高標準不是翻不過去的山
──關于中國電除塵產業發展和節能減排的報告（摘要）
編者按
電除塵器能否達到30mg/m3的粉塵排放標準？有些管理部門和用戶對電除塵器表示了擔憂，社會上甚至有觀點認為電除塵器已經不能滿足當前國家或某些發達地區的環保要求，應該由袋式除塵器取而代之。而中國環境保護產業協會電除塵委員會通過調查研究認為，電除塵器是能夠滿足我國新排放標準的一種高效節能除塵設備，在未來相當長的時期內，電除塵器仍是我國新建大型項目尤其是燃煤電廠粉塵治理的主流除塵設備。
經過30多年的發展，電除塵行業已經成為我國環保產業中能與國際廠商抗衡且最具競爭力的一個行業，今后的健康良性發展仍需多方努力和支持。舉全行業之力，電除塵委員會希望通過這份《關于中國電除塵產業發展和節能減排的報告》澄清一種認識:電除塵器能夠達到30mg/m3甚至更嚴格的粉塵排放標準。同時，他們也呼吁社會各界應科學、合理、公平地對待各種除塵技術，避免簡單化地排斥電除塵器方案，要將選擇權交給業主。
電除塵器已經有100多年的發展歷史，因其具有處理煙氣量大、除塵效率高、適應范圍廣、設備阻力低、使用簡單可靠、運行維護費用低且無二次污染等獨特優點，早已成為工業煙塵治理領域尤其是電力行業眾多除塵設備的主選產品，對于落實國務院《節能減排綜合性工作方案》、達到“十一五”期間中國主要污染物排放總量要求具有舉足輕重的地位。
我國的電除塵行業經過幾代人幾十年的奮斗耕耘，特別是伴隨著改革開放的春風，已經發展成了一個裝備精良，配套齊全的行業。目前，我國從事電除塵行業的生產企業有200多個，還有一批高等院校、科研、設計院所，主要骨干企業可與世界知名廠商相媲美。我國已經作為電除塵大國出現在國際舞臺，在這一領域的世界科技排名位居前列，產品除了滿足國內的需求，還有部分出口到世界上數十個國家和地區。2009年，調查統計了23個企業，電除塵產品出口量達到了14億多元。電除塵行業已經成為我國環保產業中能與國際廠商抗衡且最具競爭力的一個行業。
隨著環境保護要求的日益提高，國家制定了更加嚴格的粉塵排放標準，有些管理決策部門和用戶對電除塵器能否達到新的排放標準表示了擔憂，社會上甚至有觀點認為電除塵器已不能滿足當前國家或者某些發達地區的環保要求，今后應該由袋式除塵器取而代之。我們認為這種看法是非常不科學的。無論是看當今發達國家電除塵器的使用情況，還是看國內電除塵器的大量應用實例，都充分說明:即使粉塵排放標準提高到30mg/m3甚至更高，電除塵器仍將是可以滿足消煙除塵需求的主要設備和技術途徑。
從國家利益與行業發展大局出發，中國環境保護產業協會電除塵委員會特組織電除塵器骨干企業和專家，對電除塵器近年來在我國各行業的應用情況進行了調查研究。本報告中重點對占我國電除塵器總量75％的電力行業中的大型燃煤發電機組配套電除塵器的應用情況進行了統計、歸納和分析。結合國內30余年的電除塵器研究和工程實踐經驗，全面研究考證了電除塵器對國內主要動力煤的適應性，并客觀分析了幾種除塵設備的技術經濟性。大量國內外詳實的事實表明，電除塵技術不僅技術相對成熟，而且完全可以實現在低排放條件下的節能與減排，是最適合我國當前國情的最有效的除塵設備。因此，我們建議在國家“十二五”除塵技術發展方向規劃中能繼續大力扶持和支持電除塵行業的發展，保護國家利益和維持環境保護產業的健康可持續發展。
焦點一
高標準真的不可逾越？
電除塵器對于國內大部分常用煤種具有廣泛的適應性，完全能滿足進一步嚴格的排放要求
