(中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會電除塵委員會,北京 100037)
我國電除塵行業(yè)2013年發(fā)展綜述
(中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會電除塵委員會,北京 100037)

綜述了2013年我國電除塵行業(yè)的發(fā)展環(huán)境和經(jīng)營狀況;分析了電除塵行業(yè)的新技術(shù)研發(fā)進展及應用情況;簡述了行業(yè)骨干企業(yè)的發(fā)展概況;針對行業(yè)發(fā)展中存在的主要問題提出了解決對策及建議,并對行業(yè)的發(fā)展進行了展望。
電除塵;行業(yè)發(fā)展;對策建議
1.1 行業(yè)發(fā)展環(huán)境
電除塵器(Electrostatic Precipitation)由于具有效率高、能耗低、能處理大煙氣量的高溫煙氣、堅固耐用、維護壓力小,且無二次污染等優(yōu)點,在國際上一直被公認為是高效的除塵設備,已被各國廣泛應用于各個工業(yè)部門及民用設施的煙塵冶理。
1907年,自第一臺電除塵器投入商業(yè)運行以來,已經(jīng)超過了一百年的歷史。百年來的應用實踐表明,從投資和長期運行成本綜合來看,電除塵設備的總體費用低,技術(shù)經(jīng)濟性好,運行維護管理壓力小。歐美及其他發(fā)達國家和地區(qū)目前使用的干式電除塵器,其煙塵排放濃度都低于20mg/m3,特別是德國和日本,一般都可以控制在10mg/m3以下。如果采用濕式電除塵器,煙塵排放濃度可以控制在1mg/m3以下。因此,電除塵器在國內(nèi)外的工業(yè)煙塵治理領域一直占據(jù)著主導地位。
2010年我國出臺《火電廠大氣污染物排放標準(征求意見稿)》(GB13223-2011),電除塵器能否滿足新標準的低排放要求,受到一些質(zhì)疑,使得電除塵器在除塵領域的作用一度被誤解,給電除塵市場帶來了十分不利的影響,電除塵行業(yè)的發(fā)展面臨嚴峻局面。
面對挑戰(zhàn)和壓力,中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會電除塵委員會通過溝通、交流,統(tǒng)一認識,在進行大量調(diào)查研究的基礎上堅定信心。隨著社會經(jīng)濟建設的不斷發(fā)展,污染物排放標準將不斷趨嚴,這是社會發(fā)展的必然。面對新標準低排放要求的挑戰(zhàn),只有進一步推動行業(yè)技術(shù)進步,規(guī)范行業(yè)市場,耐心作宣傳釋疑工作。
至今,《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)已執(zhí)行了兩年,大量的工程實例有力證明:電除塵器完全能滿足低排放標準要求,并且仍然是我國煙氣除塵的主要設備。
近兩年來,電除塵行業(yè)的技術(shù)開發(fā)不斷深入,電除塵新技術(shù)、新工藝取得了突飛猛進的發(fā)展。實踐證明,這些新技術(shù)、新工藝將為我國大氣污染的控制提供有力的技術(shù)支持。
2013年,國家陸續(xù)出臺多項文件,最新的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)將火電廠煙塵排放限值降低至30mg/m3,重點區(qū)域20mg/m3。《關于實施環(huán)境空氣質(zhì)量標準(GB3095-2012)的通知》也首次增加了細顆粒物PM2.5監(jiān)測指標,PM2.5二級標準年和24小時平均濃度限值分別為35μg/m3和75μg/m3。《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》提出:“一般控制區(qū)按照30mg/m3,重點控制區(qū)按照20mg/m3,對煙塵排放濃度不能穩(wěn)定達標的燃煤機組進行高效除塵改造。到2015年,重點區(qū)域工業(yè)煙粉塵排放量下降10%;劃定了13個大氣污染防治重點區(qū)域,簡稱“三區(qū)十群”,PM2.5年均濃度分別下降10%、10%、10%、7%、5%。”
2013年2月27日,環(huán)保部《關于執(zhí)行大氣污染物特別排放限值的公告》對納入《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》的重點控制區(qū),其火電、鋼鐵、石化、水泥、有色、化工等六大行業(yè)以及燃煤鍋爐項目執(zhí)行大氣污染物特別排放限值。
2013年6月14日,國務院總理李克強主持召開國務院常務會議,部署大氣污染防治十條措施,全面整治燃煤小鍋爐,加快重點行業(yè)脫硫脫硝除塵改造。《大氣污染防治行動計劃》提出:“重點行業(yè)主要大氣污染物排放強度到2017年底下降30%以上。”
2012年,全國電力煙塵年排放量約為151萬噸,火電每千瓦時煙塵排放量為0.39克。與2005年相比,煙塵排放量下降42%,排放績效下降78%。但步入2013年后,京津冀區(qū)域出現(xiàn)了本世紀以來最嚴重的持續(xù)空氣污染事件。據(jù)中國科學院大氣物理研究所監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計,僅2013年1月份京津冀共發(fā)生5次強霾污染,我國大氣污染控制形勢依然十分嚴峻。《京津冀2013年元月強霾污染事件過程分析》對京津冀區(qū)域PM2.5來源的解析中指出,燃煤占34%、機動車占16%,二者相加為50%;其余50%來源于工業(yè)、外來輸送、揚塵、餐飲和其他。由“綠色和平環(huán)保組織”與英國利茲大學研究團隊做出的報告數(shù)據(jù)顯示,燃煤對霧霾的貢獻,占一次PM2.5顆粒物排放的25%,對二氧化硫和氮氧化物的貢獻分別達到了82%和47%。以行業(yè)來看,燃煤電廠和鋼鐵廠、水泥廠等工業(yè)排放源則是京津冀地區(qū)的主要污染源。
2012年9月27日,國務院批復了《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》(以下簡稱《規(guī)劃》),這是我國第一部綜合性大氣污染防治規(guī)劃。《規(guī)劃》提出到2015年重點區(qū)域二氧化硫、氮氧化物、工業(yè)煙粉塵排放量分別下降12%、13%、10%,揮發(fā)性有機物污染防治工作全面展開;環(huán)境空氣質(zhì)量有所改善,可吸入顆粒物、二氧化硫、二氧化氮、細顆粒物年均濃度分別下降10%、10%、7%、5%,臭氧污染得到初步控制,酸雨污染有所減輕;建立區(qū)域大氣污染聯(lián)防聯(lián)控機制,區(qū)域大氣環(huán)境管理能力明顯提高。其中,京津冀、長三角、珠三角等13個重點區(qū)域?qū)⒓氼w粒物納入考核指標,細顆粒物年均濃度下降6%;其它城市群將其作為預期性指標。
為推動《規(guī)劃》的順利實施,《規(guī)劃》明確了“十二五”時期將實施二氧化硫治理、氮氧化物治理、工業(yè)煙粉塵治理、工業(yè)揮發(fā)性有機物治理、油氣回收、黃標車淘汰、揚塵綜合整治、能力建設等八類重點工程項目,投資總需求約為3500億元。重點工程項目的實施將新增二氧化硫減排能力約228萬噸/年、氮氧化物減排能力約359萬噸/年、顆粒物減排能力約148萬噸/年、揮發(fā)性有機物減排能力約152.5萬噸/年,環(huán)境空氣質(zhì)量有所改善,光化學煙霧、灰霾、酸雨污染有所減輕,共計減少社會經(jīng)濟損失約20,000億元。
2013年9月10日,國務院發(fā)布《大氣污染防治行動計劃》(簡稱“國十條”),具體指標:到2017年,全國地級及以上城市可吸入顆粒物濃度比2012年下降10%以上,優(yōu)良天數(shù)逐年提高;京津冀、長三角、珠三角等區(qū)域細顆粒物濃度分別下降25%、20%、15%左右。
