選自2009全國袋式除塵技術研討會論文集
肖容緒
(重慶市環境科學研究院)
摘 要 文章對電廠鍋爐煙塵排放與治理現狀，相關政策和標準，袋式除塵技術的前景作了介紹與分析。
關鍵詞 電廠 煙塵治理 標準 袋除塵技術
1 煙塵排放與治理現狀
目前，全國約75%的工業燃料、76%的發電用能源、60%的化工原料用能源、75%—80%的民用商品能源都是依靠煤炭，特別是發電用煤。2005年全國發電用煤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%，受資源構成和經濟發展水平制約，以煤為主的能源結構在短期內不會變化。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、熱力生產和供應業，煙塵去除量是149,546,458噸，煙塵排放量是3,485,800噸。其中火力發電業煙塵去除量是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，熱力的生產和供應業煙塵去除量167,048,429噸，煙塵排放量是4,052,049噸。其中火力發電業煙塵去除量是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、熱力的生產和供應業的煙塵排放量高達3,485,800噸，占全國所有行業煙塵排放量的43%。火力發電業煙塵排放高達3,202,496噸，占全國所有行業煙塵排放量的40%。2005年電力、熱力的生產和供應業煙塵排放量繼續增長，高達4,052,049噸，占全國所有行業煙塵排放量的47%。火力發電業煙塵排放量高達3,808,701噸，占全國所有行業煙塵排放量的44%。都是呈上升發展的態勢。
電力、熱力的生產和供應業的燃煤鍋爐的煙塵治理，80%以上都是采用電除塵器，尤其是火力發電業電除塵器占的比例更高。熱力生產和供應業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、調試、運轉等各方面的因素，有不少電除塵器達不到50mg/m3的煙塵排放國家標準，甚至有的連老的國家標準200—600 mg/m 3都達不到。整個電力、熱力生產和供應業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%。而袋式除塵技術在電力、熱力生產和供應業卻是異軍突起，取得了良好的業績，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準。2001年在內蒙古呼和浩特市豐泰電廠二臺200MW發電機組2×670t燃煤鍋爐尾部，采用旋轉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，過濾風速1.13m/min，總阻力<2100Pa，漏風率<1.5%，采用Ryton濾料25600㎡，排放濃度14—25mg/m3穩定運行29600h，近四年才更換濾袋。以后又在河南焦作電廠2臺200MW發電機組，2×670t燃煤鍋爐，鄭州新力電力公司2臺200MW發電機組，2×670t燃煤鍋爐，將不能達標排放的電除塵器，先后改造為袋式除塵器，均取得了成功，現在都在可靠、穩定運行。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、國家環保總局、國家電網公司聯合進行了驗收。同時在135MW發電機組，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等熱電聯產，集中供熱，工業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準。并且運行穩定、可靠、維護工作量很小。2006年以來國內還有幾十臺300MW發電機組，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電廠將不能達標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發電機組、200MW發電機組、300MW、650MW等數十臺火力發電機組燃煤鍋爐尾部，將不能達標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、熱力的生產和供應業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、熱力的生產和供應業中使用還比較少，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 相關政策及排放標準
我國大氣環境污染物主要來自煤煙型污染，原全國人大環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構將會導致大氣污染日趨嚴重。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重。然而，這種以煤為主的能源結構，在今后15年內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，我國就可能出現日本60年代那種環境公害頻繁發生的局面。據有關部門預測，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。由此而引發的酸雨和煙塵污染將會進一步蔓延，大氣質量將會進一步惡化，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，目前我國大氣環境，煤煙型污染相當嚴重。