電除塵器在水泥工業(yè)逐步失寵的緣由

新修訂的《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》（GB4915－2013）中規(guī)定“水泥窯及窯尾余熱利用系統(tǒng)”排放標準為30mg/m3，特別排放限值20mg/m3，窯頭冷卻機的排放標準和窯尾一樣。

?? 新標準實施后，袋除塵器應用愈來愈多，出現(xiàn)了“電改袋”的現(xiàn)象。一些和袋除塵行業(yè)利益密切的企業(yè)，不是從為用戶負責的角度出發(fā)，而是出于自身利益需要，片面宣傳袋除塵器的優(yōu)勢，強調(diào)電除塵器的缺點，甚至喊出“水泥行業(yè)除塵‘電改袋’刻不容緩”的口號。

?? 中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會電除塵委員會通過調(diào)查研究并結(jié)合國內(nèi)外案例進行分析，認為電除塵器并沒有過時，不僅技術(shù)成熟、經(jīng)濟型更好，而且完全可以在滿足低排放要求同時實現(xiàn)節(jié)能減排。當然，電除塵技術(shù)同樣有自身的局限性，所以在此呼吁，應正確、理性看待水泥行業(yè)電除塵技術(shù)。

?? 水泥廠回轉(zhuǎn)窯窯尾和窯頭冷卻機排出的廢氣，一直是水泥廠粉塵治理的重中之重。根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)水平，只有采用電除塵器、袋除塵器及近幾年開發(fā)成功的電袋復合除塵器，粉塵排放才能達到國家的排放標準。由于電除塵器本身具有的優(yōu)點，特別是20世紀80～90年代先后兩次從德國魯奇(Lurgi)公司引進成套電除塵技術(shù)后，經(jīng)過有關(guān)單位多年的消化、吸收和創(chuàng)新，我國水泥行業(yè)的電除塵技術(shù)水平有很大的提升，生產(chǎn)出的產(chǎn)品基本上可以和進口的相媲美。所以上世紀很長的一段時期，我國水泥窯除塵系統(tǒng)采用電除塵器的占絕大多數(shù)。但是近些年來，由于客觀和主觀上的諸多原因，不少水泥廠電除塵器的粉塵排放不能達標，加以袋除塵技術(shù)的快速發(fā)展，特別是新型高溫濾料的不斷涌現(xiàn)，不論是新建水泥廠還是老廠電除塵器的更新和改造，采用袋除塵器的日益增多，電除塵器似乎有被淘汰的趨勢。這種情況并不正常，而且也不符合我國水泥工業(yè)除塵的實際情況。

?? 世界上粉塵排放要求較高的歐美發(fā)達國家及日本的燃煤電廠，目前仍主要采用電除塵器，而他們的排放濃度一般都低于20～30mg／Nm3。例如歐盟2001／80／EC規(guī)定排放值小于30mg/Nm3，電收塵占85％左右，實際平均排放濃度小于10mg/Nm3，美國和日本規(guī)定小于20mg/Nm3。在美國使用電除塵器占80％左右，而日本幾乎全部采用電除塵器。歐洲的一些水泥廠，窯頭窯尾都采用電除塵器，出口濃度均低于20mg/Nm3。可以看出，這些發(fā)達國家提早執(zhí)行了比中國更嚴格的排放標準，而仍廣泛采用電除塵器。

電除塵器在水泥工業(yè)逐步失寵緣由

?? 電除塵器失寵的緣由可能很多，但是歸納起來不外乎客觀和主觀兩個方面。

?? 客觀方面首先緣于國家對水泥窯的粉塵排放標準進一步提高。2004年到2013年投運的電除塵器，都是按《水泥工業(yè)污染物排放標準》(GB4915—2004)設計的，即粉塵排放濃度≤50mg／Nm3；更早期的電除塵器甚至是按粉塵排放濃度≤100mg／Nm3設計，現(xiàn)在都要求執(zhí)行修訂后的新標準(GB4915—2013)排放濃度≤30mg／Nm3，所以許多電除塵不達標成為必然。

?? 其次，窯的產(chǎn)量不斷提高，處理煙氣量增大。由于水泥生產(chǎn)技術(shù)在不斷革新，致使窯的產(chǎn)量大幅度提高，以5000t/d新型干法生產(chǎn)線為例，現(xiàn)在產(chǎn)量多數(shù)已達5500t/d，甚至更高，因此煙氣量相應大增。現(xiàn)有電除塵器的處理能力，因原設計選型時沒有留足夠的富余量，所以不堪重負，必然影響排放達標。這就是當環(huán)保部門來檢查時，有的廠不得不壓低產(chǎn)量的原因所在。

