
京津冀方有太行山脉和燕山山脉，是一个弧状山脉，容易聚集污染物。
中国气象局数据显示，2013年的逆温层高度是1700米，2014年是2000米，2015年是1000米，2016年变成了500米。
中国工程院院士清华大学环境学院院长贺克斌解释，如果把京津冀地区比做成一个房间，这个房间本来就不是南北通透的，只有一面有窗，而且随着全球气候变暖，冬季的风少了，不仅风少了，屋顶的层高也低了。
由于逆温层上面是暖的，下面是冷的，空气的垂直扩散对流很弱，不可能突破逆温层，在这个情况下污染状况就压缩在逆温层之下，就像房间越来越小了。
图15：
2013-2016年京津冀逆温层高度变化示意图
内因：
京津冀工业聚集，排放污染严重，冬季采暖燃煤增加，污染物排放量进一步上升。
京津冀工业聚集，排放污染严重。
京津冀的钢铁产量占了全国40%～50%，京津冀及周边地区消耗的煤每年超10亿吨，高于美国全国消耗煤总量。
并且，煤炭消费量在快速增长，过去年人均消耗煤不到1吨，现在平均每年每人消耗3～4吨。
冬季在中国北部地区要采暖，使京津冀各种污染物的排放量平均增加了将近30%。
在气象、地形等外因无法改变的前提下，有效减少污染物的排放才能彻底改变京津冀严重污染的状况。
怎样继续治理雾霾？
非电行业治理是未来工作的重点
我们认为电力行业中传统脱硫、脱硝、除尘高点已过，市场空间逐渐萎缩，行业竞争加剧。
根据中电联数据，2016年，全国已投运火电厂烟气脱硫机组容量8.8亿千瓦，已投运火电厂烟气脱硝机组容量9.1亿千瓦，分别占全国火电机组容量的83.8%和86.7%。
目前脱硝、脱硫机组的安装率已经处于较高水平，行业高速成长期已经过去，存量市场空间预计将逐步萎缩。
未来市场时间主要来自于增量市场和存量市场的替换需求，但由于国内经济增速放缓，国家能源结构的调整需要，预计十三五期间，我国火电机组的增速在5%左右，增速不大。
同时伴随着市场空间的萎缩，行业竞争会逐步加剧。
图16：
火电脱硫机组占全国火电机组容量比例
图17：
火电脱硝机组占全国火电机组容量比例
从排放量上来说，非电行业废气排放量大幅超过电力行业，占总工业废气比例的七成。
国家统计局数据显示，2014年非电行业废气排放远超电力行业，电力行业排放量仅占全行业排放量31%，其余69%的废气由钢铁、水泥、化工、有色等非电行业贡献。
2010年至2014年五年间，大部分行业废气排放量呈上升趋势；
在2014年，仅有电力行业出现了明显的废气排放量下降，降幅达4.59%，而其余行业废气排量除石油行业外均出现了5%以上的增幅，未见减排效果。
我们通过对煤炭消费量的比较发现，2015年电力行业煤炭消费量进一步减少，达到16.54亿吨，相较2013年已减少12.89%；
而2015年非电领域煤炭消费量（我们选取煤炭消费量较大的十个行业进行加总）达到19.50亿吨，相比2013年仅减少了0.92%。
由此推测，2015年非电行业废气排放量占全行业废气排放量的比例将超过2014年的69%，超过七成。
从排放标准来说，非电行业的排放标准远低于电力行业，实际污染物排放量占比将超过废气排放量占比。
以火电、钢铁、水泥为例，火电的烟尘、二氧化硫、氮氧化物的排放的标准是30、100、100mg/，超净排放标准是5、35、50mg/，钢铁的烧结机、水泥制造等工序中的烟尘、二氧化硫、氮氧化物的排放标准分别为50、200、300mg/，及30、200、400mg/。
我们简单测算，以2014年数字为例，电力热力行业（火电）废气排放量为21.51万亿立方米，黑色金属冶炼行业（钢铁）的废气排放量是18.17万亿立方米，假设所有产生废气达到排放标准（钢铁仅考虑烧结机环节），火电行业烟尘、二氧化硫、氮氧化物的排放量大约是钢铁行业的71%、59%、39%；
若所有火电机组达到超净排放标准，则烟尘、二氧化硫、氮氧化物的排放量大约是钢铁行业的24%、21%、20%，火电行业实际污染物排放量远低于钢铁行业。
从废气处理装臵安装率来说，非电行业废气处理装臵安装率远低于电力行业，石化行业最低。
由于缺乏权威数据统计，我们假设电力行业废气处理装臵安装率达到95%，并按此比例结合国家统计局公布的各行业废气排放量与废气处理装臵处理能力数据，测算得出非电行业废气处理装臵安装率。
我们发现，在此假设下，非电行业废气安装率均低于80%。