《火電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223-2011)規(guī)定煙塵排放限值為30mg/m3,重點地區(qū)為20mg/m3,對于新建機組,自2012年1月1日已經(jīng)開始執(zhí)行該濃度限值,對于現(xiàn)有機組,將于2014年7月1日開始執(zhí)行該限值。
2013年以來,我國環(huán)境狀況總體惡化的趨勢未得到根本抑制,環(huán)境矛盾日益凸現(xiàn),環(huán)境壓力持續(xù)加大,部分地區(qū)和城市大氣霧霾現(xiàn)象突出,許多地區(qū)主要污染物排放量超過環(huán)境容量。今年以來各級政府陸續(xù)出臺多項政策措施,下大力氣治理PM2.5,改善空氣質(zhì)量。這也為電除塵行業(yè)大展身手提供了平臺和絕好機會。
1.2 行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
電除塵行業(yè)經(jīng)過幾代人的艱苦奮斗,由小到大,逐年發(fā)展,如今已形成裝備精良、配套齊全的一個行業(yè)。目前我國從事電除塵器生產(chǎn)的企業(yè)有200多家,還有一批高等院校和科研、設計院(所)。一批骨干企業(yè)可與全球知名廠商相媲美,目前我國已經(jīng)成為世界電除塵器大國,生產(chǎn)、使用電除塵器的數(shù)量均居全球首位,在該領域的全球科技排名也位居前列。我國生產(chǎn)的電除塵器不僅能滿足國內(nèi)需求,還有相當部分出口至幾十個國家和地區(qū),雖然受全球金融危機的影響,但近幾年來出口量仍在15億~30億元之間,電除塵行業(yè)已經(jīng)成為我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)中能與國外廠商相抗衡且最具競爭力的一個行業(yè)。
電除塵器是具有高效率、低排放、低能耗且無二次污染的除塵設備,對國內(nèi)大部分煙塵具有廣泛的適應性。中國電除塵行業(yè)經(jīng)過30多年的發(fā)展,技術(shù)水平有了長足的進步,電除塵新技術(shù)進一步提高了電除塵器的除塵效率,擴大了電除塵器的適應范圍。在達到特別排放限值和PM2.5治理的需求背景下,電除塵新工藝彰顯了明顯突出的優(yōu)勢。但各種技術(shù)都有其優(yōu)點和局限性,在實際應用時,需根據(jù)實際情況合理選擇。
由中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會電除塵委員會組織編寫的《燃煤電廠電除塵器選型設計指導書》對電除塵器的適應性進行了研究,對除塵設備的技術(shù)經(jīng)濟性進行了全面客觀的分析,介紹了電除塵新技術(shù)及新工藝,并得到了業(yè)內(nèi)專家的一致認可。在《燃煤電廠除塵器選型設計指導書》正式出版的同時,《電除塵器供電電源選型設計指導書》也在2013年通過終審批準。該指導書的目的在于推動電除塵供電裝備及節(jié)能提效運行控制的技術(shù)進步,指導電除塵行業(yè)科學合理地進行供電裝置的選型設計,幫助電除塵設備的使用者和設計者掌握各類供電裝置的性能特點,引導用戶合理選用供電裝置并有效管理運行提升行業(yè)整體技術(shù)及節(jié)能運行技術(shù)水平,確保電除塵供電裝備性能滿足國家節(jié)能減排的新要求。
技術(shù)進步是行業(yè)發(fā)展的核心工作。根據(jù)2008年10月(中國杭州)、2011年6月(德國紐倫堡)和2013年9月(印度班加羅爾)三屆國際電除塵會議的信息,世界的未來大氣污染控制重點是對細顆粒物(PM2.5)、重金屬及其它復合污染物的綜合控制。在電除塵行業(yè)內(nèi),以龍頭企業(yè)為主的一些主要骨干企業(yè),根據(jù)國家出臺新標準的要求,著手開發(fā)新技術(shù)、新工藝。在本世紀初開發(fā)出高頻高壓電源、移動電極電除塵器等新技術(shù)的基礎上,在2012年和2013年又開發(fā)了低低溫電除塵器、濕式電除塵器和微細顆粒聚并技術(shù)等,為行業(yè)的發(fā)展增添后勁,顯示了較強的生命力,這些新技術(shù)、新工藝必將在未來大氣污染控制中發(fā)揮重要作用。
1.3 行業(yè)經(jīng)營狀況
通過對行業(yè)的50個企業(yè)進行調(diào)查統(tǒng)計,其中本體企業(yè)26個,合同額達到234.0369億元,總產(chǎn)值160.9409億元,環(huán)保銷售收入149.9578億元,出口額17.1800億元;24個電源及配套件企業(yè)合同額為27.3143億元,總產(chǎn)值95.1353億元,環(huán)保銷售收入12.1265億元,出口額1.0992億元。
2013年50個企業(yè)經(jīng)營狀況調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果見表1。

表1 2013年50個電除塵企業(yè)經(jīng)營狀況統(tǒng)計 (單位:億元)
按傳統(tǒng)統(tǒng)計方法計算,50個企業(yè)產(chǎn)值占全國電除塵總產(chǎn)值的85%,則2013年全行業(yè)環(huán)保銷售收入為186.3970億元,全行業(yè)的出口額為21.0211億元。
由于電除塵行業(yè)骨干企業(yè)中大都實行多種經(jīng)營,按一般電除塵器產(chǎn)品占環(huán)保銷售收入的75%計,則2013年全國電除塵銷售收入約為139.8億元。
為了真實反映全國電除塵器的產(chǎn)值,本次調(diào)查要求被調(diào)查企業(yè)在填寫行業(yè)調(diào)查表時,將各種產(chǎn)值分別單列。結(jié)果顯示,50個本體企業(yè)的產(chǎn)值為90.0364億元,電源13.6211億元,電袋35.1228億元。如按電除塵器在電袋除塵器總數(shù)中占2/5計算,則50個企業(yè)的電除塵器銷售收入為117.7066億元,全行業(yè)電除塵器的銷售收入為138.4784億元。與上面計算的銷售收入139.7978億元基本吻合。
電除塵行業(yè)排名前13位的骨干企業(yè)近年來的經(jīng)營狀況表2。

表2 行業(yè)排名前13位的骨干企業(yè)經(jīng)營狀況
從表2中的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出:1)電除塵行業(yè)的集中度越來越高,行業(yè)骨干企業(yè)浙江菲達公司、福建龍凈公司的產(chǎn)值約占全行業(yè)總產(chǎn)值的1/3以上;2)2013年本體產(chǎn)值比2012年上漲14.95%,電源產(chǎn)值上漲21.26%;3)2013年的出口額比2012年上漲53.7%。
從2013年的調(diào)查情況來看,電除塵器總的市場呈回升趨勢,主要原因是:1)隨著環(huán)保要求的不斷提高,國家加大了環(huán)境治理的力度,電除塵市場需求同比增加;2)低低溫電除塵、濕法電除塵、移動電極電除塵、高效電源等新技術(shù)的應用給市場帶來了新的活力;3)國際市場需求的增加提高了電除塵的銷售份額。
1.4 行業(yè)技術(shù)發(fā)展進展情況
1.4.1 行業(yè)總體技術(shù)進展
一百多年來,電除塵器廣泛應用于燃煤電站、建材水泥、鋼鐵冶金、有色冶煉、化工、輕工、造紙、電子、機械及其它工業(yè)爐窯等各個工業(yè)部門。以占電除塵總量較大的火力發(fā)電站為例,排放要求較高的歐美發(fā)達國家和日本的燃煤電廠都主要采用電除塵器。出口排放濃度都控制在20~30mg/m3,且運行狀況良好。特別是在德國和日本,電除塵器占有絕對優(yōu)勢。目前西歐國家采用電除塵的實際排放濃度小于10mg/m3。值得注意的是印度、印度尼西亞、越南、巴西等發(fā)展中國家新建的燃煤電廠也大都采用電除塵器。可見電除塵器的許多獨特優(yōu)點已為世界各國所認同。百年來,電除塵器在西方發(fā)達國家長盛不衰,在發(fā)展中國家得到迅速發(fā)展,是由于電除塵器優(yōu)越的除塵機理所決定的。
