能源与电力行业净化市场的前景

作者：Ken Sutherland    来源：Ringer

欢迎访问e展厅 展厅 3 环保设备/水处理设备展厅 噪音控制, 紫外线杀菌器, 反渗透装置, 粉尘过滤器, 除尘器, ... 能源材料的生产以及使用它们来发电是密切相关的两个行业，在目前极高的油价和粮价危机下，这两个行业处于变动相当大的状态。它们都是过滤及相关分离设备的重要用户，而且都期待着过滤分离的基础技术在不久的将来能发生显著变化。 能源材料的生产 能源材料（目前仍然主要是化石燃料、煤炭、石油和天然气）的开采工艺，以及后续的精炼工艺，大量用到工艺流体及设备流体，因此，要使用大量的分离设备。就工业整体而言，这是一个相当大的行业，有众多的公司参与运作，其中包括许多世界上最大的制造商，其经营范围遍布全球。 能源行业的生产工艺包括： ◆ 从露天矿和地下矿开采煤炭； ◆ 将开采出来的煤炭加工成符合市场需要的大小和质量； ◆ 将煤炭加工成焦炭和其他固体燃料，以及液体和气体燃料； ◆ 从陆上油井和海下油井开采石油和天然气； ◆ 在天然气投放市场之前先进行净化和提纯； ◆ 将原油炼制成不同工业等级的油品； ◆ 裂解馏分油和渣油以生产石化原料； ◆ 掺炼馏分油以生产石油深加工产品，如润滑油等； ◆ 将天然气冷凝成液化天然气（LNG）以便于运输，实现从气体到液体燃料这种愈来愈重要的转化； ◆ 核燃料的萃取、制造和后处理。 业界越来越关心从次级资源，如垃圾填埋场、老的或未开发的煤矿矿坑以及污泥消解池等回收甲烷。而且，人们确实对于作为能源的生物材料越来越感兴趣，无论是通过直接燃烧，还是气化，或者是转化成液体燃料（生物乙醇和生物柴油），都利于缓解石油作为汽车发动机燃料的需求压力。 影响能源行业的一个主要政策问题在于，是将生物材料用作能源（这非常合适，此外还可以减少碳排放），还是将其用作原料生产多种化学品（它们几乎是唯一适合的材料）。 除了高涨的油价，能源材料的使用年限也是问题之一。就资源使用年限而言，有些燃料存在着供应短缺的潜在问题，有的只有短短10年，如表1所示。石油和天然气的使用年限通常比煤炭短得多，石油的地区利用率最低，煤炭则高得多：全球来看，石油低于41年，煤炭可高达150年。石油和天然气的使用年限很短，而且它们具有作为化工原料的价值，因此，应优先使用煤炭作为能源。但考虑到当前的经济因素，结果就不同了。 通常人们认为不用太担心这些似乎很短的使用年限（用已探明的储藏量除以当前的生产率而得）：“当石油公司必须找到更多石油的时候他们总会找得到！”值得注意的是，表1中引用的21项使用年限数据中有19项都低于三年前的数据，并且在过去的十年中，全球的总耗能量已经按照每年大约2%的幅度不断增长。虽然有新发现的能源，但是它们似乎无法满足持续上升的需求。因此，情况似乎应该引起重视。 全球变暖（主要归咎于燃烧炉使用了化石燃料）使得能源/原料形势愈发严峻。许多政府已经承诺控制燃烧气体的排放，但是要达到令人满意的结果有许多工作尚待完成。这些变化都将影响到能源材料的消耗率。 设备的使用 机械分离设备在能源行业有着许多重要的应用，既可用于直接生产，也可用于设备维护。煤炭加工为筛煤机、过滤机和离心机提供了重要市场，特别是在洗煤场的处理中，液压系统在采矿中也很重要。 在天然气和石油开采行业，钻探泥浆的产生和循环，以及在井口处从天然气中分离石油（或者从水中分离石油）都需要使用机械分离设备。炼制过程包括催化剂回收、窑炉废气的过滤、以及对液态产品（特别是润滑油及类似产品）的净化。许多炼油废料是油/水混合物，多层式分离机的典型应用就是从水中分离出残油。 分离设备在能源材料开采领域的市场份额将保持稳定，因为能源行业正在设法适应需求的增长和高价格水平。高油价将加速燃料向天然气的转变，通常天然气的生产对分离设备的要求较低。目前的经济形势使得人们可以开采更深的海底石油和天然气。 尽管能源行业规模巨大，但是它仅占过滤和分离设备市场的较小的一部分。在2007年129.5亿美元的市场总额中，能源行业排名第12位（一个终端用户分级系统的统计，其中共有15个行业）。该数字表明能源材料行业在整个过滤设备市场中占有大约2.9%的份额，但是有望以每年6.8%的速度增长。（增长速度在15个行业中排第三）。 发电 电力行业的运营包括 ：“中心”发电站发电，输送给当地用户，或者输送到国家电网进行大范围输电。通常还会建立发电站为一家工厂供电，这些电站依靠蒸汽、气体或者发动机驱动发电。在另一处还安装有全部的备用设备，以防止主供电设备出现故障。