界上粉塵排放要求較高的歐、美發達國家及日本的燃煤電廠主要采用電除塵器，設備出口排放濃度一般都低于20～30mg/m3，運行情況良好。如:歐盟2001/80/EC指令中規定粉塵排放限值為30mg/m3，其電除塵器約占85％左右，目前西歐電除塵的平均排放濃度小于10mg/m3；美國2005年規定粉塵排放限值為20mg/m3，其電除塵器約占80％左右；日本大部分地方政府制訂的粉塵排放標準均低于20mg/m3，其燃煤電廠幾乎全部采用電除塵器。
可以看出，這些發達地區和國家執行了比中國更為嚴格的排放標準，而電除塵器仍被廣泛地使用。在德國和日本，電除塵器的占有率具有絕對的壓倒優勢。
發達國家燃煤條件較好，熱值高，灰分低，應用電除塵器比較有利。但是值得注意的是，印度、越南等發展中國家燃煤電站也大都采用電除塵器。印度煤種具有高灰分、高比電阻、低熱值、低硫、低Na2O等特性，電除塵器對粉塵的收集比較困難，但近年新建660MW機組燃煤電廠還是選擇了具有多電場和大比集塵面積的電除塵器。有數據顯示，印度燃煤電廠90％以上均使用電除塵器。可見，電除塵器許多獨特的優點為各國所認可。
國外許多知名組織、研究機構及研究人員就電除塵器能否適應日趨嚴格的粉塵排放標準進行了研究。歐洲暖通空調協會聯盟(Rehva)/CostG3組織認為，“干式電除塵器可保證排放在10mg/m3以下，如需要可以達到5mg/m3以下；濕式電除塵器可實現小于1mg/m3的粉塵排放。
我國燃煤電廠電除塵器的應用已有30多年歷史，大量的應用實例和經驗表明，只要規劃和選型設計時能充分考慮方案的合理性，確保足夠的比集塵面積，電除塵器完全能夠達到50mg/m3甚至30mg/m3以下的低排放要求。
最近，中國環境保護產業協會電除塵委員會組織我國18位電除塵知名專家，對電除塵器在我國煤種適應性情況進行了認真的分析和總結。對燃煤電廠而言，煤、飛灰成分對電除塵器性能影響最大。通過對2006～2008年國內138個電除塵器投標項目進行統計與研究分析，可以看出，對電除塵器“難”的煤種僅有3種，占總煤種數量的2.46％；“較難”的煤種有14種，占總煤種數量的11.48％；“一般”的煤種有40種，占總數的32.79％；“較容易”的煤種有49種，占總數的40.16％；“容易”的煤種有16種，占總數的13.11％。顯然，對于電除塵器而言，國內86％的煤種包含在“容易”到“一般”的范圍，即使放在國際視角上比較看，電除塵器對我國煤種的適應性也是比較好的。
從電除塵器對我國煤種適應性分析及實測結果來看，普通電除塵器對于國內大部分常用煤種具有廣泛的適應性，完全可以在具備較佳技術經濟性的前提下滿足30mg/m3甚至更高的粉塵排放標準。此外，采用先進的電控設備，煙氣調質、移動電極電除塵器、機電多復式雙區電除塵器等電除塵器配套實用技術可大幅度提高除塵效率，擴大電除塵對煤種適應范圍，具有良好的技術經濟性，而對電除塵器適應性差和較差的較少部分煤種可考慮采用其他的除塵技術方案。
由于歷史的原因，我國原來制定的火電廠粉塵排放標準比較低，也無規范的電除塵器設計選型標準和要求，各廠家設計制造的電除塵器比集塵面積普遍偏小或裕量不夠。盡管如此，仍有很大比例的電除塵器在50mg/m3以下低排放狀態下運行，尤其是在600MW以上的主力發電機組上更是如此。我們對福建龍凈、浙江菲達、天潔集團、蘭州電力、上海冶礦等全國5家骨干生產廠的電除塵器應用情況進行了調查。經統計，2004年至今，上述5家企業已經投運并經第三方測試的600MW機組以上(含600MW)配套電除塵器共175臺，全部達到合同規定的技術要求。值得注意的是，其中在電除塵器電場數3～4個、比集塵面積80～110m2/m3/s這一低電場數量及較低比集塵面積前提下，電除塵器實測排放濃度低于50mg/m3的有83臺，占測試項目總數的47.4％，排放低于30mg/Nm3的也有22臺。