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，經專家測算，每排放一噸二氧化硫造成的經濟損失約為2萬元人民幣。2005年電力、熱力的生產和供應業煙塵排放量高達4052049噸，占全國所有行業煙塵排放量的47%。比2004年還增加了4個百分點。其中火力發電業煙塵排放量高達3808701噸，占全國所有行業煙塵排放量的44%，也比2004年增加4個百分點。燃煤產生的煙塵中，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，產生多種呼吸系統疾病。國家對燃煤產生的PM10以下的微細顆粒物的污染非常重視，已經擺上了議事日程，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，主要環境污染物要比2005年降低10%。要做到這一點，很不容易，要經過全國各級政府，各個行業和各個企業共同努力幾年，才能達到。為了控制火力發電業的煤煙型污染，國家環境保護總局2003年公布了國家標準《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223—2003），將煙塵排放標準，從過去老標準的200—600 mg/m3，提高到了50 mg/m3，將二氧化硫排放標準從過去老標準的1200—2100 mg/m3，提高到400 mg/m3。這項標準比過去有了很大提高，在國際上屬中等偏上，但與國外發達國家相比，仍然有差距，美國聯邦新污染源性能標準NSPS在1979年立法公布鍋爐煙塵排放限值為0.031b/MBtu（大約相當于30 mg/Nm3）。
3 袋式除塵技術的應用前景
袋式除塵技術的最大優點就是除塵效率高，在實驗室高達99.9999%，在實際工程應用中達到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，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，袋式除塵技術的除塵效率最高。在“十一五”期間，我國在科學發展觀的指引下，實行可持續發展，大力加強環境保護，節能減排的情況下，袋式除塵技術在治理粉塵、煙塵、二氧化硫、二惡英等污染方面，將大顯身手。
2001年袋式除塵技術在內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，產生了很大影響。同時還在運作1000MW發電機組燃煤鍋爐尾部除塵采用袋式除塵器。經過我國袋式除塵行業的不懈努力，袋式除塵技術在電力、熱力的生產和供應業已站穩了腳跟，得到了他們的認可，使他們充分認識到了袋式除塵技術在燃煤鍋爐除塵方面的優勢。這二年袋式除塵器在電力、熱力的生產和供應業的應用，發展迅猛，應用的鍋爐越來越大型，已經進入了主力電廠的超臨界火力發電機組。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，降低袋式除塵器阻力；借鑒學習國外先進成熟的技術，并消化吸收，提高我們自己的氣流分布技術；優化結構，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系。以及過濾風速提高到多少最合適。進一步提高濾料、濾袋、PPS纖維國產化，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用袋式除塵器的運行成本，對電力、熱力的生產和供應業燃煤鍋爐除塵廣泛采用袋式除塵器創造有利條件。同時，若能采用國產脈沖閥，也能降低投資成本和運轉費。國產3吋淹沒式脈沖閥價格只有國外同類產品的三分之一弱，產品質量并不比國外產品差。
從初投資和運行費用來看，以200MW發電機組服役20年為例，以4電場雙室雙層電除塵器和回轉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、土建、電氣和設備安裝費用增加值以及采用袋式除塵器后，引風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，電除塵器建設其利息182萬元，綜合起來，應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，在將不能達標排放的電除塵器改造方面，電、袋除塵器有很大的發展空間。對整個袋式除塵行業來說，最重要的是，在電力、熱力的生產和供應業中，要盡量減少或避免惡性競爭，粗制爛造。要為業主提供質優價廉的袋式除塵設備，保證穩定、可靠的運行。
今年中國的流行語是：節能、減排。電力，熱力的生產和供應業，作為煤煙型污染最大的行業，更是責無傍貸。如果能在2005年煙塵排放4052049噸的基礎上，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。其中火力發電業如果能在2005年排放3808701噸的基礎上，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。這個目標并不是高不可攀，依靠我國現有的袋式除塵技術，現有的袋式除塵產品，也多花不了多少經費，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，運行穩定、可靠，煙塵排放量很小，很好地保護了澳大利亞的大氣環境。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境的污染，中國的袋式除塵產業在火電廠將成數倍的增長，發展的空間非常大。我國袋式除塵行業將開拓創新，不斷的開發新材料，新產品，新技術，積極配合電力、熱力的生產和供應業，大幅度減少煙塵對我國大氣環境的污染。
| 
