我國(guó)SCR脫硝催化劑再生技術(shù)發(fā)展及市場(chǎng)分析

李哲

（華電鄭州機(jī)械設(shè)計(jì)院有限公司 河南 鄭州 450015）

我國(guó)SCR脫硝催化劑再生技術(shù)發(fā)展及市場(chǎng)分析

李哲

（華電鄭州機(jī)械設(shè)計(jì)院有限公司 河南 鄭州 450015）

近幾年我國(guó)火電廠得到了快速發(fā)展，而火電機(jī)組排放煙氣中的二氧化硫和氮氧化物對(duì)環(huán)境的危害較大，為了達(dá)到我國(guó)的環(huán)保排放要求，火電廠加強(qiáng)了對(duì)脫硝技術(shù)的應(yīng)用，目前大多數(shù)火電廠采用SCR法煙氣脫硝工藝，其中SCR脫硝催化劑在SCR法煙氣脫硝過程起到了關(guān)鍵作用，由于高溫、飛灰等惡劣的工作環(huán)境導(dǎo)致催化劑失去活性需要進(jìn)行更換，從而增加了脫硝運(yùn)營(yíng)成本。本文主要針對(duì)SCR脫硝催化劑的失效形式、再生技術(shù)及市場(chǎng)進(jìn)行了分析，有助于火電廠在了解SCR脫硝催化劑再生技術(shù)的基礎(chǔ)上提高其應(yīng)用水平。

脫硝技術(shù)；SCR法煙氣脫硝；SCR脫硝催化劑；再生

1.SCR脫硝催化劑概述

電廠脫硝系統(tǒng)上采用高效率的選擇性催化還原法SCR（selective catalytic reduction），催化劑在SCR反應(yīng)中促使還原劑選擇性地與煙氣中的氮氧化物在一定溫度下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，SCR脫硝催化劑基本都是以TiO2為基材，以V2O5為主要活性成份，以WO3、MoO3為抗氧化、抗毒化輔助成份，在脫硝過程中沒有副產(chǎn)物，不易造成二次污染，并且脫硝效率高（可達(dá)90%以上），運(yùn)行可靠，便于維護(hù)[1-2]。SCR法煙氣脫硝反應(yīng)原理圖如圖1所示，SCR法煙氣脫硝是在催化劑作用下，向溫度約280～420℃的煙氣中噴入氨，將NO和NO2還原成N2和H2O。SCR法煙氣脫硝主要的化學(xué)反應(yīng)式如下：

目前SCR脫硝催化劑的主要類型有蜂窩式、板式和波紋式，其中蜂窩式催化劑由于其具有表面積大、活性高、體積小等優(yōu)點(diǎn)，在電廠脫硝系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。

2.SCR脫硝催化劑失效形式

火電廠中高溫、飛灰等惡劣的脫硝工作環(huán)境會(huì)降低SCR脫硝催化劑的活性，從而使脫硝效率下降，達(dá)不到環(huán)保的要求。根據(jù)失活原因，SCR脫硝催化劑的失活形式主要包括以下幾種：

（1）催化劑中毒

催化劑中毒主要因?yàn)闊煔庵械纳椤A金屬元素與催化劑活性成分發(fā)生反應(yīng)，造成催化劑表面活性物質(zhì)的喪失[3]。如煙氣里的As2O5易造成催化劑砷中毒。

（2）催化劑微孔堵塞

SCR反應(yīng)器的安裝位置位于省煤器和空氣預(yù)熱器之間，該區(qū)域攜帶有大量的飛灰，由于銨鹽和飛灰的小顆粒堵塞在催化劑微孔中，從而影響SCR脫硝催化劑的活性。

（3）高溫引起的燒結(jié)、活性組分損失

當(dāng)SCR脫硝催化劑長(zhǎng)期暴露在450℃以上的高溫時(shí)，容易引起催化劑表面燒結(jié)，比表面積減小，孔容減小，一部分活性組分揮發(fā)損失。

3.SCR脫硝催化劑再生技術(shù)

SCR脫硝催化劑再生是指將失去活性仍具有再生價(jià)值的催化劑經(jīng)處理后補(bǔ)充活性成分，脫硝效率可達(dá)85%以上的技術(shù)[4]。催化劑再生工藝流程如圖1所示。

圖1 SCR脫硝催化劑再生工藝流程

（1）催化劑失活原因診斷

通過對(duì)催化劑失活原因研究分析，并與已有的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，量身定制出再生的最佳工藝方案。

