北斗智库环保管家网讯：随着“十二五”期间国家对氮氧化物排放的控制越来越严格，选择性催化还原（SCR）烟气脱硝技术已被广泛应用于火电厂的脱硝工程。概述了国内目前废烟气脱硝催化剂的产生情况、存在的环境风险；介绍了废烟气脱硝催化剂的再生方式、再生工艺，以及产污环节、污染物；提出了工厂化再生废烟气脱硝催化剂的环境污染防治方面的要求。

 

　　氮氧化物是大气污染物的主要成分之一，我国氮氧化物排放量主要来自于燃煤电厂。燃煤电厂烟气脱硝工艺主要采用选择性催化还原法和选择性非催化还原法。选择性催化还原烟气脱硝技术具有脱硝率高、选择性好、成熟可靠等优点，被广泛用于燃煤电厂。近年来，随着氮氧化物减排工作的推进，选择性催化还原（SCR）烟气脱硝工艺在我国的热电厂已得到广泛应用。

 

　　但在氮氧化物排放大幅度削减的同时，也产生了大量含有毒有害物质的废烟气脱硝催化剂。因此需要加强对废烟气脱硝催化剂的管理，防止其对人体健康和生态环境造成危害。

 

　　1 废烟气脱硝催化剂概况

 

　　目前，国内外火电厂90%以上的氮氧化物减排采用的都是选择性催化还原烟气脱硝工艺。脱硝催化剂是选择性催化还原烟气脱硝工艺的重要原材料，主要由二氧化钛（TiO2，含量80%～90%）、五氧化二钒（V2O5，含量1%～5%）、三氧化钨（WO3，含量5%～10%）或三氧化钼（MoO3，含量1%～3%，主要用于板式催化剂）组成。

 

　　脱硝催化剂的化学寿命约为2.4万小时，由于孔道堵塞、碱金属及砷等物质造成化学中毒、硫酸钙等原因造成烟气脱硝催化剂失活，70%～80%的失效、失活的废烟气脱硝催化剂可以再生，通过再生使废烟气脱硝催化剂的活性得到恢复或者提高，使其能够循环使用直至其机械寿命终止。

 

　　2 废烟气脱硝催化剂的环境污染风险及国内的再生能力

       2.1 环境污染风险

 

　　由于我国能源结构的原因以及火力发电的优势，导致国内大部分热电厂以煤炭为燃料进行供热、发电。构成煤炭有机质的元素主要有碳、氢、氧、氮和硫等，此外，还有极少量氟、砷、汞、铅、铍等元素。脱硝催化剂安装在烟气脱硝反应器中，在烟气脱硝的过程中，催化剂会富集煤炭燃烧过程中产生的汞、铅、铍、砷等重金属。因此，废烟气脱硝催化剂除了二氧化钛、五氧化二钒、三氧化钨、三氧化钼外，还含有汞、铅、砷等重金属。如不能得到安全、妥善的处理处置，对环境具有一定的潜在污染风险。

 

　　2.2 再生能力不足

 

　　由于经济及技术等方面的原因，拟从事废烟气脱硝催化剂再生的企业一直持观望态度，导致目前我国的废烟气脱硝催化剂再生利用能力严重不足。据了解，目前仅有数家废烟气脱硝催化剂再生的企业，主要分布在江苏、重庆和四川等地，再生能力约为2万立方米/年。

 

　　随着全国火电装机容量的不断增大，预计2020年以后全国的装机容量将达到10亿千瓦，同时将会产生20万～30万立方米的废烟气脱硝催化剂，按照70%～80%的废烟气脱硝催化剂可以进行再生，预计将有15万～22万立方米的废烟气脱硝催化剂需要再生，与目前的再生能力2万立方米/年相比，废烟气脱硝催化剂再生的能力明显严重不足。

 

　　3 工厂化再生

 

　　废烟气脱硝催化剂经过再生后，活性能够得到恢复或提高，可使其实现循环使用。目前国内脱硝催化剂失效后的再生处理有两种方式：一是现场再生，二是工厂化再生。由于我国烟气脱硝工程起步不久，而且废烟气脱硝催化剂尚未大量产生，部分从事废烟气脱硝催化剂处理的企业采用现场再生方式。欧洲和美国最初的时候尝试过现场再生，但在2005年以后美国的电厂不再采用现场再生方法。

 

