選自2009全國袋式除塵技術(shù)研討會論文集
肖容緒
(重慶市環(huán)境科學(xué)研究院)
摘 要 文章對電廠鍋爐煙塵排放與治理現(xiàn)狀，相關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn)，袋式除塵技術(shù)的前景作了介紹與分析。
關(guān)鍵詞 電廠 煙塵治理 標(biāo)準(zhǔn) 袋除塵技術(shù)
1 煙塵排放與治理現(xiàn)狀
目前，全國約75%的工業(yè)燃料、76%的發(fā)電用能源、60%的化工原料用能源、75%—80%的民用商品能源都是依靠煤炭，特別是發(fā)電用煤。2005年全國發(fā)電用煤11.1億噸，占煤炭消費總量的50%，占一次能源消耗總量的36%，SO2排放量占全國排放總量的53%。我國煤炭資源的特點是難選煤多，高灰份、高硫份煤比重大。大部分煤炭灰份在25%左右，原煤中約12.8%的煤含硫量大于2%，平均含硫量為1.1—1.2%，受資源構(gòu)成和經(jīng)濟發(fā)展水平制約，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)在短期內(nèi)不會變化。由此造成的中國大氣污染的特點是以煤煙型污染為主，主要污染物是二氧化硫和煙塵。2004年電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)，煙塵去除量是149,546,458噸，煙塵排放量是3,485,800噸。其中火力發(fā)電業(yè)煙塵去除量是142,410,142噸，煙塵排放量是3,202,496噸。其煙塵去除率都是97%。2005年電力，熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)煙塵去除量167,048,429噸，煙塵排放量是4,052,049噸。其中火力發(fā)電業(yè)煙塵去除量是162,611,499噸，煙塵排放量是3,808,701噸，其煙塵去除率都是97%。2004年電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)的煙塵排放量高達3,485,800噸，占全國所有行業(yè)煙塵排放量的43%。火力發(fā)電業(yè)煙塵排放高達3,202,496噸，占全國所有行業(yè)煙塵排放量的40%。2005年電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)煙塵排放量繼續(xù)增長，高達4,052,049噸，占全國所有行業(yè)煙塵排放量的47%。火力發(fā)電業(yè)煙塵排放量高達3,808,701噸，占全國所有行業(yè)煙塵排放量的44%。都是呈上升發(fā)展的態(tài)勢。
電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)的燃煤鍋爐的煙塵治理，80%以上都是采用電除塵器，尤其是火力發(fā)電業(yè)電除塵器占的比例更高。熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)以及一些地方電廠和自備電廠使用的低效除塵器比例比較高，噸煤煙塵排放量大大高于大型電廠的噸煤煙塵排放量。由于煤種，脫硫方式、制造、安裝、調(diào)試、運轉(zhuǎn)等各方面的因素，有不少電除塵器達不到50mg/m3的煙塵排放國家標(biāo)準(zhǔn)，甚至有的連老的國家標(biāo)準(zhǔn)200—600 mg/m 3都達不到。整個電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)的煙塵去除率不算高，只有97%，2004年是97%，2005年沒有提高仍然是97%。而袋式除塵技術(shù)在電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)卻是異軍突起，取得了良好的業(yè)績，煙塵排放濃度都∠30 mg/m3，有的甚至∠10 mg/m3，大大低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。2001年在內(nèi)蒙古呼和浩特市豐泰電廠二臺200MW發(fā)電機組2×670t燃煤鍋爐尾部，采用旋轉(zhuǎn)低壓脈沖袋式除塵器除塵，在我國率先取得突破性進展。處理煙氣量173.8萬m3/h，煙氣溫度140℃——170℃，進口煙塵濃度25—30g/m3，過濾風(fēng)速1.13m/min，總阻力<2100Pa，漏風(fēng)率<1.5%，采用Ryton濾料25600㎡，排放濃度14—25mg/m3穩(wěn)定運行29600h，近四年才更換濾袋。