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四種濕式電除塵器的對比分析
濕式靜電除塵器作為目前燃煤電廠污染物控制的精處理設備,在國內已受到了廣泛重視,并逐步得到推廣和使用。本文介紹了目前使用中的靜電除塵器(金屬極板濕式電除塵器、導電玻璃鋼極板濕式電除塵器、柔性極板濕式電除塵器、徑流濕式電除塵器)的技術特點和主要參數,為燃煤機組超低排放改造加裝濕式靜電除塵器提供參考。
1、引言進入新世紀(ji),隨著我國經濟的(de)高速(su)發展,火電(dian)裝(zhuang)機(ji)容量(liang)仍在不斷增長。按中電(dian)聯《電(dian)力行業節能環保信息》推算(suan),2015年,我國新增火電(dian)裝(zhuang)機(ji)容量(liang)約0.51億kW。根據電(dian)力規(gui)劃設計總院預(yu)測,到2020年,火電裝(zhuang)機容(rong)量(liang)將(jiang)達到12.2億(yi)kW,新(xin)增(zeng)裝(zhuang)機容(rong)量(liang)約為3億(yi)kW。火電廠的快(kuai)速發展導致了大(da)氣環境的污染并(bing)引發了公共環境及健(jian)康(kang)危機,
雖然采取一系列政策,大力(li)推(tui)動煤炭清潔利(li)用與(yu)發展清潔能源(yuan),但由于我(wo)國燃煤發電的基(ji)數(shu)較(jiao)大(da),火電廠(chang)仍將(jiang)是(shi)大(da)氣污染物的主(zhu)要排放源(yuan)之一,而降(jiang)低排放強度的主(zhu)要措施就是(shi)制(zhi)定和實施更加嚴(yan)格的排放標準(zhun)。
同時濕式電(dian)除(chu)(chu)塵器作為燃煤(mei)電(dian)廠污染(ran)物控制的(de)精(jing)處理技術設備,其處理對象為含大量游離水的(de)飽和濕煙(yan)氣,主要去除(chu)(chu)粉塵(含石(shi)膏)、SO3、霧(wu)滴和有害(hai)氣體(ti),并可有效控制PM2.5的(de)排放,本(ben)文介紹4種(zhong)濕式電(dian)除(chu)(chu)塵器技術,并從性能、可靠性及除(chu)(chu)塵效果等方面進行比(bi)較。
2、濕式電除塵器簡介濕式電除塵器(簡稱WESP),與干式電除塵器的除塵原理基本相同,先依靠高壓電暈放電使得粉塵荷電,荷電后的粉塵在電場力的作用下到達集塵板(或集塵管),再采用沖洗方式,使粉塵隨著沖刷液的流動而。在(zai)目前的(de)(de)濕(shi)除(chu)技(ji)(ji)術(shu)中,主(zhu)要(yao)差別在(zai)于(yu)陽(yang)極(ji)(ji)(ji)板材質的(de)(de)選(xuan)取及清(qing)灰(hui)技(ji)(ji)術(shu)。根據陽(yang)極(ji)(ji)(ji)材質的(de)(de)不(bu)同,主(zhu)要(yao)分(fen)為不(bu)銹鋼(gang)(gang)濕(shi)式電(dian)除(chu)塵器(qi)(qi)、導電(dian)玻璃鋼(gang)(gang)電(dian)極(ji)(ji)(ji)濕(shi)式電(dian)除(chu)塵器(qi)(qi)、柔(rou)性(xing)電(dian)極(ji)(ji)(ji)濕(shi)式電(dian)除(chu)塵器(qi)(qi);根據清(qing)灰(hui)技(ji)(ji)術(shu)(即(ji)水(shui)(shui)(shui)(shui)膜(mo)的(de)(de)形(xing)成原(yuan)理(li))不(bu)同,分(fen)為水(shui)(shui)(shui)(shui)膜(mo)自清(qing)灰(hui)技(ji)(ji)術(shu)和水(shui)(shui)(shui)(shui)膜(mo)沖洗清(qing)灰(hui)技(ji)(ji)術(shu),前者(zhe)為間斷噴淋(lin),靠煙氣中的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)汽在(zai)陽(yang)極(ji)(ji)(ji)表面自凝結實現在(zai)線(xian)清(qing)灰(hui),后者(zhe)為通過噴淋(lin)水(shui)(shui)(shui)(shui)在(zai)陽(yang)極(ji)(ji)(ji)表面形(xing)成水(shui)(shui)(shui)(shui)膜(mo)清(qing)灰(hui)。
