中国燃煤电厂电除尘技术的发展及应用综述

2.5 超低排放阶段(2014—2017年)

自2014 年燃煤电厂实施超低排放政策以来，中国燃煤电厂快速推进环保改造。为满足中国燃煤电厂烟气超低排放要求，中国环保产业协会电除尘委员会组织编制了《燃煤电厂烟气超低排放技术》。该书对超低排放的技术路线及相关技术进行了全面、系统的总结，分析了“超低排放”技术的经济性，介绍了电除尘用高压供电及控制技术、电除尘器的高压绝缘技术、湿式电除尘器的调试及运行、“超低排放”测试技术等燃煤电厂烟气超低排放技术相关知识，为燃煤电厂污染物控制提供了参考。2017年环保部颁布了《火电厂污染防治技术政策》和《火电厂污染防治可行技术指南》(HJ 2301—2017)，《燃煤电厂超低排放烟气治理工程技术规范》现已报批， 这3项文件或标准可满足超低排放技术发展的迫切需要，规范指导超低排放工作的实施。

典型的颗粒物超低排放技术包括低低温电除尘技术和湿式电除尘技术，并形成了以低低温电除尘技术为核心的烟气协同控制技术路线和湿式电除尘技术路线。低低温电除尘技术通过烟气冷却器降低烟气温度至酸露点以下，降低粉尘比电阻，同时使低低温电除尘器击穿电压升高、烟气量减小，除尘效率大幅提高，且低低温电除尘器的出口粉尘粒径将增大，可大幅提高湿法脱硫的协同除尘效果。淮北平山电厂1 号炉660MW机组配套的低低温电除尘器，在燃用灰分近30%高灰煤时，经湿法脱硫协同除尘后，颗粒物排放仍可达到超低排放要求。湿式电除尘技术可实现极低的颗粒物排放浓度，根据其布置方式，有卧式与立式2种方式;根据极板的材料，有金属极板、导电玻璃钢和柔性极板3 种类型。在燃煤电厂中与干式电除尘器配套使用的湿式电除尘器通常布置在脱硫设备后，与干式电除尘器不同之处在于采用液体冲洗电极表面来进行清灰，具有不受粉尘比电阻影响， 无反电晕及二次扬尘等特点，可有效除去烟气中的PM2.5、SO3、汞及烟气中携带的脱硫石膏雾滴等污染物。在供电电源方面，脉冲电源技术也取得了突破，得到了推广应用，采用基础直流高压叠加宽度为60~80μs 的脉冲高压供电，其二次电压峰值可达140kV，除尘器提效30%以上，并节能30%~70%。

中国燃煤电厂电除尘技术日臻完善，现已达到国际领先水平， 跻身电除尘器强国之列。2015 年年底在波兰召开的第14 届国际电除尘学术会议上，中国的燃煤电厂烟气“超低排放”，及其实现“超低排放”的主流技术，如低低温电除尘技术、湿式电除尘技术等，备受世界瞩目。1981—2016年年底，中国累计17人获得国际电除尘学会颁发的各类奖项，中国电除尘技术得到国际社会的普遍认可。

在这期间，随着超净电袋复合除尘器等在燃煤电厂的应用， 电除尘器市场份额虽然有所下降，市场占有率由2005年的95% 下降到2016年的68.3%，但依旧保持主导地位，除尘效率可达99.95% 以上。

3 燃煤电厂电除尘技术应用

20世纪90年代初，燃煤电厂电除尘器应用比例仅30%， 之后10年电除尘技术高速发展， 至2000年占比达80%，2005—2010年间占比维持在95%， 随后受袋式、电袋复合除尘技术冲击，占比有所下降。据不完全统计，截至2016年12月，中国发电装机容量中火电约为10.5亿kW，其中煤电约为9.5 亿k W。2013年、2014年、2015年、2016年燃煤电厂电除尘器装机容量分别约为6.4 亿kW、6.4 亿kW、6.1 亿kW、6.5 亿kW，分别约占煤电机组总容量的80%、77.1%、68.6%、68.3%, ，1990—2016 年燃煤电厂电除尘器机组容量占煤电机组总容量比例如图5所示，电除尘器依然是燃煤电厂的主流除尘设备。

《火电厂大气污染物排放标准》( G B13223 —2011）实施以来，旋转电极式电除尘、电凝聚、机电多复式双区电除尘、离线振打、SO3烟气调质、新型高压电源等技术应用较多。2014年9月，燃煤电厂超低排放政策开始实施，低低温电除尘和湿式电除尘技术开始得到广泛应用。据不完全统计，截至2015年12月，已投运旋转电极式电除尘器超100台套，总装机容量超50 000MW;已投运电凝聚器近20 台套，总装机容量约10 000MW;已投运机电多复式双区电除尘器60 多台套， 总装机容量16 868MW。截至2016年12月，中国低低温电除尘器装机容量超130 000 MW，约占全国燃煤机组容量的13.7%;湿式电除尘器装机容量超150 000MW，约占全国燃煤机组容量的15.8%，投运量居世界第一，且大于其他国家投运量之和。低低温电除尘器和湿式电除尘器均已有数十台套单机1 000MW等级机组投运业绩。

