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我國是（shì）煤炭消費大國，每（měi）年（nián）消耗原煤約21.5億噸，約70%被燃煤（méi）電（diàn）廠使（shǐ）用。我國能源結構決定了以煤炭為主的火力發（fā）電格局。煤（méi）炭燃燒會產生大量的粉塵顆粒,其中細微粉塵（chén）PM2.5會引起心肺呼（hū）吸道疾病, 同時（shí）也會引起灰霾（mái）天氣,導致大氣能見度下（xià）降。環保麵前，沒有旁觀者
國家環保部於2011 年發布了《火（huǒ）電廠（chǎng）大氣汙染（rǎn）物排放標準》，規定火（huǒ）力發電鍋爐煙塵排放濃度高限值為（wéi）30mg/Nm3,重點地區高（gāo）限值（zhí）為20mg/Nm3；2012 年發（fā）布《環境空氣質量標準（zhǔn）》，將PM2.5寫入國標，並納入各省市的強製監測範疇；2013年國務院（yuàn）發布《大氣（qì）汙染防治行（háng）動計劃》，明確了具體任務，提出了十條具（jù）體（tǐ）措施。隨著各文件的出台，燃煤鍋爐除（chú）塵（chén）領域麵臨（lín）著（zhe）前所未有的壓力和挑（tiāo）戰，僅靠對（duì）現有除塵器的常規改（gǎi）造（zào），很（hěn）難滿足新的煙塵排放標準。特別對（duì）PM2.5的（de）排放控製，成為燃煤電廠亟待（dài）解決的難題。
1 我國煙氣（qì）除塵技術現狀
目前（qián）我國電除塵器（qì）的（de）生產規模和使用數（shù）量均居世（shì）界首位，電除（chú）塵技術接近世界先進水平。布袋除塵器的技術核心（xīn）在於濾料，隨著材料科（kē）技的不（bú）斷進（jìn）步（bù）,袋式除塵技術得到廣泛應用。電袋複合除塵技術是基於靜（jìng）電除塵和袋式除塵（chén）兩種成熟的除塵理論，由我國自行研發提出的新型除塵技術，近幾年已在多家電廠成功應用。
1.1靜電除塵技術（shù）
靜（jìng）電除塵器（qì）（ESP）的主（zhǔ）要工作原（yuán）理是在電暈極（jí）和收塵極之間通上高壓直流電，所產生的強電場（chǎng）使（shǐ）氣體電離（lí）、粉（fěn）塵荷電, 帶有正、負離子的粉塵顆粒分別向電暈極（jí）和收塵極運動而沉積在極板上，使積灰通過振打裝置落進灰鬥。
由於（yú）靜電除塵器基（jī）於荷電收塵機理，靜電除塵器對飛（fēi）灰性質（成分、粒徑、密度、比電阻、黏附性等）十分敏感，特別（bié）對高比電阻粉塵、細微煙（yān）塵捕集困難，運行工況變化對除塵效率也有（yǒu）較大（dà）影響。另外其不能捕（bǔ）集有害氣體，對製造、安裝和操作（zuò）水平要求較高。
對現有靜電（diàn）除塵器提效改造技術有三種（zhǒng）可行方向（xiàng）：改進靜電除（chú）塵器（包括靜電除塵器擴（kuò）容、采用電除塵新技術及（jí）多種新（xīn）技（jì）術的集成）、電袋複合除塵技術、濕式電除塵技術（shù）。
1.2袋式除（chú）塵技術
袋式除塵器的主要工作原理包（bāo）含過濾和清灰兩部分。過濾是指含塵氣體中粉塵的慣性碰撞、重力沉（chén）降、擴散、攔截和靜電效應等作用結（jié）果。布袋（dài）過濾捕集粉塵是利用濾料進行表麵過濾和內部深層過濾。清灰是指當濾袋表麵的粉塵積聚達到阻力設定值時，清灰（huī）機構將清除濾袋表麵煙塵，使除塵器保持過濾與清灰連續工作。
袋式除塵（chén）器好缺點是受濾袋（dài）材料的（de）限製，在高（gāo）溫、高濕度、高腐蝕性氣體環境中（zhōng）,除塵時適應性較差。運行（háng）阻力較大，平均運行阻力在1500Pa左右，有的袋式（shì）除塵器運行不久阻力便超過2500Pa。另外，濾袋易破（pò）損（sǔn）、脫落（luò）,舊袋難以有效（xiào）回收利用。