煤炭在中國的能源結(jié)構(gòu)中一直占有絕大比例,并且以煤炭為主要的能源供應在相當長的時間內(nèi)不會發(fā)生根本性變化。電除塵器對中國煤種具有廣泛的適應性,大部分煤種都可直接使用電除塵器達到新的煙塵排放標準。近幾年,電除塵新技術(shù)不斷涌現(xiàn),進一步提高了電除塵器的除塵效率,擴大了電除塵器的適用范圍。
目前的電除塵新技術(shù)有:低溫電除塵、低低溫電除塵、移動電極式電除塵、機電多復式雙區(qū)電除塵、SO3煙氣調(diào)質(zhì)、粉塵凝聚、新型高壓電源及控制等技術(shù)。低低溫電除塵技術(shù)可有效提高除塵效率,是一項新技術(shù),并且從通過降低煙氣溫度、改變工況條件這一角度看,也是一項新工藝。目前,對復合污染物的治理在國際社會已引起巨大的關注。對燃煤電廠及其它工業(yè)爐窯微細顆粒物(包括PM2.5粉塵、SO3膠霧、氣溶膠等)、重金屬(Hg、As、Se、Pb、Cr等)、有機復合污染物(多環(huán)芳烴、二英等)等復合污染物排放的日益重視,使得濕式電除塵器應運而生。將濕式電除塵器作為終端處理設備也是一種新工藝。在當前國家要求重點控制地區(qū)要達到特別排放限值和高度重視PM2.5治理的背景下,準確識別電除塵器對煤種的除塵難易程度,選取合適的比集塵面積外,合理選擇煙塵治理的工藝路線顯得尤為重要,在這些方面,電除塵新工藝具有非常突出的優(yōu)勢。
目前電除塵新工藝主要有:低低溫電除塵技術(shù)、濕式電除塵技術(shù)。低溫電除塵、移動電極式電除塵、機電多復式雙區(qū)電除塵、SO3煙氣調(diào)質(zhì)等技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)成熟,并在多個項目上應用。粉塵凝聚技術(shù)在國外已經(jīng)成熟,國內(nèi)已有數(shù)家公司掌握其核心技術(shù),并在幾個項目上應用,情況良好。
近年來,我國電除塵供電電源的新技術(shù)開發(fā)取得很大進展。以高頻電源、中頻電源和三相電源為代表的多種新型電源開發(fā)成功并得到廣泛應用,這些新型電源大多具備高效率、高功率因數(shù)、節(jié)能等特點,具備直流和脈沖兩種工作方式。另外,電除塵電源控制新技術(shù)(如節(jié)能閉環(huán)控制、斷電振打控制、反電暈控制等)的開發(fā)和應用,也給電除塵提效節(jié)能增添了巨大的提升空間。結(jié)合燃煤性質(zhì)、飛灰性質(zhì)、煙氣性質(zhì)等工況條件,科學合理選用電除塵器高壓電源是一個非常重要的工作。在實際工作中,應根據(jù)各種高壓電源的基本原理、主要特點、適用范圍及電除塵器項目的具體要求,科學合理地選用電除塵用高壓電源或高壓電源組合,有針對性地應用電除塵電源控制新技術(shù)。
低低溫電除塵技術(shù)在日本已得到廣泛應用且效果良好,國內(nèi)電除塵廠家從2010年開始逐步加大對低低溫電除塵技術(shù)的研發(fā),正進行有益的探索和嘗試,已有660MW機組投運業(yè)績。國內(nèi)有多家公司正在研發(fā)或引進濕式電除塵技術(shù),已有數(shù)家公司掌握了其核心技術(shù),并有投運業(yè)績。濕式電除塵器在滿足極低排放、治理PM2.5方面已得到一致認可。環(huán)境保護部印發(fā)的《環(huán)境空氣細顆粒物污染防治技術(shù)政策(試行)》(征求意見稿)中也鼓勵電力企業(yè)應用,因而該技術(shù)的發(fā)展前景良好。
電除塵新技術(shù)(含多種新技術(shù)的集成)或新工藝,從電除塵工作原理入手,通過優(yōu)化工況條件或改變除塵工藝路線或克服常規(guī)電除塵器存在高比電阻粉塵引起的反電暈、振打引起的二次揚塵及微細粉塵荷電不充分的技術(shù)瓶頸,從而大幅提高除塵效率,這與擴容增效相比是一種根本性變革。進一步擴大了電除塵器的適應范圍,提高了除塵效率,推薦使用電除塵新技術(shù)及新工藝。
1.4.2 電除塵重點新技術(shù)
(1)低低溫電除塵技術(shù)
低低溫電除塵器是在燃煤鍋爐汽機系統(tǒng)中,采用汽機冷凝水與熱煙氣通過特殊設計的換熱裝置進行氣液熱交換,使得汽機冷凝水得到額外的熱量,以減小汽機冷凝水低壓加熱器(以下簡稱“低加”)回路系統(tǒng)中所消耗的抽汽量,從而實現(xiàn)少耗煤多發(fā)電的節(jié)省煤耗目的。
煙氣換熱降溫后進入低低溫電除塵器電場內(nèi)部,其運行溫度由通常的低溫狀態(tài)(120℃~170℃)下降到低低溫狀態(tài)(85℃~110℃),煙氣的體積流量得以降低,相應地,電場煙氣通道內(nèi)的煙氣流速也得以降低,同時由于煙溫降低使得煙氣的粉塵比電阻降低,使電除塵效率得到大幅提高,以滿足排放標準要求。
低低溫電除塵器技術(shù)的主要技術(shù)特征是:1)減少煙氣量,降低電場風速,降低煙塵比電阻,提高電除塵效率;2)開發(fā)配套煙溫調(diào)節(jié)與電除塵自適應控制系統(tǒng),適應性好,運行穩(wěn)定;3)綜合應用高頻、新型陰陽極極配、CFD氣流分布優(yōu)化、振打控制優(yōu)化等電除塵技術(shù),形成采用眾多新技術(shù)的黃金組合,滿足國家最新粉塵排放標準要求;4)熱量循環(huán)利用,降低發(fā)電煤耗1.0~3.5g/kW·h(具體與降溫幅度相關);5)提高SO3去除率,解決SO3腐蝕難題;6)采用復合翅片/銷釘管排技術(shù),可成排或模塊化設計出廠,換熱效果好;7)針對粉塵濃度較高等工況,特別采取“四防(防磨損、防低溫腐蝕、防積灰、防泄漏)”措施,確保換熱器長使用壽命的要求。
(2) 濕式電除塵技術(shù)
濕式電除塵的原理與干式電除塵類似,都需要經(jīng)歷荷電、收塵和清灰三個過程。但在濕式電除塵器里,水霧使粉塵凝并,荷電后一起被收集,收集到極板上的水滴形成水膜,可使極板保持潔凈。其性能不受煤灰性質(zhì)影響,沒有二次揚塵,沒有運動部件,因此運行穩(wěn)定可靠,除塵效率高。此外,濕式電除塵器對SO3、PM2.5等細顆粒物有很好的脫除效果,能夠解決濕法脫硫帶來的石膏雨、藍煙酸霧等污染問題,還可緩解對下游煙道、煙囪的腐蝕,減少防腐成本。
雖然國外濕式電除塵技術(shù)很成熟,但引進費用高,且由于國情的差異,部分技術(shù)難以直接使用。為了從根本上解決我國燃煤電站的污染物排放問題,國內(nèi)投入了大量的人力、物力和財力進行國產(chǎn)濕式電除塵器的研發(fā)。這項技術(shù)的自主開發(fā)具有十分重要的意義,已被列入國家“863”計劃。
該技術(shù)具有如下特點:1)科學噴淋,用水量省。噴淋系統(tǒng)建立在實驗研究的基礎上,配置科學,參數(shù)合理,水膜分布均勻,可高效清灰,用水省;2)高效分離,廢水循環(huán)利用。研究的廢水處理循環(huán)利用系統(tǒng),可以將廢水中和除酸,并通過高效分離去除懸浮物,實現(xiàn)循環(huán)使用;3)機電配合,提效節(jié)能。針對濕式電除塵器帶水工作的特殊性,研制了新型高壓供電系統(tǒng),能有效配合噴淋系統(tǒng),運行平穩(wěn),輸入功率高,除塵效率高;4)特殊設計,抗腐蝕性好。針對濕式電除塵器各部件的特點,合理地選擇結(jié)構(gòu)材料。殼體采用普通碳鋼,內(nèi)襯優(yōu)質(zhì)涂層進行防腐;5)結(jié)構(gòu)緊湊,占地少。濕式電除塵器結(jié)構(gòu)緊湊,可以在有限的場地內(nèi),布置足夠多的收塵面積,在確保濕式電除塵器高效率的同時,減少占地需求,能適應場地狹窄的電廠布置使用。
在濕法脫硫系統(tǒng)后加裝濕式電除塵器,可輕松達到以下目標:1)滿足當前國家排放標準要求,穩(wěn)定實現(xiàn)超低排放,可達到10mg/m3以下;2)有效脫除PM2.5微細粉塵和氣溶膠,滿足更長遠的國家空氣質(zhì)量控制要求;3)有效脫除SO3,緩解對下游煙道、煙囪的腐蝕,減少防腐成本;4)解決濕法脫硫帶來的“石膏雨”、藍煙酸霧等環(huán)境污染問題。
目前國內(nèi)已有數(shù)臺燃煤機組成功應用濕式電除塵技術(shù),其性能測試結(jié)果表明:排放遠優(yōu)于國家新標準要求,可達10mg/m3以下,應用前景廣闊。