电除尘技术在飞速发展的同时，相关企业的发展也保持了良好态势。中国环保产业协会电除尘委员会对13 家电除尘骨干企业2000—2016 年的工业总产值及环保销售收入进行了统计，如图6所示。13家电除尘骨干企业的工业总产值及环保销售收入基本稳定在行业总量的60% 以上， 其中绝大部分电除尘产品销往燃煤电厂，16 年间13 家电除尘骨干企业的经营数据基本呈增长趋势，行业发展势头向好。13家电除尘骨干企业2000 — 2016年的出口额统计如图7 所示，出口额在2010年有很大幅度增长，受国际金融危机等因素影响，2011 年以后出现下滑。受国内火电机组产能过剩等因素的影响，中国煤电电除尘市场2017年已现拐点，2018年将呈“断崖”式下跌，国产电除尘器需要向国外发展。

4 燃煤电厂电除尘技术发展趋势及展望

4.1 技术方面

经过数十年的研究与应用，针对燃煤电厂各类排放要求，中国相关公司及机构在技术路线的选择及整体部署方面已基本达成共识，国家重点研发计划课题“高灰煤超低排放技术与装备集成及应用”对燃用高灰煤(Aar>25%)机组颗粒物超低排放(5mg/m3)技术进行了深入研究。预计未来电除尘技术将向节能降耗、协同控制、智能化、标准化、国际化方向发展。

(1)在效能方面，《高效能大气污染物控制装备评价技术要求第2 部分：电除尘器》(GB/T33017.2 —2016)等能效标准陆续出台，精细化提效技术将是电除尘技术未来的发展趋势之一;在协同控制方面， 应更多考虑电除尘设备与脱硫、脱硝设备间的配合。

(2)在智能化方面，应充分利用互联网对燃煤电厂电除尘技术数据进行总结与模拟，科学地优化系统运行。

(3)在标准化方面，应提升电除尘设备模块化生产水平;在国际化方面，中国燃煤电厂电除尘技术已达国际领先水平，如何“走出去”占领国际市场是值得行业关注的问题之一。

电源技术是电除尘设备提效、节能、降耗的关键之一，脉冲电源近年来因其优越的降耗性能得到广泛应用，预计该技术将往窄脉冲方向发展。

4.2 市场方面

(1)在中国国内市场方面，2017年，煤电领域电除尘行业发展已现拐点，这主要是因为中国调控煤电规模、煤电行业发展不景气、超低排放接近尾声等原因所致。近年来，煤电产能过剩、增长趋缓，多个煤电项目遭缓建甚至停建，再加上中国大力扶持风能、太阳能等新能源，导致新建燃煤机组容量大幅减少，2018 —2020年煤电新增机组量十分有限。2017年12月26日召开的2018年中国能源工作会议数据显示，全国累计实现煤电机组超低排放6.4 亿KW， 节能改造约5.3 亿kW，超低排放已接近尾声。2017 年，受设备利用小时数降低、煤价升高、环保改造等因素的影响， 煤电企业三分之二亏损。在多重压力下，燃煤电厂电除尘行业发展拐点已现。未来几年， 中国燃煤电厂电除尘市场的机遇与挑战并存，预测市场增长点包括但不局限于以下几点：首先，由于超低排放政策发布以来，时间紧、任务重，最低价中标风靡一时，预计未来几年或有一批超低排放二次改造项目;其次，中国燃煤电厂第三方治理市场空间巨大，如根据中国电力企业联合会统计数据，2016 年中国在运火电厂烟气脱硫、脱硝特许经营的机组容量分别超1.08亿kW、0.76亿KW， 占同期火电厂总装机容量的10.3%、7.2%，除尘市场仅一个电袋复合除尘项目，燃煤电厂电除尘第三方治理发展已然落后，需加快步伐开拓第三方市场。受相关政策、标准影响，消白烟将是2018年的重点工作。

(2)在国际市场方面，“一带一路”为中国带来了约20 000MW燃煤电站市场，电除尘市场也应跟进，做好配套项目。近年来，国外煤电市场的发展不清晰，美国在煤炭发电问题上尚存争议;越南、印尼、印度、蒙古已出台政策停建或缓建煤电机组， 但改造市场仍有很大潜力; 欧洲、加拿大持续提高可再生能源发电比例，燃煤电厂将被逐步淘汰直至完全关闭。除国外煤炭政策收紧、新能源技术冲击等因素外，部分国家对设备质量要求较高、市场准入难、地方保护主义盛行制约了一些电除尘设备进入国际市场。中国燃煤电厂电除尘技术现在已处世界领先水平，具有较强的竞争优势，应充分利用这一点，开拓国际市场，实现电除尘技术国际化发展。