技术革新化解危废处置行业长期痛点系列深度思考之二:工艺篇导读从工艺角度出发,分析了无害化、资源化危废处置工艺的技术原理、应用场景、商业模式。未来多工艺的混业经营将显著优化处置成本,一站式服务提升客户粘性。重点关注金圆股份、海螺创业(东江环保是我司投行项目,无法公开发表意见)。金圆

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技术革新化解危废处置行业长期痛点:危废行业深度思考之工艺篇

2018-05-14 09:59 来源:强推环保 

技术革新化解危废处置行业长期痛点

系列深度思考之二:工艺篇

导读

从工艺角度出发,分析了无害化、资源化危废处置工艺的技术原理、应用场景、商业模式。未来多工艺的混业经营将显著优化处置成本,一站式服务提升客户粘性。重点关注金圆股份、海螺创业(东江环保是我司投行项目,无法公开发表意见)。

金圆股份——民企水泥窑协同处置龙头:以水泥窑协同处置危废作切入口,协同布局传统焚烧与金属资源化工艺,应对不同区域的危废处置需求,优化成本结构。已累积在全国15省市布局危废项目25个,总产能达到231万吨。危废“快吃慢”型市场格局下,高效扩张奠定领军地位。预计17-19年归属净利润分别为4.0/6.12/9.04亿元,维持目标价25.6元,维持增持评级。

海螺创业——国企水泥窑协同处置龙头:公司依托海螺水泥庞大水泥产能,构成独特护城河。通过开展协同处置生活垃圾、固废与危废,带动环保板块快速发展,有望使业绩获得持续爆发力。预计2018-19年净利润45.02、54.74亿元,维持目标价人民币22.51元/港币28.14元,维持增持评级。

报告目录

技术革新化解危废处置行业长期痛点

危废处理是一个资源化+无害化的综合技术体系。

1

危废本身具有污染物属性和资源属性两重特点,当资源属性为主时,以资源化回收再利用为主,通过有价组分回收、提纯回用等方式,显著降低废物的环境危害,同时获得盈利。当污染物属性为主时,以无害化处置为主,通过焚烧、填埋等方式,进行减量与彻底的性状改变。由于商业模式的影响,无害化的产能缺口显著,资源化供需基本平衡。

无害化处置随着水泥窑协同焚烧工艺铺开,释放显著加快。

2

传统无害化处置主要包括焚烧与填埋两种方式。由于选址困难、产能建设与爬坡较慢等因素,行业长期存在产能缺口。随着水泥窑协同焚烧工艺的铺开,将对现有焚烧处置形成有效补充,填补产能缺口。

资源化工艺主要分为贵金属回收与有机溶剂回收。

3

1)从危废中回收废金属主要有湿法和火法金属冶炼技术;湿法资源化代表企业为东江环保;火法资源化代表企业为新金叶。2)回收废有机溶剂采用简易预处理法、常压蒸馏法和减压精馏法较多,代表企业包括广州首联和中旭石化等。资源化工艺由于工艺路线成熟、供需基本平衡、以及受大宗品价格波动影响,利润率较低。

多工艺全牌照经营将是未来趋势。

4

一方面,不同的危废处置技术各有其最佳应用场景,通过多种工艺组合处置,可有效优化成本结构。另一方面,一站式收储提升客户粘性:危废处置企业通过持有尽可能多的危废品类处置牌照,提供一站式服务,显著减少客户贮存与管理危废的难度。随着市场供需逐渐平衡,全牌照溢价优势重要性将显现。

危废产业新动能:

5

①金圆股份——民企水泥窑协同处置龙头:以水泥窑协同处置危废作切入口,协同布局传统焚烧与金属资源化工艺,应对不同区域的危废处置需求,优化成本结构。已累积在全国15省市布局危废项目25个,总产能达到231万吨。危废“快吃慢”型市场格局下,高效扩张奠定领军地位。预计17-19年归属净利润分别为4.0/6.12/9.04亿元,维持目标价25.6元,维持增持评级。

②海螺创业——国企水泥窑协同处置龙头:公司依托海螺水泥庞大水泥产能,构成独特护城河。通过开展协同处置生活垃圾、固废与危废,带动环保板块快速发展,有望使业绩获得持续爆发力。预计2018-19年净利润45.02、54.74亿元,维持目标价人民币22.51元/港币28.14元,维持增持评级。

报告正文

1

危废处理是一个资源化+无害化的综合技术体系

危废,即工业生产过程中产生的危险废弃物,主要包括化工、冶炼等制造业中产生的废酸、废碱、石棉废物、冶炼废物、废矿物油等。危废管理是少有的处罚可入刑的子版块。危废违法犯罪社会影响恶劣、民众反应激烈、舆论敏感性高,严重威胁人身生命安全与环境质量。目前我国针对危险废弃物的管理,采取行政准入管理与企业市场化进入结合的方式。根据危废自身的性质不同,采取资源化+无害化的综合技术体系。

1.1

针对不同危废各自性质,处理方式分为资源化和无害化

危险废弃物本身具有污染物属性和资源属性两重特点,针对不同废弃物的处置工艺,主要有两条基本思路:

资源化:当资源属性占主要地位时,以资源化回收再利用处置为主,主要涉及的危废品类包括含有铜的蚀刻液与电镀污泥、有机溶剂。通过有价组分回收、提纯回用等方式,显著降低废物的环境危害,同时获得盈利。

无害化:当污染物属性占主要地位时,以无害化处置为主。通过焚烧、填埋、物化等方式,进行减量、彻底的性状改变或与环境彻底隔离等方式避免环境危害。


1.2

资源化利用占据我国危废处理的半壁江山

根据不同口径的危废统计数据,资源化利用目前是我国危废的主要处理方式:

产废企业口径(国家统计局数据):2016年我国产生的5347万吨危废中,资源化综合利用、无害化处置、贮存占比分别为52.8%、30.0%和17.16%。

处置企业口径(环保部数据):全国2195家危废经营单位中,合计处置的1629万吨(含收集23万吨以及医废83万吨)中,资源化、无害化占比分别为77%、23%。根据总量反推,产废单位利用处置的2801万吨危废中,资源化、无害化分别处置了1569万吨及1231万吨,占比分别为56%、44%。


1.3

受商业模式影响,无害化产能紧缺,资源化供需基本平衡

我们在上一篇危废专题深度报告《危废处置:环保行业皇冠上的明珠—深度思考之基础篇》中对危废产业的供需结构做过细节的分析。我国2016年危废实际产生量约1.2亿吨,产能缺口仍有46%,缺口规模约为5566万吨/年。

由于统计覆盖率低、产能与需求结构匹配性弱、非法处置猖獗等原因(详见表2),尽管统计口径的危废处置产能利用率仅为25%,但实际的操作情况是,无害化产能紧缺,但资源化供需基本平衡。根据2016-2017年中央环保督查的各省整改方案,危废长期堆存、去向不知问题较为普遍,仍有大量危废被贮存或被非法丢弃,潜在风险高。


1.3.1 无害化处置——产能缺口大,景气度高

无害化处置的商业模式为,产废企业将危废交给专业运输车辆(来自处置企业或第三方),运送至处置企业,并支付价格不菲的处置费,完成现金结算以及环境风险转移,获取处置企业填写的联单,作为合规处置的凭证,完成产废地环保部门的处置备案。

大量产废企业为了规避危废处置成本,采用长期堆存或违法丢弃方式。因此重拳执法手段是最重要的催化剂,强制非法处置危废转向合法渠道。由于传统无害化工艺产能释放慢、成本高与选址阻力较大等问题,产能缺口较大,危废处置费长期维持高位,目前危废无害化处置设施盈利能力较强,尤其以焚烧无害化最甚。

1.3.2 资源化处置——供需格局较为稳定

资源化工艺的再生回收模式下,处置企业向产废企业付费购买危废,按照有价组分含量计价,通过向外销售再生得到的产品获利,相当于赚取资源二次利用的加工费。

处置企业将资源化危废推入合法化渠道顺理成章,是无需执法督促的市场自发行为,因此这一板块的供需格局经过多年发展已经相对稳定,甚至部分区域资源化产能供给过剩。以电镀污泥的火法资源化利用为例,平均净利率在10%以下。

1.3.3 危废的高景气红利,主要集中于无害化处置板块

目前危废处置行业的高景气红利,主要源自无害化处置领域产能严重不足,而环保执法力度显著加强后,供需不平衡加剧,危废收储价格显著抬升,因此危废处置产能盈利能力水涨船高,鉴于新增产能释放需要经过严格行政审批与工程建设,我们预计供需缺口将至少延续至2022年。

2

无害化是消除危废污染属性的过程

对不可资源化利用或可资源化利用价值极低的工业废物,危废企业一般以收费的形式进行收集处理,统称为“无害化处置”。

根据《危险废物处置工程技术导则》,危废无害化处置技术可分为预处理技术和最终处置技术,其中:

预处理技术包括物理法、化学法和固化/稳定化等;

处置技术包括焚烧、非焚烧及安全填埋等,①焚烧又分为回转窑焚烧、液体注射炉焚烧、流化床炉焚烧、固定床炉焚烧和热解焚烧等;②非焚烧主要包括热脱附、熔融、电弧等离子处置等;③填埋又分为单组份或多组分填埋等。


危险废物进场后首先经过分类和计量:

可填埋处理的无机类危险废物先送至稳定化/固化车间预处理后再送至危险废物安全填埋场处理;

若危险废物性质明确,可焚烧类危险废物送至焚烧车间进行处理;焚烧车间处理过程中产生的残渣和飞灰经收集后需先送至稳定化/固化车间处理,再运至危险废物安全填埋场处置;

若危险废物接受量大于处理量时,送至危险废物暂存仓库暂时存放,进一步转移至相应车间处置。


2.1

无害化预处理技术:物化和稳定化固化

对危险废物最终处置之前对某种废物可以采用多种处理技术进行预处理,以便改变其物理、化学性质,诸如减少容积、稳定化、中和成分、固定和解除有毒成分等,主要方式包括物化和稳定化固化。

物化处理:1)是利用危险废物在物理和化学性质上的差异,将其有害成分进行分离或浓缩,以利于集中处理或综合利用的方法;化学法一般包括酸碱中和、氧化还原、沉淀等方式;物理法一般包括破碎、压实、分选等。2)可用于物化处理的废物一般包括冷却油乳液、油废水混合物、含油土壤、金属表面处理镀液、高COD水性液态废物、污泥等。

稳定化固化:1)通过无机凝硬性材料或化学稳定化药剂将危险废物转变成高度不溶性的稳定物质,将危废中所含有害物质封闭在固化体内不被浸出,从而达到稳定化、无害化、减量化的目的。2)主要处理表面处理废物、焚烧处置残渣、含铍、铜、锌、镍、铬、铅、汞、氰、镍等重金属类废物、石棉废物、焚烧飞灰及残渣和污水处理产生的污泥等。3)稳定化/固化方法主要有水泥基稳定化/固化法、石灰基稳定化/固化法、沥青稳定化/固化法。


2.2

无害化终端处置技术之一:专业焚烧

危废焚烧技术是固体废物焚烧技术衍生的一个分支,发展水平比较成熟。焚烧是高温分解和深度氧化的综合过程,主要用于处理可燃性热值较高或毒性较大的医药废物、农药废物、精蒸馏残渣、废有机溶剂、废矿物油、废乳化液、有机树脂类废物等;高温焚烧后,燃烧产物为剧毒类、放射性、爆炸性废物的危废不能用焚烧方法处置。

