VOCs监测与治理市场环境分析

1、行业发展概况

(1)VOCs及其危害概述

VOCs(Volatile Organic Compounds)指挥发性有机物,是造成我国城市大气污染的主要因素之一。关于VOCs的定义有多种形式,例如美国ASTMD3960-98标准将VOCs定义为任何能参加大气光化学反应的有机化合物;美国联邦环保署(EPA)将VOCs定义为除CO、CO2、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外任何参加大气光化学反应的碳化合物;世界卫生组织(WHO,1989)总挥发性有机化合物(Total Volatile Organic Compounds, TVOCs)的定义为熔点低于室温而沸点在50~260℃之间的挥发性有机化合物的总称。在国内,国家标准GB/T18883-2002《室内空气质量标准》中首次对总挥发性有机化合物(TVOCs)作出了定义:利用TenaxGC和TenaxTA采样,非极性色谱柱(极性指数小于10)进行分析,保留时间在正己烷和正十六烷之间的挥发性有机化合物。【VOC治理】

总体来讲,VOCs包含各种可于室温下挥发的有机化合物,在一般的室内环境中有着100种以上的VOC,通常包括苯系物、酯类、醇类、酮类、醛类、烯烃、氯代烃、烷烃等。其中常见的有甲苯、二甲苯、对二氯苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛等。

VOCs的危害主要体现在影响空气质量、危害身体健康、易燃易爆、破坏臭氧层等4个方面:(1)VOCs不仅是大气的一次污染源,在有阳光照射时,VOCs还会与氮氧化物及其它悬浮化学物质发生一系列光化学反应,生成臭氧、过氧乙酰硝酸酯、醛类等光化学烟雾,造成二次污染,并进一步危害人的健康和植物生长。某些二次有机物还容易通过成核作用、凝结、气粒分配等过程形成二次有机气溶胶(SOA),造成雾霾和PM2.5污染。(2)大多数VOCs有毒、有恶臭,会刺激人的眼睛和呼吸系统。部分挥发性有机物及其光化学产物对人体健康有直接影响,如苯系物、醛类等。这些有毒有害挥发性有机物通过呼吸道、皮肤等进入人体,导致各种急慢性健康问题,包括粘膜刺激、炎症、心肺疾病、癌症等。这些污染物同时也会危害农作物的生长,甚至导致农作物的死亡。(3)大多数VOCs都易燃易爆,在高浓度排放时易酿成爆炸。(4)部分VOCs可破坏臭氧层。

(2)VOCs来源简介

VOCs的来源比较复杂,大体上可分为自然源和人为源。自然源要主要包括森林火灾、火山喷发等非生物过程,和植被、农作物呼吸、土壤微生物呼吸等生物排放,是世界范围内烷烃等 VOCs的主要来源,目前属于非人为可控范围。在我国,人为排放VOCs则成为主要污染源。研究显示,中国年均VOCs自然源排放量达到1090万吨,人为源排放量达到1510万吨——人为源排放相较于自然源约高39%。VOCs人为源排放量比较严重的区域集中在东部沿海地区,如北京、上海、广州等地区,不仅对大气环境造成影响,还可能对人体健康产生潜在的危害。VOCs人为源包括移动源和固定源,固定源中又包括生活源和工业源等。移动源是指汽车、轮船、飞机等各种交通运输工具的排放。【VOC废气处理】

生活源VOCs排放对象复杂,包括建筑装饰、油烟排放、垃圾焚烧、秸秆焚烧、服装干洗等等。工业源VOCs在人为源排放中占比最大,所涉及的行业众多,具有排放强度大、浓度高、污染物种类多、持续时间长等特点,对局部空气质量的影响显著。此外,除了一次排放,大气中的部分挥发性有机物也来源于二次生成。一次排放污染物在大气化学反应过程中,被氧化生成醛、酮等含氧的挥发性有机物。

工业源VOCs包括四个产污环节:VOCs生产过程环节,VOCs产品的储存、运输和营销环节,以VOCs为原料的工艺过程环节和含 VOCs产品的使用过程环节。其中VOCs生产过程环节包括炼油与石化、有机化工等溶剂提炼或有机物产生的行业;储存、运输和营销环节主要是油品、燃气、有机溶剂的储存、转运、配送和销售过程,以VOCs为原料的工艺过程环节包括众多行业,如涂料行业,合成材料行业,食品饮料行业,胶粘剂生产行业,日用品行业,农用化学品行业和轮胎制造行业等;含VOCs产品的使用过程环节包括装备制造业涂装、半导体与电子设备制造、包装印刷、医药化工、塑料和橡胶制品生产、人造革生产、人造板生产、造纸行业、纺织行业、钢铁冶炼行业等等。因此,工业源VOCs治理的下游行业范围极为广泛,包括从产品生产到使用过程中能够产生 VOCs的各个工业领域。