?? 另外，窯尾除塵系統(tǒng)發(fā)生變化。新型干法水泥生產(chǎn)線一般將窯尾煙氣用于原料烘干，所謂的窯尾廢氣處理系統(tǒng)實際上是包括原料粉磨兼烘干設備的除塵系統(tǒng)。這一系統(tǒng)由于烘干物料中的水分蒸發(fā)進入煙氣，使得煙氣中水分增大，相應粉塵比電阻得以降低，這對于保證電除塵器排放達標十分有利。但是生料粉磨設備的運轉(zhuǎn)率一般低于窯系統(tǒng)，因此窯尾廢氣處理系統(tǒng)的電除塵器，會經(jīng)常工作在“直接操作”和“聯(lián)合操作”的兩種工作狀態(tài)下。這兩種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，對電除塵器的操作帶來一定困難。但是經(jīng)過水泥廠多年的探索和生產(chǎn)實踐，對這兩種工作狀態(tài)已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗，只要增濕塔運行正常，電除塵器排放達標一般不存在大的問題。可是近些年來，由于企業(yè)要嚴格執(zhí)行節(jié)能減排的政策，所以水泥行業(yè)大力推行純低溫發(fā)電技術(shù)，因此窯尾除塵系統(tǒng)相應有所改變，使得窯尾除塵系統(tǒng)變得更為復雜，給電除塵器的運行帶來新的不確定因素，這也是部分窯系統(tǒng)電除塵器不達標的主要原因之一。

?? 有的環(huán)保工作者對電除塵器達標喪失信心、有些文章過分強調(diào)電除塵器的缺點也導致電除塵器的失寵。

?? 主觀方面，設計參數(shù)選擇過于冒進、除塵系統(tǒng)設計不合理、制造和安裝質(zhì)量欠佳、氣流分布不合乎設計要求、未能充分發(fā)揮增濕塔的作用、高壓電源裝置性能差也導致電除塵逐步被邊緣化。

電除塵器適應性、經(jīng)濟性顯著

?? 20世紀90年代后，我國水泥行業(yè)的電除塵技術(shù)水平有很大的提升。國內(nèi)比較大的水泥設計院和很多大的水泥企業(yè)都普遍認可電除塵器技術(shù)，比如海螺水泥、華潤水泥、冀東水泥、華新水泥、紅獅水泥、亞泰水泥等都在很多新建水泥生產(chǎn)線上采用電除塵器。在新標準實施前，有一些是按50mg/m3選型的，大部分都達到設計指標。有一些水泥企業(yè)集團提前幾年就按30mg/Nm3來配套窯頭窯尾電除塵器。實踐證明，水泥廠窯頭窯尾采用電除塵器，只要選型合適，安裝運行管理到位，完全可以達到30mg/Nm3甚至更低指標。對一些重點地區(qū)，只要按20mg/Nm3或10mg/Nm3來設計電除塵器，達到特別排放限值完全沒問題。

?? 近幾年純低溫余熱發(fā)電在水泥廠普遍應用，使水泥廠的綜合熱利用大大提高，是當前節(jié)能減排要求下的必然趨勢和產(chǎn)物。但是有些水泥廠設置了余熱發(fā)電裝置后，認為溫度已經(jīng)降低了，不重視增濕塔對煙氣的增濕調(diào)質(zhì)作用，就把增濕塔作為旁路或煙道使用，而沒用噴水，或者擔心濕底少噴水，從而造成窯尾電除塵器性能下降。這就要求水泥廠應該及時改造噴水系統(tǒng)及其控制，減小噴霧霧滴直徑，既要達到增濕目的，又要避免濕底。

?? 在排放標準已提高的今天，電除塵器仍有廣泛的適應性。國內(nèi)少數(shù)水泥廠電除塵器性能不能滿足要求的主要原因不是電除塵器的適應性有問題，而是當時環(huán)保要求較低、選型設計不合理、增濕塔沒有發(fā)揮作用等多種原因造成的。

?? 設備經(jīng)濟性也是用戶關(guān)注的重點。除塵設備總費用包括一次性設備投資費用和年運行費用（電耗費用與維修費用之和）。通過計算分析、綜合對比之后，我們發(fā)現(xiàn)在三種除塵設備中，電除塵器能耗比袋式除塵器低很多，運行費用及設備總費用低。運行時間越長，電除塵器技術(shù)經(jīng)濟性越優(yōu)越顯著。

?? 從投資角度看，在水泥行業(yè)，電除塵器具有較好的技術(shù)經(jīng)濟性，運行管理壓力也比袋式除塵器、電袋復合除塵器小。另外，電除塵器配套采用新技術(shù)會進一步擴大其適用范圍。從運行成本看，電除塵器阻力低，風機運行能耗低，不需要更換濾料，實際能耗較低。

先進技術(shù)為電除塵器性能帶來提升

?? 由于近幾年水泥產(chǎn)量的過剩，新建水泥生產(chǎn)線大幅減少，大量正在運行的電除塵器由于原設計排放指標是50mg／Nm3，再加上運行維護不到位，無法滿足新標準而面臨改造。在改造中，除了需要增加收塵極板面積，還要采用電除塵新技術(shù)以好限度提高電除塵器的除塵效率,滿足日益提高的粉塵排放要求。

?? 首先，先進的電控設備如高頻電源、三相工頻高壓電源、脈沖高壓電源都為改善除塵效果提供基礎保障。

?? 高頻高壓電源是新一代的電除塵器供電電源，其工作頻率為幾十kHz。大量的工程實例證明，基于間歇脈沖工作的高頻電源在提高除塵效率、節(jié)約能耗方面，具有非常顯著的效果；而高頻電源工作在純直流方式下，可以大大提高粉塵荷電量，提高除塵效率。目前高頻電源已經(jīng)應用于冀東水泥、華新水泥、紅獅水泥等水泥集團的電除塵器中，效果很好。