以后又在河南焦作電廠2臺200MW發(fā)電機組，2×670t燃煤鍋爐，鄭州新力電力公司2臺200MW發(fā)電機組，2×670t燃煤鍋爐，將不能達標(biāo)排放的電除塵器，先后改造為袋式除塵器，均取得了成功，現(xiàn)在都在可靠、穩(wěn)定運行。煙塵排放濃度都在25mg/m3以下，最低一臺達17 mg/m3，并被列為科技部“863”項目試范工程，2004年國家科技部、國家環(huán)保總局、國家電網(wǎng)公司聯(lián)合進行了驗收。同時在135MW發(fā)電機組，100MW機組，50MW機組的燃煤鍋爐尾部除塵，以及150t、130t、90t、75t、35t、甚至20t等熱電聯(lián)產(chǎn)，集中供熱，工業(yè)鍋爐等燃煤鍋爐的尾部除塵，紛紛采用袋式除塵器，都取得了成功，煙塵排放濃度大幅度降低，都在30 mg/m 3以下，有的甚至在10mg/m 3以下，均大大低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。并且運行穩(wěn)定、可靠、維護工作量很小。2006年以來國內(nèi)還有幾十臺300MW發(fā)電機組，1025t燃煤鍋爐采用袋式除塵器，每臺除塵器處理煙氣量210萬m3/h左右，采用PPS濾料35000㎡左右，煙塵排放濃度<25 mg/m3，最低一臺袋式除塵器出口排放煙塵濃度僅15 mg/m3。2008年4月投入運行的二臺600MW發(fā)電機組燃煤鍋爐尾部除塵配用的袋式除塵器，處理煙氣量2×398萬m3/h，采用PPS濾料2×72200㎡，煙塵排放濃度≤15mg/m3。出口印度的6臺600MW發(fā)電機組，燃煤鍋爐尾部除塵，采用電除塵器加袋式除塵器的方案，正在實施。
2004年在天津津源公司軍糧城發(fā)電廠將不能達標(biāo)排放的電除塵器改造為電、袋除塵器，保留一個電場，將二、三電場改為袋式除塵，過濾風(fēng)速1.19m/min，阻力700—800Pa，用了6200㎡PPS覆膜濾料，煙塵排放濃度12mg/m3。接著在135MW發(fā)電機組、200MW發(fā)電機組、300MW、650MW等數(shù)十臺火力發(fā)電機組燃煤鍋爐尾部，將不能達標(biāo)排放的電除塵器改造為電、袋除塵器，均取得了很好的效果，煙塵排放濃度普遍低于20 mg/m3，阻力普遍低于800Pa，濾袋壽命可能會超過四年。
袋式除塵器，電、袋除塵器在電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)都取得了非常好的效果，大大降低了煙塵排放濃度，普遍低于30 mg/m3，甚至低于10 mg/m3。但是袋式除塵器在電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)中使用還比較少，占的比例還比較小，估計不到10%，對煙塵排放總量的減少、影響不大，貢獻還比較小。
2 相關(guān)政策及排放標(biāo)準(zhǔn)
我國大氣環(huán)境污染物主要來自煤煙型污染，原全國人大環(huán)資委主任曲格平同志，在“我們需要一場變革”一書中談到：“以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)將會導(dǎo)致大氣污染日趨嚴(yán)重。目前，我國煤炭消耗量占能源消耗總量的75%左右，加上落后的燃燒方式以及低水平的控制污染的措施，造成了大氣污染普遍嚴(yán)重。然而，這種以煤為主的能源結(jié)構(gòu)，在今后15年內(nèi)或更長的時期都難以改變。因此，如不采取積極措施對污染加以控制，我國就可能出現(xiàn)日本60年代那種環(huán)境公害頻繁發(fā)生的局面。據(jù)有關(guān)部門預(yù)測，燃煤引起的煙塵排放量將從1992年的1600萬噸，增加到2000年的2000萬噸，2010年的2800萬噸；二氧化硫排放量將從1992年的1700萬噸，增加到2000年的2300萬噸，2010年的3300萬噸。由此而引發(fā)的酸雨和煙塵污染將會進一步蔓延，大氣質(zhì)量將會進一步惡化，我國有可能進入國外輿論所認為的“公害時代”，這一點應(yīng)引起我們的高度重視”。可見，我國政府對煤煙型污染非常重視。事實上，目前我國大氣環(huán)境，煤煙型污染相當(dāng)嚴(yán)重。2006年我國二氧硫排放總量高達2549萬噸，居世界第一，比2000年增加了27%。