其中，最低的为石油、化工这两个行业，分别为58.75%和69.99%，其余非电领域业的主要行业，钢铁、水泥和有色金属，安装率分别为78.61%、73.96%和71.76%。
因此，治理雾霾亟待增加非电行业废气处理能力，提高废气处理装臵安装率。
图18：
2014年各行业排放废气处理装臵安装率测算结果
而从散煤燃烧上来说，由于散烧煤点源多、分布散，难以统计，缺乏关于散烧煤的具体数据。
2015年，全国火电行业燃煤16.54亿吨，生活燃煤0.93亿吨，二者比例约为100:
但由于散煤品质差、排放未加任何处理，散烧煤烟尘含量可以达到700-800mg/，二氧化硫达到2000mg/。
我们据此测算，散烧煤烟尘排放浓度超出火电标准20倍，SO2排放浓度超出火电标准10倍。
尽管散烧煤仅占总燃煤量的10%，排放的烟尘与SO2废气量却几乎与集中燃煤相同，甚至超出火电燃煤数倍。
我们认为，非电行业废气排放量占总工业废气比例的七成，是目前最主要的污染源。
同时相比于电力行业，政府对非电行业大气污染物排放的监管不力，排放标准不高，执行力度不强，非电行业的大气治理市场尚处于初级阶段，将是未来治理工作的重点。
图19：
2014年各行业工业废气排放比例
图20：
2010-2014年各行业工业废气排放量（亿立方米）
图21：
我国电力、非电与生活煤炭消费量20年变化情况
工业废气处理技术基本成熟
工业废气治理技术主要为脱硫、脱硝和除尘，多种污染物协同控制技术值得推广。
目前，非电领域废气排放量前三的行业分别为钢铁冶炼与加工业、水泥制造业与石油化工行业。
此三个行业通用的废气处理技术主要为脱硫、脱硝和除尘三个方面，大部分大型企业采用的处理装臵与火电厂类似。
但由于非电领域行业众多，不同行业之间生产工艺差异较大，适用的废气治理技术存也在一定差异化。
为了针对性解决各个行业特定工艺造成的污染以及特殊的污染物，目前也有一些相适应的污染处理技术被研究与应用。
在目前的单项污染物治理中，由于技术问题，在处理某一种污染物时，针对其他环节与污染物处理的配套技术未跟上，导致了二次污染。
为了进一步治理雾霾，多种污染物协同控制技术需要得到推广应用。
表2：
污染物单项治理产生的实际问题
脱硫技术主要分为干法、半干法和湿法三种，湿法脱硫为主流技术。
目前，我国火电厂脱硫领域的主流工艺是湿式石灰石-石膏法，占市场份额90%以上；
钢铁行业烧结机脱硫则是以石灰石-石膏法、循环流化床法、氨法、密相干燥法为主。
目前，湿法脱硫中石灰石/石灰-石膏法脱硫法、海水脱硫法和氨法脱硫工艺脱硫效率高，二氧化硫减排效果显著，是国家重点鼓励支持发展的工艺技术路线。
近几十年来，我国对中小型燃煤工业锅炉烟气脱硫技术专门进行了研究，大约有四十多种。
图22：
烟气脱硫工艺
表3：
2010年国内脱硫技术研究结果与发展状况对比
脱硝技术主要包括LNB、SNCR和SCR，后者效率和成本最高，主要应用于火电。
根据浙江大学环境与资源学院顿春伟等人的研究，国内常用的烟气脱硝技术有低氮燃烧器（LNB）、非催化还原脱硝（SNCR）和选择性催化还原脱销（SCR）三种。
LNB技术从源头上控制氮氧化物的产生，其具有投资省、系统简单、无后续运行费用等优点，是最为经济的脱硝方式，也是我国政策明确作为燃煤电厂氮氧化物控制的首选技术。
SCR是目前我国大型火力发电厂主要的技术，部分配臵SNCR系统。
以SCR为主的脱硝系统在部分中型或环保要求较高的地区热电联产锅炉亦逐渐投入使用。
另外，SNCR-SCR混合法可得到与SNCR完全相同的脱硝效果，满足100mg/m3以下NOx的排放限值，主要应用于中小型机组及老厂改造。
表4：
三种脱硝技术经济性比较
我国电除尘技术发展早、应用广，属于世界先进水平。
目前火电厂常用的除尘方式包括静电除尘（ESP）、袋式除尘和电袋复合除尘，在我国火电厂应用所占比例分别为82%、6%和7%。
静电和袋式除尘都有自身缺点：
静电除尘器除尘效率不稳定，目前出现了多种新技术集成、电袋复合除尘以及湿式电除尘方向的改进；
袋式除尘容易破袋堵网，目前正在滤料覆膜等方向上改进。
电袋复合除尘技术弥补了前两者的不足，但主要存在经济性问题，投资大、占地大和换袋成本高。
