——记国电环境保护研究院院长朱法华

　　□　黄 健

　　
　　
　　作为基础性行业，电力工业在国民生产生活中占据着极为重要的地位。当前，尽管我国大力发展风电、光伏发电等清洁能源以降低对煤炭的依赖，但仍不能遏制煤炭需求。在中国电力企业联合会2017年发布的《中国煤电清洁发展报告》中，截至2016年年底，我国发电装机容量达16.5亿千瓦，其中煤电装机容量9.4亿千瓦；发电量达6.0万亿千瓦时，其中燃煤发电量约3.9万亿千瓦时，占总发电量的65.5%。这就意味着，2016年，每1千瓦时（度）电量中就有0.66千瓦时（度）由燃煤电厂发出。该《报告》认为，中国以煤为主的资源禀赋决定了能源消费以煤为主的格局，也决定了以煤电为主的电力生产和消费结构。
　　所谓“山不来就我，我便去就山”，既然在未来相当长的一段时间内，火电仍是发电的主力，那么中国就必须在发电技术、污染物控制技术等方面不断创新发展。面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态退化的严峻形势，我国火电行业长期背负大气污染物控制的减排重任，只能在巨大的压力下不断加强节能减排工作，以实现电力工业绿色发展、循环发展和低碳发展。
　　作为国电环境保护研究院院长，朱法华从事火电行业污染防治工作近30年，主持与参与制定20项火电领域的国家及行业标准，规范了火电行业环保设施的建设、运行与管理；研发出多项烟气治理的关键技术，创建了南京国电环保科技有限公司，实现了核心研发成果的产业化，引领了火电行业污染防治技术的进步，为我国燃煤电厂污染防治技术实现跨越式发展并领先世界做出了巨大贡献。
　　

高频电源 质的飞跃

　　改革开放以来，在我国经济高速发展的背后，污染严重的阴影也越来越大。而朱法华，就是我国最早一批从事环保研究的人。
　　1983年，出身于贫困县的朱法华，怀揣着以后能够“吃饱饭”的朴素愿望，踏进了南京大学的校门，就读于地球化学专业。人生的前十几年中，朱法华是一名成绩非常好的学生，但囿于贫苦的环境，学习条件很差，并没有多宽广的知识面。直到就读南京大学，接触到丰富的图书馆藏书、一应俱全的实验室器材，这才开阔了朱法华的眼界，使他得以像海绵一般，尽情汲取知识。7年的校园生活后，硕士毕业的朱法华没有选择地质专业的单位，反而看准了环保领域的潜力，进了原电力部南京电力环境保护研究所（后改名为“国电环境保护研究院”），一转眼就是28年。
　　“刚来的时候是有压力的，毕竟专业不同，最初我连许多基本的环保概念都不清楚。”朱法华回忆道，“所幸，我是那种不懂就敢问的人。只要是能问到的人，谁懂我就问谁。哪怕是之后我自己当上领导了，我也一直是‘不耻下问’的。”在不断充电的过程中，朱法华对环保领域越来越感兴趣，1992年，他在职攻读了母校南京大学的博士，并于1995年远赴德国开展中德合作项目。
　　那时候，朱法华主要研究燃煤电厂的地下水污染情况，后来也曾开展过水处理等相关研究。渐渐地，他发现，在电力行业中，污染的重中之重其实在大气上。因此，从1997年开始，朱法华将研究方向转移到大气污染，带领团队研发出颗粒物、氮氧化物等治理的关键技术，创建了南京国电环保科技有限公司，实现了核心研发成果的产业化，在火电行业的污染防治方面做出了突出的贡献。
　　我国燃煤量及其污染物排放量居世界第一，是影响空气质量的主要因素之一。为了缓解我国大气污染、改善空气质量，近年来我国火电厂大气污染物排放标准“越绷越紧”，因此，如何提高除尘效率并降低能耗，已成为火电行业防污领域的工作重点。
　　在火力发电、水泥、冶金等行业中，电除尘器是去除烟气中粉尘的主要设备，自2000年以来在我国燃煤电厂除尘设备中的比例一直高居首位，最高时可达95%。电除尘器装置的核心部分是电源，它为电除尘器提供所需的高压电场，其性能直接影响除尘的效果和效率，因此电除尘器电源的改进是提升电除尘器性能、提高除尘效率的关键，同时也是节能降耗的主要环节。传统的电除尘器主要采用工频电源，能耗较高，国外从20世纪90年代中期就开始进行电除尘器高频电源的研发，但却拒绝转让相关技术。为此，国内用户只能购买国外的高频电源，并支付高额的后期维护费。
　　为了打破国外公司的技术垄断，朱法华带领团队在国家发改委、国电集团公司和江苏省科技厅的大力支持下，从2006年开始进行大功率高频电源研制。经过两年多时间，他们研制出具有自主知识产权的大功率高频电源产品，多项性能指标均达到国内领先、国际先进水平，得到业界广泛认可，对比原来的工频电源，可以降低50%～80%的能耗，提高40%～70%的除尘效率。
　　随后，该高频电源在华能南京电厂、国电蚌埠电厂等电厂的30万千瓦机组电除尘器上安装投运。恰逢此时，上海外高桥第三发电有限责任公司找到了他们，希望他们能够帮忙完成100万千瓦机组高频电源示范工程。
　　现在回头看，朱法华不禁感慨：“这是一项标志性工程，后来高频电源能够发展得如火如荼，离不开在上海外高桥第三发电有限责任公司所做的国内第一台100万千瓦机组示范工程的成功。”
　　最初，由于从未在100万千瓦机组进行改造，项目组非常谨慎，只在机组中选取了一个通道电除尘器进行了供电电源改造。经测试，电除尘器出口烟尘浓度由改造前35mg/m3～50mg/m3降低到改造后的10mg/m3～23mg/m3，同时电除尘器总功耗由改造前的871kW～880kW降低到266kW～280kW。
　　据南京国电环保科技有限公司总经理王强介绍，高频电源的改造对于应对不断收紧的排放政策来说十分方便，“对原达标排放的电厂来说，要想满足新的烟尘排放标准要求，可以不用对现有的电除尘器动‘大手术’，只要更换高频电源就行了”。且由于节能效果明显，只需两年多时间便可收回改造投资。对于新建的电除尘器装置，如果直接采用高频电源，所增加的投资约1年即可收回。
　　另外，不仅是在火电行业，高频电源技术的持续创新对排放燃煤烟尘、工业粉尘的钢铁、有色冶炼、水泥、纺织、造纸、化工等企业的节能降耗、减少污染物排放、改善空气质量、促进地区经济与环境协调发展都具有重要意义。
　　