50%左右來自燃煤，經(jīng)專家測算，每排放一噸二氧化硫造成的經(jīng)濟損失約為2萬元人民幣。2005年電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)煙塵排放量高達4052049噸，占全國所有行業(yè)煙塵排放量的47%。比2004年還增加了4個百分點。其中火力發(fā)電業(yè)煙塵排放量高達3808701噸，占全國所有行業(yè)煙塵排放量的44%，也比2004年增加4個百分點。燃煤產(chǎn)生的煙塵中，大部分是PM10以下的微細顆粒物，全國的年排放量近300萬噸，可以直接進入人的呼吸道，產(chǎn)生多種呼吸系統(tǒng)疾病。國家對燃煤產(chǎn)生的PM10以下的微細顆粒物的污染非常重視，已經(jīng)擺上了議事日程，將燃煤PM10顆粒物的治理和PM2.5顆粒物的治理分別列為國家“863”和“973”科研項目。這一屆政府還提出，“十一五”期末，主要環(huán)境污染物要比2005年降低10%。要做到這一點，很不容易，要經(jīng)過全國各級政府，各個行業(yè)和各個企業(yè)共同努力幾年，才能達到。為了控制火力發(fā)電業(yè)的煤煙型污染，國家環(huán)境保護總局2003年公布了國家標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223—2003），將煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)，從過去老標(biāo)準(zhǔn)的200—600 mg/m3，提高到了50 mg/m3，將二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)從過去老標(biāo)準(zhǔn)的1200—2100 mg/m3，提高到400 mg/m3。這項標(biāo)準(zhǔn)比過去有了很大提高，在國際上屬中等偏上，但與國外發(fā)達國家相比，仍然有差距，美國聯(lián)邦新污染源性能標(biāo)準(zhǔn)NSPS在1979年立法公布鍋爐煙塵排放限值為0.031b/MBtu（大約相當(dāng)于30 mg/Nm3）。
3 袋式除塵技術(shù)的應(yīng)用前景
袋式除塵技術(shù)的最大優(yōu)點就是除塵效率高，在實驗室高達99.9999%，在實際工程應(yīng)用中達到99.99%，煙塵排放濃度達到10 mg/m3以下，甚至達到1 mg/m3，基本上達到零排放。同時，袋式除塵技術(shù)的分級效率也很高，對PM10、PM5、PM2.5等微細顆粒物都有很高的捕集效率。袋式除塵器的除塵效率最高，分級效率也很高，這是袋式除塵技術(shù)，過濾除塵機理決定的。使附著在濾袋上的粉塵作一次塵，用一次塵去過濾二次塵。因此，袋式除塵技術(shù)的除塵效率最高。在“十一五”期間，我國在科學(xué)發(fā)展觀的指引下，實行可持續(xù)發(fā)展，大力加強環(huán)境保護，節(jié)能減排的情況下，袋式除塵技術(shù)在治理粉塵、煙塵、二氧化硫、二惡英等污染方面，將大顯身手。
2001年袋式除塵技術(shù)在內(nèi)蒙豐泰電廠取得突破后，在許多燃煤鍋爐上采用袋式除塵器取得了很好的效果，前面已羅列不少，就不在此贅述。目前600MW發(fā)電機組燃煤鍋爐除塵采用袋式除塵器已正式投運10個月，效果很好，產(chǎn)生了很大影響。同時還在運作1000MW發(fā)電機組燃煤鍋爐尾部除塵采用袋式除塵器。經(jīng)過我國袋式除塵行業(yè)的不懈努力，袋式除塵技術(shù)在電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)已站穩(wěn)了腳跟，得到了他們的認可，使他們充分認識到了袋式除塵技術(shù)在燃煤鍋爐除塵方面的優(yōu)勢。這二年袋式除塵器在電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)的應(yīng)用，發(fā)展迅猛，應(yīng)用的鍋爐越來越大型，已經(jīng)進入了主力電廠的超臨界火力發(fā)電機組。但是我們袋式除塵器自身，還有許多值得改進的地方，進一步提高我們自己的脈沖噴吹清灰技術(shù)，降低袋式除塵器阻力；借鑒學(xué)習(xí)國外先進成熟的技術(shù)，并消化吸收，提高我們自己的氣流分布技術(shù)；優(yōu)化結(jié)構(gòu)，降低鋼耗量，減少占地面積；深入研究電、袋除塵器的除塵機理，粉塵荷電后，物理性能的改變及附著在濾袋上的變化與阻力的關(guān)系。以及過濾風(fēng)速提高到多少最合適。進一步提高濾料、濾袋、PPS纖維國產(chǎn)化，并降低成本。若每平方米PPS濾料能降到100元人民幣以下，將大幅度降低電廠應(yīng)用袋式除塵器的運行成本，對電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)燃煤鍋爐除塵廣泛采用袋式除塵器創(chuàng)造有利條件。同時，若能采用國產(chǎn)脈沖閥，也能降低投資成本和運轉(zhuǎn)費。國產(chǎn)3吋淹沒式脈沖閥價格只有國外同類產(chǎn)品的三分之一弱，產(chǎn)品質(zhì)量并不比國外產(chǎn)品差。
