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浙江省环保装备行业协会是2009年成立,是以浙江省环保装备和资源综合利用装备制造厂商为主以及从事科技开发、设计和技术服务的企事业单位自愿参加组成的跨地区、跨部门、跨所有制的行业性、全省性的非赢利性社会组织,是经浙江省民政厅核准登记的社会团体法人。
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高标准不是翻不过去的山
发布时间:2010-11-26 点击数:
高标准不是翻不过去的山
——关于中国电除尘产业发展和节能减排的报告(摘要)
 
作者:中国环境保护产业协会电除尘委员会  来源:中国环境报第5版
 
 
 
 

    ■编者按


  电除尘器能否达到30mg/m3的粉尘排放标准?有些管理部门和用户对电除尘器表示了担忧,社会上甚至有观点认为电除尘器已经不能满足当前国家或某些发达地区的环保要求,应该由袋式除尘器取而代之。而中国环境保护产业协会电除尘委员会通过调查研究认为,电除尘器是能够满足我国新排放标准的一种高效节能除尘设备,在未来相当长的时期内,电除尘器仍是我国新建大型项目尤其是燃煤电厂粉尘治理的主流除尘设备。


  经过30多年的发展,电除尘行业已经成为我国环保产业中能与国际厂商抗衡且最具竞争力的一个行业,今后的健康良性发展仍需多方努力和支持。举全行业之力,电除尘委员会希望通过这份《关于中国电除尘产业发展和节能减排的报告》澄清一种认识:电除尘器能够达到30mg/m3甚至更严格的粉尘排放标准。同时,他们也呼吁社会各界应科学、合理、公平地对待各种除尘技术,避免简单化地排斥电除尘器方案,要将选择权交给业主。


  电除尘器已经有100多年的发展历史,因其具有处理烟气量大、除尘效率高、适应范围广、设备阻力低、使用简单可靠、运行维护费用低且无二次污染等独特优点,早已成为工业烟尘治理领域尤其是电力行业众多除尘设备的主选产品,对于落实国务院《节能减排综合性工作方案》、达到“十一五”期间中国主要污染物排放总量要求具有举足轻重的地位。


  我国的电除尘行业经过几代人几十年的奋斗耕耘,特别是伴随着改革开放的春风,已经发展成了一个装备精良,配套齐全的行业。目前,我国从事电除尘行业的生产企业有200多个,还有一批高等院校、科研、设计院所,主要骨干企业可与世界知名厂商相媲美。我国已经作为电除尘大国出现在国际舞台,在这一领域的世界科技排名位居前列,产品除了满足国内的需求,还有部分出口到世界上数十个国家和地区。2009年,调查统计了23个企业,电除尘产品出口量达到了14亿多元。电除尘行业已经成为我国环保产业中能与国际厂商抗衡且最具竞争力的一个行业。


  随着环境保护要求的日益提高,国家制定了更加严格的粉尘排放标准,有些管理决策部门和用户对电除尘器能否达到新的排放标准表示了担忧,社会上甚至有观点认为电除尘器已不能满足当前国家或者某些发达地区的环保要求,今后应该由袋式除尘器取而代之。我们认为这种看法是非常不科学的。无论是看当今发达国家电除尘器的使用情况,还是看国内电除尘器的大量应用实例,都充分说明:即使粉尘排放标准提高到30mg/m3甚至更高,电除尘器仍将是可以满足消烟除尘需求的主要设备和技术途径。


  从国家利益与行业发展大局出发,中国环境保护产业协会电除尘委员会特组织电除尘器骨干企业和专家,对电除尘器近年来在我国各行业的应用情况进行了调查研究。本报告中重点对占我国电除尘器总量75%的电力行业中的大型燃煤发电机组配套电除尘器的应用情况进行了统计、归纳和分析。结合国内30余年的电除尘器研究和工程实践经验,全面研究考证了电除尘器对国内主要动力煤的适应性,并客观分析了几种除尘设备的技术经济性。大量国内外详实的事实表明,电除尘技术不仅技术相对成熟,而且完全可以实现在低排放条件下的节能与减排,是最适合我国当前国情的最有效的除尘设备。因此,我们建议在国家“十二五”除尘技术发展方向规划中能继续大力扶持和支持电除尘行业的发展,保护国家利益和维持环境保护产业的健康可持续发展。 


  焦点一
  高标准真的不可逾越?