“史上最严” 超低排放

　　近年来，我国燃煤电厂污染防治标准不断紧缩，究其原因，不外乎是因为我国的燃煤量约占世界煤炭消费量的一半。可想而知，这么大的体量带来的是不容低估的排放总量，因此，我们必须不断收紧污染物排放指标。在这样的情况下，2011年，朱法华与团队一起制定了“史上最严”《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223—2011）。该标准发布前后受到了广泛质疑，认为其限值过于严格，没有可行的技术经济支撑该标准的执行。
　　对此，朱法华表示，历次火电厂大气污染物排放标准的修订，都在不断倒逼我国电力环保技术持续发展、装备和产业不断升级、运行和管理更趋规范。有了严格排放标准的压力，才更容易创新与集成一系列先进、节能环保的超低排放控制技术。
　　事实上，在《火电厂大气污染物排放标准》发布时，我国空气质量尚未遭受严重质疑，直到2013年，强势来袭的雾霾使全国人民开始重视空气质量，而中国燃煤发电行业一时间被指为雾霾元凶，被逼着不得不踏入“超低排放时代”。直至此时，人们才开始意识到朱法华团队所定标准的合理性与前瞻性，认可他“为中国电力行业的发展起到了保驾护航的作用”。
　　在治霾过程中，许多研发机构与燃煤电厂纷纷投入到超低排放的技术研究工作中去。以湿式电除尘技术为例，2012年年底，湖南益阳电厂30万千瓦机组首次运行成功，这是国内首个湿式电除尘工程，对我国超低排放技术研发具有里程碑式意义。所以此后2013—2014年间，大部分人都认为湿式电除尘就等于超低排放。“但是我们院从没有停止过对电除尘技术的追求和进步，之后又有高频电源、脉冲电源及其组合等新型技术被开发并形成了产业化，目前前景很好，销量也不错。”朱法华说。
　　“十二五”期间，我国燃煤电厂烟尘排放限值经历了从50mg/m3到30（20）mg/m3再到10（5）mg/m3的三级跳，标准倒逼技术进步。低温电除尘、湿式电除尘、移动电极电除尘、新型电源（如高频、高频脉冲、三相脉冲）等电除尘系列新技术迅速发展，并取得重大突破，使得除尘效率大幅提高，除尘系统能耗大大降低；而滤料创新升级、结构改进、流场优化等也为电袋复合除尘、袋式除尘技术的推广应用提供了有利条件，为实现烟尘超低排放控制提供了技术支持和装备保证。目前形成了以各类高效电除尘器、电袋复合除尘器和袋式除尘器为主的烟尘控制和湿法脱硫、湿式电除尘器为主的颗粒物深度脱除技术格局。
　　在朱法华看来，我国燃煤电厂在选择超低排放技术路线时，绝不仅仅是采用某项技术的事，而应该遵循“因煤制宜、因炉制宜、因地制宜、统筹协同、兼顾发展”的基本原则。所谓“因煤制宜”，指的是不仅要考虑设计煤种、校核煤种，更要考虑随着市场变化，电厂可能燃烧的煤种与煤质波动，要确保在燃用煤质条件下，烟尘能够实现超低排放。而“因炉制宜”则主要考虑不同炉型对飞灰成分与性质的影响。“因地制宜”指既要考虑改造机组的场地条件，也要考虑机组所处的海拔高程。“统筹协同”意即烟气超低排放是一项系统工程，各设施之间相互影响，在设计、施工、运行过程中，要统筹考虑各设施之间的协同作用，全流程优化，实现控制效果好、运行能耗低、成本最经济的最佳状态。“兼顾发展”要求企业不仅需要满足现在的排放要求，还应考虑排放要求的发展及技术、市场的发展变化。
　　总之，燃煤电厂烟尘超低排放技术路线的选择不是一件容易的事，既要考虑一次性投资，也要考虑长期的运行费用；既要考虑投入，也要考虑节能减排的产出效益；既要考虑技术的先进性，也要考虑其运行可靠性；既要考虑超低排放的长期稳定性，也要考虑故障时运行维护的方便性；既要立足现在，也要兼顾长远；是对决策者能力与智慧的综合考验。
　　