美國環保署的環境技術認證(Environmental Technology Verification，ETV)項目對ePTFE覆膜濾料做過的（de）性能檢測（cè）發現（xiàn）濾料（liào）覆膜可一定（dìng）程的地控製PM2.5和消除有害氣體，此項目對袋式除塵技術的發展有較好的引導（dǎo）作用。改進袋式除塵（chén）器（qì）可從三個方麵進一步研究：濾料覆膜，濾料的改進創新，舊袋的有效回收利用。
1.3電袋複合除塵技術
電袋（dài）複合式除塵器（qì）的工作過程是，含塵煙氣進入除塵器後，大約（yuē）70～80%的煙塵在電場內荷電被收集下來（lái），剩餘20%～30%的細煙塵被濾袋過濾收（shōu）集。電袋（dài）複合式除塵器兼容了（le）靜電（diàn）除（chú）塵器和袋式除塵（chén）器（qì）的優點，較好的彌補了兩者的不足，除塵機理科學合理。
電袋複合式（shì）除塵器主要有臭氧腐蝕、運行阻力較高、投資大、占地麵積（jī）大等（děng）缺（quē）點（diǎn），濾袋壽命短及換袋成本高仍是其重要問題。
電袋複合式除塵器的改進有三個方麵:優化靜電除塵（chén）單元和袋式除塵單元的長時間協同作用以及相對結構布置,消除靜電除塵單元產生的（de）臭氧（yǎng），濾（lǜ）料的技術創新。
2 煙氣除塵新技術
由於種種實際因素,上述三種除塵器很難滿足煙氣出口排塵量低於30mg/Nm3的新標準,尤其對PM2.5的排放（fàng）控製不佳。近年來，國（guó）內（nèi）外（wài）學者對除塵新技術進（jìn）行了大量的理論研究和實驗論證，如聚並（bìng）技術、濕（shī）式電除塵（chén）技術、旋轉電極技（jì）術（shù）、高頻電源技術、煙氣調質技術，許多技術已獲得突破性進展並初步開始（shǐ）應（yīng）用，但仍需完善和改（gǎi）進。
2.1 聚並技術
聚並是指微（wēi）細粉塵（chén）通過物（wù）理或化學的途徑互相接觸、碰撞而結合成較大顆（kē）粒的過程。微細煙塵聚並成較大顆粒（lì）後，更容易被除塵器捕（bǔ）集，提高了微細煙塵的（de）脫（tuō）除效（xiào）率。當前國內外研究的聚並技術主要（yào）有：電聚並、湍流凝並、聲聚並（bìng）、蒸汽相變聚並（bìng）、化學聚並和光聚並（bìng）等。
電聚並是各聚並技術中好實用有效的方法。電聚並是通過細顆粒荷電，促使細顆粒（lì）相（xiàng）互吸引、碰撞、聚並，使細顆粒團聚成大顆粒。電聚（jù）並（bìng）的效果取決於粒子的濃度、粒徑、電荷的（de）分布以及外（wài）電場的強弱。
澳大利亞Indigo（因迪（dí）格）技術有限公司於（yú）2002年推（tuī）出了Indigo凝聚（jù）器工業產品，至2008年10月，Indigo凝聚器已經在澳大利亞、美國、中國等國家的8家電廠中（zhōng）使用，測試結果表明，PM2.5、PM1.0排放可分別減少80%、90%以上。自2007年始，華北電力大（dà）學和北京大學共同參與國家“863”課題“超細（xì）顆粒物聚並新技術開發”，從實驗和（hé）理論計算兩方麵對超細顆（kē）粒物湍（tuān）流聚並技術進行了大量研究，自行研發出一套雙極（jí）荷電-湍流（liú）聚並裝置（zhì）。
該技術不僅能較大幅度提高除塵效（xiào）率，還（hái）能對PM2.5有效控製，工藝簡（jiǎn）單可（kě）靠，有廣闊的應用前景（jǐng）。由於電聚並器一般安裝在電除塵器的煙道前，其安裝空間受（shòu）到了一定限製。另一方麵因煙道內（nèi）氣流速度大，不適用於收集磨琢性強的煙塵。此外，如何減少在電聚並器段（duàn）的壓力損失（shī）也是目前測試階段需要解決的問題。
2.2 濕（shī）式電除塵技術
濕式電除塵技術與幹法靜電除塵技術對粉塵捕集的原理基（jī）本相同，兩者（zhě）結構也類似。所不同的是清灰方式（shì），濕式除塵器取消了傳統的機械振打清灰方（fāng）式，通過煙氣與水接觸使飛灰沉降。根據（jù）濕式除塵器原理和結構的不同（tóng），有自激式除（chú）塵、麻（má）石水膜（mó）除塵、噴淋式除塵三種主要形式。
