电除尘行业2015年发展综述

2016-09-09 00:34中国环境保护产业协会电除尘委员会北京100037
中国环保产业 2016年7期
关键词:电除尘电除尘器湿式

(中国环境保护产业协会电除尘委员会,北京 100037)

电除尘行业2015年发展综述

(中国环境保护产业协会电除尘委员会,北京 100037)

综述了2015年我国电除尘行业的发展环境;介绍了2015年度行业新技术应用情况;针对行业发展中存在的问题提出了对策及建议,并对行业的发展进行了展望。

电除尘;行业发展;技术开发;存在问题;对策建议;市场展望

1 行业发展现状

1.1行业发展环境

我国经济、社会快速发展导致了巨大的能源消耗,并使颗粒物污染成为最严重的大气环境问题之一,其中细微颗粒物PM2.5(即空气动力学直径≤2.5μm的颗粒物)的污染问题尤为突出,2013年以来全国大范围的灰霾天气更引起了全社会的广泛关注。

大气颗粒物不仅包括人类活动直接向大气排放的一次颗粒物,还包括排放的污染气体在大气中转化生成的二次颗粒物,其中的人为排放源主要包括热电厂烟气、机动车尾气、工业炉窑废气等。我国化石燃料占能源总量的92%,其中煤68.4%、石油18.6%和天然气5.0%(国家统计局,2013),这一国情决定了我国PM2.5主要来源于燃烧排放,城市中因燃煤、汽车尾气、工业窑炉造成的一次源、二次源污染在60%以上,建筑扬尘最多在20%左右。

面对可吸入颗粒物造成的环境和健康问题,世界卫生组织发布了《空气质量准则》(AQG),提出 PM10、PM2.5年均浓度20μg/m3、10μg/m3,日均浓度50μg/m3、25μg/m3的标准值。许多国家现已制定了空气中PM10、PM2.5防治标准,美欧、日本等国家和地区在原有PM10的基础上将PM2.5作为最新的控制项目,取消了传统的总悬浮颗粒物(TSP),而印度、中国等发展中大国也逐渐从TSP向PM10、PM2.5过渡。鉴于PM2.5重大的环境和社会影响,国务院于2012年3月1日发布了新修订的《环境空气质量标准》(GB 3095-2012),重点纳入了PM2.5的指标,一级限值要求PM10的24小时平均值在50μg/m3,PM2.5的24小时平均值在35μg/m3,分步实施对PM2.5的监测,并于2016年1月1日起在全国范围实施。

我国工业化生产带来的大气污染现象愈发严重,特别是2012年以来出现的极端雾霾天气给公众健康带来了严重威胁,对PM2.5、PM10等粉尘颗粒物污染源的控制迫在眉睫。作为PM2.5、PM10主要来源的燃煤电厂、钢厂、造纸厂、水泥厂等大型企业,对粉尘颗粒的排放有非常严格的要求。目前在工业除尘领域,国内和国际能源消耗的逐步增长和颗粒物排放源规模的逐渐扩大,导致颗粒物对环境的破坏日益严重,更为严格、紧迫的环保标准使工业源可吸入颗粒物捕集成为能源和环境领域广泛关注的研究对象之一。现有的颗粒物控制技术虽然可以达到很高的总捕集效率,但对于PM2.5的捕获率并不高,造成大量PM2.5进入环境大气中。以燃煤电厂为例,虽然现有除尘装置的除尘效率可高达99%以上,但对1μm左右的颗粒的捕获率较低,导致逃逸粉尘中PM2.5的数量占总数的90%以上。面对现行的火电厂大气污染物烟尘排放标准将会由30mg/m3进一步加严的趋势,国内现有的工业除尘器亟需突破捕集PM2.5的技术难点。

2014年9月,国家发改委等三部委联合印发《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014~2020年)》,明确规定了东部地区新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组标准限值,即基准氧含量6%条件下,烟尘、SO2、NOx排放浓度分别不高于10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3。中部地区新建机组原则上接近或达到燃气轮机组标准限值,鼓励西部地区新建机组接近或达到燃气轮机组标准限值。稳步推进东部地区现役燃煤发电机组实施大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组标准限值的环保改造,鼓励其他地区现役燃煤发电机组达到或接近燃气轮机组标准限值的环保改造。超低排放已成为2015年燃煤机组污染治理的主旋律。

在建材行业,排放标准仍然沿用《水泥工业大气污染物排放标准》(GB 4915-2013),规定水泥厂窑头、窑尾颗粒物排放限值为30mg/m3,重点地区为20mg/m3。随着排放标准的加严,电除尘技术主要用于建材行业的窑头烟气。

在冶金行业,2012年发布的新的污染物排放标准排放限值大多在30mg/m3以下,电除尘器主要应用于烧结机头。

在有色、化工行业,因高温、腐蚀等问题,电除尘器的应用占有一定份额。

未来电除尘技术发展的重点除了满足排放标准外,还要重点解决PM2.5等细微粉尘的捕集净化问题。

1.2行业发展现况

我国的电除尘器发展是从20世纪70年代初开始的,起步较晚,但随着国内经济建设的快速发展,工业设备的大型化和以煤为主要原料的能源结构,为电除尘器的发展提供了广阔的应用前景。20世纪80年代我国开始在火电厂燃煤机组上大量应用电除尘器。按原水电部的要求,1986年以后新建300MW及以上的燃煤机组均采用电除尘器。近年来,我国在电力行业应用电除尘器的比例为72%~75%,建材水泥行业为16%~18%,其他为冶金、有色、化工等行业。对全国电除尘器骨干生产企业的产值统计,“九五”期间,每年全国新增电除尘器产值在20亿元人民币以上,其中75%以上用于火力发电锅炉。到1999年,电力行业火电厂采用电除尘器的锅炉容量已占总容量的79.98%。