  电除尘器对于国内大部分常用煤种具有广泛的适应性,完全能满足进一步严格的排放要求
  界上粉尘排放要求较高的欧、美发达国家及日本的燃煤电厂主要采用电除尘器,设备出口排放浓度一般都低于20~30mg/m3,运行情况良好。如:欧盟2001/80/EC指令中规定粉尘排放限值为30mg/m3,其电除尘器约占85%左右,目前西欧电除尘的平均排放浓度小于10mg/m3;美国2005年规定粉尘排放限值为20mg/m3,其电除尘器约占80%左右;日本大部分地方政府制订的粉尘排放标准均低于20mg/m3,其燃煤电厂几乎全部采用电除尘器。


  可以看出,这些发达地区和国家执行了比中国更为严格的排放标准,而电除尘器仍被广泛地使用。在德国和日本,电除尘器的占有率具有绝对的压倒优势。


  发达国家燃煤条件较好,热值高,灰分低,应用电除尘器比较有利。但是值得注意的是,印度、越南等发展中国家燃煤电站也大都采用电除尘器。印度煤种具有高灰分、高比电阻、低热值、低硫、低Na2O等特性,电除尘器对粉尘的收集比较困难,但近年新建660MW机组燃煤电厂还是选择了具有多电场和大比集尘面积的电除尘器。有数据显示,印度燃煤电厂90%以上均使用电除尘器。可见,电除尘器许多独特的优点为各国所认可。


  国外许多知名组织、研究机构及研究人员就电除尘器能否适应日趋严格的粉尘排放标准进行了研究。欧洲暖通空调协会联盟(Rehva)/CostG3组织认为,“干式电除尘器可保证排放在10mg/m3以下,如需要可以达到5mg/m3以下;湿式电除尘器可实现小于1mg/m3的粉尘排放。


  我国燃煤电厂电除尘器的应用已有30多年历史,大量的应用实例和经验表明,只要规划和选型设计时能充分考虑方案的合理性,确保足够的比集尘面积,电除尘器完全能够达到50mg/m3甚至30mg/m3以下的低排放要求。


  最近,中国环境保护产业协会电除尘委员会组织我国18位电除尘知名专家,对电除尘器在我国煤种适应性情况进行了认真的分析和总结。对燃煤电厂而言,煤、飞灰成分对电除尘器性能影响最大。通过对2006~2008年国内138个电除尘器投标项目进行统计与研究分析,可以看出,对电除尘器“难”的煤种仅有3种,占总煤种数量的2.46%;“较难”的煤种有14种,占总煤种数量的11.48%;“一般”的煤种有40种,占总数的32.79%;“较容易”的煤种有49种,占总数的40.16%;“容易”的煤种有16种,占总数的13.11%。显然,对于电除尘器而言,国内86%的煤种包含在“容易”到“一般”的范围,即使放在国际视角上比较看,电除尘器对我国煤种的适应性也是比较好的。


  从电除尘器对我国煤种适应性分析及实测结果来看,普通电除尘器对于国内大部分常用煤种具有广泛的适应性,完全可以在具备较佳技术经济性的前提下满足30mg/m3甚至更高的粉尘排放标准。此外,采用先进的电控设备,烟气调质、移动电极电除尘器、机电多复式双区电除尘器等电除尘器配套实用技术可大幅度提高除尘效率,扩大电除尘对煤种适应范围,具有良好的技术经济性,而对电除尘器适应性差和较差的较少部分煤种可考虑采用其他的除尘技术方案。


  由于历史的原因,我国原来制定的火电厂粉尘排放标准比较低,也无规范的电除尘器设计选型标准和要求,各厂家设计制造的电除尘器比集尘面积普遍偏小或裕量不够。尽管如此,仍有很大比例的电除尘器在50mg/m3以下低排放状态下运行,尤其是在600MW以上的主力发电机组上更是如此。我们对福建龙净、浙江菲达、天洁集团、兰州电力、上海冶矿等全国5家骨干生产厂的电除尘器应用情况进行了调查。经统计,2004年至今,上述5家企业已经投运并经第三方测试的600MW机组以上(含600MW)配套电除尘器共175台,全部达到合同规定的技术要求。值得注意的是,其中在电除尘器电场数3~4个、比集尘面积80~110m2/m3/s这一低电场数量及较低比集尘面积前提下,电除尘器实测排放浓度低于50mg/m3的有83台,占测试项目总数的47.4%,排放低于30mg/Nm3的也有22台。