從調查統計情況我們還注意到，1000MW機組配套電除塵器實測粉塵排放值低于30mg/Nm3的情況較普遍，尤其是應用了高頻電源等新技術后低排放和節能效果特別好。比如，上海外高橋第三發電有限責任公司8號爐1000MW機組是國內最大容量的引進型超超臨界汽輪發電機組，配置兩臺三室四電場電除塵器。這一電廠距離世博會主展區僅20多公里，在世博會開館之前，電廠為了進一步節能減排，將8號機組電除塵器原來的24臺工頻電源替換成高頻電源。2010年4月，經過華東電力試驗研究院對8號發電機組現場跟蹤測試表明，在同等工況下，電除塵器出口煙塵排放濃度由改造前的42mg/m3降低到15.7mg/m3，同時電除塵器功耗也有較大幅度降低，一臺百萬機組的電除塵器全部電耗僅400KW左右。再如，采用新型電源控制器對華能北京熱電廠的4臺220MW機組的電除塵器進行電控改造后，粉塵排放濃度實現20mg/m3，并節能60％，為改善北京地區空氣質量和奧運做出了貢獻。
焦點二
進步空間在哪里？
新技術的開發應用為電除塵器實現低排放創造了條件，還不同程度提高了產品的技術經濟性
年來，國內電除塵行業加大了對新技術的研究開發力度，高頻電源、智能控制、煙氣調質、移動電極、機電多復式雙區、煙道凝聚器等一批先進實用的新技術不但為電除塵器實現低排放創造了更好的條件，還不同程度提高了產品的技術經濟性。目前國內推廣應用和積極研究的新技術和新產品主要有以下幾種:
高頻電源技術:高頻電源輸出到電除塵器的電壓可以是幾乎平穩的純直流或1mS左右的脈沖，效率和功率因數遠高于常規工頻電源；經過大量的工業現場試驗驗證，應用高頻電源可以在較大幅度提高除塵效率的同時節能率大于60％。因此，目前高頻電源成為業界的熱點技術之一。
煙氣調質技術:其原理是通過調整煙氣或煙氣粉塵的組分及某些物理特性，從而降低粉塵比電阻值或改變粉塵的物理化學特性，提高電除塵效率。目前，主要有水調質、SO3調質、NH3調質、SO3＋NH3雙重調質、Na2CO3調質等，其中SO3調質是燃煤鍋爐應用最廣泛、最成熟可靠的煙氣調質技術。
移動電極電除塵器技術:其原理是采用可移動的收塵極板和可旋轉的清灰刷，構成移動電極電場，應用于電除塵器的后級電場。粉塵被收集到收塵極板上尚未達到形成反電暈的厚度時，就隨移動電極一起轉移到沒有煙氣通過的灰斗內，被旋轉的刷子徹底清除，收塵極板仍保持清潔狀態。由于清灰是在無煙氣流通的灰斗內進行，消除了因清灰造成的二次飛揚，而且可以克服反電暈的發生，實現對微細、高比電阻、粘性粉塵的高效的收集，從而大幅度提高除塵效率。
機電多復式雙區電除塵技術:其主要技術特點是在電場結構設計上，不僅將粉塵荷電區與收塵區分開，而且采用連續的多個小雙區進行復式配置。同時，在配電上，采用獨立電源分別對荷電區與收塵區供電，使荷電與收塵各區段的電氣運行條件最佳化。由于收塵區采用了高場強的圓管－板式極配，實現了高電壓低電流的運行特性，有效提高了對電除塵器后級電場細微粉塵的捕集，并可有效抑制高比電阻粉塵條件下的反電暈發生和低比電阻粉塵條件下的粉塵二次反彈，管式電極還可以收集荷正電粉塵，從而可提高除塵效率。
粉塵凝聚技術:其原理是含塵氣體進入除塵器前，先對其進行分列荷電處理，使相鄰兩列的煙氣粉塵帶上正、負不同極性的電荷，然后通過擾流裝置的擾流作用，使帶異性電荷的不同粒徑粉塵有效凝聚，形成大顆粒后進入除塵器。這一技術對解決PM2.5以下微細粉塵捕集困難的問題效果良好。