（2）機(jī)械清洗

利用負(fù)壓吸塵的技術(shù)去除催化劑表面和孔道內(nèi)的積灰，打開所有孔道和微孔，使比表面積得到復(fù)原。

（3）化學(xué)清洗

將失效的催化劑進(jìn)行化學(xué)浸泡、沖洗和烘干，去除依附在催化劑活性物質(zhì)表面上的化學(xué)中毒物質(zhì)。

（4）活性恢復(fù)

將清洗干凈的催化劑模塊放入熱處理設(shè)備中進(jìn)行一次干燥，清除催化劑微孔內(nèi)的水分后，放入具有特定催化劑活性物質(zhì)的活性植入裝置中，將活性組分均勻有效地負(fù)載在催化劑微孔內(nèi)，全面恢復(fù)催化劑的活性。

（5）檢測(cè)

活性恢復(fù)完成后檢測(cè)確認(rèn)再生催化劑狀態(tài)，檢測(cè)內(nèi)容及方法如表1所示，包括催化劑性能檢測(cè)、機(jī)械強(qiáng)度檢測(cè)、化學(xué)組分檢測(cè)和物理特性檢測(cè)。

表1 催化劑檢測(cè)內(nèi)容及方法

（6）干燥及高溫煅燒

將植入活性物質(zhì)的催化劑模塊放入熱處理裝置中進(jìn)行干燥或煅燒，經(jīng)過特殊的升溫和降溫工藝，使活性物質(zhì)全部均勻地固定在催化劑中。

對(duì)于不可再生的廢棄SCR脫硝催化劑應(yīng)回收催化劑的重金屬后，由擁有危險(xiǎn)廢物經(jīng)營(yíng)許可證的公司進(jìn)行無(wú)害化處理。

4.SCR脫硝催化劑再生市場(chǎng)分析

截止2015年底，在役的脫硝催化劑保有量超過60萬(wàn)m3，SCR脫硝催化劑使用周期大約為24000h左右，即3～5年需要更換。火電廠若使用較差的煤炭質(zhì)量會(huì)加快催化劑的更換頻率，隨后成為脫硝催化劑再生和換裝市場(chǎng)，每年再生和換裝量大約達(dá)20萬(wàn)m3。除了火電廠外，環(huán)保部針對(duì)化工、鋼鐵、水泥等其它行業(yè)也規(guī)定了嚴(yán)格的煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度標(biāo)準(zhǔn)，由此也將加大了對(duì)SCR脫硝催化劑的需求量。

國(guó)外從事專業(yè)脫硝催化劑再生的公司有美國(guó)CoaLogix公司、德國(guó)Ebinger-Kat公司等。國(guó)內(nèi)龍凈環(huán)保公司與CoaLogix公司合資成立了龍凈科杰環(huán)保公司，并且在上海建立測(cè)試實(shí)驗(yàn)中心。目前龍凈科杰、蘇州華樂、重慶遠(yuǎn)達(dá)與江蘇肯創(chuàng)等公司主導(dǎo)的SCR脫硝催化劑再生市場(chǎng)格局初步形成，由于我國(guó)SCR脫硝技術(shù)應(yīng)用較晚，SCR脫硝催化劑生命周期管理服務(wù)、SCR脫硝催化劑的性能檢測(cè)評(píng)估與廢棄脫硝催化劑重金屬的回收等還沒有形成完整的服務(wù)生產(chǎn)鏈。

5.結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)內(nèi)煙氣SCR脫硝技術(shù)的應(yīng)用，SCR脫硝催化劑的再生已然成為環(huán)保產(chǎn)業(yè)。本文主要在SCR脫硝催化劑基礎(chǔ)上，結(jié)合催化劑的失活形式、再生技術(shù)及市場(chǎng)應(yīng)用幾個(gè)方面分析SCR脫硝催化劑的再生，通過對(duì)SCR脫硝催化劑再生技術(shù)及市場(chǎng)的分析，不僅可以幫助火電企業(yè)降低脫硝系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成本，減少?gòu)U棄的催化劑對(duì)環(huán)境的污染，而且有助于推動(dòng)我國(guó)火電行業(yè)SCR脫硝技術(shù)的發(fā)展。

[1]沈伯雄，施建偉，楊婷婷等.選擇性催化還原脫氮催化劑的再生及其應(yīng)用評(píng)述[J].化工進(jìn)展，2008，27(1):64-68.

[2]郝永利，孫邵鋒，胡華龍.淺析廢煙氣脫硝催化劑環(huán)境管理[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2014(1):17-18.

[3]喻小偉，周瑜，劉帥等.SCR脫硝催化劑失活原因分析及再生處理[J].熱力發(fā)電，2014，43(2):109-113.

TQ016

A

1009-5624（2016）05-0045-02

李哲（1988年7月），漢族，男，山東省滕州市，研究生，研究方向：智能裝配技術(shù)與機(jī)器人技術(shù)