從初投資和運行費用來看，以200MW發(fā)電機組服役20年為例，以4電場雙室雙層電除塵器和回轉(zhuǎn)低壓脈沖袋式除塵器相比。電除塵器本體報價為二臺共5824萬元，袋式除塵器本體報價為二臺共3858萬元，后者比前者低1966萬元。再將電除塵器的除灰系統(tǒng)、土建、電氣和設(shè)備安裝費用增加值以及采用袋式除塵器后，引風(fēng)機的費用增加值計入，則電除塵器比袋式除塵器初投資費用增加2813萬元。在年運行費用方面，袋式除塵器比電除塵器每年多耗電費61萬元，更換濾袋按3年更換一次計算，平均每年多耗費250萬元，其他維護費用二者基本持平。20年，每年貸款利息按6.3%計，電除塵器建設(shè)其利息182萬元，綜合起來，應(yīng)用袋式除塵器所需費用，比電除塵器的總計增加3155-（2813+182）=160萬元，每年約增加8萬元。這是2001年的算法，國產(chǎn)PPS濾料出來后，二臺袋式除塵器配用的濾料減少200多萬元，濾袋壽命是4年更換一次，增加1年時間。這一減，一增，袋式除塵器所需費用，并不比電除器的費用高。
200MW電除塵器改袋式除塵器，2003年的價格是1700萬—1900萬元。而2007年改造為電、袋除塵器的報價不到1100萬元。從50MW機組電除器改電、袋除塵器的運行來看，阻力500Pa—800Pa，運行的能耗比電除塵器還低，每年還節(jié)約不少電費，這些都是這幾年實際的市場價格。從以上的計算來看，袋式除塵器的費用不比電除塵器多，但煙塵排放濃度卻少得多。尤其是電、袋除塵器的費用更低，在將不能達標(biāo)排放的電除塵器改造方面，電、袋除塵器有很大的發(fā)展空間。對整個袋式除塵行業(yè)來說，最重要的是，在電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)中，要盡量減少或避免惡性競爭，粗制爛造。要為業(yè)主提供質(zhì)優(yōu)價廉的袋式除塵設(shè)備，保證穩(wěn)定、可靠的運行。
今年中國的流行語是：節(jié)能、減排。電力，熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)，作為煤煙型污染最大的行業(yè)，更是責(zé)無傍貸。如果能在2005年煙塵排放4052049噸的基礎(chǔ)上，將97%的煙塵去除率提高1個百分點，就能減排1350683噸，提高2個百分點就能減排2701366噸，提高2.5個百分點，就能減排3376707.5噸，使煙塵排放量減少到百萬噸以下，達到675341.5噸。其中火力發(fā)電業(yè)如果能在2005年排放3808701噸的基礎(chǔ)上，將97%的煙塵去除率提高2.5個百分點，就能減排3173917.5噸，使煙塵排放量減少到百萬噸以下，只排放634783.5噸煙塵。這將使神州大地的空氣更清新，更多的地方，更多的時間能看到藍天白云。這個目標(biāo)并不是高不可攀，依靠我國現(xiàn)有的袋式除塵技術(shù)，現(xiàn)有的袋式除塵產(chǎn)品，也多花不了多少經(jīng)費，就可達到，花的代價遠比煙塵造成的損失小。澳大利亞80%以上的電廠都采用袋式除塵器，運行穩(wěn)定、可靠，煙塵排放量很小，很好地保護了澳大利亞的大氣環(huán)境。如果中國有50%的火電廠采用袋式除塵器，將大幅度減少煙塵對大氣環(huán)境的污染，中國的袋式除塵產(chǎn)業(yè)在火電廠將成數(shù)倍的增長，發(fā)展的空間非常大。我國袋式除塵行業(yè)將開拓創(chuàng)新，不斷的開發(fā)新材料，新產(chǎn)品，新技術(shù)，積極配合電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)，大幅度減少煙塵對我國大氣環(huán)境的污染。
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