此外，发电过程中气体的输送，虽然不会用到所有类型的分离设备，但是有可能成为膜分离设备的一个重要市场。 设备的使用 发电实际上是一项干式工艺，使用旋转机械，所以对于固/液分离设备来说只是一个微不足道的小市场。但是，在为锅炉生产纯水，以及对某些烟气处理工艺中形成的泥渣进行脱水时，分离设备有着重要作用。随着水质要求的日趋严格，膜分离技术在此起着重要作用。 电力行业是固/气分离设备市场中非常重要的一个行业：空气及气体过滤器对于发电的顺利运行至关重要。所有燃气轮机都需要洁净的进气（即是经过过滤的），而且大多数发电系统的废气都需要经过某种处理后才能排放到大气中。偏远地区（沙漠、近海）建立了越来越多的燃气电站，其对进气过滤设备的需求也随之稳步增长。 2007年分离设备在电力行业中的销售额为27.9亿美元，在15个终端行业中处于中等水平，占有6.3%的市场份额，而且市场占有率每年有望增长6.2%。（值得注意的是，能源材料与电力行业共占有全球市场份额的9.2%，成为第5大行业，超过了食品与饮料加工行业。） 行业前景 毫无疑问，地球上的化石燃料数量是有限的，本世纪就很可能耗尽石油和天然气，特别是，如果在最后时刻还想留下一些用作化工原料。那么恢复使用煤炭将是最简单的转变方法，因为它的储藏量高得多（只是，现在还有谁在寻找煤炭呢？） 煤炭行业的再次复苏有下列几种途径： ◆ 生产洁净煤，减轻煤燃烧过程产生的酸性废气问题； ◆ 使用矿物煤（含有低等级物质）或者地下气化法将煤气化成高热值的气体； ◆ 通过热解或氢化从煤炭中将煤液化，用作燃料或者原料； ◆ 直接使用煤炭作为原料生产含碳化学品。 这些工艺中的大部分都是机械分离设备的重要用户，但大多只是相对短期的发展规划，尚未成功实施。 恢复使用煤炭并作为主要能源这一提议会引起气候变化论者们的反对，他们担心温室气体排放的问题。因此，一旦采用煤炭工艺就必须使用碳捕获和螯合技术。 关于碳排放问题的担忧自然会引起人们对核裂变能（核能产生过程中完全不产生碳）和可再生能源（仅在生物材料加工过程中产生碳）的思考。 核能本身是一种比较好的能源，如果公众对其的态度能够改变，那么就能找到令人满意的核废料处理方案，并且建立起足够多的核电站以降低核电成本。芬兰正在建设一所新核电厂，这是近10多年来欧洲建立的第一家核电厂；同时，美国正在采取一些积极的举措来鼓励政府再次投资核能 ；英国政府已经承诺一项新的核能计划（虽然还不急于实施）。 关于拓展可再生能源系统的话题，最近已经谈论、撰写和计划得太多了，但是它们都只是对既有能源的变相利用。虽然大型风电场已得到认可，但到2020年，直接可再生能源（风、潮汐、海浪）也不太可能超过总量的2%。可以预见，生物材料作为燃料将会取得巨大成功，它们可以燃烧或气化，也可以经过转化后变成液体燃料，或者通过发酵制成生物酒精，或者通过种籽加工制成生物柴油，甚至还可以高温分解。生物燃料的主要问题是它需要土地，这就要与粮食作物争用田地。 木质纤维素材料（植物的结构物质）是一种有待开发，更具发展前途的生物能源原料，这样就可以利用非食物原料，或对藻类进行加工提取海藻油，因此可以利用水生作物。 在可再生能源系统内，关于将氢作为未来的主要能源的讨论已经很多。这实际上是完全错误的观点——氢不是一种能源，而是将能量从一处转移到另一处的一种途径（就像电一样）。目前，生产氢的成本比从氢燃烧中回收到的价值更高，而且很可能在将来也是如此——无论这种燃烧多么“绿色环保”。 尽管如此，在电解槽中制造氢（使用沙漠地区中通过光伏阵列产生的电）仍然很可能是燃料电池中氢的主要来源。在燃料电池的生产中，这将成为复极式离子膜的重要应用，无论制成的氢是用作能源还是作为化工原料。 新的过滤需求 和其他行业一样，能源行业将不断追求越来越高的过滤效率，以获得更洁净的工艺流体。 在能源材料行业，过滤分离设备主要的开发领域在于增加近海需求，以改善开采燃料的分离，改进钻探泥浆和注入水的处理，以及热废气的处理。由于生产场所越来越远离生活环境，所以设备必须具备高可靠性。 在电力行业，主要的开发领域无疑是热废气的过滤。此外，用于燃气轮机的高品质进气滤清器，以及用于锅炉给水的水过滤器也值得关注。重新利用核能将显著增加电力行业对可靠的高级过滤设备的需求。 使用燃料电池进行小规模发电是电力行业中极为令人关注，在寻找经济的电池形式方面，目前已取得巨大进步。当这一技术开发成功后，电驱动膜分离设备将具有良好的市场前景。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (8/8/2010)