淺析廢煙氣脫硝催化劑再生環(huán)境污染防治

郝永利，黃 銳，胡華龍

（1.環(huán)境保護(hù)部固體廢物與化學(xué)品管理技術(shù)中心，北京 100029；2.重慶遠(yuǎn)達(dá)催化劑制造有限公司，重慶 401336）

淺析廢煙氣脫硝催化劑再生環(huán)境污染防治

郝永利1，黃 銳2，胡華龍1

（1.環(huán)境保護(hù)部固體廢物與化學(xué)品管理技術(shù)中心，北京 100029；2.重慶遠(yuǎn)達(dá)催化劑制造有限公司，重慶 401336）

隨著“十二五”期間國家對氮氧化物排放的控制越來越嚴(yán)格，選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于火電廠的脫硝工程。概述了國內(nèi)目前廢煙氣脫硝催化劑的產(chǎn)生情況、存在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；介紹了廢煙氣脫硝催化劑的再生方式、再生工藝，以及產(chǎn)污環(huán)節(jié)、污染物；提出了工廠化再生廢煙氣脫硝催化劑的環(huán)境污染防治方面的要求。

SCR廢催化劑；現(xiàn)場再生；環(huán)境污染防治

氮氧化物是大氣污染物的主要成分之一，我國氮氧化物排放量主要來自于燃煤電廠。燃煤電廠煙氣脫硝工藝主要采用選擇性催化還原法和選擇性非催化還原法。選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)具有脫硝率高、選擇性好、成熟可靠等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于燃煤電廠。近年來，隨著氮氧化物減排工作的推進(jìn)，選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝工藝在我國的熱電廠已得到廣泛應(yīng)用。但在氮氧化物排放大幅度削減的同時(shí)，也產(chǎn)生了大量含有毒有害物質(zhì)的廢煙氣脫硝催化劑。因此需要加強(qiáng)對廢煙氣脫硝催化劑的管理，防止其對人體健康和生態(tài)環(huán)境造成危害。

1 廢煙氣脫硝催化劑概況

目前，國內(nèi)外火電廠90%以上的氮氧化物減排采用的都是選擇性催化還原煙氣脫硝工藝。脫硝催化劑是選擇性催化還原煙氣脫硝工藝的重要原材料，主要由二氧化鈦（TiO2，含量80%～90%）、五氧化二釩（V2O5，含量1%～5%）、三氧化鎢（WO3，含量5%～10%）或三氧化鉬（MoO3，含量1%～3%，主要用于板式催化劑）組成。脫硝催化劑的化學(xué)壽命約為2.4萬小時(shí)，由于孔道堵塞、堿金屬及砷等物質(zhì)造成化學(xué)中毒、硫酸鈣等原因造成煙氣脫硝催化劑失活，70%～80%的失效、失活的廢煙氣脫硝催化劑可以再生，通過再生使廢煙氣脫硝催化劑的活性得到恢復(fù)或者提高，使其能夠循環(huán)使用直至其機(jī)械壽命終止。

2 廢煙氣脫硝催化劑的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)及國內(nèi)的再生能力

2.1 環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)

由于我國能源結(jié)構(gòu)的原因以及火力發(fā)電的優(yōu)勢，導(dǎo)致國內(nèi)大部分熱電廠以煤炭為燃料進(jìn)行供熱、發(fā)電。構(gòu)成煤炭有機(jī)質(zhì)的元素主要有碳、氫、氧、氮和硫等，此外，還有極少量氟、砷、汞、鉛、鈹?shù)仍亍Ｃ撓醮呋瘎┌惭b在煙氣脫硝反應(yīng)器中，在煙氣脫硝的過程中，催化劑會富集煤炭燃燒過程中產(chǎn)生的汞、鉛、鈹、砷等重金屬。因此，廢煙氣脫硝催化劑除了二氧化鈦、五氧化二釩、三氧化鎢、三氧化鉬外，還含有汞、鉛、砷等重金屬。如不能得到安全、妥善的處理處置，對環(huán)境具有一定的潛在污染風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 再生能力不足

