蜂窝陶瓷载体对汽车尾气后处理系统的重要性分析课件.pptx
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1、目目录录1.1.蜂窝陶瓷载体是蜂窝陶瓷载体是汽汽车尾气后处理系统中的核心部件车尾气后处理系统中的核心部件 31.蜂窝陶瓷应用广泛 32.蜂窝陶瓷载体是尾气处理的核心部件 43.国六标准要求汽车尾气处理系统升级,所需蜂窝陶瓷载体种类增加、技术要求提升 54.蜂窝陶瓷载体产业链分工 82.2.蜂窝陶瓷载体市蜂窝陶瓷载体市场场规模提升空间大规模提升空间大 91.全球市场空间有望提升 50%至250 亿元 92.中国市场空间有望提升 3.5 倍至 200 亿元 93.3.市场竞争格局:市场竞争格局:国国外长期垄断,国内本土企业在细分领域竞外长期垄断,国内本土企业在细分领域竞争争力增强力增强114.4.
2、投资建议投资建议 135.5.风险提示风险提示13插图目录插图目录图图 1:蜂窝陶瓷的截面具有多种蜂窝陶瓷的截面具有多种形形式式 3 图图 2:蜂窝陶瓷的应用蜂窝陶瓷的应用 3 图图 3:直通式载体与壁流式载体直通式载体与壁流式载体对对比比 4 图图 4:国三至国六阶段排放标准国三至国六阶段排放标准变变化化 5 图图 5:各阶段排放法规下汽车尾各阶段排放法规下汽车尾气气处理技术路线处理技术路线 6 图图 6:国六标准下尾气处理所需国六标准下尾气处理所需蜂蜂窝陶瓷载体窝陶瓷载体 6 图图 7:国六柴油车(上图国六柴油车(上图)、汽油、汽油车车(下图)尾气后处理系统中蜂窝陶瓷载体(下图)尾气后处理
3、系统中蜂窝陶瓷载体的的相对位置相对位置 6 图图 8:国六标准较国五标准对蜂国六标准较国五标准对蜂窝窝陶瓷载陶瓷载体体的技术指标要求提升的技术指标要求提升 7 图图 9:内燃机尾气后处理产业链内燃机尾气后处理产业链及及代表性公司(以柴油车为例)代表性公司(以柴油车为例)8 图图 10:全球汽车尾气处理用蜂窝陶瓷载体市场全球汽车尾气处理用蜂窝陶瓷载体市场空空间测算间测算 9 图图 11:轻型汽车和重型柴油车国轻型汽车和重型柴油车国六六标准执行时间标准执行时间 10 图图 12:中国汽车中国汽车尾尾气处理用蜂窝陶瓷载体市场气处理用蜂窝陶瓷载体市场空空间测算间测算 10 图图 13:蜂窝陶瓷载体市场
4、竞争格局蜂窝陶瓷载体市场竞争格局 12 图图 14:国内外主要蜂窝陶瓷载体生产企业比较国内外主要蜂窝陶瓷载体生产企业比较 1211.蜂窝蜂窝陶陶瓷瓷载载体体是汽车是汽车尾尾气后处气后处理理系统中系统中的的核心部件核心部件20 世纪 70 年代,美国联邦政府对汽车尾气排放控制标准趋严。在此背景下,美国康宁公司发明了堇青石蜂 窝陶瓷作为尾气后处理催化剂涂覆的载体,为尾气后处理化学反应提供了高效的反应中心。汽车尾气后处理汽车尾气后处理 系统以系统以蜂窝陶瓷载蜂窝陶瓷载体体为核心逐渐发展起来。为核心逐渐发展起来。1.1 蜂窝陶蜂窝陶瓷瓷应用广泛应用广泛蜂窝陶瓷是一种新型结构陶瓷产品,因其内部构造类似蜂
5、窝性状而得名。其均匀分布的蜂孔断面形状可分为 六角形、正方形、三角形、圆形等几何图形。图图1:蜂窝陶蜂窝陶瓷的截面具有瓷的截面具有多多种形式种形式资料来源:CNKI,东兴证券研究所蜂窝陶瓷制品由于具有很多平行流通孔道,因此气体流通的压力损失小,在整个构件内流量分布良好,再加 上蜂窝陶瓷的薄壁网状结构,因而质量轻、比强度高、比表面积大,广泛应用于热交换器、散热器、催化剂 载体、隔音材料等。图图2:蜂窝陶蜂窝陶瓷的应用瓷的应用2资料来源:奥福环保招股说明书,东兴证券研究所蜂窝陶瓷可由多种材质制成,主要材质有堇青石、钛酸铝、碳化硅、氧化锆、氮化硅等。其中堇青石材质的堇青石材质的 蜂窝陶蜂窝陶瓷瓷具备
6、与各种催化剂活性组分匹配性较好、孔壁薄、比表面积大、热膨胀系数小等特点,应用最为广 泛。工业上一般选择高品质的高岭土、滑石、氧化铝等合成堇青石蜂窝陶瓷。蜂窝陶瓷蜂窝陶瓷的的制备制备工工艺主要以挤压成型为主艺主要以挤压成型为主。其中,制备的核心技术主要体现在控制热膨胀系数、壁厚、孔密 度等,对原料的纯度和配比、成型模具、挤出工艺、烧结工艺均有较高的要求。1.2 蜂窝陶蜂窝陶瓷载瓷载体体是是尾尾气处理的核心部件气处理的核心部件蜂窝陶瓷载体是蜂窝陶瓷载体是汽汽车尾气后处理系统中的核心部车尾气后处理系统中的核心部件件。用于内燃机尾气后处理系统中承载涂覆催化剂或捕捉颗 粒物的蜂窝陶瓷称为蜂窝陶瓷载体。载
