超低排放下电除尘的命运与前景分析

摘要：本文简要介绍了近十年来，面对不断提升的环保标准，电除尘所经历的冲击和应对。介绍了电除尘MEC技术，指出：在现行环保标准下，现役电除尘可在不增加除尘空间的前提下实现环保升级。超低排放的实质同样是减排或降低粉尘逃逸，在进一步挖掘电除尘潜力、满足超低排放标准方面，MEC技术思想仍具有指导意义。通过对电除尘潜力的分析，推断出电除尘必定成为超低排放乃至近零排放的首选。通过对电除尘器逃逸粉尘影响因素的分析，推演出环保升级的实质是增收与减排、减排是重点。本文为静电除尘设备的环保升级、新建电收尘器的选型和使用指明了方向和途径。

1 综述

电除尘有湿电（湿式电除尘器，代称WESP）和干电（干式电除尘器，代称DESP）之分，在不引起混淆的情况下，以下所称电除尘均指干电。

2000年以来，我国环保标准完成了三次升级。对工业废气中的固体颗粒物而言，第一次升级从原来差异式排放标准（最高标准排尘≤100 mg/Nm³）统一到50mg/Nm³ 排放限值。届此，旧有电除尘绝大多数不能满足新标。由于全面执行时间为2010年1月1日，经历5年多时间的整合，期间的新、改、扩项目按新标建造，大量旧有电除尘在新标执行全面启动之日，面临着升级改造的命运。其时，由于全行业对电除尘的认知尚停留在传统经验的基础之上，对电除尘蕴藏的潜力缺乏应有的认识，特别是水泥行业，伴随着废气余热利用的全面推行，烟气条件（主要是烟气温度及含水率）发生了重大变化，粉尘的可收性朝向不利于电除尘捕集的方向转变，几乎所有在役窑尾电除尘（包括部分2005年后的新建项目）都达不到建造之初的排放指标、更无法满足新标，管理维护不善的窑头电除尘也都超标排放。刹时间，电除尘“过时论”、“瓶颈论”等论调甚嚣尘上，旧有电除尘的升级改造以及部分新建项目的废气除尘均选择了袋式除尘，甚至，一些地区的环保部门强行要求排污单位将电除尘改成袋除尘、即使是刚刚建成！

经过近十年的磨合、适应与市场盘整，期间虽然又经历了2015年的环保升级，电除尘市场仍然有了新的起色。到目前为止，电退袋进的局面已得到遏制。

电除尘市场的萎缩直接冲击到高压直流电源产品。2010年之后，几乎所有大型电源制造商都加大了研发投入，开发新一代高压电源。率先推出的是三相工频电源，之后，各大厂商相继推出了自行研发的高频电源，近年来又推出微秒级脉冲电源。由此，我国的高压直流电源的控制方式和整体性能达到了一个崭新的高度。

与此同时，电除尘本体制造商也纷纷寻求电除尘本体挖潜增效的解决方案，数年内不断有新成果推出——预荷电极，移动电极，库仑电除尘，过滤槽网等。其中，最具代表性的首推低低温电除尘（改变了火电行业燃煤锅炉电除尘器的命运），其次是电除尘MEC技术（挽救了水泥行业窑头电除尘）。

期间，电力行业推行环保工艺路线获得巨大成功，锅炉电除尘+湿法脱硫+湿式电除尘（WESP）使烟囱出口粉尘排放降到10mg/Nm3甚至5 mg/Nm3以下，电除尘“过时论”、“瓶颈论”不攻自破。

2013年，国家环保部再次推新， 30 mg/Nm³、 20 mg/Nm³粉尘排放限值颁布， 2015年1月1日起全面执行。刚刚有所稳定的除尘产品市场再次遇到新的冲击。然而，这一次的冲击裂度远不象第一次的冲击那样猛烈——业内人士变得理智，是由于技术底蕴得到了增强。在某种程度上，高频电源大量进入应用领域成为了许多人心理上的支撑。

有一些地区，2015年执行30 mg/Nm3 排放限值，时隔2年，地方政府就推行20 mg/Nm³ 排放限值，并且强制安装了在线监测。虽然不是全范围的环保升级，却对部分地区形成不小的震荡。

有消息称：以排放限值10 mg/Nm3为标志的超低排放标准不久即将颁布实施，部分地区正在酝酿提前试行超低排放标准，这不能不说是除尘行业的又一次强烈地震。

尽管近十年来电除尘技术有了些许的进步，但这种进步与环标的升级速度相比似乎还是慢了半拍。可以想见：超低排放标准贯彻之后不久，粉尘排放限值为5 mg/Nm3（部分地区为3 mg/Nm3）的近零排放标准必将提上议事日程。

诚然，如果不计建造投资和运行成本，电、袋除尘满足超低排放标准在技术上都没有障碍。但是，技术先进和进步的标志是以更少的资源消耗满足更高的使用要求。因此，我们应寻求更经济适用的环保升级模式。