3、濕(shi)式電(dian)(dian)除塵器(qi)性能對(dui)比3.1、金屬電(dian)(dian)極濕(shi)式電(dian)(dian)除塵器(qi)20世紀(ji)90年代(dai),為應對(dui)地(di)方環保法規提出的對(dui)煙(yan)塵排放控(kong)制的要(yao)求,日本三菱公司研發并建成濕(shi)式電(dian)(dian)除塵器(qi),用于(yu)燃煤(mei)電(dian)(dian)廠(chang)的煙(yan)塵治理(li)。
2006年,專門針(zhen)對PM2.5提出(chu)(chu)控制要(yao)求(qiu),在(zai)燃(ran)煤電(dian)廠安(an)裝濕式(shi)(shi)電(dian)除(chu)塵(chen)器。目(mu)前我國通過(guo)(guo)引(yin)進(jin)(jin)技(ji)術(shu)并優化設計(ji),已(yi)掌(zhang)握其(qi)核心(xin)技(ji)術(shu)。(1)金(jin)屬(shu)電(dian)極(ji)(ji)濕式(shi)(shi)電(dian)除(chu)塵(chen)器的技(ji)術(shu)特(te)點如下:1)大多采用(yong)臥式(shi)(shi)布置(zhi),氣流(liu)沿水平(ping)方(fang)向進(jin)(jin)出(chu)(chu),煙(yan)氣流(liu)速較低(流(liu)速在(zai)2.5m/s左右(you)),能有(you)效(xiao)控制氣流(liu)帶出(chu)(chu)粉塵(chen),提高PM2.5細(xi)微顆(ke)粒及氣溶膠(jiao)脫(tuo)除(chu)效(xiao)率。2)陰陽(yang)極(ji)(ji)均(jun)平(ping)行于氣流(liu)方(fang)向布置(zhi),金(jin)屬(shu)極(ji)(ji)板采用(yong)懸掛(gua)方(fang)式(shi)(shi),極(ji)(ji)板通過(guo)(guo)懸掛(gua)梁固定(ding)于殼體中,電(dian)暈電(dian)極(ji)(ji)采用(yong)框架式(shi)(shi)結構,通過(guo)(guo)吊桿吊掛(gua)在(zai)殼體中。這種安(an)裝方(fang)式(shi)(shi)由(you)于陰陽(yang)極(ji)(ji)不易變(bian)形(xing),極(ji)(ji)間距有(you)保證,故電(dian)場穩(wen)定(ding)性好,運行電(dian)壓(ya)高。3)耐(nai)高溫(wen)(wen),脫(tuo)硫(liu)系統出(chu)(chu)現故障時,可(ke)以在(zai)較高的煙(yan)氣溫(wen)(wen)度下運行。
(2)金(jin)屬電極濕式(shi)電除塵器存在的問(wen)題(ti)如(ru)下:
1)陽極(ji)板一(yi)(yi)般高度在8~10m左(zuo)右,要(yao)形成(cheng)均勻的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)膜(mo)(mo)對陽極(ji)板的(de)(de)設(she)(she)計、制(zhi)造(zao)、安裝及維護(hu)有嚴格(ge)的(de)(de)要(yao)求(qiu),更(geng)換時難度較(jiao)大(da)。2)極(ji)板材質多采用(yong)(yong)316L,需要(yao)通過水(shui)(shui)(shui)膜(mo)(mo)保(bao)護(hu)以(yi)防腐(fu)蝕(shi),一(yi)(yi)旦水(shui)(shui)(shui)膜(mo)(mo)保(bao)護(hu)出現失(shi)效,造(zao)成(cheng)極(ji)板腐(fu)蝕(shi)嚴重,甚至喪失(shi)除(chu)(chu)塵(chen)效率(lv)。3)清灰方式(shi)(shi)采用(yong)(yong)在線單線連續噴(pen)淋(lin)工藝,需要(yao)設(she)(she)置(zhi)專門的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)處理系統,噴(pen)淋(lin)水(shui)(shui)(shui)經NaOH水(shui)(shui)(shui)溶液(ye)中(zhong)和后循環(huan)(huan)使用(yong)(yong),這種清灰方式(shi)(shi)對于水(shui)(shui)(shui)耗(hao)(hao)、電(dian)(dian)耗(hao)(hao)、堿的(de)(de)消耗(hao)(hao)較(jiao)大(da),對噴(pen)嘴性能要(yao)求(qiu)更(geng)高。