  从调查统计情况我们还注意到,1000MW机组配套电除尘器实测粉尘排放值低于30mg/Nm3的情况较普遍,尤其是应用了高频电源等新技术后低排放和节能效果特别好。比如,上海外高桥第三发电有限责任公司8号炉1000MW机组是国内最大容量的引进型超超临界汽轮发电机组,配置两台三室四电场电除尘器。这一电厂距离世博会主展区仅20多公里,在世博会开馆之前,电厂为了进一步节能减排,将8号机组电除尘器原来的24台工频电源替换成高频电源。2010年4月,经过华东电力试验研究院对8号发电机组现场跟踪测试表明,在同等工况下,电除尘器出口烟尘排放浓度由改造前的42mg/m3降低到15.7mg/m3,同时电除尘器功耗也有较大幅度降低,一台百万机组的电除尘器全部电耗仅400KW左右。再如,采用新型电源控制器对华能北京热电厂的4台220MW机组的电除尘器进行电控改造后,粉尘排放浓度实现20mg/m3,并节能60%,为改善北京地区空气质量和奥运做出了贡献。

  
  焦点二
  进步空间在哪里?


  新技术的开发应用为电除尘器实现低排放创造了条件,还不同程度提高了产品的技术经济性
  年来,国内电除尘行业加大了对新技术的研究开发力度,高频电源、智能控制、烟气调质、移动电极、机电多复式双区、烟道凝聚器等一批先进实用的新技术不但为电除尘器实现低排放创造了更好的条件,还不同程度提高了产品的技术经济性。目前国内推广应用和积极研究的新技术和新产品主要有以下几种:


  高频电源技术:高频电源输出到电除尘器的电压可以是几乎平稳的纯直流或1mS左右的脉冲,效率和功率因数远高于常规工频电源;经过大量的工业现场试验验证,应用高频电源可以在较大幅度提高除尘效率的同时节能率大于60%。因此,目前高频电源成为业界的热点技术之一。


  烟气调质技术:其原理是通过调整烟气或烟气粉尘的组分及某些物理特性,从而降低粉尘比电阻值或改变粉尘的物理化学特性,提高电除尘效率。目前,主要有水调质、SO3调质、NH3调质、SO3+NH3双重调质、Na2CO3调质等,其中SO3调质是燃煤锅炉应用最广泛、最成熟可靠的烟气调质技术。


  移动电极电除尘器技术:其原理是采用可移动的收尘极板和可旋转的清灰刷,构成移动电极电场,应用于电除尘器的后级电场。粉尘被收集到收尘极板上尚未达到形成反电晕的厚度时,就随移动电极一起转移到没有烟气通过的灰斗内,被旋转的刷子彻底清除,收尘极板仍保持清洁状态。由于清灰是在无烟气流通的灰斗内进行,消除了因清灰造成的二次飞扬,而且可以克服反电晕的发生,实现对微细、高比电阻、粘性粉尘的高效的收集,从而大幅度提高除尘效率。


  机电多复式双区电除尘技术:其主要技术特点是在电场结构设计上,不仅将粉尘荷电区与收尘区分开,而且采用连续的多个小双区进行复式配置。同时,在配电上,采用独立电源分别对荷电区与收尘区供电,使荷电与收尘各区段的电气运行条件最佳化。由于收尘区采用了高场强的圆管-板式极配,实现了高电压低电流的运行特性,有效提高了对电除尘器后级电场细微粉尘的捕集,并可有效抑制高比电阻粉尘条件下的反电晕发生和低比电阻粉尘条件下的粉尘二次反弹,管式电极还可以收集荷正电粉尘,从而可提高除尘效率。