2015年,超低排放是燃煤电厂污染治理的主旋律,电除尘的应用主要是低低温电除尘器及湿式电除尘器。

电除尘如今已形成装备精良、配套齐全的一个行业。目前我国从事电除尘器生产的企业有200多家,已经成为世界电除尘器生产大国,生产、使用电除尘器的数量均居全球首位,在该领域的全球科技排名也位居前列。我国生产的电除尘器不仅能满足国内需求,还有相当部分出口至几十个国家和地区,电除尘行业是我国环保产业中能与国外厂商相抗衡且最具竞争力的行业之一。

2015年,建材及冶金行业的电除尘器应用仍然有限,有色、化工行业的电除尘市场份额也不大。大多数建材、冶金、有色及化工电除尘生产企业开始在中小燃煤锅炉及电力行业小发电机组承接电除尘器供货任务,进而向电力行业的大机组发展。

2015年,燃煤电厂全面实施超低排放,有一定规模的企业开始通过研发或引进湿式、低低温电除尘技术进入电力市场。电力行业的电除尘市场以菲达、龙净等龙头企业为首,但各中、小企业的加入,使得市场出现了低价竞争的局面。

1.3行业经营状况

通过对行业49家电除尘生产企业进行调查统计,其中26家本体企业2015年的合同额约为241.48亿元,总产值188.44亿元,环保销售收入170.51亿元,出口额9.81亿元;23家电源及配套件企业合同额为84.56亿元,总产值65.59亿元,环保销售收入15.35亿元,出口额1.11亿元。

2015年49家企业经营状况统计如表1。

表1 2015年行业49家电除尘企业经营状况统计表 (亿元)

按传统统计方法计算,49家企业产值占全国电除尘总产值的85%,则2015年全行业环保销售收入为220.56亿元,全行业的出口额为14.79亿元。

由于电除尘行业骨干企业中大都实行多种经营,2015年电除尘器产品占环保销售收入的百分比按65%计,则2015年全国的电除尘销售收入约为143.37亿元。

为了真实反映全国电除尘器的产值,本次调查中,要求被调查企业在填写行业调查表时,将各种设备的产值分别单列。49家企业的调查结果显示,本体产值为100.78亿元,电源产值为17.63亿元,电袋产值为28.32亿元。若按电除尘器产值在电袋产值中占40%计算,则49家企业的电除尘器产值为129.73亿元,与上面计算的销售收入143.37亿元基本吻合。

电除尘行业排名前13位的骨干企业近年来的经营状况见表2。

表2 行业排名前13位的骨干企业经营状况表

从统计数据可以看出:1)电除尘行业的龙头企业菲达、龙净较2014年占有更大份额,超过全行业的1/3。2)2015年本体产值比2014年上涨3.02%,电源产值上涨30.37%。3)2015年的出口值比2014下降0.08%。

从2015年的调查情况来看,电除尘器总的市场比上一年度略有提高,出口额基本持平,分析原因为:1)随着环保要求的进一步提高,尤其是火电厂超净化的计划出台后,环境治理力度还在加大,电力行业的电除尘市场需求出现高峰。而在冶金、建材等行业,随着经济形势的减缓,电除尘市场进一步萎缩。2)低低温电除尘、湿法电除尘、高效电源等新技术的应用依然是市场的热点。电源产值的提高说明了电源在技术创新方面有了较大进步。3)电除尘总的市场基本处于一个平衡状态。除了菲达、龙净公司因电力市场占有率较上年度有一定提高外,其他企业或持平或略有下降。

国际市场的电除尘销售份额基本持平。电除尘设备的出口是未来企业需要重点关注的市场。

1.4行业技术发展进展情况

1.4.1行业总体技术进展

在工业除尘领域,电除尘器、袋式除尘器和电袋复合除尘器是目前我国主要的工业除尘设备,其中电除尘器在燃煤电厂的应用最为广泛。在德国、日本等国家的常规工业领域,90%以上使用的都是改进的电除尘器,主要采用了烟气调质、干湿结合、移动电极、高频电源和断电振打等新技术。

在我国,电除尘器被广泛应用于燃煤电站、建材水泥、钢铁冶金、有色冶炼、化工、轻工、造纸、电子、机械及其他工业炉窑等各个工业部门。随着国家排放标准的加严,2015年电除尘器的主要市场在燃煤电厂,其他行业尤其是建材水泥、钢铁冶金等行业,电除尘的应用受经济形势的影响还在下降。

电除尘新技术的不断涌现,进一步提高了电除尘器的除尘效率,扩大了电除尘器的适用范围,电除尘新技术主要有:低温电除尘、低低温电除尘、湿式电除尘、移动电极式电除尘、机电多复式双区电除尘、SO3烟气调质、粉尘凝聚、新型高压电源及控制等技术。2015年应用较多的新技术是:低低温电除尘、湿式电除尘、移动电极式电除尘、三相电源、高频电源、高频脉冲电源等。

为实现燃煤电厂烟气超低排放,2015年电除尘技术的应用主要采用 “协同控制”和“末端治理”两条技术路线,即以低低温电除尘技术为核心的烟气协同治理技术路线和以湿式电除尘技术为核心的末端治理技术路线。

2015年,电除尘新型供电电源的应用取得很大进展。以高频电源和三相电源为代表的多种新型电源开发成功并得到广泛应用,此外,新一代的高频脉冲电源逐步进入市场。高频恒流电源在建材等行业得到广泛应用。这些新型电源大多具备高效率、高功率因数、节能等特点,具备直流和脉冲两种工作方式。

我国现有的除尘设备对PM2.5的捕集正处于瓶颈阶段,面对现有30mg/m3标准的进一步加严以及PM2.5排放标准的出台,需要探索新的捕集技术,在提高捕集效率的同时控制投入成本。

1.4.2主要应用的电除尘技术

(1)低低温电除尘技术

低低温电除尘器是在燃煤锅炉汽机系统中,采用汽机冷凝水与热烟气通过特殊设计的换热装置进行气液热交换,使得汽机冷凝水得到额外的热量,以减小汽机冷凝水低压加热器回路系统中所消耗的抽汽量,从而实现节省煤耗的目的。