根據各(ge)企(qi)業發布的(de)(de)環(huan)(huan)境監測報告顯示,金屬電(dian)(dian)極(ji)濕式(shi)(shi)電(dian)(dian)除(chu)(chu)塵(chen)器粉(fen)塵(chen)去除(chu)(chu)率(lv)(粉(fen)塵(chen)+石(shi)膏):≥70%;SO3去除(chu)(chu)率(lv):≥70%;霧滴含量(liang):低(di)于20mg/m3。目(mu)前,浙江(jiang)嘉(jia)興(xing)三期2×1000MW機(ji)(ji)組(zu)(zu)、大(da)唐(tang)黃島(dao)電(dian)(dian)廠(chang)670MW機(ji)(ji)組(zu)(zu)、神華國華舟山電(dian)(dian)廠(chang)350MW機(ji)(ji)組(zu)(zu)等都(dou)采用(yong)(yong)了(le)金屬極(ji)板濕式(shi)(shi)電(dian)(dian)除(chu)(chu)塵(chen)器。
3.2、導電玻璃鋼濕式電除塵器導電玻璃鋼濕式電除塵技術來源于化工行業的濕式電除霧器,在化工、煤氣凈化等領域已經有幾十年的應用歷史,技術成熟。導電玻璃鋼(FiberReinforcedPlastics,FRP)是一種以樹脂為基體,碳纖維、玻璃纖維等為增強材料,通過成型工藝制成的高導復合材料。使用導電玻璃鋼作為收塵極可以采用管式或蜂窩狀形式(立式布置),也可采用板式形式(臥式布置),目前,以蜂窩狀結構居多。
(1)導(dao)(dao)電(dian)(dian)玻(bo)璃(li)鋼(gang)(gang)(gang)濕(shi)(shi)(shi)(shi)式(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)除(chu)(chu)塵(chen)(chen)器的(de)(de)(de)技術特(te)點(dian)如下(xia):1)導(dao)(dao)電(dian)(dian)玻(bo)璃(li)鋼(gang)(gang)(gang)具有(you)重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)輕、比強度高(gao)、耐腐蝕等特(te)性(xing)(xing)(xing)。2)收塵(chen)(chen)極(ji)(ji)組(zu)(zu)件采用(yong)工廠成(cheng)型,實現整(zheng)體模(mo)塊(kuai)化,有(you)利于(yu)保證安裝精度。3)除(chu)(chu)塵(chen)(chen)器運行時(shi),收集(ji)(ji)下(xia)來的(de)(de)(de)液(ye)滴(di)在(zai)沉(chen)淀極(ji)(ji)表面形成(cheng)液(ye)膜,由(you)于(yu)玻(bo)璃(li)鋼(gang)(gang)(gang)具有(you)很強的(de)(de)(de)疏水(shui)性(xing)(xing)(xing),能有(you)效阻隔粉塵(chen)(chen)和(he)石膏對沉(chen)淀極(ji)(ji)壁(bi)的(de)(de)(de)粘接,靠(kao)重(zhong)(zhong)力(li)自(zi)流(liu)(liu)至下(xia)部集(ji)(ji)液(ye)槽。4)為防(fang)止少量(liang)(liang)(liang)煙(yan)塵(chen)(chen)的(de)(de)(de)沉(chen)積,在(zai)沉(chen)淀極(ji)(ji)管上部設置(zhi)一層間斷(duan)噴淋(lin)裝置(zhi),將(jiang)(jiang)濕(shi)(shi)(shi)(shi)式(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)除(chu)(chu)塵(chen)(chen)器分(fen)為多個電(dian)(dian)場(chang),當需(xu)要進行間斷(duan)沖洗(xi)時(shi),控制系統(tong)自(zi)動停掉(diao)其(qi)中一個電(dian)(dian)場(chang)或(huo)將(jiang)(jiang)電(dian)(dian)場(chang)降(jiang)壓運行,沖洗(xi)結束后(hou)開啟(qi)該電(dian)(dian)場(chang)。由(you)于(yu)耗水(shui)量(liang)(liang)(liang)較小,集(ji)(ji)液(ye)槽中的(de)(de)(de)收集(ji)(ji)液(ye)可返回(hui)脫硫塔內循環(huan)使用(yong)。