日本中部電（diàn）力碧南電廠五台機組(3×700MW+2×1000MW)使用濕式靜電（diàn）除塵器後，其排（pái）放濃度長期穩定在2～5mg/Nm3，遠低於日本國家標準（zhǔn）和新國標的要求，表明濕（shī）式（shì）靜電除塵（chén）器能高效地除去（qù）煙氣（qì）中的煙塵。2010年，由中國重型（xíng）機械研究院有限（xiàn）公司設計的濕式電除塵（chén）器應用於浙江某（mǒu）工業窯爐生產線，實測煙塵排放遠低於設計值(30 mg/m3)達到20 mg/m3以下,低可達到12 mg/m3,且設備運行穩定。濕式靜電除（chú）塵器衝洗水對煙氣有洗滌作用，對煙氣的脫硫及（jí）去除重金屬離（lí）子有一定作用，尤其對控製PM2.5效果明顯。
濕式靜電除塵器也有一些缺陷：濕（shī）式（shì）靜電除塵器布置在脫硫係（xì）統後，場地空間受限製；雖然濕式靜電除塵係統的衝洗水采用閉式（shì）循環，但（dàn）由於水中含塵量增加，仍需不斷補充原水（shuǐ）；其大量部（bù）件長期處於潮濕環（huán）境，對材料的耐腐蝕（shí）性要求較高。
2.3 旋轉電（diàn）極技術
旋轉電極式電除塵（chén）器與常（cháng）規電除塵器的除塵原理完全相同,在清（qīng）灰方式上有（yǒu）很（hěn）大改變。旋轉（zhuǎn）電極是由若幹個小塊極板固（gù）定在板（bǎn）鏈上低速旋（xuán）轉,極板（bǎn）由（yóu）原來的整體壓型板改為小（xiǎo）塊極板，通過板鏈帶動旋轉。其（qí）清灰方式采用旋轉鋼刷清灰，從根本上改變了常規電除塵器的振打裝置清灰，徹底避免（miǎn）了振打清灰造成的二次揚塵， 同時（shí）也解決了高比電阻粉塵的“反電暈”問題。
早在20世紀70年代，國外就旋轉電極技術做（zuò）了大量研究。其中日本日立公司首次研發出移動電極式電除塵技術（shù）(MEEP)。在我國，自2010年以（yǐ）來，浙江菲達環保科技股份有限公司研發生產的大型燃煤電站配套旋（xuán）轉電極式電除塵器，先後應用於內蒙古包頭第yi熱電廠300 MW機組、內蒙（méng）古達拉（lā）特電廠330 MW 機組，經過測試，該除（chú）塵器各項技術指標達到或優於設計要求，粉塵出口（kǒu）排放濃（nóng）度（dù）達到30mg/Nm3以（yǐ）下。
旋（xuán）轉電極式電除塵（chén）器能較大限度地減少二次揚塵, 避免反電暈效應,從而大（dà）幅提高除塵效率，顯著降低煙氣出（chū）口PM2.5濃度。由於不需另占空間（jiān），隻需（xū）將固定電場改成旋轉電（diàn）極式電（diàn）場,特別適合於老機（jī）組（zǔ）電除塵器改造。同時也具有（yǒu）常規電除塵器的（de）阻力損失小，運（yùn）行維護費用低等優點。
圖4 旋（xuán）轉電極結構示意圖
旋轉電極式（shì）電除塵器也有部分缺陷,其結構相（xiàng）對複雜，對製造和安裝工藝（yì）要求較高（gāo），具（jù）有一定的局限性。另外,其（qí）長時（shí）間穩定運行的可靠性仍需考證（zhèng）。
2.4 高頻電源技術
高頻電源采用現代電力電子技術（shù）,是將（jiāng）工頻（pín）交（jiāo）流經三相整流橋整流成約530V的直流，再（zài）經逆變電路變成（chéng）20kHz以上的高頻（pín）交（jiāo）流電流，好後通過高頻變壓器升壓和頻（pín）整流器整流濾波，形成（chéng） 40 kHz 以上的高頻脈動直流，供（gòng）給電除塵器（qì）電場。其功率控製方法有脈衝高度調製、脈衝寬（kuān）度調製和脈衝頻率調（diào）製3種方法。目前，多數高頻電源采用（yòng）的是脈衝頻率調製方法（fǎ）。
Nakhorn Thonglek等人通過對常規靜電除塵器和高頻脈衝電源式除塵（chén）器做對比試驗發現，高頻脈衝式除塵器不（bú）僅能量消耗低並且除塵效率更高,可在9000V條件下（xià）長（zhǎng）時間運行而無火花或閃絡現象 [10]。我國於21世（shì）紀初開（kāi）始自主（zhǔ）研製該項技術（shù）,上海外高橋第三（sān）發電有限公司（sī）8號機組(1000MW)節能改造,采用國（guó）電（diàn）環境保護研究院研製的HF-01型高頻電源，在日常運行工況條件下監測，煙塵排放濃度由42mg/m3下降至17mg/m3,減排（pái）59.5%，電除塵器能耗降低71.7%。其結果同樣說明高頻電源式除塵器除塵效率高，並（bìng）且可以大幅度（dù）減少電能損耗。另外，其控製方（fāng）式（shì）靈活多樣,可根（gēn）據電除塵器運行工況選擇好（hǎo）合適的電壓波形。