烟气换热降温后进入低低温电除尘器电场内部,其运行温度由通常的低温状态(120℃~170℃)下降到低低温状态(85℃~110℃),烟气的体积流量得以降低,相应地,电场烟气通道内的烟气流速也得以降低,烟气中的大部分SO3在烟气冷却器中冷凝成硫酸雾并黏附在粉尘表面,使粉尘性质发生了很大变化,降低粉尘比电阻,避免反电晕现象,大幅提高除尘效率,同时去除大部分的SO3。电除尘效率得到大幅提高,满足排放标准。

(2) 湿式电除尘技术

湿式电除尘的原理与干式电除尘类似,都需要经历荷电、收尘和清灰三个过程。但在湿式电除尘器里,水雾使粉尘凝并,荷电后一起被收集,收集到极板上的水滴形成水膜,可以使极板保持洁净。其性能不受煤灰性质影响,没有二次扬尘,没有运动部件,因此运行稳定可靠,除尘效率高。此外,湿式电除尘器对SO3、PM2.5等细微颗粒物有很好的脱除效果,能够解决湿法脱硫带来的石膏雨,蓝烟酸雾等污染问题,还可缓解下游烟道、烟囱的腐蚀,减少防腐成本。

国内燃煤电厂WESP根据阳极类型的不同可分为三大类:金属极板WESP、导电玻璃钢WESP、柔性极板WESP。上述各种技术各具特色且均有投运业绩,并积累了一定的运行经验。金属极板WESP为国外燃煤机组应用的主流技术,已有近30年的应用实践,技术成熟度高。

(3) 移动电极电除尘技术

移动电极电除尘器收尘的机理与常规电除尘器相同,由前级固定电极电场(常规电场)和后级移动电极电场组成。移动电极电场中阳极部分采用回转的阳极板和旋转的清灰刷。附着于回转阳极板上的粉尘在尚未达到形成反电晕的厚度时,被布置在非电场区的旋转清灰刷彻底清除,因此不会产生反电晕现象并最大限度地减少了二次扬尘,增加粉尘驱进速度,大幅提高电除尘器的除尘效率,降低排放浓度,同时降低对煤种变化的敏感性。

移动电极电除尘技术的特点有:1)保持阳极板清洁,避免反电晕,有效解决高比电阻粉尘收尘难的问题;2)最大限度地减少二次扬尘,显著降低电除尘器出口烟尘浓度;3)减少煤、飞灰成分对除尘性能影响的敏感性,增加电除尘器对不同煤种的适应性,特别是高比电阻粉尘、黏性粉尘,应用范围比常规电除尘器更广;4)可使电除尘器小型化,占地少;5)特别适合于老机组电除尘器改造,在很多场合,只需将末电场改成移动电极电场,不需另占场地;6)与布袋除尘器相比,阻力损失小,维护费用低,对烟气温度和烟气性质不敏感,并且有着较好的性价比;7)在保证相同性能的前提下,与常规电除尘器相比,一次投资略高、运行费用较低、维护成本几乎相当。从整个生命周期看,移动电极电除尘器具有较好的经济性;8)对设备的设计、制造、安装工艺要求较高。

(4)高频高压电源

高频高压电源是新一代的电除尘器供电电源,供电方式有两种,即纯直流供电和间歇供电,其工作频率为几万赫兹。其不仅具有重量轻、体积小、结构紧凑、三相负载对称、功率因数和转换效率高的特点,相比工频电源,具有更优越的供电性能,能克服一般工频电源输出电压脉动大、平均电压低的不足,可以在接近电除尘的击穿电压下稳定工作。近几年,随着高频电源技术的不断发展,其输出功率、控制特性均有了很大的提高,目前输出功率达2.4A/80kV的高频电源已投入工程应用。

大量的工程实例证明,基于脉冲工作的高频电源在提高除尘效率、节约能耗方面,具有显著的效果;高频电源工作在纯直流方式下,可以大大提升粉尘荷电量,提高除尘效率。电除尘器在进行单纯的高频电源改造后,烟尘排放和高压能耗都有明显的降低。

高频电源属于恒流源性质的电源,在电除尘器出现放电击穿时,电流近似保持不变,并且能在极短的时间内停止供电,从而减小火花功率,是目前各种除尘器电源中产生火花能量最小的电源,尤其适合在湿式电除尘器中应用,可避免对湿式电除尘器中阳极的烧蚀。

(5)脉冲高压电源

脉冲高压电源是电除尘配套使用的新型高压电源,脉冲供电方式已在世界上被公认为是改善电除尘器性能和降低能耗最有效的方式之一。工作方式是以脉冲宽度65~125μs,最大脉冲峰值电压(80kV)的脉冲高压,叠加在常规直流高压(60kV)之上,使电场最高峰值高压能达到140kV,可有效克服高比电阻粉尘工况下反电晕现象,提高电除尘器的收尘效率;同时节约电除尘器的能耗脉冲。

脉冲高压电源主要用于克服高比电阻粉尘反电晕、提高除尘效率的场合。其对电除尘器的改善程度通常由驱进速度的改善系数来评估,改善系数定义为电除尘器用新的供电方式与用常规直流供电时驱进速度之比。现场试验表明,改善系数与粉尘比电阻关系很大,它将随粉尘比电阻的增加而迅速增加。对于高比电阻粉尘,改善系数可达1.2以上。脉冲供电方式被认为是改善电除尘器性能和降低能耗最有效的方式之一。

工程实例证明,脉冲高压电源在提高电除尘器的除尘效率、节约能耗方面,具有显著的效果。

针对高比电阻粉尘的脉冲电源目前在湿式电除尘器上尚无应用案例,其效果有待验证。虽然低低温电除尘器的入口温度使粉尘比电阻降低,但对于末级和次末级电场,其粉尘粒径小、比电阻仍可能较高,所以使用脉冲电源可以进一步降低出口烟尘浓度。

