解密電袋：電力環(huán)保科技領域的“創(chuàng)新樣本”
解密電袋：電力環(huán)保科技領域的“創(chuàng)新樣本”
7月18日，環(huán)保部環(huán)境工程評估中心在深圳組織召開了第一場“火電超低排放技術系列研討會”。在這個電力環(huán)保界都高度關注的研討會上，作為技術評估超凈排放的典型案例是由福建龍凈環(huán)保股份有限公司(以下簡稱“龍凈”)設計制造的廣東粵電沙角C電廠66萬千瓦機組超凈電袋復合除塵項目，獲得了與會專家們的一致贊譽，被評價為“能夠長期穩(wěn)定達到超低排放控制要求，且對煤質及工況波動的適應性較強，為火電超低排放控制提供了一條新的具有較強競爭力的技術路線”。
實際上，這并非電袋技術點燃市場熱情的第一把火。時間往前推一個月，6月16日，世界第一臺百萬千瓦機組超凈電袋復合除塵器———中電投河南平頂山分公司1號爐103萬千瓦機組超低排放項目成功投運;再往前推，5月29日，基建項目的電袋復合除塵器的中電國際安徽平圩電廠三期新建2臺100萬千瓦機組5號機組順利通過168小時試運行，標志著電袋復合除塵技術向特大型機組應用的連續(xù)突破……1月9日，龍凈的“電袋復合除塵技術及產業(yè)化”項目榮獲2014年度國家科技進步獎二等獎。
進入2015年以來，電袋復合除塵技術一如既往地快速刷新著自身的成績單和市場的期待。其中，斬獲國家科技大獎的意義尤為重大，其打破了除塵領域國家科學技術獎15年的空缺，代表了全國環(huán)保行業(yè)的至高榮譽，注定會被寫入除塵技術發(fā)展的史冊。在此同時，本報記者耗時近半年時間，走訪了龍凈及5位以上環(huán)保圈內頂尖專家，還有近10項電袋工程現(xiàn)場，終于較為完整地還原出了這個環(huán)保科技領域的“創(chuàng)新樣本”的孕育、誕生與成長歷程。
孕育 技術發(fā)展階段注定的產物
1983年至2000年，在很多人看來，這一段期間并無特別之處，但對于龍凈的黃煒而言，卻有著特別的意義。這段時間的兩端，分別是其入職龍凈和成為龍凈總經(jīng)理的年份。恰似每段傳奇故事都有一段前傳，在記者對電袋復合除塵技術的發(fā)展史進行抽絲剝繭時發(fā)現(xiàn)，這段時間也正是電袋技術的孕育期。
從1983年到2000年，黃煒用了整整17年時間，先后從技術員、調試工程師、技術服務科科長、營銷處處長、總經(jīng)理助理、副總經(jīng)理做到了總經(jīng)理的職務。當時，龍凈的業(yè)務產品就是除塵界的“大拿”———電除塵器。而這期間，也正是我國電力環(huán)保技術與市場快速發(fā)展的階段。17個年頭深入一線的實踐，讓黃煒深切感受到了傳統(tǒng)的除塵技術在應對日漸收緊的大氣污染排放標準時的力不從心。
“電除塵器的狀況是，它前級電場對密集粉塵的捕集能力很強，體現(xiàn)出來的能效比也很高，但對付稀薄的、濃度較低的細微顆粒粉塵，后級電場的效率就大打折扣了。如果用另一種除塵方式———布袋除塵器，雖然會提高對細顆粒物的捕集效率，但又面臨著阻力大易破袋的問題。”要如何破解這兩種傳統(tǒng)除塵技術的局限性?多年在一線做調試工作，讓黃煒對除塵技術有了更多、更深入的思考，從而萌發(fā)出能否嘗試將電與袋兩種技術結合在一起的想法。帶著這個想法，他與國內數(shù)位除塵專家進行了多次探討。
1995年7月，在黃煒應邀到復旦大學除塵培訓班講課期間，他與復旦大學的陳康元教授就此問題整整討論了3個晚上，主題就是能否尋找一種方式將電除塵器和布袋除塵器結合起來，做到揚長避短。因此，黃煒成為龍凈提出電袋復合除塵技術概念的第一人。