高頻（pín）電源的成功實踐令電源技術水平（píng）有質（zhì）的飛躍, 使（shǐ）電除塵器有更（gèng）廣闊的適用（yòng）範圍。越來越嚴（yán）格的排（pái）放標準也激勵著（zhe）高頻電源技術向更成熟、更完善、更現代化的方向發展,相信高頻電源技術將會為除（chú）塵領域做出（chū）更大貢獻。
2.5 煙氣調質技術
煙氣調質技術是指在除塵器前對煙氣進行調質處理，向（xiàng）煙氣中（zhōng）注入調質劑,改變煙塵的一些物理化學特性，如飛灰比電阻,化（huà）學成分,黏附性,粒度分布（bù）,顆粒的形態等。調（diào）質後的煙塵更容易被除塵器捕捉，從而（ér）提高除塵效率。用於實驗研究的調質劑（jì）有無水氨、氨溶液、硫酸、三氧（yǎng）化硫、磷酸、二乙胺（àn）、氨基磺酸、氯化鈉等，目前應用較多的調質劑是SO3。
在國外，SO3調質技術己經是一項成熟的技（jì）術,被不少公司采用。例如（rú）在過去20年中，世界各地大電廠安裝（zhuāng）應（yīng）用了500多台由美國Wellco公司研發的（de）SO3煙氣調質裝置（zhì）,並且運行效果（guǒ）良好。我國在新世紀初就對煙氣調質技術進行了大量的實驗研究，並且在多家電廠測試（shì）應（yīng）用，例如華潤電力登封有限公司（sī）一期2x320MW機組電除塵器原（yuán）先（xiān）的除塵效率隻有98.5%左右,引入煙氣調質係統後，除塵效率大於99.8%。
煙氣調質技術（shù）可（kě）保留電（diàn）除塵器阻力低、可靠性高的特點。調質（zhì）係統具有集成度高、全自（zì）動控製、維護費用低、操作靈活、占用空間小等優點，特別（bié）適合老機組的提效改造。針對高比電阻工況下提高（gāo）除塵效率也是一（yī）項實用的補（bǔ）丁技術。需要注（zhù）意的是，煙氣調質技術並不適用於所有工況，需要對煤種、煙氣條件和煙塵性質分析後使用。
3 各新式除塵技術綜合比較
表1 各新式除（chú）塵技術比（bǐ）較
技術種類（lèi） | PM2.5去（qù）除率 | 投資 | 可靠性 |
聚並技術 | 高 | 小 | 較高 |
濕（shī）式電除塵技術 | 高 | 大（dà） | 較低 |
旋轉電極技術 | 較（jiào）高 | 較大 | 較低 |
高頻電源技術（shù） | 較高（gāo） | 小（xiǎo）（有節能效果（guǒ）） | 高（gāo） |
煙氣調（diào）質技術 | 較低 | 小 | 高 |
4 建（jiàn）議與展望
燃煤鍋爐排放的大量粉塵已經給大氣環境和人類健康帶來了（le）嚴重威脅（xié），國家對工業粉塵的治（zhì）理已經（jīng）提高到一個前所未有的高度（dù）。節（jiē）能環保行業被列為國家七大戰（zhàn）略新興（xìng）產業之首，在“十二五”期間，工業煙（yān）氣除塵行業將麵臨更大的（de）機遇和挑戰。目前國內大多除塵設備相對老舊，煙塵排放量遠不能達到低於30mg/Nm3的新要求。結合我國目前除塵（chén）現（xiàn）狀，提出以（yǐ）下建議：
(1)逐步淘汰老（lǎo）舊除塵設備，找到相對適合改造（zào）的新除塵技術。對新建（jiàn）燃煤電廠的常規除塵器進行升級改造，使其達到新（xīn）的煙塵排放標準。(2)加快除塵新技術的研發和應用，積極引進國（guó）外已成功工（gōng）業化的新（xīn）式除塵技術，開發和示範適合我國國情的（de）煙氣除塵技術（shù）。
(3)針（zhēn）對PM2.5排放控製，結合新除塵技術對我國煤種（zhǒng）適應性的研究,進一步對新技術優化集成，實現綠色環保與清潔電力生產的目標。