濕式電除塵器技術:改傳統的振打、聲波等清灰方式為液體噴淋清灰，能克服傳統干式電除塵技術的反電暈、二次揚塵等瓶頸，具有極高的除塵效率。產品用于濕法脫硫后的煙氣處理，可有效控制微細粉塵、SO3酸霧、氣溶膠、汞、重金屬和二惡英等復合污染物，達到粉塵近零排放。
低低溫電除塵技術:將通過電除塵的煙氣溫度從常規的130℃左右降低至90℃左右，以大幅度降低粉塵的比電阻，使得電除塵器的除塵效率得到顯著提高，達到30mg/m3或者更低的除塵器出口粉塵濃度排放標準。
此外，目前業內不少研究機構正在開發具有很好應用前景的本體和電源技術，比如膜式電除塵器、篩網式除塵器等一系列除塵新技術。與傳統除塵技術相比，這些技術的除塵機理有新的突破，將實現更低的出口排放并節省更多的投資成本。電除塵器電源方面，工業先進國家已經出現了脈沖寬度40微秒、脈沖電壓140KV的新型脈沖電源，在克服反電暈、提高捕集高比電阻粉塵效率方面效果明顯。
焦點三
電除塵器節能潛力有多大？
相比較而言，電除塵器在節能運行條件下的實際功耗是最低的，通過節能控制技術實現電除塵器節能運行，節能率一般在50％以上甚至可達80％以上
塵器是火電廠治污減排的重要設備，也是能耗較高的設備，據不完全統計，除塵設備耗電量約占整臺機組發電量的0.2％～0.5％。因此，除塵設備在滿足低排放的同時如何實現節能已成重要課題和緊迫任務。那么，電除塵器的節能空間和潛力有多大？經濟效益如何？
電除塵器節能潛力主要體現在兩個方面:一是國內燃煤機組負荷變化較大，通常會在50％～80％區間波動，當機組負荷變化時，如果電除塵器一直運行在某一固定模式，將會浪費大量電能；二是在燃用低硫煤、飛灰高比阻粉塵條件下，由于存在反電暈現象，過分增加高壓供電功率，反而會加重反電暈、引起除塵效率降低。理論和實踐均表明在這樣的條件下，采用間歇脈沖供電技術可以克服高比電阻粉塵引起的反電暈，不但減少電除塵器功率消耗，還可以提高除塵效率。
要真正了解除塵設備的能耗，應注意區別和理解電除塵器的設計功耗、常規運行實際功耗、節能運行實際功耗三者不同的概念。電除塵器設計功耗在電除塵器設計階段一般采用經驗系數法計算。電除塵器實際功耗是指電除塵器所有配套電氣設備在常規運行(未采用節能運行方式)時的實際功耗。由于電除塵器粉塵濃度對電暈放電抑制和諸多因素的影響，電除塵器各電場的實際工作電壓和電流均難以達到設計值或難以同時達到設計值，電加熱和振打清灰裝置也是間斷工作，所以電除塵器實際運行功耗大多比設計功耗要小。當電除塵器采用節能運行控制方式后(在保證除塵效率或排放達標的前提下)，電除塵器的實際功耗又有較大幅度的下降。以600MW機組電除塵器為例，大多數情況下，一臺爐配套的電除塵器設計功耗在1600KW左右，而常規實際功耗在700～1200KW之間。如果應用了先進的節能控制技術，節能運行實際功耗可以降低到300KW以下。顯然，與其他所有類型的除塵器相比較，電除塵器在節能運行條件下的實際功耗是最低的。
由于電力企業和除塵器廠家高度重視設備的節能指標，近年電除塵器節能控制技術已得到較為廣泛的應用。眾多現場測試數據表明，通過節能控制技術實現電除塵器節能運行，節能率一般為50％以上，高的可達80％以上。即使按節能率50％計算，一臺600MW機組配套電除塵器一年可節電630萬度(按機組全年運行300天計)，如按每度電0.4元計，每年可節省電費252萬元。可見電除塵器節電潛力很大，產生的經濟效益也很明顯。
焦點四
運行費用的賬到底該怎樣算？
從投資和長期運行成本綜合來看，電除塵器總體費用最低，技術經濟性最好，運行維護管理壓力較小