(2)導(dao)(dao)電(dian)(dian)玻(bo)璃(li)鋼(gang)(gang)(gang)濕(shi)(shi)(shi)(shi)式(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)除(chu)(chu)塵(chen)(chen)器存在(zai)的(de)(de)(de)問題如下(xia):1)煙(yan)氣(qi)(qi)流(liu)(liu)速在(zai)2.5m/s左右(you)時(shi),PM2.5細微(wei)顆粒及氣(qi)(qi)溶膠脫除(chu)(chu)率高(gao),提高(gao)煙(yan)氣(qi)(qi)流(liu)(liu)速后(hou),影(ying)響除(chu)(chu)塵(chen)(chen)性(xing)(xing)(xing)能。2)一般FRP不能在(zai)高(gao)溫下(xia)長期使用(yong),煙(yan)氣(qi)(qi)溫度較高(gao)時(shi)對陽極(ji)(ji)板壽(shou)命有(you)影(ying)響,嚴(yan)重(zhong)(zhong)時(shi)可能燒灼(zhuo)。FRP的(de)(de)(de)使用(yong)壽(shou)命在(zai)10~15年左右(you),與(yu)產品的(de)(de)(de)質量(liang)(liang)(liang)及制作產品所用(yong)的(de)(de)(de)樹脂等原材料性(xing)(xing)(xing)能有(you)關。3)如果出現部分(fen)導(dao)(dao)電(dian)(dian)玻(bo)璃(li)鋼(gang)(gang)(gang)損壞(huai),需(xu)要整(zheng)個模(mo)塊(kuai)更換,將(jiang)(jiang)大大增加維護(hu)費用(yong)和(he)難(nan)度。根據各企業發(fa)布的(de)(de)(de)環(huan)境監測(ce)報告顯(xian)示,導(dao)(dao)電(dian)(dian)玻(bo)璃(li)鋼(gang)(gang)(gang)濕(shi)(shi)(shi)(shi)式(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)除(chu)(chu)塵(chen)(chen)器粉塵(chen)(chen)去(qu)(qu)除(chu)(chu)率(粉塵(chen)(chen)+石膏):≥70%;SO3去(qu)(qu)除(chu)(chu)率:≥70%;霧滴(di)含量(liang)(liang)(liang):低于(yu)25mg/m3。目前,黃臺8號(hao)、9號(hao)2×300MW機(ji)組(zu)(zu)、上海(hai)石洞口300MW機(ji)組(zu)(zu)、蒙西300MW機(ji)組(zu)(zu)、白楊(yang)河兩臺300MW機(ji)組(zu)(zu)等都(dou)采用(yong)了導(dao)(dao)電(dian)(dian)玻(bo)璃(li)鋼(gang)(gang)(gang)濕(shi)(shi)(shi)(shi)式(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)除(chu)(chu)塵(chen)(chen)器。
3.3、柔性電極濕式(shi)電除(chu)塵器20世紀90年(nian)代末,俄亥俄州(zhou)立大學(xue)提出了柔性電極濕式電除塵技術(shu)的概念,2003年Croll-Reynolds、FirstEnergy、SouthernEnvironmental公司和俄亥俄州立(li)大學共同研(yan)究制作出(chu)臺實驗裝置。濕式除塵器存在的問題,集中體現在集塵極材料和表面水膜分布不均勻引發的系列問題上,基于上述原因,我國早由山東大學和(he)國電環保院共同研(yan)發,開始了柔性絕緣疏(shu)水纖維(wei)織物(wu)用于濕式除塵器的研(yan)究工(gong)作,并于2012年(nian)在益陽300MW燃煤(mei)機組(zu)中完成(cheng)工(gong)業化(hua)應用。官網:goyd.cn通過(guo)相關資料(liao)顯示,耐(nai)腐蝕性(xing)優(you)良的(de)柔性(xing)絕緣疏水(shui)纖維織物(wu)通過(guo)潤濕使其導電(dian),可以形(xing)(xing)成(cheng)水(shui)膜,并靠重力(li)自流(liu)向下與煙(yan)氣分離,柔性(xing)織物(wu)材料(liao)作為收(shou)塵(chen)極布置成(cheng)方(fang)形(xing)(xing)孔(kong)道(立式布置),煙(yan)氣沿孔(kong)道流(liu)過(guo)。