　　其根本的原因是美国的电厂和环境管理部门认为废烟气脱硝催化剂的现场再生是很危险的，极易造成现场环境和水源的污染，而且现场再生的催化剂也达不到烟气脱硝要求的质量和性能要求。因此建议我国的废烟气脱硝催化剂采用工厂化再生方式进行再生，以避免造成二次环境污染。

 

　　3.1 预处理

 

　　从电厂运回的废烟气脱硝催化剂再生前必须进行预处理，首先应在密闭、具备良好通风条件的装置内清除废烟气脱硝催化剂的表面浮尘和孔道内的积灰，在疏通催化剂淤堵的同时采取必要的防尘、除尘措施，产生的粉尘应集中收集。同时预处理场地要防风、防雨、防晒，并具有防渗功能，必须有液体收集装置及气体净化装置。

 

　　3.2 再生工艺

 

　　废烟气脱硝催化剂再生工艺关键技术包括：高压水冲洗、超声水洗、酸洗、活性植入和高温焙烧，技术路线如下图所示。

 

　　脱硝催化剂再生工艺流程及主要设备图

 

　　采用超声波清洗等技术，清洁废烟气脱硝催化剂表面孔隙，增大废烟气脱硝催化剂比表面积；通过酸洗等措施，可以深度清除废烟气脱硝催化剂表面吸附的有害金属离子或化合物；采用浸渍等方法对废烟气脱硝催化剂进行活性成分植入，浸渍溶液应尽可能重复使用；对再生后的烟气脱硝催化剂进行干燥或煅烧，最后按照《火电厂烟气脱硝催化剂检测技术规范》（DL/T 1286-2013）进行性能检测，保证其满足烟气脱硝催化剂规范要求及国家有关要求。

 

　　4 废烟气脱硝催化剂再生的污染防治要求

 

　　废烟气脱硝催化剂工厂化再生时产生污染物的环节主要包括预处理、清洗、酸洗、干燥或煅烧、废水处理、废气治理等过程；污染物主要有预处理产生的大量粉尘；清洗和酸洗过程中产生的大量清洗废水、废渣，隧道窑产生的大气污染物；废水处理产生的污泥，废气治理产生的粉尘。因此需要针对产污环节及产生的污染物逐一进行治理。

 

　　4.1 废气

 

　　预处理产生的粉尘等污染物可采用旋风除尘器等设备进行处理，颗粒物、氮氧化物、汞及其化合物、铅及其化合物、镉及其化合物、铍及其化合物等污染物排放应符合《大气污染物综合排放标准》（GB16297）的相关要求。预处理作业区的工人应采取必要的劳动卫生防护措施，同时也要满足《工作场所有害因素职业接触限值—化学有害因素》（GBZ 2.1）要求。

 

　　煅烧、干燥或焙烧等工艺环节产生的废气可采用活性炭吸附、布袋除尘等措施进行处理，铅、汞、铍及其化合物等污染物应符合《工业炉窑大气污染物综合排放标准》（GB9078）要求后集中排放。

 

　　4.2 废水

 

　　再生过程产生的清洗废水尽可能地全部回用；如需排放，废水经处理后总铅、总汞、总铍、总砷、总镉、总铬、六价铬等污染物应符合《污水综合排放标准》（GB8978）有关要求，总钒应符合《钒工业污染物排放标准》（GB26452）的有关要求。

 

　　酸洗废水和浸取液应在厂内进行无害化处理后进入废水处理设施与清洗废水混合处理或委托有资质企业进行无害化处置；配备相关设施，收集和处理整个厂区内的初期雨水，以及因危险废物溢出、泄漏或发生火灾灭火时产生的污水。

 

　　4.3 废渣

 

　　预处理、再生过程产生的各种粉尘、废酸液、废有机溶剂、废水处理后的污泥、废渣，建议区别对待，本着“减量化、资源化、无害化”的原则，尽可能减少固体废物的产生，因此对于预处理产生的粉尘可参照燃煤电厂的粉煤灰处置方 式进行综合利用；对于各种废酸液、废有机溶剂则建议重复使用，如不能继续使用，则应交给具有相关资质的危险废物经营单位进行利用、处理处置；而对于污泥、废渣，由于富集了各种有毒有害的物质，建议进行无害化处理处置，然后进行安全填埋。

 

　　5 结语

 

　　综上所述，针对废烟气脱硝催化剂的不断产生，由于其本身具有一定的环境风险，同时因在燃煤烟气脱硝过程中使用，富集了大量的重金属元素及其化合物，建议采用工厂化再生方式进行再生，使其能循环使用，加强再生过程的环境管理和污染防治，避免造成二次污染。

 

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