(3)工业源VOCs治理技术概述

工业源VOCs排放对于周边大气的污染影响最为直接,且具有明显的集中性,因此通过管控可以获得较明显改善。特别是工业源中的重点工业行业,因为产生的VOCs占比较大,一般为有组织排放,浓度高,易于收集和处理,且有较为成熟的治理技术,所以是 VOCs治理产业的重点发展方向,也是当前VOCs治理企业最为集中的领域。【VOC监测】

VOCs的控制技术基本分为两大类。第一类是预防性措施,以更换设备、改进工艺技术、防止泄漏乃至消除 VOCs 排放为主,这是人们所期望的,但是以目前的技术水平,向环境中排放和泄露不同浓度的有机废气是不可避免的,这时就必须采用第二类技术。第二类技术为控制性措施,以末端治理为主。末端控制技术包含两类,即回收技术和销毁技术。回收技术是通过物理的方法,改变温度、压力或采用选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来富集分离有机污染物的方法,主要包括吸附技术、吸收技术、冷凝技术、膜分离技术、膜基吸收技术等。销毁技术是通过化学或生化反应,用热、光、催化剂或微生物等将有机化合物转变成为二氧化碳和水等无毒害无机小分子化合物的方法,主要包括高温焚烧、催化燃烧、生物技术、等离子体裂解(破坏)和光催化氧化技术等。

吸附技术、催化燃烧技术和热力燃烧技术是传统的有机废气治理技术,也是目前应用最为广泛的VOCs治理技术。吸收技术由于存在二次污染和安全性差等缺点,目前已经不作为主要处理方法。冷凝技术只是在极高浓度下直接使用才有意义,通常作为吸附技术或催化燃烧技术等的辅助手段使用。生物技术、等离子体裂解技术、光催化技术和膜分离技术是近几年来逐步发展成熟的新型治理技术,在各种治理需求和治理环境下有着不同的优劣势,目前在国内处于小规模应用的快速发展阶段。

由于VOCs的种类繁多,性质各异,排放条件多样,在不同的行业、不同的工艺条件下需要采用不同的VOCs实用治理技术。同时,条件的复杂性决定了单个回收技术或者销毁技术因为工艺处理气体能力范围的限制存在诸多不足,因而在实际应用当中,一般会采用几种技术工艺组合使用,应用比较广泛的有:吸附——蒸汽脱附——冷凝回收法和吸附——催化燃烧法。随着国内对VOCs治理要求的提高和各类新型治理技术的完善,新型技术、组合治理技术将成为未来VOCs治理的主要演进方向。

2、有利因素

(1)大气污染治理整体产业政策导向

近年来,我国大气污染防治和环境保护的战略地位不断提升,相继出台多项政策加大对大气污染治理的支持。《“十三五”节能减排综合工作方案》、《“十三五”生态环境保护规划》、《重点区域大气污染防治“十二五”规划》和《大气污染行动计划》等奠定了大气污染治理行业尤其是新被列入重点污染物名单的 VOCs 治理行业高速增长的基础。国家通过产业政策引导,一方面提出适时提高排污收费标准,将挥发性有机物纳入排污费征收范围,对能效、排污强度达到更高标准的先进企业给予鼓励;另一方面提出大力培育节能环保产业:着力把大气污染治理的政策要求有效转化为节能环保产业发展的市场需求,促进重大环保技术装备、产品的创新开发与产业化应用。扩大国内消费市场,积极支持新业态、新模式,培育一批具有国际竞争力的大型节能环保企业,大幅增加大气污染治理装备、产品、服务产业产值,有效推动节能环保、新能源等战略性新兴产业发展。鼓励民间资本和社会资本进入大气污染防治领域。国家产业政策导向支持是 VOCs治理行业持续健康发展的关键因素。

(2)民众与社会整体环保观念的提升

随着国民经济的发展和居民生活水平的提高,民众与社会对于生活的需求不再仅仅局限于物质生活方面的富足,更加注重生活品质的提升,对健康环境的需求不断提高。尤其是近年来核心城市持续雾霾、PM2.5爆表等大气污染公共事件的不断发酵,公众的环保意识逐步增强,对于VOCs等具有长期潜在危害的污染物的关注度不断提升,倒逼相关行业和排放企业提高排放标准。社会公众环保意识的增强及舆论监督力度的加强,有效地推动了企业的环保投资,促进相关环保政策得到切实的贯彻执行。