2.2.1. 危废专业焚烧与一般焚烧区别较大

由于危废往往具有高毒、酸性和腐蚀性等特点,因此一般焚烧炉无法直接用来焚烧危废,否则容易造成恶性污染事件以及炉体的强烈腐蚀。

碱性焚烧环境:焚烧过程中需要向焚烧炉内投加氨等碱性物质,使窑内呈现碱性环境,有效避免酸性物质和重金属挥发。

尾渣需特殊处理:危废焚烧后产生的尾渣量约为入炉危废重量的1/3,且尾渣需要运送至专业危废填埋场处置,均价约为3500元/吨。

燃料结构优选油与天然气:为了控制这一成本,危废专业焚烧中往往使用油或天然气作为燃料,避免煤炭作原料产生大量灰渣,增加灰渣填埋费用。

设备选型:目前国内外主要采用旋转窑式焚烧炉处置危废:炉子主体部分为卧式的钢制圆筒,圆筒与水平线略倾斜安装,进料端略高于出料端,筒体可绕轴线转动。回转窑的优点是可连续运转、进料弹性大、技术可行性指标较高。易于操作,其能量额定值高,运行和维护方便。


2.2.2. 焚烧流程梳理

焚烧的基本工艺流程为:预处理及配伍焚烧(一燃室—>二燃室)—>烟气余热回收—>烟气净化、排放—>燃烧残渣及飞灰固化:

配伍:预处理后危废首先需要经过配伍,将几十种不同规模的危废,依据各自含水率、热值、相容性配伍成为形状较为均匀的物料。

一次焚烧:配伍后的废物,通过进料系统进入回转窑(喷枪喷入或由加料推杆推进),废物随着回转窑的转动不断翻滚,与一次风充分混合,迅速被干燥并着火燃烧,废物依靠自身的热值燃烧,直至燃尽;当废物热值较高,焚烧温度达到设定值时,辅助燃烧系统燃烧器熄火,当废物的热值较低时,燃烧器自动调节辅助燃烧,辅助燃烧系统一般采用燃料油。

二次焚烧:来自回转窑中未充分燃烧的气体进入二燃室继续燃烧,二燃室必须控制在较高的燃烧温度(≥1100℃)和在此温度下不小于2s的烟气停留时间,以控制烟气中有毒有害物质及二噁英类物质的产生。回转窑中燃尽的炉渣,从回转窑尾部排出并暂存在厂区的堆渣坑。

尾气尾渣处理:余热锅炉出口烟气进入急冷塔中急冷降温,迅速降温至250度以下,避开二噁英生成条件,然后进入烟气净化系统,经过半干式碱液喷淋与干式碱中和器除去其中的氮氧化物、硫氧化物、氯化氢等酸性气体,再经过布袋除尘器除去烟尘,最后经活性焦净化后达标排放。


2.3

无害化终端处置技术之二:填埋

填埋是最终处置危废的一种方法,主要流程分为危废进场—>填埋作业—>终场覆盖与封场:

危废进场:危废由专门的运输车运至危废处置场,需要预处理的废物经过固化/稳定化处理并符合进场填埋要求之后,由自卸卡车运至填埋区,由填埋区进库道路进入填埋库区。

填埋作业:1)在填埋过程中注意不同级配的废物混合填埋;填埋废物在指定的填埋区域进行填埋;填埋单元的作业方法以机械摊铺进行逐层摊铺填埋作业为主,并辅以人工作业。2)填埋单元之间采用分水挡坎进行分割,在其中一个填埋单元作业时,将另一填埋单元渗滤液导流主管道进行封堵;废物逐层填埋,逐步填高。3)为了防止地基的不均匀沉降,固化体的铺设应满铺整个场底,用粘土进行充填密实,使场底受力均匀;最后,铺设完整的防渗结构。

终场覆盖与封场:危险废物填埋场到了服务年限截止时,需要按有关规定进行封场和后期管理。


2.4

其他危废无害化处置技术

其他危废无害化处置技术包括等离子气化、深井灌注等。虽然目前未能在我国广泛使用,但仍有其适用场景。

等离子气化处置危废效果好,国内处于起步期。

工艺过程:等离子体气化是利用等离子炬使惰性气体发生电离,形成电弧电离后产生5000K的等离子体,高温环境下将危废快速分解,危废在高温、缺氧状态下被分解成含氢气、一氧化碳、水等气体的合成气,无机物形成熔渣;合成气可用于发电或生产乙醇、甲醇和生物柴油;熔渣可用于建筑材料。

等离子气化的优势为:1)固体废物减量化效果明显;2)低排放;3)高热效率;4)经过处理的固废无残渣,不需要二次填埋。

国内外进展:1)目前等离子气化处置危废在国外处于快速发展的市场应用期,发展较成熟的国家包括美国、加拿大、法国、英国、瑞士、日本以及以色列等;2)国内目前仍然处于试验的起步阶段,2014年全国首套等离子体气化熔融工业化危险废弃物处置系统在上海固体废弃物处置中心投运,处置规模30吨/天,项目总投资约3200万元,直接运行成本约小于2000元/吨。


深井灌注为美国最主流的危废处置方式。

工艺过程:深井灌注技术是在地质结构符合条件的情况下,构筑一个深度通常为800米到3200米的深井,然后将工业污水灌注入内,封存其中。废液在灌注过程中会穿越若干地层,同时会有多层安全保护管道将危废物质和周边地层完全阻隔。该技术利用自然条件下地表下垂直方向上的每一套水层之间的流通性很差的特质,将废液与人类日常生活环境完全隔绝,从而实现安全处置。

灌注地点:深井灌注技术的安全使用对地质条件有着严格要求:1)灌注层必须具备足够的厚度和孔隙率,应选择多孔的岩层;2)选址必须避开地震多发地带,以防止封存在岩层中的废液接地层活动之际,流溢到其他地下水层或地表;3)灌注地与其他钻井之间保持安全距离,以免发生废液回抽。

灌注井深度:为了将排放物与地下水完全隔绝,井深通常保持在800米至3200米之间,这是为了避免井深不足会污染地下水的现象,同时减少井深太深带来的加大灌注压力和应用成本的技术挑战。