顯而易見，龍凈開發(fā)電袋最初的出發(fā)點，是希望在日漸嚴格的環(huán)保要求下，解決傳統(tǒng)除塵技術的不足。弄清楚這一點，可以很好地扭轉之前對電袋技術的一個誤解———有些人認為，電袋技術起源于國外，被龍凈發(fā)揚光大。而真實的情況是，電袋的設想是龍凈結合當時國內的政策環(huán)境與技術現(xiàn)狀提出的，并未借鑒過國外的資料。黃煒坦言，當時的信息傳遞渠道并沒有那么發(fā)達，他也并不了解國外的任何信息，而電袋最終獲得國家科技大獎也已經(jīng)說明了一切：對于一項國家級大獎而言，首要門檻就是必須具備國內完全自主知識產權。至于國外也提出了電袋技術概念，應該是“英雄所見略同”，這是技術研發(fā)時常見的情況。而且，實際證明國外對電袋技術的研究并不如龍凈，根本原因正是在于龍凈對電袋技術有著更為透徹的理解。目前，國際僅有的12臺百萬千瓦機組配套電袋復合除塵器都出自龍凈之手就是最好的佐證。
此后，在構思電袋的過程中，黃煒找到了對電袋發(fā)展至關重要的人物———林宏。當時還在天津水泥工業(yè)設計研究院工作的林宏，是國內研究電除塵器和袋式除塵器最著名的專家之一。據(jù)說當年在北京的書店，劉后啟、林宏合著的《電收塵器》一書曾被黃煒一次性買走了50本。黃煒將自己對“電+袋”的想法與林宏交流時，立即得到林宏的肯定和認可，二人當場一拍即合，并約定，2001年林宏從天津水泥研究院退休后加入龍凈，攜手將設想付諸于行動。
誕生 一場豪賭開好頭
上世紀90年代，國家大力開發(fā)上海浦東，浦東區(qū)因此制定了更加嚴格的環(huán)保標準。位于該區(qū)的浦東水泥廠面臨著生死考驗———粉塵排放已經(jīng)超標，不解決就要關停。于是，2003年林宏應邀為該廠的電除塵器提供改造方案。“當時的廠況條件局限性很大，對電除塵器做擴容很困難，做布袋除塵又需要更換引風機，投資會很大。綜合實際情況，我提出能不能改成電袋復合除塵器。”林宏說，這一大膽的提議讓浦東水泥廠的廠長犯了難。當時電袋復合除塵器還是個新鮮物，連國際上都還沒有工業(yè)應用的成功案例，這么做是否太冒險?最后，還是向上一級領導匯報后，由領導拍板：就這么干，不然就沒出路了!
就這樣，更像是一場豪賭，上海浦東水泥廠第一個吃了“螃蟹”，應用了國內第一臺電袋復合除塵器。2004年，到崗上任后的電袋復合除塵器運行效果非常好，測試時的效率達到了99.9%以上。這一局，上海浦東水泥廠算是賭贏了。
實際上，這一局也給電袋復合除塵器的發(fā)展開了個好頭。“有了上海浦東水泥廠的實際應用，我們發(fā)現(xiàn)，原本對電袋的很多擔憂都迎刃而解了。”黃煒介紹，他曾與國內一位著名的電力環(huán)保專家探討電袋構想時，這位專家就擔心：“電除塵把前面的大顆粒物去除后，后面的細顆粒會把布袋堵死。”而在浦東水泥廠的應用過程證實，經(jīng)過前端電除塵器后的粉塵會荷電，被濾袋捕集時由于同性電荷相斥，粉塵之間會更加疏松，就會變得阻力低、易收集，并不存在堵袋的問題。
中國工程院院士、清華大學環(huán)境科學與工程研究院院長郝吉明參與了電袋多個重要成果的評審，他指出，電袋的創(chuàng)新核心是讓前面的電區(qū)去除90%左右的粉塵，剩下的交由后面的袋區(qū)去除。而經(jīng)電區(qū)荷電的粒子，會減少布袋的過濾阻力，延長布袋的清灰周期。“這種組合式方式的運用，將原來單一的除塵設備耦合強化后，達到的是1+1>2的效果。”
同樣對電袋復合除塵技術非常了解的國電環(huán)境保護研究院副院長、研究員朱法華也重點強調了電除塵+袋除塵這種耦合關系所能呈現(xiàn)的優(yōu)勢。“電除塵的優(yōu)點是皮實、耐用、阻力小，缺點是受煤質波動影響較大，除塵效果不穩(wěn)定;布袋除塵器的除塵效率雖不受煤質影響，但容易形成高阻力，濾袋的壽命也容易受影響。電袋復合除塵器在將電除塵與布袋除塵兩者的優(yōu)勢結合的同時，還規(guī)避了各自的缺點。”