(3)VOCs治理相关技术的发展

随着我国对VOCs治理相关投入的加大,相关治理技术和工艺水平也快速提高,包括生物治理技术、等离子裂解技术、光催化技术、膜分离技术等新型治理技术以及各种组合处理工艺在国内治理领域的应用日益成熟,有效克服了VOCs成分复杂、传统方法治理难度较大等问题。同时,相关技术的进步和商业应用的推广有效降低了治理成本,反过来推动了各类新技术在具体治理项目里的应用。

(4)VOCs治理领域的市场空间巨大

相比传统大气污染治理集中在火电、石化等大化工、大能源领域,VOCs种类繁多、排放行业多、排放源分散以及治理技术相对复杂的特点,恰恰是其未来巨大市场空间的保证。VOCs治理领域的广泛性和分散性决定了行业在较长时间内都属于“蓝海”,同时工业源为主的特点保障了单个项目规模的经济性,有利于市场机制在行业发展过程中充分发挥作用。

3、不利因素

(1)现时法规过时

虽然我国在产业政策上积极推动VOCs治理行业的发展,但其上位配套法规严重过时,空气质量标准缺乏约束力,不适应现阶段 VOCs 的治理需求。《中华人民共和国大气污染防治法》作为我国大气污染防治的根本法律,由于颁布时间早,未形成对 VOCs 控制的明确要求。另外,在我国的环境质量标准中,《环境空气质量标准》和《室内空气质量标准》均未对空气中挥发性有机物浓度进行有力约束。现阶段仅靠行政规划、地方性政策和行业排放标准,无法形成强制性、持续性的约束,在具体执行过程中易缺乏执行力度。因此,相关法规和国家标准亟待完善。

(2)行业标准有待进一步完善

行业排放控制标准用来控制各行业VOCs污染物源的排放。目前,我国涉及VOCs的大气污染物国家排放标准仅有不到10项,其中除了像恶臭气体、沥青烟和苯可溶物类似指标外,多数只为几种相关的个别 VOCs设定排放限制,难以从根本上限制 VOCs的排放总量。绝大多数涉及VOCs排放的行业还没有适用的国家排放标准,特别是石油化工、有机化工、化学品制造、表面涂装、包装印刷等。虽然部分省市为满足地方发展需要出台较为严格的地方标准,但同样面临政策的持续性与强制力度问题,且大部分地方 VOCs的排放控制标准仍在制定当中。相关行业标准的进一步完善是行业长期持续发展的前提。

(3)行业内企业整体实力偏低,竞争机制有待完善

相比传统大气污染治理领域,我国VOCs污染治理行业集中度较低,企业普遍规模较小,与发达国家同行比较,在运营规模、研发投入和技术方面均存在较大差距,尚未形成具有显著优势的龙头企业,竞争秩序较为混乱。另一方面,VOCs治理行业竞争主要体现在技术与服务上,但由于部分行业和部分地区存在固有的保护主义,市场机制并未起到有效作用,制约了行业内领先企业的快速发展。

(4)行业非标程度较高,规模化较难

VOCs治理的复杂性和分散性特点虽然带来了巨大的市场空间,但在另一方面也造成了行业非标准化程度较高的问题。对于不同种类的VOCs或者同种类但不同浓度不同流量的 VOCs,即使采用的基础工艺相同,最后构建的处理装置往往也存在结构设计、配件使用量上的巨大差异,这种差异导致不同项目间的设计方案复用度较低、非标化程度较高、规模化困难等问题,不利于行业内龙头企业规模的扩大和产能的提升。【催化燃烧】

4、行业发展特性分析

(1)周期性

随着环境保护和绿色GDP理念的不断深入人心,政府及公众对于大气污染尤其是 VOCs污染的治理问题日益重视,对于工业领域的环保要求不断提高,加大环境保护和大气污染治理方面的力度和投入已经成为我国的一项基本国策。因此,VOCs治理大产业投入受经济周期的影响相对较小。但是,对于细分工业领域的VOCs治理来说,其需求和投资额会明显受到该工业领域自身景气度的影响。因此,细分行业的 VOCs 治理仍然具备一定的周期性特征。

(2)区域性

整体来看,VOCs治理行业的区域性特征与VOCs排放源的区域性特征基本一致,主要分布在东部沿海地区和中西部大城市周边的工业集中区域。受地方VOCs治理政策颁布时间和排放标准不同的影响,当前华北、东南沿海等地区的VOCs 治理需求更为突出。对于单个企业来说,由于治理工程和设备的非标程度较大,成套设备组件的安装运输受运输条件和成本的影响明显,因此单个企业也存在较为明显的服务半径。