?? 三相工頻高壓電源采用三相380VAC/50Hz交流輸入，各相電壓、電流、磁通的大小相等，相位上依次相差120°，通過三路六只可控硅反并聯(lián)調(diào)壓，經(jīng)三相變壓器升壓整流，對電除塵器供電。同常規(guī)單相高壓電源比較，三相電源輸出電壓的紋波系數(shù)較小，二次平均電壓高，輸出電流大，對于中、低比電阻粉塵，需要提高運行電流的場合，可以顯著提高除塵效率。

?? 脈沖高壓電源是電除塵配套使用的新型高壓電源，其脈沖供電方式已在世界上被公認為是改善電除塵器性能和降低能耗好有效的方式之一。目前常見的主要為一個直流電源和一個脈沖高壓電源疊加而成，直流高壓源可采用工頻電源、高頻電源等。

?? 其次，防止氣流短路和改善氣流分布的措施也使電除塵效果更佳。如增設或改進氣流阻流板、采用計算流體動力學（CFD）方法對除塵器的氣流進行分析、出口增設槽型板等。

?? 電凝并技術(shù)在靜電力作用下，通過增加微細顆粒的荷電能力，從而增加顆粒間的凝并效應。在河北奎山2500t/d窯頭改造中，西礦環(huán)保成功應用了水泥行業(yè)首臺電凝并器。通過在除塵器進口管道上加裝電凝并器，經(jīng)過對電凝并器的開、關(guān)對比試驗，在關(guān)掉凝并器后排放濃度下降35%。

?? 移動式電極技術(shù)可有效防止粉塵二次飛揚。所謂移動式電極就是將極板平行與煙氣流動方向布置，極板借鏈條傳動使之回轉(zhuǎn)運動。極板清灰不是靠機械振打，而是靠設置在灰斗上部的清灰刷。當極板回轉(zhuǎn)到回斗下部時，清灰鋼刷在遠離氣流的位置對板面上的積灰進行清理，這樣可有效的防止粉塵二次飛揚。由于清灰徹底，極板表面潔凈，好后一個電場粉塵濃度低，極板上積灰較薄，所以也不容易發(fā)生反電暈現(xiàn)象。

讓市場和用戶選擇除塵技術(shù)

?? 國內(nèi)很多水泥集團，對如何選用除塵方式有清醒的認識，比如海螺水泥新建生產(chǎn)線一直堅持不錯電除塵器原則，認為“標準制定只要能達到指標就可以，不能強制使用何種收塵設備，更不能指定具體廠家和產(chǎn)品”。海螺水泥在新標準實施前幾年就按30mg/m3排放要求來配置除塵器，5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線窯尾一般是雙室5電場，窯頭是四電場，投運后粉塵排放基本都在30mg/m3以下，甚至20mg/m3以下。除了選型規(guī)格比較大外，海螺水泥還普遍采用新型的三相高壓電源，此三相電源具有電控系統(tǒng)領(lǐng)先的電火花響應能力（美國專利），能在檢測到發(fā)生火花的同一個半波內(nèi)迅速停止導通可控硅。這樣可大大減少由于需要在下一個過零點熄滅火花，而產(chǎn)生破壞電暈功率的電弧。每次火花發(fā)生后，自動重新計算慢上升率，以維持在任何工況下能穩(wěn)定地運行。投入使用后，全自動運行，始終檢測并調(diào)整到不錯工況點，無需人為修改參數(shù)。

?? 海螺水泥和其他一些水泥企業(yè)大面積使用電除塵器，而且使用效果良好，和他們對除塵器的科學管理和維護分不開，同時相比布袋除塵，電除塵實實在在降低了水泥生產(chǎn)成本。

?? 在對老舊除塵器改造中，海螺水泥、紅獅水泥、南方水泥等一些企業(yè)也仍舊優(yōu)先考慮電改電技術(shù)方案。在宣城海螺5000t/d窯尾電除塵改造中,由于設備本體收塵面積比較大，內(nèi)部件狀況比較好，所以只是把全部老的單相電源更換成了三相電源，好終排放穩(wěn)定在20mg/m3以下。在甘肅臨夏海螺二分廠窯頭改造中，增加了一個電場，同時更換了高壓電源，改造后排放穩(wěn)定在30mg/m3以下。

?? 應正確、理性看待水泥行業(yè)電除塵技術(shù)。由于過去選型規(guī)格偏小，這些電除塵滿足新排放標準有困難，所以業(yè)主不相信電除塵可以達到低排放。但是，只要把道理講清楚，市場會做出理性選擇。很多環(huán)評單位和政府對電除塵器不了解，沒有客觀比較就直接推薦和要求使用袋式除塵器。無論哪種除塵方式都是有使用條件的，但對某種技術(shù)的簡單排斥是不應該的，應該將技術(shù)路線選擇權(quán)交給市場和用戶。

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