(1)柔性(xing)濕式電(dian)除塵(chen)器的(de)技(ji)術特點如下:1)柔性(xing)陽(yang)有(you)(you)(you)重量(liang)輕、防腐性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)好的特(te)點。2)柔(rou)(rou)性(xing)(xing)(xing)(xing)絕(jue)緣疏(shu)水纖維(wei)本(ben)身的結(jie)構特(te)性(xing)(xing)(xing)(xing),有(you)(you)(you)利(li)于(yu)表面形成均勻水膜,利(li)用(yong)從(cong)煙(yan)氣中收集的酸液帶(dai)出灰,實(shi)現自清灰,沖洗水量(liang)小。3)陽(yang)極部件可組裝拆卸,有(you)(you)(you)利(li)于(yu)后期的維(wei)護和(he)更換。(2)柔(rou)(rou)性(xing)(xing)(xing)(xing)濕(shi)式電(dian)(dian)(dian)除塵器存在的問題如(ru)下:1)柔(rou)(rou)性(xing)(xing)(xing)(xing)陽(yang)極不耐(nai)高(gao)溫(wen),煙(yan)氣溫(wen)度較高(gao)時,對陽(yang)極壽(shou)(shou)命(ming)有(you)(you)(you)影(ying)響(xiang),嚴重時可能(neng)燒蝕(shi),使用(yong)壽(shou)(shou)命(ming)6年左(zuo)右(you)。2)柔(rou)(rou)性(xing)(xing)(xing)(xing)纖維(wei)織物(wu)的伸(shen)縮率較大,陽(yang)極布的張緊程度和(he)浸水后發生(sheng)的伸(shen)縮都會影(ying)響(xiang)實(shi)際的極間距,進而(er)影(ying)響(xiang)到電(dian)(dian)(dian)場(chang)的穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)、電(dian)(dian)(dian)壓(ya)的正(zheng)常運行。3)煙(yan)氣流(liu)速(su)較高(gao),產生(sheng)氣流(liu)帶(dai)出,PM2.5細微顆(ke)粒及氣溶膠脫(tuo)除率低。性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)結(jie)果(guo)表明:粉塵去(qu)除率(含石膏):≥70%;SO3去(qu)除率:≥70%;霧滴含量(liang):低于(yu)20mg/m3。目(mu)前,國(guo)電(dian)(dian)(dian)益陽(yang)發電(dian)(dian)(dian)有(you)(you)(you)限公司(si)(si)300MW機組,國(guo)電(dian)(dian)(dian)滎陽(yang)煤(mei)電(dian)(dian)(dian)一(yi)體化有(you)(you)(you)限公司(si)(si)一(yi)期600MW機組采用(yong)了柔(rou)(rou)性(xing)(xing)(xing)(xing)電(dian)(dian)(dian)極濕(shi)式靜電(dian)(dian)(dian)除塵技術。
3.4、徑流濕(shi)式(shi)電(dian)(dian)除塵(chen)(chen)(chen)器(qi)徑流濕(shi)式(shi)電(dian)(dian)除塵(chen)(chen)(chen)器(qi)是北京華能達公(gong)司自主(zhu)研發的(de)(de)(de)(de)(de)(de)具有(you)自主(zhu)知識(shi)產權(quan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)除塵(chen)(chen)(chen)技(ji)(ji)術(shu)。