(6)三相高压电源

对于粉尘比电阻不高的场合,由于没有反电晕现象,使用三相电源也可提高运行电压和电流,实际运行电压可达70kV以上,提高粉尘荷电量,提高除尘效率。三相电源的单台容量可以做到2.4A甚至3.0A,由于控制柜放在室内,对现场环境要求较低,设备可靠性高。

目前,部分企业的三相电源克服了火花能量较大的缺点,控制特性非常好,可达到很高的控制精度,并取得很好的除尘效果。对于中、高比电阻粉尘的场合,三相电源应用在间歇脉冲方式时,在保证除尘效率条件下,具有明显的节能效果。

1.4.3燃煤电厂新技术的开发应用(2015年)

(1) 低低温电除尘工程(排序按机组大小)

为掌握燃煤电厂低低温电除尘技术的应用情况,中国环境保护产业协会电除尘委员会对浙江菲达环保科技股份有限公司、福建龙净环保股份有限公司、浙江天洁环境科技股份有限公司、杭州天明环保工程有限公司、西安热工研究院有限公司、南京国电环保科技有限公司、浙江南源环境工程技术有限公司等7家主要企业的低低温电除尘器业绩情况进行了调查统计,其中后3家企业无低低温电除尘器业绩,前4家企业的低低温电除尘器业绩统计见表3。

从表3可看出,截至2015年12月,该4家主要企业共签订低低温电除尘器合同149台,合同总装机容量95,430MW,包括1000MW级机组41台,600MW级机组65台,300MW级及以下机组43台,其中已投运低低温电除尘器71台,投运总装机容量40,290MW,包括1000MW级机组11台,600MW级机组35台,300MW级及以下机组25台。

表3 4家主要企业低低温电除尘器应用业绩统计

目前,上述4家主要企业的低低温电除尘器业绩占据了绝大部分市场份额,预计低低温电除尘器市场总体数据与4家主要企业数据不会相差太大。

目前已投运的低低温电除尘器项目均保持稳定、高效运行,且减排效果良好。以低低温电除尘技术为核心的烟气协同治理技术路线已成为我国燃煤电厂实现烟气超低排放的主流技术路线之一。

1)华能榆社电厂300MW机组改造工程,采用的技术路线为:脱硝+热回收器+低低温电除尘器+WFGD+再加热器。原电除尘器改造前的出口烟尘浓度约100mg/m3,实际燃煤含硫量约2%,采用低低温电除尘技术,将烟气温度从145℃降至90℃左右,同时将第1、2电场工频电源改造为高频电源。2014年8月上旬投入运行,2014年10月,经南京电力设备质量性能检测中心测试,电除尘器出口烟尘浓度为18mg/m3,经湿法脱硫系统后,烟尘排放浓度为8mg/m3。

2)华能长兴电厂2×660MW机组新建工程,采用的技术路线为:脱硝+热回收器+低低温电除尘器+WFGD。每台炉配套2台双室五电场电除尘器,设计烟气温度为90℃,电除尘器出口烟尘浓度设计值为15mg/m3,要求经湿法脱硫系统后,烟尘排放浓度≤5mg/m3;于2014年12月中旬投入使用。2014年12月16~18日,经浙江省环境监测中心测试,结果显示:满负荷工况,1号机组出口烟尘、SO2、NOx排放浓度分别为3.64mg/m3、2.91mg/m3、13.6mg/m3;2号机组出口烟尘、SO2、NOx排放浓度分别为3.32mg/m3、5.91mg/m3、15.8mg/m3。1号机组电除尘器出口烟尘浓度约为12mg/m3,湿法脱硫装置的协同除尘效率约70%。

3)江西新昌电厂2×700MW燃煤机组改造工程,采用的技术路线为:脱硝+热回收器+低低温电除尘器+ WFGD,每台炉配套2台双室四电场电除尘器。原电除尘器进口平均烟气温度达到143℃,烟尘排放浓度达到50mg/m3,采用低低温电除尘技术,将电除尘器入口烟气平均温度降低至95℃以下,同时将第1、2电场工频电源改造为高频电源。2013年7月投运,2013年9月经江西电力科学研究院测试,低低温电除尘器出口烟尘浓度降至17.25mg/m3,SO3脱除率为88.1%,PM2.5脱除率达到99.8%以上,气态汞捕集效率达到40%以上,节省煤耗2.53g/kW·h。

4)浙能嘉华电厂三期7号、8号机(2×1000MW)改造工程,采用的技术路线为:脱硝+热回收器+低低温电除尘器+WFGD+WESP+再加热器,将电除尘器入口烟气平均温度从122℃降低至85.6℃以下。2014年7月投运,经测试,改造后电除尘器出口烟尘浓度从50mg/m3降至20mg/m3左右。

(2) 湿式电除尘工程(排序按机组大小)

为掌握燃煤电厂湿式电除尘技术的应用情况,对浙江菲达环保科技股份有限公司、福建龙净环保股份有限公司、西安热工研究院有限公司、浙江天洁环境科技股份有限公司、南京国电环保科技有限公司、杭州天明环保工程有限公司、浙江南源环境工程技术有限公司7家主要企业的湿式电除尘器业绩情况作出了统计,具体情况见表4。

表4 主要企业的湿式电除尘器应用业绩统计

从表4可以看出,截至2015年12月,7家主要企业共签订湿式电除尘器合同277台,合同总装机容量126,053 MW,包括1000MW级机组36台,600MW级机组74台,300MW级及以下机组167台,其中已投运湿式电除尘器141台,投运总装机容量62,895MW,包括1000MW级机组14台,600MW级机组45台,300MW级及以下机组82台。

目前,湿式电除尘器的应用范围较广,制造及生产企业较多,较难作出完整的统计,根据湿式电除尘器的应用情况以及相关统计数据,可初步估计上述7家主要企业的湿式电除尘器业绩占据了约2/3的市场份额,即湿式电除尘器的市场合同总装机容量约为1.9亿kW,投运总装机容量约0.9亿kW。

目前已投运的湿式电除尘器项目均保持稳定、高效运行,且减排效果良好。以湿式电除尘技术为核心的烟气协同治理技术路线已成为我国燃煤电厂实现烟气超低排放的主流技术路线之一。