朱法華分析，電袋的復合不是簡單的拼接，至少在三方面表現(xiàn)得較為突出：一是將電除塵和布袋除塵有機耦合，從機理上解決了兩種除塵方式之間的關系;二是將流場做得非常流暢，從原來的一維進風變成了三維進風，并對清灰方式等做了很多很好的改進;第三，開發(fā)了一系列適應電袋復合除塵器特點的濾料，包括PTFE、PPS復合濾料等，解決了濾袋的壽命問題。
成長 從0到70億
“不過，再好的技術也得看療效。”朱法華開玩笑似地說道。這里說的療效指的是實際工程應用。2005年，天津軍糧城發(fā)電廠1臺5萬千瓦機組拉開了電袋復合除塵器進入電力行業(yè)的序幕。當時龍凈主管技術的副總經(jīng)理郭俊親自帶隊去向用戶介紹技術，叩開了電力行業(yè)的第一扇大門，并一發(fā)不可收拾，在此后的十年間，龍凈電袋復合除塵器迅速崛起，連續(xù)突破了各等級容量的機組，迄今為止，共簽訂了總裝機容量1.1億千瓦的合同項目，其中包括30萬千瓦機組138臺、60萬千瓦機組57臺，以及全球獨有的12臺100萬千瓦機組。
電袋的成長速度一度被業(yè)內描述為神話，甚至，這種速度讓龍凈本身也頗感意外。2007年，龍凈的CEO吳京榮決定在傳統(tǒng)已有的事業(yè)部之外，增設電袋除塵事業(yè)部。現(xiàn)在回頭看，對這個年銷售收入已高達60億元的環(huán)保龍頭企業(yè)而言，這一決策非常英明，成為龍凈發(fā)展歷程中的一個重要里程碑。
為了新組建的電袋團隊，龍凈挑選了一位領軍大將———修海明。熟悉修海明的人都知道，這是一個敢想敢做有魄力的人。2007年，修海明帶領僅有18個人的團隊，用半年時間就拿下了3億元的電袋合同。此后，這種驚喜每年都在上演，截至2014年，電袋團隊用8年時間已簽訂合同達70億元，團隊也從最初的18人擴大到了將近400人。
0~70億，這串數(shù)字代表著榮譽，背后也摻雜著數(shù)不盡的辛酸。在長期由電除塵器、布袋除塵器兩分天下的國內除塵市場格局下，電袋復合除塵器的橫空出世所遭遇的阻力可想而知。
“電袋復合除塵器問世之后在市場上引發(fā)了很多爭議，其中不乏一些質疑。讓我印象最深的是關于‘電袋會產生臭氧，會對濾袋造成腐蝕’的說法。”如今身為龍凈除塵技 術首席專家的林宏向記者回憶說，當時電袋會產生臭氧腐蝕濾袋的說法在業(yè)內傳得沸沸揚揚，給電袋帶來了不小的壓力。
不過，對于這些質疑和爭議，龍凈當時并未站出來發(fā)聲。林宏后來解釋說，新鮮事物挑戰(zhàn)主流歷來都會受到爭議，有的是出于純粹的學術研討，有的背后則代表著利益糾葛。但不管是哪一種，正確的做法都應該是用嚴謹?shù)目茖W來驗證，用工程實例來說話。
據(jù)林宏介紹，龍凈早在2005年就已經(jīng)與福州大學合作，從實驗室實驗、現(xiàn)場測定、工程實例跟蹤三個角度來研究臭氧對電袋的影響，最終得出明確結論：電袋產生臭氧的濃度很低、且會被迅速分解，不足以對濾袋壽命構成影響。
除此之外，龍凈對電袋的氣流分布、流場布置、濾料選項等核心問題上，均是進行了深入的研究工作作為支撐。因為懂行的人都知道，電袋雖然是電與袋的結合，但它絕非把電除塵和袋除塵拼湊在一起那么簡單，里面有很多技術問題需要去解決。“龍凈也從來不會一拍腦袋就說電袋什么都完善，而是要在理論上做到扎扎實實，這樣才能在實際應用中站穩(wěn)腳。”林宏說。
飛翔 前路孕育無限可能
事實證明，電袋確實做到了在實際應用中站穩(wěn)腳。業(yè)界廣為流傳的“千里送全羊”的故事就極有說服力。
2008年，龍凈承接了華電內蒙古烏達熱電廠兩臺15萬千瓦機組電袋除塵項目，項目當年投產后，雙方聯(lián)系并不多。故事高潮發(fā)生在6年后———2012年底，烏達熱電廠的副總經(jīng)理親自帶領7個人到龍凈回訪，并帶了2只全羊作為隨行禮物。這是為什么呢?烏達電廠用這2只全羊來表達對龍凈的感謝之情。因為烏達熱電廠自從用了龍凈的電袋復合除塵器，6年零破袋。