1.4.3 電除塵新工藝
(1)低低溫電除塵新工藝
通過低溫省煤器或熱媒體氣氣換熱裝置(MGGH)降低電除塵器入口煙氣溫度至酸露點溫度以下,降低粉塵比電阻,粉塵特性得到很大改善,從而大幅提高除塵效率,同時可以去除煙氣中大部分的SO3。此技術(shù)是一項新技術(shù),從通過降低煙氣溫度改變工況條件這一角度看,也是一項新工藝。可作為環(huán)保型燃煤電廠的首選除塵工藝,也可與其他成熟技術(shù)優(yōu)化組合。燃煤電廠煙氣治理島(低低溫電除塵)典型系統(tǒng)布置見圖1、圖2。
通過改變煙塵治理工藝布置,濕法脫硫前的電除塵器只需保證滿足脫硫工藝要求,濕法脫硫后增加濕式電除塵器,可一并解決“石膏雨”、微細顆粒物(PM2.5粉塵、SO3酸霧、氣溶膠)、煙塵低排放等問題。特別是在當前國家要求重點控制區(qū)要達到特別排放限值和高度重視PM2.5治理的背景下,這種治理工藝方案具有明顯優(yōu)勢。

圖1 燃煤電廠煙氣治理島(低低溫電除塵)典型系統(tǒng)布置圖(一)

圖2 燃煤電廠煙氣治理島(低低溫電除塵)典型系統(tǒng)布置圖(二)
(2)濕式電除塵新工藝
燃煤電廠煙氣治理島(濕式電除塵)典型系統(tǒng)布置見圖3、圖4(可不布置低溫省煤器或MGGH)。

圖3 燃煤電廠煙氣治理島典型系統(tǒng)布置圖(一)(濕式電除塵)

圖4 燃煤電廠煙氣治理島(濕式電除塵)典型系統(tǒng)布置圖(二)
1.4.4 新技術(shù)的開發(fā)應用
(1)低低溫電除塵工程
中電投江西電力有限公司新昌發(fā)電分公司2臺660MW于2010年投運發(fā)電,每臺爐配套2臺福建龍凈環(huán)保股份有限公司生產(chǎn)的雙室四電場靜電除塵器。工程改造前,除塵器進口平均溫度達到143℃,煙塵排放濃度達50mg/m3,甚至更高,無法滿足最新的排放要求;同時排煙溫度偏高,造成鍋爐效率降低。為響應國家節(jié)能減排號召,新昌發(fā)電分公司在1#機組大修期間,采用了福建龍凈研發(fā)的低低溫電除塵技術(shù),對電除塵器作了一次較為徹底的升級提效改造,以進一步提高電除塵對工況煙塵的適應性,更好地滿足國家新的減排標準和節(jié)能運行要求。具體方案:
1)加裝電除塵煙氣余熱利用調(diào)溫節(jié)能裝置,使電除塵器的運行溫度下降到95℃左右;
2)同步對進入換熱器及電除塵器的氣流分布進行CFD數(shù)值模擬計算分析與改進,改善各室流量分配及氣流均布,并使得煙氣流阻最低;
3)對原電除塵本體設備作全面的氣密檢查處理、電場陰陽極檢修調(diào)整等;
4)將原電除塵器前2個電場的工頻電源改為高頻電源;
5)對電除塵器本體及相應的電控系統(tǒng)(如振打控制、絕緣子加熱、灰斗電加熱等)作相應的控制調(diào)整,以更加適應改造后低低溫電除塵器的相關要求,保證電除塵器提效達標。
改造后低低溫電除塵器的綜合性能:
1)低低溫電除塵器運行后,排煙溫度從140℃下降到95℃,煙氣換熱降溫達到了預期效果;
2)低低溫電除塵器運行后,電除塵器除塵效率提高到99.92%,粉塵平均排放濃度由原有的52.5mg/m3降低到17.25mg/m3,降低了67.1%,除塵效果明顯提高;
3)1#機組在余熱利用低低溫節(jié)能裝置投運工況較投運前工況,熱耗平均降低54.69kJ/kW·h,廠用電率平均降低0.13%,供電煤耗平均降低2.57g/kW·h。在考慮環(huán)境溫度影響因素后,投運余熱利用低低溫節(jié)能裝置下的機組預評估年平均節(jié)能量為1.73g/kW·h;
4)低低溫電除塵器運行后,甲側(cè)電除塵器進、出口SO3含量平均分別為25.8mg/m3、3.1mg/m3,乙側(cè)電除塵器進、出口SO3含量平均分別為:25.8mg/m3、3.0mg/m3,平均脫除率達到88.114%;
5)低低溫電除塵器運行后,對煙氣中總汞的減排效率可以提高近40%;
6)低低溫電除塵器運行后,PM2.5細顆粒物的脫除率能夠達到99.8%以上,對PM1.0這種難以捕捉的顆粒物的脫除率都在99.3%以上。
當前,低低溫電除塵技術(shù)在寧德電廠2×600MW機組、潮州電廠2×600MW機組、寧夏寧東電廠2號600MW機組、內(nèi)蒙古通遼電廠5號600MW機組、河源電廠1號600MW機組等數(shù)十臺燃煤機組上已成功應用,應用前景廣闊。
福建大唐國際寧德電廠4#機組電除塵提效改造工程,2012年7月完成改造并投運。運行近一年后經(jīng)測試,出口煙塵濃度下降幅度明顯,從原約60mg/m3下降到近20mg/m3。節(jié)約煤耗方面:600MW負荷時,汽機的熱耗下降59kJ/kW·h(節(jié)約煤耗2.16g/kW·h)。SO3脫除率達到73.78%(不含第1級換熱器)。脫硫塔耗水節(jié)省40~45t/h。對低低溫電除塵器相關材料的低溫腐蝕測試表明:在運行溫度下,Q235和SPCC兩種材料的耐低溫腐蝕性能都較強,低溫腐蝕級別都達到5級以下;SPCC平均年腐蝕率為0.0412mm/a,Q235平均年腐蝕率為0.0537mm/a。引風機節(jié)電,煙氣降溫后,雖然煙氣系統(tǒng)的總阻力增大、但煙氣總體積流量減小,根據(jù)實踐檢驗,還節(jié)約了一定的引風機電耗。
上海漕涇發(fā)電有限公司1#爐1000MW機組配套三室四電場電除塵器,于2009年投運,電除塵器實際出口煙塵濃度約為20mg/m3。2012年4月,為了進一步提高節(jié)能效果,采用降低排煙溫度的方式實現(xiàn)煙氣余熱的綜合利用。通過兩級布置煙氣換熱器的方案,即第一級煙氣換熱器布置在電除塵器進口煙道內(nèi),第二級煙氣換熱器布置在脫硫塔進口煙道內(nèi),利用煙氣的余熱加熱凝結(jié)水系統(tǒng)。通過第一級煙氣換熱器使得電除塵器的運行溫度由120℃左右降至96℃左右。2012年6月,經(jīng)測試低低溫電除塵器出口煙塵濃度為14.05mg/m3。
華能長興電廠“上大壓小”工程2×660MW機組新建項目已確定采用低低溫電除塵技術(shù),其設計煤種、校核煤種1、校核煤種2電除塵器入口煙氣酸露點溫度分別為103℃、101℃、117℃,要求電除塵器入口煙氣溫度為90℃,除塵器出口煙塵濃度≤20mg/m3。浙能臺州第二電廠1000MW新建項目也已確定采用低低溫電除塵技術(shù),其設計煤種、校核煤種電除塵器入口煙氣酸露點溫度分別為97℃、98℃,要求電除塵器入口煙氣溫度為85℃,除塵器出口煙塵濃度≤15mg/m3。現(xiàn)此兩個項目均在實施中。
(2) 濕式電除塵工程
華電淄博熱電有限公司6#爐330MW機組,鍋爐煙氣除塵配備兩臺雙室四電場電除塵器和1個濕法脫硫塔,原設計煙囪出口最大煙塵濃度為50mg/m3。根據(jù)淄博市環(huán)保局關于落實“提前執(zhí)行《火電廠大氣污染物排放標準》”的通知,自2013年3月1日起,煙氣污染排放應執(zhí)行20mg/Nm3的排放限值標準。據(jù)此規(guī)定,6#機組煙氣除塵和脫硫必需進行改造。經(jīng)過多方論證,最終改造方案定為增設一級吸收塔和濕式電除塵器。
淄博電廠采用龍凈公司自主研發(fā)的濕式電除塵技術(shù),這是該技術(shù)在大型燃煤機組上的首次應用,無論是設計、生產(chǎn)還是安裝都進行了全方位的技術(shù)創(chuàng)新,確保濕式電除塵器的穩(wěn)定、高效運行。針對淄博電廠的實際情況,龍凈濕式電除塵技術(shù)有如下特點:
1)引風機和脫硫塔之間的區(qū)域布局十分緊密,經(jīng)反復考證,濕式電除塵器采用雙層復式結(jié)構(gòu)。這種雙層復式結(jié)構(gòu)是龍凈的專利技術(shù),對現(xiàn)役電廠場地緊張的特點有很強的適應性。
2)淄博項目機組大,循環(huán)水量大,水系統(tǒng)揚程高,系統(tǒng)設計需統(tǒng)籌考慮。經(jīng)過深入實驗研究,對系統(tǒng)進行了整體改進,可適應大水量的處理。
3)復式結(jié)構(gòu)的氣流分配與分布十分特殊,經(jīng)采用CFD對其煙氣狀況進行模擬,并多次調(diào)整參數(shù)設置,最終解決了氣流分配與均布的問題。