1)广州恒运电厂9号机(330MW)改造工程,采用金属极板WESP,布置在湿法脱硫装置之后,采用的技术路线为:低氮燃烧+SCR+ESP+FF+WFGD+WESP, WESP采用金属极板水平烟气流湿式电除尘技术,根据WESP入口烟气参数及所要求达到的性能指标,最终确定恒运电厂所采用的WESP为两电场。机组于2014年7月6日带满负荷168小时试运行,7月14日广州建研环境监测有限公司对其进行测试,WESP出口烟尘、SO2、NOx排放浓度分别为1.94mg/m3、4mg/m3、25mg/m3,均未超过燃气机组排放标准的1/2,达到超低排放目标,为广州首台湿式电除尘器的成功示范工程应用。

2)神华国华舟山电厂二期4号机(350MW)新建工程,采用金属极板WESP,布置在脱硫设备后,采用的技术路线为:低氮燃烧+SCR+ESP(末电场采用旋转电极技术)+海水脱硫装置+WESP, WESP采用金属极板水平烟气流湿式电除尘技术,根据WESP入口烟气参数及所要求达到的性能指标,最终确定舟山电厂所采用的WESP为单电场。机组于2014年6月18日带满负荷168小时试运行,6月20日浙江省环境监测中心对其进行测试,低温电除尘器出口烟尘浓度为16.53mg/m3,脱硫出口烟尘浓度为10.76mg/m3,WESP出口烟尘、SO2、NOx排放浓度分别为2.55mg/m3、2.86mg/m3、20.5mg/m3,实现超低排放目标,为国内首台(套)湿式电除尘器的成功应用项目。

3)国华定州电厂3号机(660MW)改造工程,采用金属极板WESP,布置在脱硫设备后,采用的技术路线为:低氮燃烧+SCR+热回收器+ESP+脱硫装置+WESP ,WESP采用金属极板水平烟气流湿式电除尘技术,根据WESP入口烟气参数及所要求达到的性能指标,最终确定了定州电厂所采用的WESP为两电场。该机组改造后于2014年11月投运,河北省环境监测中心站于2014年12月4日对其进行测试,测试期间,生产负荷在95%以上。在各污染治理设施正常运行的情况下,WESP出口烟尘、SO2、NOx排放浓度分别为2mg/m3、6mg/m3、17mg/m3。

4)大唐山东黄岛电厂6号机(670MW)改造工程,采用金属极板WESP,布置在脱硫设备后,采用的技术路线为:低氮燃烧+SCR+ESP+海水脱硫装置+WESP,WESP采用金属极板水平烟气流湿式电除尘技术,根据WESP入口烟气参数及所要求达到的性能指标,最终确定了黄岛电厂所采用的WESP为双列两电场。机组改造后于2014年8月投运,苏州热工研究院于2014年9月9~14日对其进行性能测试,机组负荷均为650MW。测试结果为:WESP出口烟尘排放浓度2.07mg/m3,除尘效率92.59%;雾滴排放浓度16.93mg/m3;出口SO3排放浓度低于0.02mg/m3;出口烟气汞排放浓度17.43μg/m3。

5)广东粤电大埔电厂“上大压小”新建工程2×660MW机组,采用的工艺路线为:热回收装置+低低温电除尘器+WFGD+EPM+烟气再热装置。将电除尘器入口烟气温度从140℃降至约90℃,烟气经湿法脱硫后,进入EPM,在高风速下捕集烟气中的液滴和粉尘,在脱硫配套的水平烟道出口增设烟气再热器,将烟气温度从43℃升高到80℃,实现干烟囱排放。大埔电厂1#机组于2015年11月投入运行,低低温烟气调温及脱硫后高压除尘除雾设备各项运行参数正常,2015年12月23日~2016年1月8日对其进行性能测试,机组负荷均为600MW。低低温静电除尘器出口含尘浓度为15.2mg/m3;出口SO3浓度为3.46mg/m3。EPM电风拦截除尘除雾装置出口粉尘浓度(含石膏)为2.9mg/m3。

2 行业发展存在的主要问题

2.1燃煤电厂电除尘器应用存在的问题

(1)市场准入问题

2015年,燃煤电厂超低排放的主要技术路线是低低温电除尘技术协同治理的技术路线及湿式电除尘技术末端治理的技术路线。由于具备超低排放综合治理技术能力的主要为菲达环保、龙净环保等龙头企业,业主在招标过程中设置的门槛让一些中小企业难以进入。出现了菲达环保、龙净环保等龙头企业任务过剩而其他中小企业接不到订单的两级分化局面。

(2)低价竞争问题

由于很多中小企业进入电力行业困难,故往往以降低投标价格的方式为自己在电力行业寻找通道。而大多业主为了控制投资成本也会采用低价中标的原则。招标过程往往会在低价竞争过程反复数次,而最终结果是有业绩有实力的企业以较低价格中标,给项目的实施带来一定的困难。

2.2水泥行业电除尘应用存在的问题

(1)原有电除尘器不达标的问题

2004~2013年投运的电除尘器都是按《水泥工业大气污染物排放标准》(GB 4915-2004)设计的,即粉尘排放浓度≤50mg/m3;更早期的电除尘器甚至是按粉尘排放浓度≤100mg/m3设计,但现都要求执行修订后的《水泥工业大气污染物排放标准》(GB 4915-2013),粉尘排放浓度≤30mg/m3,所以许多电除尘设备不达标成为必然。

由于水泥生产技术在不断革新,致使窑的产量大幅度提高,以5000t/d新型干法生产线为例,现在产量多数已达5500t/d,甚至更高,因此烟气量相应大增。现有电除尘器的处理能力,因原设计选型时没有预留足够的富裕量,所以不堪重负,必然影响排放达标。这就是当环保部门检查时,有的水泥厂不得不压低产量的原因所在。