由于經(jīng)濟(jì)及技術(shù)等方面的原因，擬從事廢煙氣脫硝催化劑再生的企業(yè)一直持觀望態(tài)度，導(dǎo)致目前我國的廢煙氣脫硝催化劑再生利用能力嚴(yán)重不足。據(jù)了解，目前僅有數(shù)家廢煙氣脫硝催化劑再生的企業(yè)，主要分布在江蘇、重慶和四川等地，再生能力約為2萬立方米/年。隨著全國火電裝機(jī)容量的不斷增大，預(yù)計(jì)2020年以后全國的裝機(jī)容量將達(dá)到10億千瓦，同時(shí)將會產(chǎn)生20萬～30萬立方米的廢煙氣脫硝催化劑，按照70%～80%的廢煙氣脫硝催化劑可以進(jìn)行再生，預(yù)計(jì)將有15萬～22萬立方米的廢煙氣脫硝催化劑需要再生，與目前的再生能力2萬立方米/年相比，廢煙氣脫硝催化劑再生的能力明顯嚴(yán)重不足。

3 工廠化再生

廢煙氣脫硝催化劑經(jīng)過再生后，活性能夠得到恢復(fù)或提高，可使其實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。目前國內(nèi)脫硝催化劑失效后的再生處理有兩種方式：一是現(xiàn)場再生，二是工廠化再生。由于我國煙氣脫硝工程起步不久，而且廢煙氣脫硝催化劑尚未大量產(chǎn)生，部分從事廢煙氣脫硝催化劑處理的企業(yè)采用現(xiàn)場再生方式。歐洲和美國最初的時(shí)候嘗試過現(xiàn)場再生，但在2005年以后美國的電廠不再采用現(xiàn)場再生方法。其根本的原因是美國的電廠和環(huán)境管理部門認(rèn)為廢煙氣脫硝催化劑的現(xiàn)場再生是很危險(xiǎn)的，極易造成現(xiàn)場環(huán)境和水源的污染，而且現(xiàn)場再生的催化劑也達(dá)不到煙氣脫硝要求的質(zhì)量和性能要求。因此建議我國的廢煙氣脫硝催化劑采用工廠化再生方式進(jìn)行再生，以避免造成二次環(huán)境污染。

3.1 預(yù)處理

從電廠運(yùn)回的廢煙氣脫硝催化劑再生前必須進(jìn)行預(yù)處理，首先應(yīng)在密閉、具備良好通風(fēng)條件的裝置內(nèi)清除廢煙氣脫硝催化劑的表面浮塵和孔道內(nèi)的積灰，在疏通催化劑淤堵的同時(shí)采取必要的防塵、除塵措施，產(chǎn)生的粉塵應(yīng)集中收集。同時(shí)預(yù)處理場地要防風(fēng)、防雨、防曬，并具有防滲功能，必須有液體收集裝置及氣體凈化裝置。

3.2 再生工藝

廢煙氣脫硝催化劑再生工藝關(guān)鍵技術(shù)包括：高壓水沖洗、超聲水洗、酸洗、活性植入和高溫焙燒，技術(shù)路線如下圖所示。采用超聲波清洗等技術(shù)，清潔廢煙氣脫硝催化劑表面孔隙，增大廢煙氣脫硝催化劑比表面積；通過酸洗等措施，可以深度清除廢煙氣脫硝催化劑表面吸附的有害金屬離子或化合物；采用浸漬等方法對廢煙氣脫硝催化劑進(jìn)行活性成分植入，浸漬溶液應(yīng)盡可能重復(fù)使用；對再生后的煙氣脫硝催化劑進(jìn)行干燥或煅燒，最后按照《火電廠煙氣脫硝催化劑檢測技術(shù)規(guī)范》（DL/T 1286-2013）進(jìn)行性能檢測，保證其滿足煙氣脫硝催化劑規(guī)范要求及國家有關(guān)要求。