前國內外的主要除塵設備有電除塵器、袋式除塵器和電袋復合除塵器三大類。電除塵器在我國電力行業應用已有30多年歷史，由于其運行可靠性高、維護操作簡便、設備使用壽命長等特點，成為應用最廣泛的主力除塵設備，到目前為止，我國1000MW等級燃煤機組全部采用電除塵器。2000年以后，部分電廠等燃煤機組都先后采了用袋式除塵器，但濾袋使用壽命是袋式除塵器用戶最關心的關鍵問題。電袋復合除塵器是我國新開發的除塵設備，2004年開始在我國燃煤電廠應用，目前已經投運的25～600MW機組幾十臺。
電袋除塵器、袋式除塵器雖然具有除塵效率高、不受煤種影響等優點，但其存在的設備阻力高、對煙氣溫度、煙氣化學成分有一定的使用條件限制，廢舊濾袋需要后續處理，處理不當易造成二次污染等缺點，也需引起有關部門的高度重視。除了技術性能，設備經濟性也是用戶關注的重點。除塵設備的費用包括一次性設備投資費用和年運行費用。為了便于分析比較，以新建一套600MW機組配套除塵設備(處理煙氣量按3，600，000m3/h、電費按0.4元/kwh、運行時間按7500h/年計)為例估算，電除塵器、袋式除塵器、電袋除塵器每年的電耗費用分別為192萬元、483萬元、422萬元(電除塵器采用節能運行)。在此基礎上加上易損件更換費用，3種除塵設備年運行費用分別為231萬元、871萬元、588萬元。電除塵器、袋式除塵器、電袋除塵器一次性設備投資費用系數按1.02:1:1.15，如袋式除塵器一次性投資費用按2500萬元計，則電除塵器為2550萬元、電袋除塵器為2875萬元。
通過對電除塵器、袋式除塵器、電袋除塵器三類除塵設備1年、10年和30年的總運行費用進行比較可以得出，在這3種除塵設備中，電除塵器節能運行條件下能耗最低、設備主要部件更換量少、安全可靠性高、運行費用及設備總體費用最低。運行時間越長，電除塵器技術經濟性越顯著，設備運行10年時電除塵器總體費用不到袋式除塵器的一半。由此不難理解，為何近百年來電除塵器能在歐、美、日等發達國家長盛不衰，并且在中國、印度等發展中國家得到廣泛推廣應用。
因此，對國內絕大部分煤種，電除塵器是能夠同時實現低排放，高效率和低能耗的除塵設備，也是符合國家節能減排要求的最佳除塵設備。
焦點五
不能實現低排放的原因何在？
執行排放標準較低、實際燃用煤種與設計煤種偏差大等原因造成部分在役電除塵器不能實現低排放，但不能因此而否定電除塵技術
前國內確實存在部分在役電除塵器運行不佳，排放達不到50mg/m3的情況，主要有以下幾個方面原因:
1、原設計參照較低的排放標準。
我國1997～2003年執行的《火電廠大氣污染物排放標準》規定新建電廠煙塵排放濃度限值為200mg/m3，按照這一標準設計的電除塵器大多電場數偏少，比集塵面積偏小。
2、燃煤電廠實際燃用煤種與設計煤種偏差很大。
受當時的經濟發展水平所限，環保設施資金投入不足。為了減少投資，電廠通常提供較好的煤種作為設計煤種，或提供較小的煙氣量作為設計參數。一旦實際煤種變化或煙氣量超過設計值時，煙塵排放就會超標。
3、電除塵器選型設計不合理。
早期對國內有些難收塵煤種認識不足，特別是高硅、高鋁、低硫、低鈉、含濕量低、比電阻高的煤灰，使電除塵的除塵效果變差。實際上許多制造廠在選型設計時電除塵器容量選擇過于臨界，故而埋下隱患。
4、市場競爭無序低價。
早期由于我國粉塵排放標準要求較低，造成一般電除塵器都能輕易達到排放標準的情況，導致采用先進技術或按高標準設計的企業成本增高，反而成了市場競爭的弱勢。市場準入門檻低，“低價中標”誤導市場，用戶普遍缺乏電除塵器設計參數和保證值之間關系的認識，錯誤認為誰的價格低就選誰的。