新型干法水泥生产线一般将窑尾烟气用于原料烘干,所谓的窑尾废气处理系统实际上是包括原料粉磨兼烘干设备的除尘系统。这一系统由于烘干物料中的水分蒸发进入烟气,使得烟气中水分增加,相应粉尘比电阻得以降低,这对于保证电除尘器排放达标十分有利。但是生料粉磨设备的运转率一般低于窑系统,因此窑尾废气处理系统的电除尘器,会经常在“直接操作”和“联合操作”的两种工作状态下。这两种工作状态的转换,给电除尘器的操作带来一定困难。但是经过水泥厂多年的探索和生产实践,对这两种工作状态已经积累了丰富的经验,只要增湿塔运行正常,电除尘器排放达标一般不存在大的问题。可是近些年来,由于国家对企业要严格执行节能减排的政策,所以水泥行业大力推行纯低温发电技术,使得窑尾除尘系统变得更为复杂,给电除尘器的运行带来新的不确定因素,这也是部分窑系统电除尘器不达标的主要原因之一。

(2)电除尘器的存量减少

水泥窑尾在增设了余热锅炉后,很多水泥厂的增湿塔不再喷水,造成粉尘比电阻偏高,对电除尘器的使用很不利。

(3)水泥行业电除尘器的技术进步缓慢

与火电厂电除尘技术飞速发展相比,水泥行业由于粉尘性质和工艺特点,技术进步没有大的突破,主要技术进步集中在设备的精细化设计(极板、极线优化、气流分布优化等)和高压电源应用上。

2.3冶金行业电除尘器存在的问题

(1)成本问题

随着冶金行业新的排放标准的出台,电除尘器在冶金行业的应用逐步萎缩。原应用于在钢铁企业各个工序,因标准加严,要满足达标排放需增加电场,造成一次性成本增加,现在主要用于烧结机头、回转窑球团、竖炉、转炉煤气一次除尘煤气柜后等。在出铁场、烧结机机尾、筛分、矿槽槽上槽下、溶剂等还有少量应用。

(2)低价竞争

冶金行业电除尘器的应用在国内最早,近几年由于冶金行业经济形势不好,企业往往通过低价中标的方法处理达标排放问题,加上冶金行业进入门槛较低,电除尘器生产企业参差不齐,市场很不规范,恶性竞争严重。

(3)老除尘器改造受限

钢铁行业烧结机头由于烟气性质决定了只能用电除尘器。随着排放标准的提高,原有的电除尘器大多只有三个电场,不能达标排放,现场又不具备增加电场的场地,需要有新的有效的电除尘技术和工艺解决达标排放问题。

3 解决对策及建议

(1)针对电力行业市场准入问题

1)应呼吁有关行业适当降低市场的门槛,让更多的有一定实力的企业参与到竞争行列;2)行业协会要加强组织企业的沟通,通过合作的方式让更多企业参与进来。

(2)行业规范问题

针对电力行业超低排放湿式、低低温电除尘市场面临无序竞争的局面,行业协会需要:1)组建行业咨询团队,形成智库,引领行业技术进步,为企业服务;2)电委会多组织企业联谊会及技术交流会,请电力行业的业主参加,加强企业之间的相互沟通及企业与业主之间的沟通,消除市场低价恶性竞争。

(3)针对建材行业电除尘市场

针对建材行业电除尘市场下降情况,行业协会要做的工作是:1)组织建材行业的龙头企业尽快起草《建材行业电除尘技术及应用》的宣贯材料,并在相关媒体进行宣传,推进电除尘技术在建材行业的应用;2)尽快开发出适应建材行业的电除尘新技术、新工艺,引领行业市场发展。

(4)针对冶金行业电除尘市场

针对冶金行业电除尘技术存在的问题,行业协会要做的工作是:1)组织冶金行业的龙头企业尽快起草《冶金行业电除尘技术及应用》的宣贯材料,并在相关媒体进行宣传,推进电除尘技术在建材行业的应用;2)尽快开发出适应冶金行业的电除尘新技术、新工艺,引领行业市场的未来。

(5)对行业发展的建议

1)建议国家有关部门结合“一带一路”战略,制定相关支持政策,引导电除尘行业企业走出去,通过标准、规范及创新等渠道进一步开发国际市场;2)建议国家加大创新支持力度,为大气污染治理龙头企业、相关国家工程研究中心、国家重点工程实验室投入创新资金,用科技创新带动行业的发展。

4 行业发展展望

4.1国际市场情况

2016年,国际经济尚处在缓慢复苏阶段,不确定因素和波动加大,2016年发达经济体的经济运行分化加剧,发展中的经济体增长缓慢,世界经济复苏依旧艰难曲折。

2016年,电除尘国际市场情况有所起色,但总体仍然不容乐观,世界经济形势处于缓慢复苏和激烈变化中,特别是发展中国家普遍处于经济衰退、需求不足和发展不确定的状态。同2015年一样,2016年电除尘行业国际市场完全不同于国内燃煤电厂新建和电除尘改造市场的高歌猛进形势,电除尘国际市场面临挑战和困难,主要矛盾在于需求弱、项目少。针对国际经济复苏低迷并激烈变化的情况,及其国际市场缺乏需求的问题,电除尘国际市场开发要紧跟国家“一带一路”战略,开展国内燃煤电站出口成套公司电除尘分包市场。由于国际经济形势回升仍然缺乏需求的动力,国际电力建设市场尚在低迷状态,电除尘国际市场开拓需要更加努力,需要有更强的敏锐性。2016年电除尘国际市场情况简析如下:

(1)国际市场的重点

国家“一带一路”中的电力建设项目是未来国际市场的重点,由于国内燃煤电站建设产能向“一带一路”国家战略的释放,加上国家资金和亚投行资金的投入,中国电力建设国际化的步伐加大。电除尘行业跟随国家“一带一路”战略是电除尘国际市场的大方向,燃煤电站国际建设项目由中国EPC公司建设的市场容积估计在25,000MW左右。