“五位一体” 多管齐下

　　多年来，朱法华主持与参与了多个国家级省部级项目，获得过省部级科技进步奖及发明奖一等奖6项、二等奖6项、三等奖6项，但这些却不是他认为最重要的成果。他最自豪的，是建立了我国电力环保行业“五位一体”的标准体系。
　　“很多国外政府为了保证企业的低排放，一般会做两件事，一是告诉企业排放标准，二是对企业进行监测。”他认为，这种方法太粗糙了，不利于提高整体排放水平。据他介绍，所谓“五位一体”标准体系的第一点就是制定排放标准，第二点是出版技术指南。“例如，2010年环保部发布的《燃煤电厂污染防治最佳可行技术指南》，我是主要的编写人员。这个指南与排放标准紧密联系，指导企业怎么做才能达到排放标准。且技术指南的编写要与时俱进，比如说当超低排放概念深入人心后，我牵头制定了《火电厂污染防治可行技术指南》。”朱法华说，有了技术路线后，第三点就需要有工程技术规范去指导，第四点是运行监测，第五点则是运行管理。有了这5个方面的要求，多管齐下，才能保证我国电力行业的超低排放水平。事实上，不仅是电力行业，“五位一体”的标准体系对工业污染源治理具有普遍的指导意义。
　　多年来，围绕着“五位一体”的标准体系，朱法华将大量的创新性研究成果转化为国家政策与标准，主持和参与制定了20项火电领域的国家及行业标准，形成了火电行业污染防治的技术标准体系，规范了火电行业的污染防治与排放要求，指导了污染防治的发展方向，为我国清洁煤电体系的建设发挥了重要的支撑作用，同时也为其他行业的污染防治提供了借鉴与示范。其出版的专著《火电厂污染防治可行技术手册》被环境保护部评为第二批全国优秀环境保护培训教材，代表了我国火电领域的最高污染治理技术。
　　在埋头科研之外，朱法华也不忘将成果应用于实践。其创建的南京国电环保科技有限公司经过多年发展，现已成为国电环境保护研究院的重要科技成果转化基地，生产HF系列高频电源、HFPPS系列脉冲电源、SPEP烟气超低排放监测系统、LDAS-3000型便携式氨逃逸分析仪、LDAS-4000型抽取式氨逃逸分析仪、ZYJ-01型燃煤全自动制样系统等产品。其中，仅高频电源就有6000多台在全国400多台机组上稳定运行，市场占有率稳居第一。
　　谈到科研成果顺利转化的秘诀，朱法华只有一句话，那就是“让专业的人干专业的事”。“会做科研的人不见得就会把产品市场化，这个时候不能死抓着自己的成果舍不得放，而是要放手让了解市场的人去做。所谓‘闻道有先后，术业有专攻’，或许世界上最了解成果的是开发者本人，但开发者却未必能让产品走向市场，适当地放手才能走得更远。”朱法华说。
　　随着国内越发严峻的环保形势及《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020年）》（发改能源[2014]2093号）的发布，全国燃煤电厂超低排放改造工作正在如火如荼地开展，目前较多机组已完成超低排放改造。朱法华表示，最近常听到别人开他玩笑：“电力环保已经做得差不多了，你是不是要改行了？”每当此时，他总是忍俊不禁。他认为，制约燃煤电厂发展的应该有3座大山，分别是环境污染、生态破坏和气候变化。
　　“环境污染”很好理解，超低排放针对的就是烟尘、二氧化硫和氮氧化物3个指标，但也仅有这些，对三氧化硫等可凝结颗粒物都还没有建立排放标准，更不要提后续工作。朱法华笑言：“第一座大山都还没有挖完，此时谈改行恐怕为时尚早。”
　　“生态破坏”主要指的是我国烟气脱硫采用的石灰石—石膏湿法脱硫方法。为此，每年需要开采5000万吨的石灰石用于电厂的烟气脱硫，造成了严重的生态破坏。
　　至于“气候变化”就很好理解了，燃煤电厂的二氧化碳排放量无疑是所有行业中最大的，肩负着巨大的减排压力。“总的来说，要搬掉这3座大山不是易事，电力环保之路道阻且长，我辈能做的不过是披荆斩棘、不忘初心。”朱法华说。