安全系数保证:由于技术要求灌井穿越地下水层,因此灌注时安全保护标准十分严格,以保证不污染地下水。

实时监控技术:要求采用诸如灌注速率、灌注孔压力、环空流体压力、灌注温度和灌注液的密度等方式监控地下灌注的情况。一旦检测到渗漏,必须立即停止灌注。


发展历程:深井灌注是地下灌注的一种,20世纪30年代,美国的石油公司利用地下灌注技术处置石油和天然气生产产生的盐水及其他废液;20世纪50年代,部分企业开始尝试把危险废物灌注到深层地质;20世纪60、70年代,危废处置深井数量急剧增加;目前为美国最主流的危废处理方法。

美国现状:1)截止2015年,深井/地下灌注技术已在美国危废处置方式中处于绝对多数。深井/地下灌注的危废处理量自2001年的1768万吨上升至2015年的2378万吨,在当年危废总处置量中占比由39%提升至72%。2)目前美国有以德克萨斯州和路易斯安那州为主的10个州运用深井灌注,共计123处危废处置灌注井,绝大多数深井建设在危废产生现场。


2.5

无害化产能稀缺,盈利能力强

如前文所述,由于危废无害化处置板块产能缺口显著,因此行业长期享受50%以上的高毛利率。如表5所示,这一情况在A股上市公司或并购项目的披露的数据中,得到广泛的确认。


2.5.1. 危废处置溢价方式包括直接涨价与限制保底收储规模

危废涨价:危废处置企业每年的处置规模不得超过核准量的20%,往往在年初即与产废企业签订处置合同,因此越接近年尾企业的处置资质余量越小。因此每逢年底均会出现普遍的危废涨价。由于2017年环保督查较严格,江浙沪等经济发达区域的危废处置价格甚至达到10000万/吨。尽管很多省份都颁布了危废处置的政府指导价,但在供不应求的格局下,市场价显著高于指导价。

限制保底收储规模:危废的产废分布呈现明显的长尾效应,因此大量年产废量1吨以下的产废单位,危废收集与运输环节的成本显著增加,因此很多省份存在保底重量起收、不足重量按照保底重量计价的行业惯例。保底重量一般为3-5吨,单吨净利润因此显著提升。


2.5.2. 典型专业焚烧型无害化项目成本—收益概算

以某个3万吨/年处置规模的专业焚烧型无害化危废处置企业为例,总投资约为1.4亿元,在产能利用率80%的情况下,每年收入约为8400万元,每年折旧与尾渣处置是两项是最主要的成本,合计占比53%。每吨收储价格保守预计3500元,测算成本2208元。


3

水泥窑协同处置危废工艺出现,技术瓶颈迎刃而解

水泥窑协同处置危废,是利用水泥窑的大热容量、稳定运行窑炉,对危险废弃物进行焚烧处置,作为专业危废焚烧的同质型工艺。鉴于传统危废处置工艺新建产能选址难、阻力大、周期长,依托成熟工业窑炉协同处置,成为化解产能不足局面的最佳战略。

水泥窑作为最适合协同处置危废的工业炉窑,已经在海外有30年左右的成熟应用经验。受益于水泥生产工艺环境适宜、改造耗时耗资较少、地域匹配性强等优势,该工艺适宜在国内推广。在14年行业标准完善后,正式登上历史舞台,并有望与传统工艺分庭抗礼,在未来两年迎来产能爆发期。

3.1

水泥窑的工艺特点与危废处置需求高度匹配

碱性环境天然适宜处置危废:水泥生产中,窑内呈现碱性环境,有效避免酸性物质和重金属挥发,目前可适应约80%种类的危废、适用范围广。较之专业危废焚烧炉需要投加碱性物质,捕捉酸并固化重金属,水泥窑天然的碱性环境有助于节约处置成本。

高温、长停留时间、高氧气过剩量,有效避免二次污染:水泥窑内燃烧温度在1300℃以上,可控制焚烧时间在5s左右(大于2s),可由在线监控系统控制氧气过剩量大于3%、尾气CO量小于100ppm,有利于彻底分解危废物质,避免燃烧不充分产生二次污染物,可彻底分解废物中有害有机物,如二噁英、呋喃等。残渣和飞灰最终均成为熟料的成分,有害物质都可全部固熔在水泥熟料的晶格中不能再逸出或析出,不对环境造成二次污染

窑炉自动化控制水平高,操作难度较低:目前我国水泥熟料生产线中,新型干法工艺占比已接近100%,该工艺自动化水平较高、工作状态稳定,可精确控制温度、含氧量、燃料投加等步骤,对各种废物适应能力强,略作调整就不会影响水泥熟料的正常性能和质量,也不会影响窑的正常操作运行。根据《水泥窑协同处置危险废物经营许可证审查指南》要求,不同热值与成分的危废掺烧比例,约为熟料生产能力的4-15%之间。目前5000t/d的水泥窑批复产能一般为10万吨/年,危废实际掺烧比例约7%,因此对于水泥生产的干扰较为可控。

协同处置危废对水泥产品质量无不良影响。大量研究表明,固体废物中重金属、硫、氯等物质在水泥窑协同处置过程中能进入水泥熟料的晶格中不再逸出或者析出(水泥窑固定重金属的熟料矿物晶格取代理论),起到很好的固定作用,没有二次污染隐患。


3.2

工艺优势明显:产能释放速度快、投资运营成本低

3.2.1. 产能释放速度快

审批周期短:由于危废协同处置的设施直接建设在水泥厂内,而水泥厂本身卫生防护距离800米,群众阻力较小,不存在选址难度。水泥窑协同处置危废项目,从项目备案到最终投运,周期在2-3年之间,较之传统焚烧节约3年左右时间。

单体项目产能规模大:目前参与协同处置改造的水泥窑,水泥产能规模普遍为5000t/d,对应危废产能一般为10万吨/年,单体规模相当于传统专业焚烧炉的5-10倍,显著提升了产能扩张速度。