與一般布袋的使用壽命僅在3年左右相比，記者在調查中發(fā)現(xiàn)，像這種用電袋五六年不用更換濾袋的案例比比皆是，福建龍巖坑口電廠、內蒙古京海電廠、河南新密電廠、安徽淮南平圩電廠等電袋的標志性工程案例，運行效果都非常良好。
龍凈總經(jīng)理助理鄧立鋒透露，針對電廠使用電袋除塵器最為關心的濾袋使用壽命問題，龍凈在2008年專門成立了電袋濾料選型課題組，主要研究濾料和不同工況的最佳配比方案。“龍凈還成立了濾料檢測中心，定期都會與業(yè)主聯(lián)系，一是跟蹤項目是否有破袋的狀況，二是為了獲知電廠近期是否有檢修、停爐的機會，這樣我們就可以將濾袋抽樣寄回進行檢測分析，通過實驗數(shù)據(jù)真實掌握濾袋的使用狀況，了解其強度衰減情況、纖維腐蝕情況。”
這么做的好處，一方面既為客戶提供了周到的服務，另一方面也利于龍凈及時掌握最新的濾料使用壽命數(shù)據(jù)，最終目的是指導用戶是否要結合未來的鍋爐檢修提前備料準備換袋。“根據(jù)項目的濾料使用壽命跟蹤統(tǒng)計表，可以很有信心地說，5年一破(袋)難求。”鄧立鋒言道。
濾袋壽命延長不僅增加了電袋穩(wěn)定實現(xiàn)達標排放的籌碼，更意味著電廠運行成本的減少。有數(shù)據(jù)顯示，濾袋壽命延長到5~6年，濾袋成本下降約20%。再加上在初始設備投資和外圍投資方面在相同排放情況下較常規(guī)除塵技術又可節(jié)省 20%，電袋以更優(yōu)的綜合經(jīng)濟性能自然受到電廠客戶的追捧。
根據(jù)中電聯(lián)今年5月發(fā)布的火電廠環(huán)保產業(yè)登記結果，截至2014年底，火電廠安裝袋式除塵器、電袋復合除塵器的機組容量超過1.89億千瓦，占全國煤電機組容量的22.9%。其中，袋式除塵器機組容量約0.75億千瓦，占全國煤電機組容量的9.1%;電袋復合除塵器機組容量超過1.14億千瓦，占全國燃煤機組容量的13.8%。
“與以往相比，環(huán)保技術不是說做到達標排放就萬事大吉，還要低能耗、低成本。電袋復合除塵器有很明顯的環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益，這是電袋市場占有率節(jié)節(jié)攀升的原因，這也是為何市面上的除塵技術創(chuàng)新有很多，卻唯獨電袋獲得國家科技大獎的重要原因。”朱法華說。
龍凈技術中心辦主任吳華秀參與了電袋申報國家科技獎的全過程，在得知電袋獲獎的那天，吳華秀說，我第一個念頭是，“擁抱，我要找人擁抱!”她想用這種方式來表達內心的歡欣雀躍。事實上，這不僅僅值得龍凈自豪，也值得中國整個除塵技術界為之歡呼。套用郝吉明的話，這是我國真正的完全自主創(chuàng)新的除塵技術組合，它打破了以往電除塵、布袋除塵兩條腿各自走路的格局，開辟了新一類的除塵方式。
不過，斬獲國家科技大獎似乎并不是電袋創(chuàng)新的終點，更不是龍凈最終的目標。龍凈最終的目的，仍然是為電廠客戶解決日益升級的環(huán)保需求。
根據(jù)電力環(huán)保超凈排放的最新要求，龍凈迅速投入力量進行技術創(chuàng)新，他們在常規(guī)電袋復合除塵技術的基礎上，又創(chuàng)新升級開發(fā)出超凈電袋復合除塵技術，實現(xiàn)確保煙塵排放穩(wěn)定達到10毫克/標立方米以下甚至5毫克/標立方米以下，以幫助發(fā)電企業(yè)積極應對超低排放大潮。本文開頭提到的幾個超凈電袋項目投運，表明電袋的“超凈之旅”獲得了新的成功，而隨著越來越多的工程實例投運，電袋———這個環(huán)保科技領域的創(chuàng)新樣本，帶給市場的驚喜也必定越來越多。
原標題:解密電袋：電力環(huán)保科技領域的“創(chuàng)新樣本”
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