與(yu)上(shang)述濕(shi)式(shi)靜電(dian)(dian)除塵(chen)(chen)(chen)器(qi)結(jie)構(gou)不同,該結(jie)構(gou)布置(zhi)是將收塵(chen)(chen)(chen)陽(yang)(yang)極(ji)板(ban)(ban)(ban)垂(chui)直于氣(qi)流方(fang)向,使(shi)電(dian)(dian)場(chang)力(li)(li)與(yu)引風(feng)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)向在同一水平線上(shang),粉塵(chen)(chen)(chen)顆粒在引風(feng)力(li)(li)與(yu)電(dian)(dian)場(chang)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)共(gong)同作用(yong)下,在新(xin)(xin)(xin)型(xing)陽(yang)(yang)極(ji)板(ban)(ban)(ban)上(shang)完(wan)成(cheng)捕(bu)集(ji)。裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)主(zhu)要由殼體、分布板(ban)(ban)(ban)、陽(yang)(yang)極(ji)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)、陰極(ji)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)、噴淋系統、熱風(feng)系統和供電(dian)(dian)電(dian)(dian)源等組成(cheng)。(1)徑流濕(shi)式(shi)電(dian)(dian)除塵(chen)(chen)(chen)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)技(ji)(ji)術(shu)特點(dian)如下:1)與(yu)煙氣(qi)接觸部位全部采(cai)用(yong)2205雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)材質,具有(you)強度(du)高(gao)、耐(nai)(nai)高(gao)溫、耐(nai)(nai)腐蝕(shi)(尤其對氯離(li)子(zi)和硫化物的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應力(li)(li)腐蝕(shi))等特性,使(shi)用(yong)壽命能夠達到(dao)30年。2)新(xin)(xin)(xin)型(xing)陽(yang)(yang)極(ji)板(ban)(ban)(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)通(tong)孔率達到(dao)98%以上(shang),其幾乎(hu)全通(tong)透(tou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)構(gou)大大降低了徑流式(shi)濕(shi)式(shi)除塵(chen)(chen)(chen)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)運行(xing)阻力(li)(li),并且和普通(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)陽(yang)(yang)極(ji)板(ban)(ban)(ban)相(xiang)比,相(xiang)同體積下新(xin)(xin)(xin)型(xing)陽(yang)(yang)極(ji)板(ban)(ban)(ban)具有(you)的(de)集塵面(mian)積,相當于(yu)普通陽極(ji)(ji)板的(de)20倍。3)陽極(ji)(ji)系統采(cai)(cai)用旋(xuan)轉電(dian)極(ji)(ji)設計,在(zai)(zai)旋(xuan)轉電(dian)極(ji)(ji)下部設立獨立的(de)清洗室(shi),由(you)高壓(ya)(ya)噴(pen)嘴(zui)在(zai)(zai)旋(xuan)轉電(dian)極(ji)(ji)內(nei)部向外沖洗網板,清洗網板后的(de)污水通過排水泵和(he)排污管道送入(ru)脫(tuo)硫塔補水。在(zai)(zai)工程運行(xing)中(zhong),利(li)用壓(ya)(ya)差監測,實現(xian)在(zai)(zai)線噴(pen)淋,無水循環系統,故耗水、耗電(dian)量小(xiao)。(2)徑流濕式(shi)電(dian)除塵器存在(zai)(zai)的(de)問(wen)題如下:1)由(you)于(yu)接觸煙氣的(de)部件全部采(cai)(cai)用2205雙相不銹(xiu)鋼,前期(qi)成本投(tou)入(ru)較高。