工程改造+爬坡周期短:水泥窑协同处置的改造,主要包括工程改造和运行爬坡两方面,整体改造周期约为8-9个月,建成之后项目爬坡周期较短,产能释放速度快。而传统危废无害化处置项目一般需要2-3年建设期和1-2年的产能爬坡期。例如,金隅红树林的广灵金隅项目自6月12日项目组进厂服务,同年11月7日即取得危废经营许可证,原计划8个月的施工建设+取证周期被缩短至5个月完成,创造了业界最快的施工和取证速度记录。

配套传送、仓储与分析检测设施:该部分改造可以在不影响水泥窑生产的情况下施工,施工周期约7-8个月左右。主要包括分析检测实验室搭建、危废运输车辆配置、危废分类仓储构筑物建设、预处理设施、污染控制系统与传送装置安装。

窑体改造:对于水泥窑的改造,一般只需对投料口进行部分改造,无需进行大规模技改,只需几天时间即可完成。


3.2.2. 投资与运营成本低

投资成本低:水泥窑协同处置工艺中,以3-5%的掺烧比例进入现有水泥窑炉,无需新建窑炉,只需部分配套设施,设备初始投资显著低于传统焚烧工艺。目前水泥窑协同处置危废投资额小于1000元左右/吨处置产能,而新建或传统危废焚烧炉设施的平均投资一般为0.8-1.6万元/吨处置产能。


运营成本显著降低:由于危废与水泥混烧,难以将两者生产成本严格分拆,经验数据表明,水泥窑协同处置危废吨成本约在500-1000元/吨,是焚烧炉处置成本的50%以下。运行成本显著降低的原因主要在于:

投资强度显著降低,传统焚烧中成本占比最高的折旧项,在水泥窑协同处置中大幅下降。

传统危废焚烧炉需要喷射碱液制造碱性焚烧环境,以减少危废中酸性物质与重金属的挥发,但水泥窑本身的碱性环境天然适合普遍呈现酸性的危废,无需喷碱液。

传统危废焚烧工艺每焚烧一吨危废,会产生0.2-0.3吨飞灰与残渣,后者需交由专业危废填埋场以2500-3500元/吨的价格处置,而水泥窑协同处置并不产生残渣。

3.3

适用性强:处置品类达总品类的80%,炉窑区域分布与危废产区高度匹配

适用危废品类占危废总品类的80%:水泥窑协同处置危废工艺,可涵盖30多大类危废处置需求,占2016年新版国家危废名录46大类危废种类的80%以上。行业技术标准编制中,已经将将辐射性废物、医疗废物与易爆废物等类型排除在外。以金圆股份旗下格尔木宏扬水泥窑协同处置危废项目为例,获批的处置范围涵盖38大类、426小类危险废物,处置能力10万吨/年,是目前青海省规模最大、处置资质最齐全的危废无害化项目。具体工艺路线简介详见下图。


危废在水泥窑中投加位置应根据废物特性从以下三处选择:窑头高温段、窑尾高温段和生料磨。其中:

窑头高温段中可处置:①液态或易于气力输送的粉状废物、含POPs物质或高氯、高毒、难降解有机物质的废物、热值高、含水率低的有机废液适宜从主燃烧器投加;②各种低热值液态废物应从窑门罩投加。

窑尾高温段中可处置:①含POPs物质和高氯、高毒、难降解有机物质的废物优先从窑头投加;若受物理特性限制需要从窑尾投加时,优先选择从窑尾烟室投加;②含水率高或块状废物应优先选择从窑尾烟室投入。

生料磨中可处置:不含有机物和挥发半挥发性重金属的固态废物。

区域分布与危废产区高度匹配:水泥是传统意义上的“短腿”产品,业内普遍认为其经济销售半径为公路≤300公里、铁路≤500公里。因此水泥产能的密度与当地经济发展水平和基建需求直接相关。同时,危废来自工业生产过程,同样与经济发展水平相关。如下图所示,水泥产能分布与危废产量分布区域匹配度整体较高。因此,水泥窑协同焚烧工艺,具备在全国范围内推广的硬件基础,填补全国各地传统危废产能供需缺口。


4

资源化——挖掘危废资源属性+消除污染属性的过程

资源化工艺商业模式为再生回收,处置企业向产废企业付费购买危废,按照有价组分含量计价,通过向外销售再生得到的产品获利,相当于赚取资源二次利用的加工费。针对的危废包括贵金属与有机溶剂/油两大类。

资源化工艺是危废处理行业最先发展起来、商业模式成熟的工艺分支。再生回收模式下,处置企业向产废企业付费购买危废,按照有价组分含量计价,通过向外销售再生得到的产品获利。处置企业将资源化危废推入合法化渠道顺理成章,是无需执法督促或补贴鼓励的市场自发行为,因此这一板块的供需格局经过多年发展,已有独立的商业运转模式,所以产业化的成熟程度较高、已经相对稳定,甚至部分区域资源化产能供给过剩。

4.1

资源化回收贵金属

资源化回收贵金属,主要针对HW22(含铜废物)、HW17(表面处理废物)、HW46(含镍废物)和HW48(有色金属冶炼废物)等编号,主要来自PCB 制造企业在蚀刻、酸洗、刷磨及水洗等工序中会产生大量含铜废水,这部分废水经加减沉淀处理后产生的污泥中主要含铜,处置方法包括湿法和火法两种工艺:


4.1.1. 湿法资源化:从液相中分离金属

原理:主要是是通过萃取、浓缩过程从液相中分离回收贵金属,方法包括离子交换、反渗透、吸附、电解沉积、溶剂吹脱和沉淀等。

各种方式中以萃取技术最成熟,经济性最佳:

1)预处理:当该类废物运送至资源化生产基地后,首先对其进行快速检测,经分类后,采取预处理、精细净化。

2)浸出:危废为含铜污泥与冶金废渣时,通过酸浸、氨浸或生物浸取等方法将废物中的铜浸出,得到铜浸出液。危废为含铜蚀刻液时,作pH调节。

3)萃取:以磺化煤油作载体,添加萃取剂M5640或Lix984,制成萃取相,获得铜负载有机相后,再用10-15%的硫酸反萃得到硫酸铜溶液,浓缩结晶后,获得CuSO4˙5H2O。经过后续进一步净化提纯后获得可出售的化工原料。