  粉尘凝聚技术:其原理是含尘气体进入除尘器前,先对其进行分列荷电处理,使相邻两列的烟气粉尘带上正、负不同极性的电荷,然后通过扰流装置的扰流作用,使带异性电荷的不同粒径粉尘有效凝聚,形成大颗粒后进入除尘器。这一技术对解决PM2.5以下微细粉尘捕集困难的问题效果良好。


  湿式电除尘器技术:改传统的振打、声波等清灰方式为液体喷淋清灰,能克服传统干式电除尘技术的反电晕、二次扬尘等瓶颈,具有极高的除尘效率。产品用于湿法脱硫后的烟气处理,可有效控制微细粉尘、SO3酸雾、气溶胶、汞、重金属和二恶英等复合污染物,达到粉尘近零排放。


  低低温电除尘技术:将通过电除尘的烟气温度从常规的130℃左右降低至90℃左右,以大幅度降低粉尘的比电阻,使得电除尘器的除尘效率得到显著提高,达到30mg/m3或者更低的除尘器出口粉尘浓度排放标准。


  此外,目前业内不少研究机构正在开发具有很好应用前景的本体和电源技术,比如膜式电除尘器、筛网式除尘器等一系列除尘新技术。与传统除尘技术相比,这些技术的除尘机理有新的突破,将实现更低的出口排放并节省更多的投资成本。电除尘器电源方面,工业先进国家已经出现了脉冲宽度40微秒、脉冲电压140KV的新型脉冲电源,在克服反电晕、提高捕集高比电阻粉尘效率方面效果明显。


  焦点三
  电除尘器节能潜力有多大?


  相比较而言,电除尘器在节能运行条件下的实际功耗是最低的,通过节能控制技术实现电除尘器节能运行,节能率一般在50%以上甚至可达80%以上


  尘器是火电厂治污减排的重要设备,也是能耗较高的设备,据不完全统计,除尘设备耗电量约占整台机组发电量的0.2%~0.5%。因此,除尘设备在满足低排放的同时如何实现节能已成重要课题和紧迫任务。那么,电除尘器的节能空间和潜力有多大?经济效益如何?


  电除尘器节能潜力主要体现在两个方面:一是国内燃煤机组负荷变化较大,通常会在50%~80%区间波动,当机组负荷变化时,如果电除尘器一直运行在某一固定模式,将会浪费大量电能;二是在燃用低硫煤、飞灰高比阻粉尘条件下,由于存在反电晕现象,过分增加高压供电功率,反而会加重反电晕、引起除尘效率降低。理论和实践均表明在这样的条件下,采用间歇脉冲供电技术可以克服高比电阻粉尘引起的反电晕,不但减少电除尘器功率消耗,还可以提高除尘效率。


  要真正了解除尘设备的能耗,应注意区别和理解电除尘器的设计功耗、常规运行实际功耗、节能运行实际功耗三者不同的概念。电除尘器设计功耗在电除尘器设计阶段一般采用经验系数法计算。电除尘器实际功耗是指电除尘器所有配套电气设备在常规运行(未采用节能运行方式)时的实际功耗。由于电除尘器粉尘浓度对电晕放电抑制和诸多因素的影响,电除尘器各电场的实际工作电压和电流均难以达到设计值或难以同时达到设计值,电加热和振打清灰装置也是间断工作,所以电除尘器实际运行功耗大多比设计功耗要小。当电除尘器采用节能运行控制方式后(在保证除尘效率或排放达标的前提下),电除尘器的实际功耗又有较大幅度的下降。以600MW机组电除尘器为例,大多数情况下,一台炉配套的电除尘器设计功耗在1600KW左右,而常规实际功耗在700~1200KW之间。如果应用了先进的节能控制技术,节能运行实际功耗可以降低到300KW以下。显然,与其他所有类型的除尘器相比较,电除尘器在节能运行条件下的实际功耗是最低的。


  由于电力企业和除尘器厂家高度重视设备的节能指标,近年电除尘器节能控制技术已得到较为广泛的应用。众多现场测试数据表明,通过节能控制技术实现电除尘器节能运行,节能率一般为50%以上,高的可达80%以上。即使按节能率50%计算,一台600MW机组配套电除尘器一年可节电630万度(按机组全年运行300天计),如按每度电0.4元计,每年可节省电费252万元。可见电除尘器节电潜力很大,产生的经济效益也很明显。


  焦点四
  运行费用的账到底该怎样算?