基于以上三种除尘器的缺点，较难实现对PM2.5的有效控制，目前国内外学者已研发出新型技术，如聚并技术、湿式电除尘技术、旋转电机技术、高频电源技术、烟气调质技术等，正在进一步完善和改进中。
图23：
我国火电厂各主要除尘技术应用比例
表5：
除尘技术及其特点比较
钢铁行业污染影响最大的工序为烧结，最大的污染物为氮氧化物。
钢铁行业产生的大气污染物主要包括二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、二噁英、苯、酚类以及重金属等，产生污染的工序包括烧结、球团、焦化、炼铁、炼钢、轧钢和自备电站等。
北京京诚嘉宇环境科技有限公司杨晓东等人的研究结果显示，烧结工序总环境污染影响最大，是长流程钢铁生产中的最主要废气污染源，焦化和自备电厂次之；
新排放标准规定的污染物中，氮氧化物污染影响最大，是钢铁生产首要废气污染物，其次分别是二氧化硫、PM2.5和总悬浮颗粒物（TSP）。
图24：
全流程钢铁生产主要废气污染物示意图
表6：
钢铁行业主要污染物的工序来源
国内外钢企采用的大气污染物控制技术主要包括四个方面，即过程废气控制、生产流程升级改造余能回收和末端控制。
首先，前三种技术可以同时实现节能降耗与污染减排的效果，目前采用烧结废气循环技术是我国烧结机升级改造的主要方向。
另外，在末端控制方面，主要可以分为多种污染物的协同控制和细颗粒物控制两种技术。
由于烧结烟气中污染物种类众多且会互相产生反应，多污染物的协同控制比起单纯脱硫脱硝是更加科学有效的污染控制方式。
而在细颗粒物控制方面，研究和实践正在逐步发展中，新建和现有的烧结机头电除尘器可采用和改造成移动电极电除尘器；
在高温、湿度很大的环境（热渣冷却、钢渣闷热等）可采用湿式电除尘器。
表7：
钢铁行业大气污染物控制技术及其特点
水泥行业污染物主要为氮氧化物和颗粒物，煅烧工序污染最大。
中国环境科学研究院王红梅等人的研究显示，水泥生产从原料获取到产品，需要经过矿山开采、原料破碎烘干、生料粉磨、煅烧、熟料冷却、水泥粉磨及包装等多道工序，其中煅烧工序集中了70%以上的颗粒物和几乎全部的其它污染物（NOx、SO2、氟化物等）排放。
以我国典型新型干法工艺生产1吨水泥，要处理超过20吨的物料，废气排放量超过1万立方米。
废气排放量大的工艺有熟料烧成、冷却，生料粉磨、烘干等。
表8：
水泥生产过程中废气排放量
水泥业减排技术包括废气量减排和末端控制两方面。
首先，要实现废气量的减排，首先要在满足水泥生产基本需要的前提下减少空气进入量，通过废气循环利用可以实现废气量的直接减排，通过余热余能利用可以实现废气量的间接减排。
循环利用的废气包括高温废气、低温烘干废气和常温废气。
其次，末端控制也主要为脱硫、脱销和除尘三方面，但根据水泥窑不同工序产生的不同废气适用的技术有所不同。
表9：
水泥工业大气污染减排处理技术比较
石化行业燃煤为主，另需治理VOCs。
石化行业由于也是燃煤为主，燃烧产生的烟气与煤电行业产生的烟气较类似，主要来自锅炉、加热炉、热解炉、焚烧炉和火炬，所产生的主要污染物包括二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳和烟粉尘等，因此对于这些污染物的处理方式也与火电行业的处理方式较类似。
而对于石化行业中石油炼油和生产工艺等工序中产生的有机废气，包括烷烃、苯系物、烯烃和醛类等，需要采取针对性的处理方式。
工业锅炉效率低、污染大，主要采取脱硫脱硝和除尘。
工业锅炉主要指压力P≤2.45MPa和容量D≤45.5MW（或≤65t/h）的工业用蒸汽锅炉、采暖热水锅炉、民用生活锅炉、自备热电联产锅炉、特种用途锅炉和余热锅炉，以燃煤为主。
锅炉热效率较低，一般仅为50-55%。
脱硫脱硝技术方面，与火电脱硫脱硝工艺类似，但由于工业锅炉中小型机组较多，常用的为投资较小、运行费用较低的技术方案。
除尘技术方面，也与其他行业类似，有移动电极电除尘器和干/湿式电除尘器、袋式除尘器等，但也常采用成本最低的工艺。
常用的VOCs处理技术有放电等离子体技术、生物分解技术以及新催化技术，近期出现了深度净化技术。
常用技术中，放电等离子技术主要就是通过高电压的放电形式破坏化学键，使工业废气变为无害物质；
生物分解技术主要是利用微生物的正常生命活动将有机废气转化为无机物；