4)淄博電廠濕式電除塵器橫跨煙道,鋼支架支撐雙層電除塵器,承重大,穩(wěn)定性要求高,本體與支架的結(jié)構(gòu)設計難度大。通過合理布局和反復核算,實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)優(yōu)化布置。
5)采取節(jié)能優(yōu)化措施,降低濕式電除塵器運行功耗。開發(fā)了新型噴淋系統(tǒng),可保證極板形成均勻水膜,且用水量較少。在供電優(yōu)化方面,結(jié)合機電一體化的技術(shù)優(yōu)勢,選擇與工況相匹配的供電電源,并采用了IPEC節(jié)能控制系統(tǒng)優(yōu)化供電。
淄博熱電有限公司6#爐330MW機組,鍋爐煙氣除塵配備兩臺雙室四電場電除塵器和濕法脫硫塔,原設計按照《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223—1996)執(zhí)行,設計煙囪出口粉塵排放濃度≤50mg/m3。根據(jù)環(huán)保部門關于落實“提前執(zhí)行《火電廠大氣污染物排放標準》”的通知,自2013年3月1日起,煙氣污染排放應執(zhí)行≤20mg/m3排放標準。據(jù)此規(guī)定,淄博熱電廠6#機組煙氣除塵必須進行改造,在脫硫塔后與煙囪水平煙道之間增設了一臺濕式電除塵器,煙氣經(jīng)前端干式電除塵器進入脫硫,再進入濕式電除塵器最終把關處理后,經(jīng)煙囪達標排放。
該項目的濕式電除塵器為能適應脫硫塔后場地布局緊張的局面,采用獨特的雙層復式臥式結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)緊湊。在極配、供電、噴淋等方面都有創(chuàng)新點,保證了高效除塵和多污染物的綜合治理,達到了節(jié)能減排的效果。
該濕式電除塵器于2013年9月底與6#主機同步完成“168”試運行。2014年1月,由華電電科院委托第三方對6號機組濕式電除塵器進行了性能試驗工作,并對該裝置進行性能評價。測試結(jié)論見表3。

表3 6號機組濕式電除塵器性能試驗結(jié)論
由表3可知:1)在100%BMCR、75%BMCR工況下,濕式電除塵器出口煙塵濃度(標態(tài)、干態(tài)、6%O2)分別為8.3mg/m3、5.2mg/m3;相對應的除塵效率為78.88%、85.14%;2)在100% BMCR、75%BMCR工況下,濕式電除塵器的漏風率均值分別為1.41%、0.73%;3)在100%BMCR、75%BMCR工況下,濕式電除塵器的運行阻力均值分別為196Pa、132Pa;4)在100%BMCR、75%BMCR工況下,濕式電除塵器的平均SO3脫除率為82.02%、81.19%;在100%BMCR、75%BMCR工況下,濕式電除塵器出口霧滴含量均值分別為19mg/Nm3、20mg/Nm3。
隨著淄博330MW機組濕式電除塵的成功投運,濕式電除塵技術(shù)已逐漸被國內(nèi)市場接受,其是實現(xiàn)低排放和超低排放的最有效武器,同時也是在煙囪前脫除多種污染物綜合治理的最終把關設備。
淄博濕式電除塵項目的成功投運,代表著我國自主開發(fā)的濕式電除塵技術(shù)在大型燃煤機組得到了成功應用,有必要盡快推廣到其它電廠,加快我國燃煤電廠實現(xiàn)多污染物綜合治理和超低排放,高效脫除PM2.5細顆粒粉塵,有力減少霧霾污染。
中電投上海長興島2×65t/h提效改造工程,2臺爐分別于2013年1月和2月分別投運,濕式電除塵器布置在濕法脫硫之后,經(jīng)測試,2臺爐濕式電除塵器的出口煙塵濃度均小于7mg/m3。
國內(nèi)已有多個電廠簽訂濕式電除塵器合同或確定采用此技術(shù)。浙能六橫2×1000MW機組、山東華電淄博熱電廠330MW機組提效改造工程、寧波中華紙業(yè)2×50MW機組等已簽訂濕式電除塵器合同。嘉興三期2×1000MW機組、浙能臺州2×1000MW機組、溫州發(fā)電廠2×600MW機組等已確定采用此技術(shù),煙塵排放濃度要求均小于5mg/m3。
應該指出,濕式電除塵器在國內(nèi)冶金系統(tǒng)的使用是成功的,但在燃煤電站的使用剛起步不久,選用前應該進行充分論證。
(3)移動電極式電除塵技術(shù)
河北衡豐發(fā)電廠二期300MW機組電除塵器改造,在原雙室四電場除塵器基礎上將電場增高,并將原第四電場改造成移動電極電場,改造前比集塵面積為62.31m2/(m3/s),改造后常規(guī)電場比集塵面積為60.21m2/(m3/s),移動電極電場比集塵面積為11.56m2/(m3/s)。2012年11月8日投運,經(jīng)南京電力設備質(zhì)量性能檢驗中心于2013年1月7日測試,出口煙塵濃度為32mg/m3(設計值為≤40mg/m3,改造前出口煙塵濃度約150mg/m3)。
華能北京熱電3#爐200MW機組電除塵器改造,入口煙氣溫度從150℃降至95℃(設計、校核煤種的酸露點溫度分別為90.5℃、85.6℃),將原雙室四電場電除塵器電場有效高度由12m增加至15m,第一電場有效長度由3m改造為3.5m,第二、三電場有效長度由3m改造為4m,第四電場采用移動電極技術(shù),電場有效長度為3m,四個電場均采用三相電源。改造前比集塵面積為52.19m2/(m3/s),改造后常規(guī)電場比集塵面積為67.56m2/(m3/s),移動電極電場比集塵面積為13.5m2/(m3/s)。改造前華北電科院測得電除塵器出口煙塵濃度為55.5mg/m3,改造后華北電科院2013年6月3日測得電除塵器出口煙塵濃度為12mg/m3(設計值為≤17mg/m3)。
靖遠第二發(fā)電有限公司6#爐300MW機組電除塵器提效改造。采用三個常規(guī)電場加一個末級移動電極電場結(jié)構(gòu)形式。具體方案為:在現(xiàn)有電除塵器基礎上,將原有三電場除塵器殼體加高,新增一個移動電極電場,將各電場高度由原來的14m加高到16m,第四電場采用移動電極技術(shù);高壓電源全部采用高頻電源。改造完成后,經(jīng)測試,電除塵器出口煙塵濃度為31.2mg/m3,除塵效率為99.91%,實現(xiàn)了合同要求的煙塵排放濃度低于50mg/m3的設計目標。
江陰蘇龍熱電有限公司1#、2#爐135MW機組電除塵器提效改造。本次改造采用四個常規(guī)電場加一個末級移動電極電場結(jié)構(gòu)形式。具體方案為:將原電除塵器一、二、三電場全部拆除,進行加寬、加高擴容改造,并在原電除塵器后增加一個常規(guī)第四電場和一個移動電極第五電場,全部采用高頻電源供電。經(jīng)測試,1#、2#爐電除塵器出口煙塵濃度分別為13.4mg/m3和11mg/m3,除塵效率達到99.935%和99.933%,實現(xiàn)了合同要求煙塵排放濃度小于25mg/m3的設計目標。
(4)機電多復式雙區(qū)電除塵技術(shù)
華能重慶珞璜發(fā)電有限公司一期2#爐360MW機組提效改造工程中應用機電多復式雙區(qū)技術(shù)及高頻電源等新技術(shù)集成,第一、二電場采用高頻電源,第三~五電場采用三相電源,第五電場采用機電多復式雙區(qū)技術(shù)。2013年6月經(jīng)四川省電力工業(yè)調(diào)整試驗所測試,除塵效率達到99.94%,除塵器出口煙塵濃度為30mg/m3。
(5) SO3煙氣調(diào)質(zhì)技術(shù)
陜西清水川電廠一期2×300MW機組改造,由于燃用煤種更換,原電除塵器煙塵平均排放濃度大于200mg/m3,SO3煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)投運后,經(jīng)測試除塵效率高達99.857%,煙塵排放濃度為46mg/m3。
大唐托克電廠一期2×600MW機組改造,原電除塵器平均排放濃度高達552mg/m3,2004年SO3煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)投運后,效果良好,經(jīng)內(nèi)蒙古環(huán)境監(jiān)測中心站測定,1#爐煙塵排放濃度為12.3~52.3mg/m3,除塵效率達到99.5%~99.9%,2#爐煙塵排放濃度為10.6~49.4mg/m3,除塵效率達到99.6%~99.9%。