  从投资和长期运行成本综合来看,电除尘器总体费用最低,技术经济性最好,运行维护管理压力较小


  前国内外的主要除尘设备有电除尘器、袋式除尘器和电袋复合除尘器三大类。电除尘器在我国电力行业应用已有30多年历史,由于其运行可靠性高、维护操作简便、设备使用寿命长等特点,成为应用最广泛的主力除尘设备,到目前为止,我国1000MW等级燃煤机组全部采用电除尘器。2000年以后,部分电厂等燃煤机组都先后采了用袋式除尘器,但滤袋使用寿命是袋式除尘器用户最关心的关键问题。电袋复合除尘器是我国新开发的除尘设备,2004年开始在我国燃煤电厂应用,目前已经投运的25~600MW机组几十台。


  电袋除尘器、袋式除尘器虽然具有除尘效率高、不受煤种影响等优点,但其存在的设备阻力高、对烟气温度、烟气化学成分有一定的使用条件限制,废旧滤袋需要后续处理,处理不当易造成二次污染等缺点,也需引起有关部门的高度重视。除了技术性能,设备经济性也是用户关注的重点。除尘设备的费用包括一次性设备投资费用和年运行费用。为了便于分析比较,以新建一套600MW机组配套除尘设备(处理烟气量按3,600,000m3/h、电费按0.4元/kwh、运行时间按7500h/年计)为例估算,电除尘器、袋式除尘器、电袋除尘器每年的电耗费用分别为192万元、483万元、422万元(电除尘器采用节能运行)。在此基础上加上易损件更换费用,3种除尘设备年运行费用分别为231万元、871万元、588万元。电除尘器、袋式除尘器、电袋除尘器一次性设备投资费用系数按1.02:1:1.15,如袋式除尘器一次性投资费用按2500万元计,则电除尘器为2550万元、电袋除尘器为2875万元。


  通过对电除尘器、袋式除尘器、电袋除尘器三类除尘设备1年、10年和30年的总运行费用进行比较可以得出,在这3种除尘设备中,电除尘器节能运行条件下能耗最低、设备主要部件更换量少、安全可靠性高、运行费用及设备总体费用最低。运行时间越长,电除尘器技术经济性越显著,设备运行10年时电除尘器总体费用不到袋式除尘器的一半。由此不难理解,为何近百年来电除尘器能在欧、美、日等发达国家长盛不衰,并且在中国、印度等发展中国家得到广泛推广应用。


  因此,对国内绝大部分煤种,电除尘器是能够同时实现低排放,高效率和低能耗的除尘设备,也是符合国家节能减排要求的最佳除尘设备。

 

  焦点五
  不能实现低排放的原因何在?


  执行排放标准较低、实际燃用煤种与设计煤种偏差大等原因造成部分在役电除尘器不能实现低排放,但不能因此而否定电除尘技术


  前国内确实存在部分在役电除尘器运行不佳,排放达不到50mg/m3的情况,主要有以下几个方面原因:


  1、原设计参照较低的排放标准。


  我国1997~2003年执行的《火电厂大气污染物排放标准》规定新建电厂烟尘排放浓度限值为200mg/m3,按照这一标准设计的电除尘器大多电场数偏少,比集尘面积偏小。


  2、燃煤电厂实际燃用煤种与设计煤种偏差很大。


  受当时的经济发展水平所限,环保设施资金投入不足。为了减少投资,电厂通常提供较好的煤种作为设计煤种,或提供较小的烟气量作为设计参数。一旦实际煤种变化或烟气量超过设计值时,烟尘排放就会超标。


  3、电除尘器选型设计不合理。

 

  早期对国内有些难收尘煤种认识不足,特别是高硅、高铝、低硫、低钠、含湿量低、比电阻高的煤灰,使电除尘的除尘效果变差。实际上许多制造厂在选型设计时电除尘器容量选择过于临界,故而埋下隐患。


  4、市场竞争无序低价。


  早期由于我国粉尘排放标准要求较低,造成一般电除尘器都能轻易达到排放标准的情况,导致采用先进技术或按高标准设计的企业成本增高,反而成了市场竞争的弱势。市场准入门槛低,“低价中标”误导市场,用户普遍缺乏电除尘器设计参数和保证值之间关系的认识,错误认为谁的价格低就选谁的。


  上述主要原因造成了部分电除尘器排放超标,也给人们造成了电除尘器难以满足新排放标准的假象。但是,只要把新建和改造的电除尘器比集尘面积选择到合理范围,同时大力重点推广电除尘器新技术的应用,电除尘器完全可以满足30mg/m3低排放的要求。从投资和长期运行费用综合来看,电除尘器具有极其优越的技术经济性。

  
  焦点六
  良性发展还需要什么?