上述主要原因造成了部分電除塵器排放超標，也給人們造成了電除塵器難以滿足新排放標準的假象。但是，只要把新建和改造的電除塵器比集塵面積選擇到合理范圍，同時大力重點推廣電除塵器新技術的應用，電除塵器完全可以滿足30mg/m3低排放的要求。從投資和長期運行費用綜合來看，電除塵器具有極其優越的技術經濟性。
焦點六
良性發展還需要什么？
未來相當長時期內，電除塵器仍是燃煤電廠優先選擇的主流除塵設備，應科學、合理和公平地對待各種除塵方案，防止簡單化地排斥電除塵器方案
上所述，世界上發達國家燃煤電廠80％以上采用電除塵器，經電除塵器處理后煙塵排放濃度普遍低于30mg/m3。我國燃煤電廠已投運的大型機組電除塵器也有大量低于50mg/m3和30mg/m3的實際案例。顯然，電除塵器是能夠滿足我國新排放標準的一種高效節能除塵設備，同時具有良好的比較優勢和技術經濟性。可以預見，在未來電除塵器仍是我國新建大型工業項目尤其是燃煤電廠粉塵治理的主流除塵設備。在新的歷史時期，為維護國家利益與電除塵器行業的健康良性發展，需要國家政策引導和支持。
1、通過組織公平、公開、公正的行業調查或專家分析，充分論證電除塵器對我國相當多煤種能夠滿足國家新排放標準的客觀事實。呼吁政府各相關部門和火電行業環評主管部門應科學、合理和公平地對待各種除塵方案，避免簡單化地排斥電除塵器除塵方案。
2、發揮政策扶持、規劃指導作用，營造更加有利于電除塵產業發展的環境。在國家相關部委“十二五”規劃中，做好電除塵領域的規劃安排，從環保、科技、產業化推廣等方面制定鼓勵政策，積極引導和規范電除塵產業創新發展。當前，急需國家大力支持的電除塵新技術產業化重點包括:大容量高頻電源、三相電源、中頻電源及變頻電源等高效節能型電源的開發、產業化與推廣；移動電極電除塵技術的開發與產業化；低低溫電除塵器的開發與產業化；能達到極低排放并能有效捕集可吸入顆粒物的濕式電除塵器技術開發與應用；各種新型雙區、多區等電除塵器新結構的開發與應用；研發完善具有自主知識產權的“微細粉塵凝聚技術”并推廣應用；燃煤鍋爐電除塵器用的各種有效煙氣調質技術開發和產業化；電除塵器新型節能控制系統在全行業推廣與應用；積極開展有關脫硫、脫硝、除塵及燃煤的系統研究，提出針對我國現狀實現最佳復合污染控制技術系統。
3、推廣應用電除塵委員會編制的《燃煤電廠電除塵器選型設計指導書》并盡快形成相關標準和技術法規，為燃煤電廠項目進行環評時提供參考，并指導和規范電廠、設計院及電除塵器廠家科學合理地進行電除塵器的規劃選用和設備選型設計，避免出現電除塵器設計電場數量偏少、比集塵面積偏小、配置不規范而導致部分設備投運后煙塵排放不達標的情況。
4、規范項目招投標制度和評審制度。相關單位在發項目標書前應充分評估煤種參數波動對電除塵器性能的影響，并參照國外做法和經驗在投標書中對電除塵器選型技術參數提出必要的約束條件，如限制最低比集塵面積、規定最少電場數、最低斷面積等。此外，還應規范電除塵器招投標行為和評標辦法，盡可能請本行業專家參加技術評標，綜合評定性能價格比最優者中標，不保護最低價，避免出現行業惡性競爭。
5、為電除塵行業拓展國際市場創造條件。近幾年來，我國電除塵行業企業大力開拓國際市場，已有不少企業承接海外電力、冶金和建材等行業粉塵治理工程項目，并形成了一定的競爭優勢。建議國家有關部門在支持骨干企業“走出去”設立研發、生產基地和境外營銷網絡，支持骨干企業開展與國際著名環保研究機構和企業間的合作，支持骨干企業承接大型環保工程總包項目等方面制定配套政策，使我國環保除塵產業發展成為具有較強國際競爭力的優勢產業。
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