2 电除尘升级改造案例：实践MEC技术，实现20 mg/Nm3排放限值

电除尘MEC技术是上海激光电源设备有限责任公司于2009年首次推行的电除尘升级改造技术，是集本体机械（Mechanical）、电源电气（Energization）、烟气条件（Conditioning ）于一体的电除尘系统改造技术，率先应用于窑尾电除尘改造，后推广应用于多项窑头电除尘器的升级改造，在钢铁烧结机头烟尘治理方面也有成功案例。

2015年1月1日起，湖北省开始执行30 mg/Nm3 粉尘排放限值。某水泥集团有多条5000t/d水泥熟料生产线，窑头废气治理均使用电除尘，建造时多按≤50 mg/Nm3 设计，新标生效之前，由于本体运行缺陷和废气余热利用，部分设备已不能满足设计排放标准，新标执行之机，拟改造成袋式除尘并已立项。

该集团内有一条生产线的窑头电除尘由于某种原因曾于2012年初实施机电一体化改造、旨在满足设计期望，3年来的运行，不但保持了设计粉尘排放指标，已然能够满足新标要求，已调往另一工厂、正面临窑头电除尘升级改造课题的设备副总悉知此情，为寻求稳健可靠而资源消耗更低的解决方案，向集团建议通过考察论证后再做决定，集团最终废弃了原立项，转而采用MEC技术对电除尘实施改造。两个工厂在2015年春节前后先后施工，重新投运之后所达到的效果优于之前的期望，升级改造获得了成功。自此，集团明文规定：所有窑头电除尘一律采用电改电的方法实现环保升级。

时隔２年，湖北省部分地区将固体颗粒物排放标准提高到≤２０mg/Nm3 。令人欣慰的是：实施MEC技术改造的窑头电除尘无须采取新的重大举措、仅通过加大检修力度即轻松实现稳固提效。

电除尘MEC技术是一种升级改造的方法思路，更是一种理念，并且随着环境标准的升级不断丰富其内涵。在超低排放新标即将贯彻之际，MEC技术又迎来新的发展契机。

电除尘MEC技术没有超脱经典电除尘理论范畴，但在应用领域有了丰富和完善。 MEC技术把过于繁复电除尘理论进行了浓缩，在新的环保形势和废气余热利用的新情况之下，更具有实际指导意义，特别适用于现役电除尘器的升级改造。

MEC技术的最大特点是通过现有除尘空间的挖潜使之增收与减排，其最大优势是只要原电除尘器在建造之初的规格选型合乎规定，升级改造一般不需要增加电场（需要增加保险系数的除外）。对已严格满足20 mg/Nm3粉尘排放限值的电除尘，按MEC技术思路实施升级改造，仍可不增加除尘空间而通过进一步挖潜以实现超低排放目标。

3超低排放的实质

电除尘升级改造，看上去是除尘效率的提高，而实际上，环保升级引起除尘效率的变化是很小的，增收的粉尘按时间秒计量的话堪称微不足道。假设将排尘20mg/Nm3的烟气降到10mg/Nm3，小时百万标方气量每秒增收粉尘2.8克（参见表1），是人吹一口气就能吹走的粉尘量。理解了这一点之后，就能理解到如果采取措施，消减从异常渠道逃逸的粉尘量（如果有），就有可能无需增加电场空间就能实现环保升级。从另一个角度去理解，末级电场的粉尘细且轻，吸附于极板之时，由于有电荷的附着、不容易被气流带动，一旦电荷释放且脱离了极板，极容易被气体带动而混入烟气。也就是说，即使增加电场空间多收一些粉尘，如果忽略了粉尘逃逸的途径，则无法保证最终逃逸粉尘的消减。

可见，电除尘升级改造，虽然有增收，但重点在减排。增收与减排是两个不同的概念——虽有交织，其内涵大不同。

增收只发生在电场空间，而减排不仅仅与电场工作效率有关，更取决于电场周边及粉尘进入清灰降落和排灰输送过程之中。其间任何环节失控，都会使增收前功尽弃。所以，超低排放的实质是减排，即使电场内没有增收，把减排工作做好了，有可能就实现了环保升级。

4 电除尘的潜力

消除本体缺陷，使旧有电除尘器实现设计期望的排放目标，是升级改造的前提。此处所述电除尘潜力空间，是超出设计期望的功能效果。

◆依据经典电除尘理论和既往实践经验进行挖潜——电除尘挖潜的基本方法

在设计期望恢复满足的前提之下，挖掘本体潜力可从以下几个方面入手：

Ø采用先进供电方式——常规意义上的电源升级

Ø增设辅助收尘 ——拦截逃逸粉尘

Ø消除设计缺陷 ——纠正行业习惯性偏离

Ø堵塞异常逃逸 ——消减电场外区域的粉尘逃逸

Ø采取烟气调质措施——必要场合或工况异常的保驾

Ø强化可靠性投入 ——经常性、多发性故障的根本消除、保证持续达标