(6)粉塵凝聚技術(shù)
上海吳涇熱電廠9#爐300MW機組,配套除塵設備為雙室四電場電除塵器,原出口粉塵濃度約50mg/Nm3,僅在電除塵器前置進口煙道處安裝粉塵凝聚裝置,于2012年4月14日投運,經(jīng)南京電力設備質(zhì)量性能檢驗中心測試,裝置投運后,電除塵器出口PM2.5的質(zhì)量濃度由15.7mg/m3下降至10.9mg/m3,下降率為30.1%,經(jīng)計算,PM2.5年減排量約64噸。總煙塵質(zhì)量排放濃度由45.9mg/m3降為36.7mg/m3,下降率為20.3%,經(jīng)濕法脫硫后,煙塵排放濃度穩(wěn)定在20mg/m3以下,滿足了重點地區(qū)特別排放限值的要求。設備投運至今,運行穩(wěn)定、可靠。
江陰蘇龍熱電有限公司1#、2#、3#爐135MW機組電除塵器提效改造。采用四個常規(guī)電場加一個末級移動電極電場的結(jié)構(gòu)形式,并在每臺電除塵器前端進氣煙箱內(nèi)增設粉塵凝聚裝置。采用幾個技術(shù)組合應用,粉塵凝聚裝置的使用改善了后置電除塵器的電氣運行狀況,提高了除塵效率,同時減少了PM2.5的排放。在機組滿負荷狀態(tài)下,1#、2#爐電除塵器出口煙塵排放濃度分別為13.4mg/m3和11mg/m3,除塵效率分別達到99.935%和99.933%;1#爐投運凝聚裝置電除塵器出口總煙塵質(zhì)量濃度下降率為20%;3#爐投運凝聚器裝置除塵器出口總煙塵質(zhì)量濃度下降率為30%,PM2.5質(zhì)量濃度下降37%。
值得一提的是,煙塵總排放質(zhì)量濃度與PM2.5的質(zhì)量濃度下降率為裝置開、關狀態(tài)下的數(shù)值,事實上只要安裝該裝置,在電源關閉的狀態(tài)下對粉塵也具有一定的凝并作用,對電除塵器具有一定的提效作用,因此實際的下降率應該比上述數(shù)值更高。
繼首套粉塵凝聚裝置投運后,國網(wǎng)能源哈密煤電660MW機組也確定配套使用粉塵凝聚技術(shù)。
(7)高效電源技術(shù)
電除塵器供電電源設備是電除塵器的控制核心,其控制策略和技術(shù)水平直接影響電除塵器的除塵效率和運行能耗。為實現(xiàn)電除塵器的提效節(jié)能,電控設備成為不斷攻關的方向,并取得快速發(fā)展。
近年來,高頻電源、中頻電源、三相電源等供電電源技術(shù)的研發(fā)成功,以及智能節(jié)能的先進控制方法不斷推出,使電除塵器的提效節(jié)能得以實現(xiàn)。電除塵委員會于2013年6月出臺了《電除塵器供電電源裝置選型設計指導書》,內(nèi)容科學、翔實,旨在推動電除塵行業(yè)供電裝置及提效節(jié)能運行控制的技術(shù)進步,指導電除塵行業(yè)科學合理地進行供電裝置的選型設計,幫助電除塵使用者和設計者掌握各種供電裝置的性能特點,引導用戶合理選用供電裝置并有效管理運行。
在我國電除塵技術(shù)的發(fā)展史上,供電電源研究十分活躍。進入本世紀以來,先后開發(fā)了高頻電源、三相電源、中頻電源。對促進電除塵的技術(shù)進步發(fā)揮了十分重要的作用。
浙能蘭溪電廠4#爐600MW機組改造工程選用JHGP高頻高壓電源。2012年11月初投運,效果明顯,經(jīng)南京電力設備質(zhì)量性能檢驗中心測試,在滿足除塵效率要求的前提下,節(jié)能達71%,最低煙塵排放濃度為23.4mg/m3。高頻電源改造后,節(jié)電率超過71%,按除塵器年運行7000小時計算,年耗電量減少437.36萬度,每度電按0.3元計算,年節(jié)省電費131.2萬元,取得了很好的節(jié)能經(jīng)濟效益。
上海外高橋三廠1000MW機組改造,改造前電除塵器供電能耗871kW,煙塵排放濃度35~50mg/m3,改造后電除塵器供電能耗266kW,煙塵排放濃度10~23mg/m3;國電蚌埠電廠600MW機組改造,改造前電除塵器供電能耗530kW,煙塵排放濃度99.3mg/m3,改造后電除塵器供電能耗155kW,煙塵排放濃度42.6mg/m3;華能南京電廠330MW機組改造,改造前電除塵器供電能耗287kW,煙塵排放濃度63.9mg/m3,改造后電除塵器供電能耗60kW,煙塵排放濃度35.7mg/m3。
2013年,杭州天明公司開發(fā)的脈沖供電電源在華電長沙電廠1號機上試用,效果良好。
1.5 行業(yè)骨干企業(yè)的發(fā)展情況
我國電除塵行業(yè)在起步較晚的情況下能夠獲得較快的發(fā)展,主要是由于適應了市場需求,同時有賴于一批能與世界知名公司相媲美的骨干企業(yè)。浙江菲達環(huán)保科技股份公司和福建龍凈環(huán)保股份公司是我國電除塵行業(yè)中的領軍企業(yè),是行業(yè)骨干企業(yè)中的佼佼者。
據(jù)不完全統(tǒng)計,目前我國從事電除塵技術(shù)研究、設計、生產(chǎn)及安裝的企業(yè)達200多個。在生產(chǎn)企業(yè)中,主要包括電除塵器本體,電除塵器供電電源及其相關的配套件企業(yè)。目前已真正形成了一個裝備精良、配套齊全的行業(yè),使我國在較短時間內(nèi),成為電除塵設備生產(chǎn)大國,在該領域的世界科技排名位居前列。我國生產(chǎn)的電除塵器產(chǎn)品不僅能滿足國內(nèi)的要求,還有大批量的產(chǎn)品出口到數(shù)十個國家和地區(qū)。
浙江菲達和福建龍凈都是創(chuàng)立于20世紀70年代的老牌電除塵企業(yè)。也是環(huán)保行業(yè)中兩個較早的上市公司。這兩個企業(yè)均具有較強的技術(shù)實力和裝備水平,并長期致力于大氣污染控制領域環(huán)保產(chǎn)品的研究、開發(fā)、設計、制造、安裝、調(diào)試、運營管理。這兩個企業(yè)都具有較強的人才優(yōu)勢和技術(shù)創(chuàng)新能力,通過自主開發(fā)技術(shù)和引進再創(chuàng)新,已開發(fā)出多種形式的電除塵器產(chǎn)品、電除塵供電電源、電袋除塵器、脫硫脫硝及物料輸送等一系列大氣污染治理產(chǎn)品,因而也具有很強的市場影響力。目前這兩個企業(yè)的電除塵器產(chǎn)品的產(chǎn)量產(chǎn)值約占全行業(yè)的1/3。
國內(nèi)目前具有1000MW超超臨界火電機組配套電除塵器設計、生產(chǎn)、制造能力的企業(yè),除浙江菲達、福建龍凈外,還有天潔集團、蘭州電力修造廠。僅上述四個企業(yè)的員工就已超萬人。天潔集團和蘭州電力修造廠,也都是20世紀70年代末誕生的老牌企業(yè)。天潔集團是電除塵行業(yè)中最大的民營企業(yè),經(jīng)營靈活有業(yè)績,是行業(yè)企業(yè)的有力競爭者;蘭州電力修造廠是國營老牌大廠,依托電力系統(tǒng),特別是在西北和華北地區(qū)有較大的影響力。福建東源也是電除塵行業(yè)中的上市公司企業(yè),該公司雖然起步較晚,但上市后正在發(fā)揮自己的優(yōu)勢,進行市場整合,在安徽蚌埠建設了規(guī)模較大的環(huán)保產(chǎn)業(yè)基地。上海冶礦、宣化冶金、河南中材、西安西礦、北票波迪、浙江東方、福建衛(wèi)東、杭州天明、浙江綠洲、山西電力、安徽意義等一批骨干企業(yè),雖然規(guī)模不像上市公司那么大,但也都各具特色。各在不同領域中具有很強的競爭實力。
在供電電源企業(yè)中,除了機電一體化的福建龍凈、浙江菲達以外,目前南京國電、寧波天元、龍巖五環(huán)、浙江佳環(huán)、大連電子、國電南自、金華大維、廈門綠洋等都顯示出較強的實力。這些企業(yè)開發(fā)的高頻電源、中頻電源、三相電源以及智能化的常規(guī)電源也都在不同的領域獲得廣泛應用。