(3)季节性

VOCs治理行业并无明显的季节性特征,部分具体项目可能会受下游工业行业项目审批及资金安排的影响体现出一定的季节性。

5、市场规模与发展趋势

长期以来,国内废气治理的重点主要放在除尘和脱硫脱硝工作上,VOCs 由于组成成分较为复杂,排放行业相对广泛,所造成影响相对后期,除了恶臭气体和苯系物早期有一定的排放标准外,相关标准法规体系并不健全,VOCs的治理工作总体进展缓慢。

近十年来,随着呼吸道疾病发病率的上升,以及城市灰霾和光化学烟雾等区域性大气污染的日益严重,民众对于 PM2.5 等大气污染问题的关注度日益提高。为解决导致雾霾产生的更深层次的大气问题,减少对群众健康的影响,国务院办公厅于 2010年5月转发了《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量的指导意见》(国办发〔2010〕33 号)。意见强调,解决区域大气污染问题,必须尽早采取区域联防联控措施;联防联控的重点污染物是二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、挥发性有机物等。自此,挥发性有机物首次成为国家层面大气污染治理的重点污染物,相关治理标准的制定和治理工作的推动开始加速。《“十三五”节能减排综合工作方案》,提出实施石化、化工、工业涂装、包装印刷等重点行业VOCs治理工程,到2020年石化企业基本完成VOCs治理,全国VOCs排放总量比2015年下降10%以上。,在“十三五”规划纲要所有 25 项指标中,资源环境指标全为约束性指标,占所有指标的 40%。保障这些指标的实现,是环保产业发展的机遇所在。《“十三五”生态环境保护规划》要求控制重点地区重点行业挥发性有机物排放,全面加强石化、有机化工、表面涂装、包装印刷等重点行业挥发性有机物控制,其中包括钢铁行业、建材行业、石化行业、有色金属行业等,全国排放总量下降10%以上。

而地方政府也出台相关产业政策支持其发展,如,《广东省大气污染防治“十三五”规划》提出,广东“十三五”实施重点区域、重点行业VOCs排放总量控制,到2020年珠三角地区VOCs排放量比2015年下降18%,重点行业VOCs排放量削减20.7万吨。《浙江省大气污染防治“十三五”规划》提出到2020年,全省未达标设区城市细颗粒物年均浓度在2015年基础上下降20%,全省设区城市空气质量优良天数比例提高到82.6%以上;全省二氧化硫、氮氧化物以及挥发性有机物的排放量在2015年的基础上分别下降17%、17%、20%以上。【有机废气处理】

整体而言,与除尘、脱硫和脱硝等传统大气污染治理行业相比,VOCs 治理行业还处于发展起步的新兴行业,并且 VOCs还具有种类繁多、排放行业多、排放源分散以及治理技术相对复杂等特点,造成单个 VOCs 的治理工程规模小、产值低,因此当前从事 VOCs治理的企业一般规模较小,但数量众多,行业集中度特别分散。

6、基本风险特征情况

(1)政策风险

VOCs治理行业对国家环保产业政策依赖性较强。近年来,城市雾霾、PM2.5爆表等大气环境污染公共事件频频发生,国家和社会各界的环保意识不断加强,政府亦推出一系列产业政策支持大气污染治理行业发展,VOCs行业面临广阔的发展空间。如果未来相关产业政策、法律法规和行业标准发生较大变化,则会对企业造成明显的不利影响。

(2)下游需求风险

VOCs治理行业下游面向有着 VOCs排放需求的广泛工业领域,虽然整体治理技术和工艺是相通的,但具体到某个治理企业,由于不同工业领域排放 VOCs内容和条件都不相同,所需要的治理工艺技术和面对的客户群体也有着较大的差别,相关技术和客户都需要时间来沉淀。因此,提供 VOCs治理服务的企业往往会有其固定擅长的几个下游工业领域,如果企业所服务的下游工业领域由于经济周期等因素对 VOCs的治理需求产生较大波动,将会对企业的经营带来不利影响。

(3)市场竞争风险

VOCs治理作为新兴的蓝海行业,目前行业集中度较低,竞争秩序相对混乱,相关治理服务提供商凭借其技术或资金方面的优势,能获得较高的盈利水平,对潜在的竞争对手吸引力较大,容易引起后续进入企业的低价无序竞争;同时,部分原处于传统大气污染治理行业的上市公司正在逐步进入这个行业,其资金、人才、品牌方面的优势会对本行业的中小企业造成较大压力,加剧了行业的市场竞争。