新催化技术有TiO2光催化技术和微博催化氧化技术，前者是应用最多的一类催化剂，转化效率高且可以去除其他方法难以去除的有机废气，后者处于小规模应用和研发阶段。
近期，中国石化的赵磊等人开发了以催化氧化为核心的配套处理技术，对生产不同环节的不同VOCs废气组成深度净化处理，实验结果均达标。
2017年：
治霾终考，铁腕治霾
政策集中发力，达标压力即动力
2017年是治霾关键期，非电领域大气污染治理正式开启。
面对严峻的雾霾问题，目前国家与地区治霾目标在往年治理基础上进一步提高。
同时，由于过去治霾目标实现情况较不理想，今年又逢―大气十条‖考核最后一年，达标压力空前之大。
因此，政府当前相关治理措施相比以往更加科学，监管力度更加强大。
将火电减排工作推广至非电领域的八大重点污染行业，由原本的总量控制提升至以环境质量改善为目标，形成了多区域联动防治、多污染物协同控制、多产业全面推进的综合治理新局势。
治霾不易，往年目标实现情况不理想。
截至2015年的大气治理政策目标较多未实现，包括环境保护―十二五‖规划。
我们认为，达标情况不理想的原因一方面是治霾需要全方位综合整治，另一方面是目标制定在科学可行性上还有待改进。
在过往目标实现不理想的情况下，当前大气治理难题愈发凸显。
表10：
过往大气治理相关政策目标与实现情况
量化考核，达标决心与压力兼具。
大气治理相关的―十三五‖规划相比―十二五‖具有考核指标的显著变化，从以排放总量为主转向以环境质量为重。
并且，政策力度更强，相关目标的制定更加具体，除了污染物浓度指标之外，不少政策对于淘汰落后产能等配套措施都有具体量化指标，彰显治理决心。
另外，2017年是大气十条最后一年，时间紧迫但污染情况仍不乐观，压力不言而喻。
地方层面，尤其北京的―京60‖目标（即2017年PM2.5年均浓度控制在60微克/立方米）达标压力巨大。
北京2016年的PM2.5年均浓度是73微克/立方米，因此今年需要的降幅是21.67%，相较去年完成同比下降9.9%而言，降幅增长超过一倍。
表11：
京津冀PM2.52016年平均浓度与2017年目标浓度比较
表12：
当前大气治理政策目标与往年比较
经济补贴+标准趋严+重典处罚打开综合治理新局势
从经济政策角度上来说，环境保护部于2011年11月印发《―十二五‖全国环境保护法规和环境经济政策建设规划》，提出了―十二五‖期间环境经济政策在税费、价格、金融、贸易等领域的十项建设内容，用经济政策刺激了环保行业的快速发展。
截至2016年底，全国火电机组安装脱硫设施的占83.8%，比2015年提高了1个百分点；
安装脱硝设施的占86.7%，比2015年提高了0.8个百分点；
安装袋式除尘器、电袋复合式除尘器的占煤电装机容量31.6%以上，比2015年提高了0.2个百分点。
燃煤发电机组环保电价补贴每年达千亿元。
2014年4月，发改委与环保部联合印发《燃煤发电机组环保电价及环保设施运行监管办法》，明确燃煤发电机组必须按规定安装脱硫、脱硝和除尘环保设施，其上网电价在现行上网电价基础上，脱硫电价加价标准为每千瓦时1.5分，脱硝电价为每千瓦时1分，除尘电价为每千瓦时0.2分。
2015年12月9日，国家发改委、环境保护部和国家能源局发布《关于实行燃煤电厂超低排放电价支持政策有关问题的通知》，为鼓励引导超低排放，对符合超低限值要求的燃煤发电企业给予适当的上网电价支持。
其中，对2016年1月1日以前已经并网运行的现役机组，对其统购上网电量加价每千瓦时1分钱（含税）；
对2016年1月1日之后并网运行的新建机组，对其统购上网电量加价每千瓦时0.5分钱（含税）。
根据2014年火力发电量43616.20亿千瓦时来估算，假设每度电都进行脱硫脱硝除尘的话，则2014年国家补贴火电企业约千亿元。
排污费用不断提高。
2014年9月1日，国家发改委、财政部、环保部联合发文《关于调整排污费征收标准等有关问题的通知》，要求2015年6月底，废气中的二氧化硫和氮氧化物排污费征收标准调整至不低于每污染当量1.2元，将污水中的化学需氧量、氨氮和五项主要重金属（铅、汞、铬、镉、类金属砷）污染物排污费征收标准调整至不低于每污染当量1.4元，即均比之前提高一倍。
从环境标准上来说，
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