特別應該提到的是,有些不到百人的小電源企業(yè),如廈門天源興自主研發(fā)的調(diào)幅高頻電源,也很具特色;龍門電氣正在開發(fā)脈沖供電電源,獨創(chuàng)蹊徑;上海蘇瑞與巴威公司(B&W)合作,使用SQ300i電控系統(tǒng)+juicecan電能增強器的最佳組合對在役電除塵器的改造效果顯著等。
在電除塵行業(yè)中有幾個外資企業(yè)或獨資企業(yè),如上海電阻廠有限公司、長春凱希公司、夸普電器(上海)有限公司等,這些企業(yè)的產(chǎn)品幾乎全部外銷,國內(nèi)市場的銷量很少。
(1)煙塵排放標準的頻繁修訂導致除塵設備的更新?lián)Q代跟不上
我國的排放標準修訂頻次遠高于其他國家。從1973年首部排放標準出臺至2011年,共經(jīng)歷了4次修訂。
1973年的《工業(yè)“三廢”排放試行標準》,對燃煤電廠的煙塵排放以煙囪數(shù)量和煙囪高度共同來規(guī)定全廠小時排放量限值,電廠大部分采用旋風、多管等機械式除塵器,除塵效率一般低于85%。
1991年《燃煤電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223-91),以三電場電除塵、高效水力除塵器的技術(shù)水平確定排放限值,除塵效率大于95%。
1996年修訂為《火電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223-1996),開始以電廠建設或環(huán)評批復年為標志劃分時段,以三、四電場除塵器技術(shù)水平確定排放限值,除塵效率大于98%。
2003年修訂為《火電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223-2003),重新調(diào)整時段,以四電場、五電場高效電除塵器、布袋除塵器的技術(shù)水平確定排放限值,除塵效率大于99%。
2011年修訂為《火電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223-2011),再次重新調(diào)整時段按五電場或更高的電除塵器 、袋式除塵器的技術(shù)發(fā)展水平確定排放限值,同時考慮到濕法脫硫系統(tǒng)的部分除塵作用,除塵效率大于99.5%。
歐盟、美國每次標準的修訂都是針對新建燃煤電廠,現(xiàn)役燃煤電廠基本遵循原排放標準的限值要求;而我國新修訂的標準基本上針對的是所有的機組(包括現(xiàn)役機組),對新建機組直接進行更高標準的限制,對現(xiàn)役機組則要求在2年內(nèi)執(zhí)行更加嚴格的標準。如,2003年環(huán)評報告書得到批復的機組于2005年投產(chǎn),但要求2005年1月1日、2010年1月1日分別執(zhí)行200mg/m3、50mg/m3的排放標準限值;再如對2009年批復的環(huán)評報告機組執(zhí)行50mg/m3的限值要求,如2011年投產(chǎn),當?shù)?014年7月1日年需執(zhí)行30mg/m3的限值標準,即機組還沒有到大修期,除塵設備就需要進行提效改造。
還應該指出的是,鑒于我國標準的頻繁修訂,使一些人誤以為電除塵器不能達標排放。電除塵器的設計是量體裁衣,標準提高后,不能達標排放不是電除塵技術(shù)本身存在的問題,更不是電除塵技術(shù)解決不了的問題。
(2) 燃煤電廠除塵設備存在的問題
1)電除塵器存在的主要問題:電場數(shù)偏少,比集塵面積偏小;實際燃用煤種與設計煤種偏差大;對粉塵特性較敏感;安裝及調(diào)試存在缺陷。
2)電袋復合除塵器存在的主要問題:應用時間短,積累經(jīng)驗少;設備壓力損失較大;濾料對煙氣溫度、煙氣成分較敏感;舊濾袋資源化利用率較小;一般不能在100%負荷下在線檢修。
3)傳統(tǒng)系統(tǒng)工藝存在的主要問題:SCR脫硝裝置中NH3過噴易產(chǎn)生過量的黏性硫酸氫銨,使空預器和除塵器的性能下降;過量的煙塵進入脫硫設備使穩(wěn)定性下降、GGH和除霧器堵塞;工藝上取消GGH裝置以及吸收塔運行流速過大導致煙囪產(chǎn)生“石膏雨”現(xiàn)象。
(3)水泥行業(yè)電除塵市場嚴重萎縮
受行業(yè)產(chǎn)能過剩的影響,水泥新建生產(chǎn)線減少,電除塵市場急劇下降。自2010年起,水泥企業(yè)展開了大規(guī)模集約化整合,一些環(huán)保企業(yè)整合在水泥集團旗下得到優(yōu)先保護。這種集體化發(fā)展使得本已減少的除塵項目競爭更趨激烈,企業(yè)之間競相壓價,市場價格一路走低,嚴重威脅產(chǎn)品質(zhì)量,從而導致袋除塵不斷蠶食電除塵的原有份額。此外,水泥行業(yè)電除塵技術(shù)的宣傳力度也不夠。
(4)歷史遺留的問題
由于歷史原因,之前執(zhí)行的國家《大氣污染物綜合排放標準》較低,電除塵設備的早期設計是根據(jù)當時的標準設計,由于標準低,電除塵器的比集塵面積普遍偏小,同時由于我國燃煤資源調(diào)配等原因,電廠實際燃用煤種偏離設計值的情況十分突出,所以部分電廠的電除塵器出口濃度超標。同時由于污染物控制種類的不斷增加,不同設備間的相互影響、相互作用及運行安全等方面的問題逐漸凸顯,例如在燃煤電廠傳統(tǒng)工藝流程中,煙塵控制主要靠濕法脫硫前端的除塵裝置實現(xiàn),但不能控制后端濕法脫硫產(chǎn)生的細微顆粒粉塵。另外,由于我國燃煤電廠平均燃煤灰分接近30%,發(fā)達國家一般在10%以內(nèi),這就意味著即便是與發(fā)達國家的排放限值標準相同,電除塵器也需要更高的除塵技術(shù)。
(5)市場機制不健全
市場機制不健全,導致市場秩序混亂,低價競爭、行業(yè)壟斷、政府壟斷現(xiàn)象嚴重。特別是行業(yè)組織相關經(jīng)濟政策更是個薄弱環(huán)節(jié)。雖然有市場招投標,但一般是形式、擺設,往往是不管優(yōu)劣,大都以低價中標。
行業(yè)企業(yè)背景不同,存在著工程項目的限制條件,導致競爭環(huán)境不公平,影響行業(yè)的正常發(fā)展。
我國電除塵行業(yè)的許多電源企業(yè)及配件企業(yè),規(guī)模雖小,但開發(fā)能力很強。也由于規(guī)模小,融資和貸款困難,加上經(jīng)營成本的增加較快,使得小企業(yè)的發(fā)展舉步維艱。
(1)提高企業(yè)技術(shù)開發(fā)能力。面對競爭越來越激烈的市場,以及市場中越來越誘人的前景,有些企業(yè),特別是技術(shù)開發(fā)能力較差、運作不規(guī)范的中、小企業(yè),在激烈的市場競爭中生存困難,或倒閉或主動退出。以電除塵器行業(yè)為例,專家指出,目前中國的電除塵市場需求滿足不了企業(yè)的生產(chǎn)能力,尋找新的出路是企業(yè)持續(xù)發(fā)展的關鍵。為了規(guī)避生產(chǎn)單一產(chǎn)品帶來的風險,許多電除塵企業(yè)紛紛努力開拓相關領域的市場,將過剩的生產(chǎn)力轉(zhuǎn)向煙氣脫硫、袋式除塵器、污水處理、垃圾處理及綜合利用等方面。通過一段時間的研究、開發(fā)及引進、消化、移植,已經(jīng)取得較大進展,提升了企業(yè)綜合實力。為了適應中國環(huán)保事業(yè)及國際市場競爭的需要,電除塵行業(yè)還應該進一步加大技術(shù)開發(fā)力度,加強國內(nèi)學術(shù)交流,積極參加國際行業(yè)學術(shù)活動,及時掌握新的國際動態(tài),不斷促進行業(yè)技術(shù)進步。
(2)向以服務為中心轉(zhuǎn)變。全球化和信息化潮流改變了企業(yè)競爭的環(huán)境,也改變了企業(yè)競爭的規(guī)則,一般制造業(yè)呈現(xiàn)利潤遞減趨勢,知識密集型服務業(yè)呈現(xiàn)利潤遞增趨勢,硬件產(chǎn)品利潤越來越薄,軟件產(chǎn)品特別是系統(tǒng)產(chǎn)品利潤越來越豐厚。企業(yè)競爭的重點正從產(chǎn)品制造轉(zhuǎn)向為客戶服務,從硬件產(chǎn)品轉(zhuǎn)向軟件產(chǎn)品和系統(tǒng)產(chǎn)品。