7、体的主要功能是为催化剂提供足够的承载涂覆表面积,将尾气中的 NOX、HC、CO 等有害物质通过氧化或还原反应转化为无害物质,也可通过载体本身壁内微孔结构过滤尾气 中碳烟颗粒(PM)。蜂窝陶瓷载体在涂覆催化剂之后,封装并集成于内燃机尾气后处理系统中,随内燃机装 配于整车之上。根据尾气流过方根据尾气流过方式式不同不同,蜂窝陶瓷载体主要分为直通式载体和壁流式蜂窝陶瓷载体主要分为直通式载体和壁流式载载体体。其中,直通式载体主要包括 SCR载体、DOC 载体、ASC 载体、TWC 载体;壁流式载体主要包括 DPF 和 GPF。上述载体中,TWC 载体和GPF 用于汽油车,SCR 载体、DOC 载体、AS
8、C 载体和 DPF 用于柴油车。直通式载体直通式载体:涂覆催化剂的直通式载体对尾气催化转化效率主要与催化剂有关,蜂窝陶瓷载体比表面积 大,为催化剂提供足够的涂覆空间,并且其特殊结构的热力学性质也会影响催化剂对尾气的转化效率,即载体的蜂窝薄壁结构和较轻的重量,致使已涂覆的载体达到催化剂高效反应触发温度所需要的热量较 少,因而可快速响应发动机启动过程中对尾气处理的要求。壁流式载体壁流式载体:碳烟颗粒物的过滤效率主要与壁流式载体的物理结构有关,如孔隙率、中值孔径与孔分布 等,但涂覆催化剂的壁流式载体有助于碳烟颗粒物燃烧并延长载体再生周期。图图3:直通式直通式载体与壁流式载体与壁流式载载体对比体对比3
9、资料来源:奥福环保招股说明书,东兴证券研究所1.3 国六标国六标准要求汽准要求汽车车尾气处理系统升级,所尾气处理系统升级,所需需蜂窝蜂窝陶陶瓷载体种类增加、技术要求提升瓷载体种类增加、技术要求提升国六标准是全球国六标准是全球范范围内最严苛的标准之围内最严苛的标准之一一。我国用 19 年时间完成了欧美地区过去约 27 年的汽车尾气排放标 准升级历程。从国一至国五,我国的排放限值基本参照欧洲排放标准,但执行时间均较同级别欧洲标准有所 延迟。进入国六阶段,我国的排放指标与欧洲、美国、日本等地区的同级别排放标准相当,部分指标甚至更 为严苛。与国五相比与国五相比,国国六标准中轻型车排放指标明显加六标准中
10、轻型车排放指标明显加严严,重型车排放加严平均在重型车排放加严平均在 50%以以上上。轻型车的污染物排放 指标中,CO、THC 的国六 b 限值较国五收紧 50%,NMHC 收紧 49%,NOX 收紧 42%,PM 收紧 33%。重 柴车的污染物排放指标中,NOX 的国六 b 限值较国五收紧 80%,THC 收紧 72%,PM 收紧 50%。图图4:国三至国三至国六阶段排放国六阶段排放标标准变化准变化资料来源:生态环境部,东兴证券研究所国六标国六标准准下下,汽车尾气处理系统升汽车尾气处理系统升级级,相应的陶瓷载体需求增相应的陶瓷载体需求增加加。由于汽油车和柴油车的尾气成分和发动机 原理不同,汽油
11、车和柴油车的尾气处理技术具有较大差异。为满足国六标准的排放要求,汽油车和柴油车均载体结构载体结构载体种类载体种类结构差异结构差异结构图示结构图示材料差异材料差异直通式载体SCR载体、DOC 载体、ASC载体 和TWC载体等气流可从载体每一个孔道 不受阻拦地直接通过,壁 较薄,孔密度较高孔隙率较低壁流式载体柴油机颗粒过滤 器(DPF)和汽 油机颗粒过滤器(GPF)在直通式结构的基础上,交替封堵孔道,孔道侧壁 上均匀分布众多微孔(1014m),形成一种捕捉、拦截、过滤碳烟颗 粒物作用的结构,壁较 厚,孔密度较低结构多孔,孔 隙率较高污染物污染物实施时间实施时间CO汽汽油油重柴重柴(mg/km)(m