(2)印度市场

印度市场新规对未来电除尘市场产生了影响。由于2016年1月的印度排放新规发布,印度市场已经可以看到业主和总包方的行动。由于印度没有脱硝脱硫制造商(有比较强的电除尘制造商),印度市场开始邀请大量中国和国际脱硫脱硝公司进行市场前期的教育和学习,其中,包含了方案的配合、技术的介绍、规范的澄清等。印度是燃煤电厂大国,脱硫脱硝市场和电除尘提效减排市场会逐步放大,产生较大的市场空间。其中,印度燃煤电站粉尘排放标准由原来的50mg/Nm3提高到30mg/Nm3,印度177,700MW的在运行的燃煤机组电除尘器全部需要进行各种形式的改造。我国的电除尘制造商在电除尘提效改造方面富有经验,可望在印度电除尘改造市场上发挥重要作用。

(3)东南亚市场

电除尘行业在泰国、印尼、马来西亚、越南市场方面,首先要跟好中国“一带一路”战略的火电项目,做好中国EPC公司的电除尘分包;同时,可以对这几个市场的小型燃煤锅炉、蔗渣炉、生物质锅炉的电除尘进行市场开拓。

(4)韩国市场

韩国总包公司占据国际燃煤电站总包市场的高端,由于国际发达国家的经济低迷和电力需求容量不旺盛,致使韩国总包市场持续低迷。国际市场目前的本币贬值和需求不旺盛的状态,迫使韩国总包公司暂缓进度,许多项目处于暂停状态。

(5)欧洲市场

主要以改造提效市场为主,但生产制造成本较高,风险也较大。

4.2电力行业市场情况

4.2.1市场现状

(1)电力行业产能过剩

2015年,受宏观经济尤其是工业生产下行、产业结构调整、工业转型升级等因素影响,全国的社会用电量为5.55万亿千瓦时,同比增长0.5%,增速同比回落3.3个百分点,电力消费换挡减速趋势明显。在电力消费增长大为放缓的情况下,全年新增发电装机容量却创历史最高水平,全国净增发电装机容量1.4亿千瓦,其中火电装机7202万千瓦(含煤电5186万千瓦),年底全国全口径火电装机9.9亿千瓦(其中煤电8.8亿千瓦,占火电比重为89.3%),同比增长7.8%。全口径发电量同比下降2.3%,已连续两年负增长。

电力除尘行业产能过剩。随着燃煤电厂烟气超低排放呼声的愈演愈烈,市场呈井喷之势,国内除尘企业迅速增加产能,且新增大量环保企业,技术水平参差不齐,低价中标现象普遍存在。同时,市场发展过快,根据国务院第114次常务会议精神,以及国家环保部、发改委、能源局三部委“关于印发《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》(环发〔2015〕第164号)的通知”文件要求,到2020年,全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超低排放,其中东部地区2017年前总体完成。届时市场或现断崖式下跌,电力除尘行业的“凛冬将至”。

(2)能源政策倾斜目标转移,煤电利润下降

国家能源政策倾斜目标将向可再生能源转移。根据行业人士分析测算,“十三五”期间留给煤电的增长空间约为2亿千瓦,2016年4月,国家发展和改革委员会、国家能源局联合发布的《能源技术革命创新行动计划(2016~2030年)》(发改能源〔2016〕513号),明确将风能、核能、太阳能等可再生能源列入重点任务中。在电力消费增长放缓的背景下,风电、核电等可再生能源发电将获得较大增长空间,这对大气污染治理有积极作用,但可能导致电力行业除尘市场略有萎缩。

煤电利润进一步下降。自2016年1月1日起,煤电发电上网电价在2015年4月下调0.02元/千瓦时的基础上再下调0.03元/千瓦时,此次下调将导致全国煤电行业利润减少超过1100亿元,利润减少额超过2015年煤电行业利润总额的一半,火电发电设备利用小时创1969年以来的年度最低值4329小时,同比减少了410小时,如果按照5500小时的水平进行计算的话,2015年火电厂整体的装机富余容量已经达到了2.1亿千瓦。2016年,宏观经济增速总体将呈现稳中缓降态势,总体判断用电需求仍较低迷,预计2016年全社会用电量同比增长1%~2%,2016年的设备利用小时仍将可能继续下降,火电利用小时将进一步下降到4000小时左右。

由华北电力大学发布的《中国燃煤发电项目的经济性研究》也指出,“十三五”期间,煤电发展的外部环境将发生巨变,受此影响,绝大多数新建煤电项目将无法收回投资,依据我国现有政策及未来外界环境分析可得,新建煤电项目的盈利空间将在“十三五”期间完全丧失,新投产机组规模持续高位将导致机组利用率进一步恶化,煤电全行业亏损有可能在2017年提前到来。

值得注意的是,在电煤等燃料价格大幅下降的有利形势下,煤电行业2015年实现了较好的经营业绩,但这并不能掩盖煤电企业面临的困境,随着电力消费持续放缓和非化石能源的快速发展、利用小时持续下滑,待超低排放改造完成之后,电力除尘市场或将“雪上加霜”。

(3)未来燃煤电厂或实行更严格的排放要求

国际能源署根据当前的技术发展情况分别制定了2020年及2030年的燃煤电厂污染物排放目标:1)2020年目标:烟尘为1~2mg/m3,NOx为30mg/m3,SOx为25mg/m3;2)2030年目标:烟尘<1mg/m3,NOx<10mg/m3,SOx<10mg/m3。根据国家科技部发布的国家重点研发计划试点专项2016年度第一批项目中“大气污染成因与控制技术研究”试点专项“污染源全过程控制技术”技术方向,项目“燃煤电站低成本超低排放控制技术及规模装备”中,也明确将超超低排放(在燃烧天然气排放标准基础上SO2、NOx、SO3、粉尘、重金属等污染物排放浓度进一步降低50%)作为考核指标之一,未来燃煤电厂可能将实行更严格的排放要求。这或可成为电力除尘行业新的市场增长点。