4)尾渣废水处理:资源化利用过程产生的废渣,根据其性状选择高温焚烧处置或稳定化/固化后进行安全填埋;而资源化生产过程中产生的工业废水则通过预处理和深度处理等方式,实现回用或最终达标排放。


4.1.2. 代表企业:东江环保

东江成立于1999年,为我国最早的危废利用处置公司之一,运营产能规模全国最大,是A股唯一专营危废的上市公司。公司成立初期就开始从事湿法资源化业务,所生产的工业废物资源化产品主要是硫酸铜、氧化铜、碱式氯化铜(含TBCC)、硫酸镍、碳酸镍和硫化镍等,产品用主要销售对象为化工和饲料添加剂生产企业。


东江的湿法资源化典型产能代表为深圳沙井基地(宝安东江)。

沙井处理基地是东江于1999年成立之初实施主体投资建设的第一家工业废物处理基地,目前也为国内规模最大的含铜废液处理基地之一,主要的资源化产品为硫酸铜等铜盐产品。

2015年沙井基地扩建完成后,拥有年收集处理危险废物10.79万吨的产能,其中有机溶剂废物(HW06)0.14万吨、废矿物油(HW08)0.3万吨、油/水、烃/水混合物或乳化液(HW09)0.29万吨、染料、涂料废物(HW12)1.06万吨、表面处理废物(HW17)4.93万吨、含铬废物(HW21)0.1万吨、无机氰化物废物(HW33)0.48万吨、废酸(HW34)1.72万吨、废碱(HW35)0.4万吨、含镍废物(HW46)0.94万吨、其他废物(HW49)0.43万吨。

4.1.3. 火法资源化:高温分离贵金属

原理:利用不同金属熔点或密度差异,将废物加热至高温而分离金属,主要采用的设备为利用金属挥发性差异物理分离金属的焙烧炉及利用金属密度差物理分离的熔融炉。

流程:

脱水&制砖:将含水污泥进行脱水处理,随后与含铜量较高的固废混合,添加炭极(也称炭精、碳芯,例如,申能的残极与主料的用量配比比率为15.00%)作为还原剂、煤(申能环保的煤与主料的用量配比比率为8.00%)作为燃料,并添加石灰、SiO2等辅剂,混合物制砖后进行一段时间晾晒。

冶炼:投入到冶炼炉中进行冶炼,产生出含铜品位在97-98%之间的粗铜。根据企业的产业定位,有可能进一步将粗铜加工完为电解铜(精铜),电解过程中可能会收集到锡、镍、金、银等贵金属。


4.1.4. 代表企业:江西新金叶

新金叶为江西区域危废龙头,是江西省经核准的经营规模最大的危险废物收集、贮存、利用企业之一;主要从事危废火法资源化利用业务,以城市矿产、电子废弃物、含金属废料及电镀污泥等为原料、生产粗铜、电解铜及综合回收金银铂钯等稀有贵金属。

新金叶核准资源化处置规模23.6万吨,具备HW12(染料涂料废物)、HW17(表面处理废物)、HW22(含铜废物)、HW45(含有机卤化物废物)、HW46(含镍废物)、HW48(有色金属冶炼废物)、HW50(废催化剂)等7种危险废物处理资质;可实现年综合处理各类含金属废料4.5万吨,综合回收电解铜10万吨、硫酸镍2200吨、电解锌1万吨、黄金4.5吨、246吨白银、钯213吨、铂70公斤。

4.1.5. 火法资源化项目业的成本效益概算

需要说明的是,商业模式层面的资源化与无害化界线,与工艺层面的界线不尽相同,危废本身的资源属性具有决定性作用。这一情况在火法资源化板块尤其明显。例如,同样的含铜污泥:

若含铜量在5%以上,由于铜提取成本低于铜销售收入,属于资源化处置范畴,产废企业以含铜量为基准作价,销售给处置企业;

若含铜量在3-5%,可免费交由处置企业处置,铜提取成本基本等同于铜销售收入;

若铜含量小于3%,铜提取成本显著高于铜销售收入,则属于无害化范畴,产废企业需要付费给处置企业。

因此,以工艺范畴定义的危废资源化企业,由于来料成分波动显著,往往以资源化+无害化的混业经营为主,且无害化的占比越高,盈利能力越强。

表12以典型危废资源化项目为例,假设总规模8万吨/年,产能利用率达到80%,收储危废中40%为含铜量较低的无害化危废。每年净利润约为2599万元。根据敏感性测算,无害化危废占比是企业运行最重要的弹性变量。


4.2

资源化利用废有机溶剂

废有机溶剂或油脂的回收一般通过分离废溶剂中的污染物,经过再生处理之后,使得溶剂或油脂再生,重新进入工业生产过程。溶剂的分离方法包括蒸馏、精馏、过滤、简单蒸发、离心、吹脱(气提)等。

4.2.1. 主要工艺路线

早期采用硫酸—白土工艺:硫酸—白土工艺成本较低但二次污染较大、已被淘汰,主要利用硫酸与废油中的饱和烃不起化学反应,而与胶质、沥青质、氧化产物等非理想组分反应,用适量硫酸脱出废油中的杂质,再利用白土补充精制获得再生油。

国外大型企业多采用溶剂提取工艺或催化加氢技术:

溶剂提取是利用有机溶剂对废油中所含的烃类与添加剂、氧化产物、油泥等的溶解度不同,将废油中的杂质除去,然后经过蒸馏回收溶剂成为再生油。

催化加氢利用高温高压催化剂,促使废润滑油中的氧化物、添加剂等与氢气反应,生成相应的饱和烃,从而除去废油中的杂质;催化加氢工艺效率高、污染低,但投资大、适合大规模生产。

我国采用简易预处理法、常压蒸馏法和减压精馏法较多:

简易预处理法一般用于处理来自润滑器件或设备清洗的废矿物油,经简单过滤、脱水及脱色后可形成品质较低的综合或基础油。

常压蒸馏法将废矿物油加热至230℃左右,其中有机蒸气进入冷凝器,形成再生基础油或综合油。

减压精馏法也是常用的将混合物中各组分分离出来的工艺,能取得两种以上的馏分,而且所收得的组分纯度较高。

4.2.2. 代表企业:广州首联、中旭石化。

广州首联:公司专注于废矿物油细分领域,定位于废矿物油全产业链投资运营商;目前自主研发的废矿物油非酸连续式减压蒸馏再生基础油工艺处于行业领先地位;在东亚有9家工厂,总体处置规模将近20万吨。

中旭石化(833538.OC):公司成立于1990年,2015年新三板上市;为大型变压器油生产企业,我国主要废矿物油再生投资运营商之一,公司拥有全国最大的废油再生装置,自主研发的废油加氢再生基础油专利技术,再生回收率超过90%,远超行业平均水平;目前在辽宁调兵山和山东德州建有两大工业园区。其中调兵山工业园是辽宁省唯一指定的循环经济产业园,拥有年处置废矿物油5万吨的资质,公司总年处理废油处理能力20万吨。

4.2.3. 废矿物油资源化项目的成本效益概算

根据某8万吨废矿物油回收利用可研报告,项目投资1亿,年利用8万吨废矿物油,年产生产品柴油4.1万吨、润滑油3.2万吨、副产品油焦900吨、沥青2659吨、建筑材料1770吨;年营收3亿,预测净利润4600万,毛利率35%、净利润率15%。

4.3

资源化项目盈利能力相对较弱

危废资源化业务的盈利能力显著低于无害化业务,以东江环保为例,资源化板块毛利率,一直比无害化低20-40pct(仅16年为17pct)。利润率偏低主要受供需较为平衡和大宗产品价格波动影响。


资源化工艺不存在收储障碍,供需基本平衡:如前文所述,由于资源化危废处置过程中,处置企业向产废企业付费购买危废,按照有价组分含量计价,通过向外销售再生得到的产品获利。处置企业将资源化危废推入合法化渠道顺理成章,是无需执法督促的市场自发行为,因此这一板块的供需格局经过多年发展已经相对稳定,甚至部分区域资源化产能供给过剩。

工艺路线较为确定,技术壁垒较低:无论金属资源化还是有机溶剂资源化,实际都是将冶金与化工行业中的成熟技术平移至危废处置中,并修改部分参数即可。因此整体工艺路线已经较为成熟,技术壁垒较低,难以获得行业超额利润。

大宗品价格波动影响利润:无论是再生金属还是有机溶剂,收储的危废材料与最终产成品,均根据其中富含的金属含量、与油品再生潜力,考虑一定的折算系数进行定价。因此一旦在厂加工处理期间,出现铜价或油价的下行,将会显著侵蚀公司业绩,甚至带来亏损。为了平衡这一负面影响,规模较大的贵金属资源化企业,往往采用套期保值方式,平抑铜价波动对经营的影响,将利润在经营账户与期货账户之间分配,以保证,“亏现货不亏期货,亏期货不亏现货”。因此,资源化企业出现套保利润并非是营业外的非经常性收益,而是正常的经营利润在期货账户中的体现。

5

危废产业新动能:金圆股份与海螺创业

5.1

多工艺组合经营将是未来趋势:一站式收储+最优成本结构

5.1.1. 一站式收储提升客户粘性

危废处置企业通过持有尽可能多的危废品类处置牌照,为产废企业提供一站式服务,将显著减少客户不同危废的贮存与管理难度,企业粘性也相应显著加强。在目前产能严重不足且全牌照布局极少的情况下,这一趋势还未充分体现,而一旦进入市场供需平衡状态,全牌照溢价优势将更加充分显现。

5.1.2. 多工艺布局优化成本结构

由于不同的危废处置技术各有其最佳应用场景,通过多种工艺组合处置,可有效优化成本结构:

传统专业焚烧工艺,适宜处置少量多种危废:一方面,多种危废利于合理配伍,实现协同焚烧。另一方面,少量危废的单吨收储价格显著高于大宗危废。但由于单体规模较小,仅1-3万吨/年,对于动辄年产上万吨的单一大宗危废的处置往往力不从心。

水泥窑协同处置工艺,适宜处置大宗危废:一方面,产能规模显著提升后,大宗危废可快速提升产能利用率,以及设施盈利能力,解决专业焚烧炉一直无法解决的大宗危废堰塞湖,另一方面由于危废的掺烧要与水泥的正常生产相互配合,处置大宗危废可尽可能减少水泥工况的调整频率。同时,企业同时配有水泥窑和传统焚烧产能时,水泥窑可以较低成本处置传统焚烧炉产生的灰渣,灰渣处置费从填埋法的3000元/吨降低至500元/吨,提升旗下传统焚烧的盈利能力。

资源化工艺,适宜处置含贵金属的危废:金属资源化工艺是危废处置中较为独立的板块,可以简单理解为金属二次冶炼,通过将各种小宗危废中的贵金属富集为大型炼厂可使用的粗铜,实现危废的彻底无害化,是目前各种资源化工艺中附加值最高、成本最低且无害化最彻底的工艺。


5.2

金圆股份:轻资产扩张+高效执行+布局超前

金圆股份作为一家传统的水泥企业,2014年借壳上市后,水泥行业受产能过剩影响出现显著降价,公司积极寻找新的业绩增长点,自2015年起为切入危废行业做准备。目前已累积在全国15省市布局危废项目25个,总产能达到231万吨。在危废“快吃慢”型市场格局下,高效扩张奠定领军地位。