12、g/kWh)THC汽汽油油重柴重柴(mg/km)(mg/kWh)NMHC汽油汽油(mg/km)NOX汽汽油油重柴重柴(mg/km)(mg/kWh)N2O汽油汽油(mg/km)PM汽汽油油重柴重柴(mg/km)(mg/kWh)PN汽汽油油重柴重柴(个个/km)(个(个/kWh)NH3重柴重柴(ppm)国三201123002100200660150500050100国四2014100015001004608035002520国五201710001500100460686020004.5206.0*1011国六a201970015001001306860400204.5106.0*10118.0*1
13、01110国六b20215001500501303535400203.0106.0*10118.0*101110国国六六b较国五较国五-50%不变不变-50%-72%-49%-42%-80%n.a-33%-50%不变不变n.an.a4需进行尾气处理系统的升级。汽油车汽油车:新增:新增 GPF 系统系统在国五标准下:轻型车主要使用 TWC(三元催化器)处理装置;在国六标准下,对于汽油发动机的颗 粒物排放有严格的限制要求,因此在优化 TWC 的基础上,必须加装 GPF(汽油机颗粒捕集器)来强化 颗粒物处理。柴油车柴油车:升级:升级 SCR 系统、新增系统、新增 ASC 系系统,重柴车还统,重柴车还
14、需需新增新增 DOC、DPF在国五标准下,轻型柴油车主要使用 EGR(废气再循环装置)+DOC+DPF,重型柴油车主要使用钒基SCR 处理装置;在国六标准下,轻型柴油车和重型柴油车须在国五柴油机的基础上加装、升级一系列机 内净化、后处理装置,主流技术路径有 EGR 路线(EGR+DOC+DPF+SCR+ASC)与无 EGR 路线(DOC+DPF+SCR(HI)+ASC)两种。图图5:各阶段各阶段排放法规下汽排放法规下汽车车尾气处理技术路线尾气处理技术路线资料来源:CNKI,东兴证券研究所图图6:国六标国六标准下尾气处理准下尾气处理所所需蜂窝陶瓷载体需蜂窝陶瓷载体资料来源:新材料在线,东兴证券研
15、究所图图7:国六柴国六柴油车(上图油车(上图)、汽油车(下图)尾气后处理系统中蜂窝陶汽油车(下图)尾气后处理系统中蜂窝陶瓷瓷载体的相对位置载体的相对位置尾气处理路线尾气处理路线车型车型国四国四国五国五国六国六柴油车柴油车轻柴EGR+DOCEGR+DOC+DPF有EGR:EGR+DOC+DPF+沸石分子筛SCR+ASC无EGR:DOC+DPF+沸石分子筛SCR(HI)+ASC重柴钒基SGR钒基SGR汽油车汽油车所有车辆TWCTWCTWC+GPF5车型车型尾气处理技术装置尾气处理技术装置处理对象处理对象所需催化剂材料所需催化剂材料汽油车汽油车三元催化器(TWC)HC、CO、NOX蜂窝陶瓷载体、氧化
16、铝涂层、铈锆固溶体(助催化剂)、贵金属汽油机颗粒捕集器(GPF)PM、PN蜂窝陶瓷载体、氧化铝涂层柴油车柴油车柴油氧化催化器(DOC)CO、HC蜂窝陶瓷载体、氧化铝涂层、贵金属柴油机颗粒捕集器(DPF PM、PN蜂窝陶瓷载体、氧化铝涂层选择性催化还原器(SCR)NOX蜂窝陶瓷载体、氧化铝涂层、钒基催化剂(国六标准需用铜和沸石)氨泄露催化器(ASC)NH3蜂窝陶瓷载体、氧化铝涂层、铜和沸石废气再循环装置(EGR)废气-资料来源:奥福环保招股说明书,东兴证券研究所国六标国六标准下,汽车准下,汽车尾尾气处气处理理所所需需各各类类陶瓷载陶瓷载体体的技术要的技术要求求相相应应提升。提升。图图8:国六标国
17、六标准较国五标准准较国五标准对对蜂窝陶瓷载体的技术指标要求提升蜂窝陶瓷载体的技术指标要求提升蜂窝陶蜂窝陶瓷载瓷载体体位置位置6资料来源:奥福环保招股说明书,东兴证券研究所1.4 蜂窝陶蜂窝陶瓷载体产瓷载体产业业链链分工分工内燃内燃机机尾气后处理尾气后处理系系统统产业链包括产业链包括催催化剂产业链(化剂产业链(载载体厂商、催体厂商、催化化剂涂覆厂商、剂涂覆厂商、封封装厂商装厂商)、主、主机机厂商、整厂商、整 车厂商车厂商。催化剂产业链的具体分工如下:载体厂载体厂商:商:主要生产用于内燃机尾气后处理系统中承载涂覆催化剂或捕捉颗粒物的各类载体;催化剂催化剂涂覆厂商涂覆厂商:主要对载体进行活性组分及催
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