另外,《浙江省地方燃煤热电联产行业综合改造升级行动计划》(浙经信电力〔2015〕371号)要求浙江省所有地方热电厂均需执行超低排放的要求,且在2017年底前完成改造。燃煤热电联产也将成为除尘行业新的市场增长点。

4.2.2市场预测

(1)新建市场

根据中电联预计,2016年全年新增发电装机1亿千瓦左右,其中非化石能源发电装机5200万千瓦左右,结合“十三五”留给煤电增长的空间约2亿千瓦,目前在建与核准装机容量3亿千瓦综合分析,预计2016年煤电新增装机容量将不低于4500千瓦。考虑到已审批项目建设惯性影响,2016年实际新增火电装机很有可能会超过预计数值,预计电除尘市场需求也会超过预计数值。

(2)改造市场

随着国家超低排放政策的陆续实施,超低排放改造已成为市场主流,且提速非常明显。根据环保部数据,截至2015年12月,我国煤电装机约8.8亿千瓦,已完成超低排放改造项目约1亿千瓦,正在进行改造的超过8000万千瓦,还剩余约7亿千瓦装机。根据国家能源局数据, “十三五”期间,预计全国将实施燃煤电厂超低排放改造4.2亿千瓦,改造完成后主要污染物排放下降超过一半;实施节能改造约3.4亿千瓦,改造完成后每年可节约原煤约5000万吨。结合当前高效尘硫一体化脱硫技术、湿式电除尘技术、高效电源技术等分流影响,预计实际需进行除尘改造的项目约为2亿千瓦的市场容量。

4.3建材行业市场

(1)建材行业总体市场情况

1)新修订的《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915-2013)中规定“水泥窑及窑尾余热利用系统”排放标准为30mg/m3,特别排放限值20mg/m3;2)水泥除尘提效改造已进入到第三年(2013年开始),除了经营状况较差,资金紧张的企业,如蒙西集团、西南水泥及部分私人企业外,华润水泥、海螺水泥、北方水泥、冀东、红狮、亚泰、天瑞等均最迟在2015年底完成了提效升级;3)目前仅海螺、红狮等少数几个集团坚持采用电除尘器,并采用电除尘器提效改造方式。中建材旗下的部分水泥厂受经营状况不佳影响,一般采用“检修+电源升级”方式,用少量资金投入进行除尘提效。其他水泥集团基本采用电袋或布袋除尘方式;4)2015年除尘器市场总量(含海外项目)约5亿元(中材集团的项目无法统计),其中:新建水泥生产线约2亿元,改造项目3亿元。除尘方式主要采用电除尘、电袋及布袋,这几种技术约各占1/3市场。西矿2015年合同情况:合同2.6亿元,其中电除尘0.9亿元,电袋复合除尘0.9亿元,布袋除尘0.8亿元。市场占有率约50%。

(2)建材市场预测

1)国内水泥除尘提效改造到年底基本完成;2)国内新建水泥生产线估计不会超过10条;3)海螺、红狮、中材等企业集团,借“一路一带”政策,走出国门,在海外投资建设水泥生产线,预计在15条线左右;4)市场合同总量(窑头及窑尾除尘器)改造约1.5亿元,国内新建1亿元,海外项目2亿元,共计4.5亿元(乐观估计),其中:电除尘2亿元(主要是海外项目普遍采用电除尘),电袋及布袋2.5亿元。

4.4冶金及其他行业市场情况

2015年冶金行业电除尘市场不景气,主要表现在:1)不管是钢铁还是有色都是产能严重过剩,钢铁产能在9亿~10亿吨,但国内的实际用量在6亿~7亿吨,致使钢铁价格持续低迷;有色行业铝和铜产能也是严重过剩,价格下跌严重,导致冶金行业出现严重亏损;2)新上项目很少,新项目主要是搬迁和易地改造;3)除烧结机机头除尘和有色高温除尘外,其他工艺系统除尘大都改成了布袋或电袋除尘;4)市场竞争激烈,价格

特别低;5)冶金行业由于企业亏损,资金难回笼,大多为冶金企业服务的除尘企业都处于半停产状态;6)改造项目看似挺多,但付款条件很不好,企业不敢承接。

2015年冶金行业电除尘器市场较差,全国产值在20亿元左右。

2016年,冶金行业电除尘市场预计也不会有太大的改善,主要是冶金行业产能过剩明显,国家不会审批新上项目;银行贷款也不会放开,市场竞争仍很激烈。虽然产能有所降低,钢材、铝和铜等价格有所上升,但没有新上项目,市场订货量会萎靡。随着环保要求的提高,会增加一些改造项目,付款较2015年会有所好转,但2016年电除尘的市场不会有大的突破。

总之,国内市场和国际市场对电除尘器仍有一定的需求,随着国家对环境要求的不断提高,电除尘新技术、新工艺将不断涌现,电除尘器的发展仍存有一定的空间。面对“十三五”国家在大气污染治理领域的新要求,电除尘行业的同仁必将共同努力,让电除尘事业在国内外市场继续领跑。

Development Report on Electrostatic Precipitation Industry in 2O15

(Electrostatic Precipitation Committee of CAEPI, Beijing 100037, China)

The paper sums up the development environment of electrostatic precipitation industry of the country in 2015;presents the new technology application of the industry in the year of 2015. Aimed at the problems existed in the industry development, the paper puts forward the countermeasures and suggestions and makes a prospect on the industry development.

electrostatic precipitation; industry development; technical development; existing problem; countermeasures and suggestions; market prospect

X324

A

1006-5377(2016)07-0016-11

猜你喜欢
电除尘电除尘器湿式
垂直气流电除尘深度提效技术研究
餐厨垃圾湿式厌氧消化关键设计参数研究
电除尘矩阵式电磁振打器控制系统改进优化
烧结机头电除尘器设备的设计与应用
湿式电除尘器安装质量控制
湿式静电除尘器喷嘴特性
450m2机头电除尘输灰系统改造
75t/h锅炉电除尘器提效改造
强腐蚀环境下湿式冷却塔淋水装置结构耐久性研究
电除尘节能技术在600MW超临界机组上的应用