5.2.1. 全国复制:扼住技术与管理咽喉,联姻水泥友商合作共赢

格尔木宏扬项目,作为金圆股份首个水泥窑协同处置危废项目,已于2017年下半年进入试运行阶段,在工艺设计、运营管理方面,积累经验作为先发优势。公司未来通过①独立生产,改造旗下其余水泥窑,与②联合生产,利用技术输出+利益分成模式,改造友商水泥窑,完成技术扩张。

独立生产:金圆股份的格尔木宏扬项目,作为公司首个水泥窑协同处置危废项目,在工艺设计、运营管理方面,积累经验作为先发优势。鉴于公司旗下其余水泥窑,均不存在环评硬伤,均具有协同处置危废改造潜力。未来公司自有水泥窑改造比例有望达到100%。


联合生产:利用技术输出+利益分成模式,改造友商水泥窑,完成技术扩张。截至目前,公司进入实质性落地阶段(环评公示或环评通过)的合作型项目已有9个,通过寻求与有条件的水泥企业合作,为后续的水泥窑协同处置危废技术输出+运营收益分成模式的合作打下伏笔,未来有望在全国出现多点开花局面。

5.2.2. 危废一站式服务供应商

在深耕水泥窑协同处置危废的同时,公司着意配置成熟的传统危废处置产能,通过并购新金叶配置资源化处置资质,新建灌南项目配置传统焚烧资质,补足水泥窑处置品类不全的短板,进一步完善工艺框架,努力达到全牌照覆盖。

公司最终将形成水泥窑协同处置为工艺重心,协同布局传统焚烧与金属资源化工艺,达到全牌照覆盖一站式服务效果。产能结构从低成本、投产速度快和全牌照覆盖三方面,充分发挥优势,高效率高质量的快速占领市场。

5.2.3. 民企高效执行、精细化管理优势

近一年中,公司在项目拓展方面取得的突飞猛进的成绩,绝大部分项目为内生性拓展。仅仅新金叶项目作为技术蓝本考虑,通过并购成熟产能获得,其余均为自主申请与建设、收购环评批文后自建产能。公司通过输出技术与管理,通过最低的资本消耗实现产能的快速扩张。

公司的优异成绩主要得益于突出的民企基因,凭借较强的精细化管理能力、敢于承担风险的锐意进取精神和快速决策的高效执行能力,具备角逐危废处置市场的各项软实力指标。

除此之外,公司在各危废项目中,均给予项目管理人员股权,针对危废产业精细化管理属性与现金交易的特点,将有效促进员工通过合理激励与互相监督,减少利润跑冒滴漏,激发企业合力,推动公司业绩扎实成长。

5.2.4. 目标市值184亿元

预计公司17-19年净利润分别为4亿元、6.1亿元和9亿元。青藏两省基建需求稳健、供给格局有序,传统业务业绩稳定;多个危废在手项目进入快速释放期,业绩兑现无忧,给予公司2018年30倍PE,目标市值184亿,目标价25.6元,维持“增持”评级。

5.3

海螺创业:水泥窑协同处置国企龙头

公司长期以来被市场当做类金控型公司,并给予此类持股型公司折价;而我们认为公司环保业务重心从城市垃圾处理向固废危废处置的转型,将使得业绩获得持续爆发力,市场忽视了主业结构发生的显著变化,内生增长将驱动海创资产重估。

5.3.1. 海螺系平台,家境殷实,坐拥大量优质水泥窑资源

海螺水泥是全国产能第二大的水泥企业也是综合效益最好的企业,目前熟料产能2.44亿吨、水泥产能3.33亿吨。海螺水泥在国内拥有约128条生产线,实际产量大于或等于5000t/d规模的水泥线约106条,占比83%;且海螺水泥线常年保持95%以上的运转率,行业资源最丰富。我们认为海创作为海螺的股东,背靠海螺优质水泥线是固废危废业务发展最大的护城河,独占优势明显;

2016年1月完成收购西安尧柏环保科技工程有限公司60%股权(饶柏水泥窑),16年进入固废领域,目前在运营的有陕西蓝田、陕西富平、陕西乾县3个固废危废项目,毛利率可达70%以上。


5.3.2. 生活垃圾处置板块快速,协同处置与炉排炉工艺并举

炉排炉业务由于业务模式相较于水泥窑协同处理城市生活垃圾更佳(可发电上网贡献收入),未来3年公司将通过积极布局,继续驱动垃圾处理业务快速增长。

2017年截至中报发布,公司共取得云南嵩明、江西弋阳、新疆阿拉尔等3个炉排炉垃圾发电项目订单。2017H1已建成项目共处理垃圾5.64万吨,并网发电量1,240万千瓦时。在建工程建设正有条不紊的进行,其中:贵州铜仁、云南砚山、安徽霍邱将于2017年下半年投入运行,届时公司将新增建成投产44万吨的年处理能力。

水泥窑协同处理生活垃圾(CKK)项目较稳定。目前公司已建成BOT项目15个,处理能力达118万吨/年;根据公司2017H1公告,公司通过加强项目推介,成功获得广西兴安、云南盈江两个CKK垃圾处理项目;CKK业务主要通过垃圾处理费的方式获得收入;


5.3.3. 固废危废2018年迎来爆发,预计对主营利润贡献显著

根据公司的投产进度以及固废危废市场盈利水平,我们保守估计2018-19年的处理规模分别是45、95万吨(考虑了项目投产日期和调试期影响),考虑尧柏项目的少数股东权益后(少数股东占40%),我们预计2017-19年归母净利分别为0.63、3.79、7.55亿元,预计2018年该业务对主营利润贡献显著提升。

盈利预测:预计2018-19年净利润45.02、54.74亿元,维持目标价人民币22.51元/港币28.14元,维持增持评级。

6

风险提示

1)各种工艺的危废项目,需要环保部门核发环境影响评价与危废处置资质,行政流程进度或有一定不确定性;

2)资源化处置工艺受油品、贵金属等大宗商品价格波动,盈利能力受到影响;

3)针对危废的环保监管政策或低于预期。

原标题:【国君环保 | 建材】重磅深度!技术革新化解危废处置行业长期痛点:危废行业深度思考之工艺篇

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