脫硝催化劑再生工藝流程及主要設(shè)備圖

4 廢煙氣脫硝催化劑再生的污染防治要求

廢煙氣脫硝催化劑工廠化再生時(shí)產(chǎn)生污染物的環(huán)節(jié)主要包括預(yù)處理、清洗、酸洗、干燥或煅燒、廢水處理、廢氣治理等過程；污染物主要有預(yù)處理產(chǎn)生的大量粉塵；清洗和酸洗過程中產(chǎn)生的大量清洗廢水、廢渣，隧道窯產(chǎn)生的大氣污染物；廢水處理產(chǎn)生的污泥，廢氣治理產(chǎn)生的粉塵。因此需要針對產(chǎn)污環(huán)節(jié)及產(chǎn)生的污染物逐一進(jìn)行治理。

4.1 廢氣

預(yù)處理產(chǎn)生的粉塵等污染物可采用旋風(fēng)除塵器等設(shè)備進(jìn)行處理，顆粒物、氮氧化物、汞及其化合物、鉛及其化合物、鎘及其化合物、鈹及其化合物等污染物排放應(yīng)符合《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297）的相關(guān)要求。預(yù)處理作業(yè)區(qū)的工人應(yīng)采取必要的勞動衛(wèi)生防護(hù)措施，同時(shí)也要滿足《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值—化學(xué)有害因素》（GBZ 2.1）要求。煅燒、干燥或焙燒等工藝環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢氣可采用活性炭吸附、布袋除塵等措施進(jìn)行處理，鉛、汞、鈹及其化合物等污染物應(yīng)符合《工業(yè)爐窯大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB9078）要求后集中排放。

4.2 廢水

再生過程產(chǎn)生的清洗廢水盡可能地全部回用；如需排放，廢水經(jīng)處理后總鉛、總汞、總鈹、總砷、總鎘、總鉻、六價(jià)鉻等污染物應(yīng)符合《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978）有關(guān)要求，總釩應(yīng)符合《釩工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB26452）的有關(guān)要求。酸洗廢水和浸取液應(yīng)在廠內(nèi)進(jìn)行無害化處理后進(jìn)入廢水處理設(shè)施與清洗廢水混合處理或委托有資質(zhì)企業(yè)進(jìn)行無害化處置；配備相關(guān)設(shè)施，收集和處理整個(gè)廠區(qū)內(nèi)的初期雨水，以及因危險(xiǎn)廢物溢出、泄漏或發(fā)生火災(zāi)滅火時(shí)產(chǎn)生的污水。

4.3 廢渣

預(yù)處理、再生過程產(chǎn)生的各種粉塵、廢酸液、廢有機(jī)溶劑、廢水處理后的污泥、廢渣，建議區(qū)別對待，本著“減量化、資源化、無害化”的原則，盡可能減少固體廢物的產(chǎn)生，因此對于預(yù)處理產(chǎn)生的粉塵可參照燃煤電廠的粉煤灰處置方 式進(jìn)行綜合利用；對于各種廢酸液、廢有機(jī)溶劑則建議重復(fù)使用，如不能繼續(xù)使用，則應(yīng)交給具有相關(guān)資質(zhì)的危險(xiǎn)廢物經(jīng)營單位進(jìn)行利用、處理處置；而對于污泥、廢渣，由于富集了各種有毒有害的物質(zhì)，建議進(jìn)行無害化處理處置，然后進(jìn)行安全填埋。

5 結(jié)語

綜上所述，針對廢煙氣脫硝催化劑的不斷產(chǎn)生，由于其本身具有一定的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)因在燃煤煙氣脫硝過程中使用，富集了大量的重金屬元素及其化合物，建議采用工廠化再生方式進(jìn)行再生，使其能循環(huán)使用，加強(qiáng)再生過程的環(huán)境管理和污染防治，避免造成二次污染。

Simple Analysis on Environmental Pollution Prevention of Waste Flue Gas Denitration Catalyst Recycling

HAO Yong-li, HUANG Rui, HU Hua-long

X705

A

1006-5377（2015）03-0048-03