  未来相当长时期内,电除尘器仍是燃煤电厂优先选择的主流除尘设备,应科学、合理和公平地对待各种除尘方案,防止简单化地排斥电除尘器方案


  上所述,世界上发达国家燃煤电厂80%以上采用电除尘器,经电除尘器处理后烟尘排放浓度普遍低于30mg/m3。我国燃煤电厂已投运的大型机组电除尘器也有大量低于50mg/m3和30mg/m3的实际案例。显然,电除尘器是能够满足我国新排放标准的一种高效节能除尘设备,同时具有良好的比较优势和技术经济性。可以预见,在未来电除尘器仍是我国新建大型工业项目尤其是燃煤电厂粉尘治理的主流除尘设备。在新的历史时期,为维护国家利益与电除尘器行业的健康良性发展,需要国家政策引导和支持。


  1、通过组织公平、公开、公正的行业调查或专家分析,充分论证电除尘器对我国相当多煤种能够满足国家新排放标准的客观事实。呼吁政府各相关部门和火电行业环评主管部门应科学、合理和公平地对待各种除尘方案,避免简单化地排斥电除尘器除尘方案。


  2、发挥政策扶持、规划指导作用,营造更加有利于电除尘产业发展的环境。在国家相关部委“十二五”规划中,做好电除尘领域的规划安排,从环保、科技、产业化推广等方面制定鼓励政策,积极引导和规范电除尘产业创新发展。当前,急需国家大力支持的电除尘新技术产业化重点包括:大容量高频电源、三相电源、中频电源及变频电源等高效节能型电源的开发、产业化与推广;移动电极电除尘技术的开发与产业化;低低温电除尘器的开发与产业化;能达到极低排放并能有效捕集可吸入颗粒物的湿式电除尘器技术开发与应用;各种新型双区、多区等电除尘器新结构的开发与应用;研发完善具有自主知识产权的“微细粉尘凝聚技术”并推广应用;燃煤锅炉电除尘器用的各种有效烟气调质技术开发和产业化;电除尘器新型节能控制系统在全行业推广与应用;积极开展有关脱硫、脱硝、除尘及燃煤的系统研究,提出针对我国现状实现最佳复合污染控制技术系统。


  3、推广应用电除尘委员会编制的《燃煤电厂电除尘器选型设计指导书》并尽快形成相关标准和技术法规,为燃煤电厂项目进行环评时提供参考,并指导和规范电厂、设计院及电除尘器厂家科学合理地进行电除尘器的规划选用和设备选型设计,避免出现电除尘器设计电场数量偏少、比集尘面积偏小、配置不规范而导致部分设备投运后烟尘排放不达标的情况。


  4、规范项目招投标制度和评审制度。相关单位在发项目标书前应充分评估煤种参数波动对电除尘器性能的影响,并参照国外做法和经验在投标书中对电除尘器选型技术参数提出必要的约束条件,如限制最低比集尘面积、规定最少电场数、最低断面积等。此外,还应规范电除尘器招投标行为和评标办法,尽可能请本行业专家参加技术评标,综合评定性能价格比最优者中标,不保护最低价,避免出现行业恶性竞争。


  5、为电除尘行业拓展国际市场创造条件。近几年来,我国电除尘行业企业大力开拓国际市场,已有不少企业承接海外电力、冶金和建材等行业粉尘治理工程项目,并形成了一定的竞争优势。建议国家有关部门在支持骨干企业“走出去”设立研发、生产基地和境外营销网络,支持骨干企业开展与国际著名环保研究机构和企业间的合作,支持骨干企业承接大型环保工程总包项目等方面制定配套政策,使我国环保除尘产业发展成为具有较强国际竞争力的优势产业。