促進行業(yè)發(fā)展的最好辦法是通過技術(shù)創(chuàng)新,重點突破,圍繞國家出臺的新排放標準,提高電除塵技術(shù)的針對性和適應性,實實在在地提高除塵效率,并建立一些樣板工程。應該指出的是,在過去的一年,浙江菲達、福建龍凈這兩個龍頭企業(yè),在新技術(shù)研發(fā)方面樹立了榜樣。特別是針對目前我國已經(jīng)出現(xiàn)局部區(qū)域性大面積復合污染物的治理,行業(yè)中的骨干企業(yè)開發(fā)的新技術(shù)大有用武之地,也為電除塵的進一步發(fā)展提供了更大空間。
健全環(huán)保市場管理機制,真正形成統(tǒng)一開放的市場,促進公平、公正競爭。制定積極扶持骨干企業(yè)的自主創(chuàng)新機制,以及建立高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的激勵機制,進一步推進電除塵技術(shù)的進步和產(chǎn)業(yè)升級。
(3)加大電除塵新技術(shù)的開發(fā)研究,使新技術(shù)的發(fā)展能滿足不斷趨嚴的排放標準要求。
(4)加大電除塵技術(shù)在各行業(yè)的宣傳力度,制定有效的技術(shù)路線,形成可靠的達標工藝,保證電除塵器在各行業(yè)的廣泛應用。
(5)大力發(fā)揮行業(yè)協(xié)會電除塵委員會的協(xié)調(diào)溝通作用,加強同行業(yè)的交流與合作,避免惡性競爭,使電除塵市場穩(wěn)定有序地發(fā)展。
(6)國家在政策方面應有鼓勵采用電除塵新技術(shù)、新工藝實施的激勵措施。
根據(jù)有關統(tǒng)計,“十二五”期間,全國新增火電裝機容量3億kW,2010年火電裝機容量6.6億kW,2015年將達9.6億kW,年均增長7.8%。據(jù)新華社報道,截至2012年4月,我國火電裝機容量達7.7億kW。以年平均增長率7.8%計算,截至2013年4月,我國火電裝機容量已達8.3億kW,以此推算,截至2015年,我國將有新增火電裝機容量1.3億kW。
(1)新建機組
根據(jù)投標相關資料,并以新建項目中電除塵器、袋式及電袋復合除塵器所占比例分別為80%、20%推算,從2013年4月到2015年,我國新增1.3億kW火電裝機容量中將有電除塵器項目1.04億kW,袋式及電袋復合除塵器項目0.26億kW。
假設一套600MW機組電除塵器新建的費用約為3500萬元,一套1000MW機組電除塵器新建的費用約為5000萬元,600MW機組與1000MW機組的比例以1∶1計,經(jīng)計算,1.04億千瓦新建機組電除塵器的市場份額約為55億元。
(2)改造機組
根據(jù)有關測算結(jié)果,截至2011年底,全國約有5.21億kW機組進行除塵改造,以改造項目中電除塵器、袋式及電袋復合除塵器所占比例分別為70%、30%推算,約4.2億kW的機組需進行除塵提效改造。根據(jù)投標相關資料,經(jīng)推算,2011年底至2013年7月,已完成電除塵器改造總裝機容量約0.38億kW,經(jīng)換算,目前仍有約為3.82億kW的機組需進行電除塵器改造。
假設一套300MW機組除塵設備的改造費用約為1500萬元,一套600MW機組除塵設備的改造費用約為2500萬元,300MW機組與600MW機組的比例以3∶1計,經(jīng)計算,3.82億kW改造機組電除塵器的市場份額約為180億元。
(3)濕式電除塵器市場預測
濕式電除塵器是燃煤電廠污染物控制的精處理技術(shù)設備,根據(jù)其適用場合,在國家執(zhí)行特別排放限值和嚴格控制PM2.5的地區(qū),以及部分地區(qū)對新建燃煤機組執(zhí)行新標準等時,燃煤電廠采用該技術(shù)是一個工期短、經(jīng)濟性較好的選擇。預計2013~2015年,新建機組和改造機組中濕式電除塵器所占比例均在5%以上,假設300MW、600MW、1000MW機組配套濕式電除塵器投資費用分別為2000萬元、3000萬元、4000萬元,新建項目中600MW機組與1000MW機組的比例以1∶1計,改造項目中300MW機組與600MW機組的比例以3∶1計,經(jīng)計算,1.04億kW新建機組中濕式電除塵器市場份額為2.3億元以上,3.82億kW改造機組中濕式電除塵器市場份額為11.5億元以上,合計為14億元以上。
(4)合計
以上合計,2013年年中~2015年,僅電力行業(yè)的電除塵器市場份額就約為250億元,即每年約有近百億的電除塵器市場份額。
電除塵器現(xiàn)已廣泛應用于電力、建材、鋼鐵、有色、造紙、電子、輕工、機械與主要工業(yè)爐窯等工業(yè)部門。為了滿足日益嚴格的環(huán)境排放標準,在行業(yè)中推廣低低溫、濕式、移動電極等電除塵技術(shù)并將上述技術(shù)和我國以往使用且行之有效的技術(shù)合理組合,完全可以突破目前認為的電除塵器瓶頸,可極大拓展電除塵器的使用范圍。
21世紀,世界經(jīng)濟高速發(fā)展,資源短缺及地緣政治博弈的日益復雜化,使能源問題受到世界各國的高度關注。我國作為世界上最大的發(fā)展中國家和能源消費大國,必須密切跟蹤世界能源科技發(fā)展趨勢,積極開展前沿技術(shù)攻關,努力占領世界能源科技的制高點。
我國電除塵設備在國際市場中有相當大的競爭力,幾年來,出口勢頭迅猛。如印度、印度尼西亞、越南、巴西、智利等新興工業(yè)國家,工業(yè)發(fā)展對電力需求迫切,存在著巨大的除塵市場,中國目前是上述國家電除塵器的主要供應商。
據(jù)有關信息,印度、印尼、越南在未來五年將有215億kW新建火電機組,均需配套煙氣除塵裝置,市場容量在100億~125億美元。如保守地以電除塵市場占70%計,電除塵市場容量為70億~87.5億美元,年均14億~17.5億美元。
另外,西方發(fā)達國家早期建設的電除塵器設備,已到了需要更新?lián)Q代的時候,我國憑借技術(shù)優(yōu)勢和價格優(yōu)勢,具有極大的競爭力,也有一定數(shù)量的市場空間。
總之,國內(nèi)市場和國際市場對電除塵器仍有較大的需求,隨著電除塵新技術(shù)、新工藝的不斷涌現(xiàn),電除塵器的發(fā)展存在著較大空間。在國家將環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為經(jīng)濟支撐點的大背景下,電除塵行業(yè)以凈化藍天保護環(huán)境為己任,讓我們共同努力,為美麗中國,為改善人類賴以生存的大氣環(huán)境添上濃墨重彩的一筆。
Development Report on China Electrostatic Precipitation Industry in 2013
(Electrostatic Precipitation Committee, CAEPI, Beijing 100037, China)
The paper sums up the development environment and management status of China electrostatic precipitation industry in 2013; analyzes the new technical development & research progress and application of electrostatic precipitation industry; simply relates the development general situation of industry key enterprises; puts forward the solving countermeasures and suggestions based on the main problems existed in the industry development and makes prospect on the industry development.
electrostatic precipitation; industry development; countermeasure and suggestion
X324
A
1006-5377(2014)11-0004-13