燃煤电厂脱硝催化剂失活处理

燃煤电厂脱硝催化剂失活处理

纪万青1李更祥1，王章生2

纪万青1李更祥1，王章生2

1中国华电工程（集团）有限公司北京100161，

2.新疆中瀚电力科技有限责任公司乌鲁木齐830000

[摘要]未来几年，氮氧化物已经成为我国染物减排的重点，介绍并预测了国内燃煤电厂脱硝催化剂使用情况；探讨了催化剂失活的原因，以及针对催化剂失活，国内和国际目前再生和回收处理的方式，并提出电厂目前催化剂运行维护应注意的问题。

[关键词]NOx；催化剂失活；再生；回收；废弃处理

1、失活原因分析

脱硝装置催运行到一定周期后，脱硝效率下降，其主要原因催化剂活性在逐步衰减。失效催化剂的失效种类可分为物理堵塞、化学中毒、烧结和磨损。物理堵塞是灰尘将催化剂的孔道和微孔堵塞，。化学中毒的种类最多，可分为碱金属中毒、碱土金属中毒、砷中毒、磷中毒、硫铵中毒等，物理堵塞和化学中毒的催化剂都能再生。催化剂烧结是催化剂连续在高温下（高于450度）运行后，催化剂相态发生变化，比表面积减小。磨损是催化剂的机械强度发生了变化。烧结和磨损的催化剂不能再生。

2、失活催化剂的处理

2.1国外再生处理

再生主要是通过既定的工艺流程对失效催化剂活性予以恢复，目前国外能够成功推向市场的专业脱硝催化剂再生技术公司为数不多。美国的coalogix公司拥有多项催化剂再生的专利技术，在美国占有85%的催化剂再生市场，已超过57000m3的催化剂再生业绩，涵盖了蜂窝式、平板式和波纹板式等多种形式的催化剂。德国的Ebinger-Kat公司是世界上较早进行SCR失效催化剂再生的企业，截至目前，在世界范围内总共实现了Cormetech、Topsoe、BHK、KWH等品牌在内的蜂窝式、波纹板式和平板式的47000m3的失效催化剂再生，该公司的超声波技术广泛应用于欧美等发达国家，获得了良好的效果。

再生基本流程：

第一步：超声波清洗；

第二部：浸泡、冲洗；

第三部：活性组分补充，将催化剂浸泡在含有活性组分的溶液中一段时间，补充因磨蚀等流失的活性组分；

第四步：热处理，通过热处理，使再生后的催化剂活性得到恢复。

以上四步是常见的处理方案，具体方案依不同的电厂催化剂失效原因而定。比如失效原因不同，浸泡液的成分和浓度会有所不同。

国外失活的催化剂有两种处理方式：再生和废弃处理。对于结构保存完整且仍具有一定活性的催化剂，进行再生处理，经检验合格后可继续使用；对于无再生必要的失活催化剂，进行废弃处理。

国外有专业的失活催化剂处理公司对失活催化剂进行再生或废弃处理。

2.2国内再生处理

国内的福建龙净环保与美国coalogix公司采取合资方式，成立了国内首家具有国外先进SCR失效催化剂再生技术支持的企业，应用先进的催化剂再生技术，开展相关业务，此外，国内的重庆远达、江苏肯创、江苏龙源等声称也掌握了催化剂再生的国产技术，这些为失效催化剂再生产业爆发做了积极准备。

目前国内失效催化剂的再生处理已经有2种模式，现场再生和工厂再生。现场再生仅仅是把表面的沉积物和附载物用物理化学方法简单清除，再负载一定量的化学活性物质，催化剂内部的微孔无法得到有效的恢复，催化剂比表面不能得到还原，现场再生仅能成为应急的一种非正常的临时措施，而不能成为真正意义的催化剂再生。现场再生过程中，失效催化剂中含有的V、Mo、W等以及清洗下来的As、Hg等重金属会造成大量的废气、废水、废渣，加之现场没有有效的无害化处理设备和系统，极易对电厂周边环境和水质形成二次污染，对电厂工作人员产生较大的健康风险。

工厂化再生可以严格控制烘干煅烧的环境，这对化学活性物的负载过程的有效性至关重要，这些都是现场再生无法实现的。真正的工厂再生工艺是一个复杂的物理化学过程，也是为每一个客户量身定做的再生方案。对于只是物理堵塞的催化剂来说，仅仅经过物理再生的方式就可以达到再生的效果；对于化学中毒的催化剂来说，必须经过化学再生的方式才能恢复催化剂的活性。因此失效催化剂采用哪种再生方法，是根据催化剂的失效原因来确定，对于碱金属中毒严重的催化剂，可采用酸液处理再生。对于As中毒的催化剂，仅仅酸液处理可能不能完全去除。在实际的再生工艺中，通常是几种方法结合使用。

2.3关于废弃处理

如果失效催化剂通过再生方式不能恢复其活性，则只能进行废弃处理。即使失效催化剂具有再生价值，再生1-2次，就不能再生，最终也将成为废弃催化剂。

环保部2014年5月22日颁发的关于征求《关于加强废烟气脱硝催化剂监管工作的通知（征求意见稿）》和《废烟气脱硝催化剂危险废物经营许可证审查指南（征求意见稿）》意见的函中明确提出，废烟气脱硝催化剂应优先进行再生处理，无法再生的应进行无害化处理，鼓励废烟气脱硝催化剂的再生和安全处置技术的开发和应用。这说明国家在政策层面上对脱硝催化剂的再生和利用的支持，并且国家环保部会对废烟气脱硝催化剂的经营许可证进行管理，这应该能够促进脱硝催化剂再生和利用市场的快速发展。

2.4回收

回收利用主要是通过各种物理、化学方法把脱硝催化剂中有用的部分（如钢结构、V2O5等）提取出来循环利用，目前还没有大规模的推广应用；关于失效催化剂的回收还处于摸索阶段。国外不能再生的催化剂都是采用填埋的方式处理，但是国内的失效催化剂总量很大，如果全部填埋会占用大量土地，国家是偏向于能够利用。虽然有些厂家声称有技术，中电投和远达建了中试装置，其他厂家只是声称有技术，中试生产线未见建立。

3、电厂目前催化剂运行维护应注意的问题

3.1关于燃料

电厂在建设脱硝装置期间，催化剂的选用是催化剂生产厂家根据燃料中成分来进行设计选型的，不同燃煤条件的机组催化剂成分及用量是不尽相同的，这就要求电厂在运行期间使用的燃煤应与当初催化剂选型燃煤条件基本一致，有些电厂由于客观条件限制，使用高灰、高硫等燃煤，增大了催化剂的磨损，大大缩短了催化剂活性寿命。

3.2关于催化剂的维护

对于脱硝装置运行维护，电厂应按照催化剂厂家定期监测催化剂单元中试性能，便于及时跟踪催化剂活性，并为维护部门提供基础资料，避免因必要的检修维护不及时跟上，导致催化剂活性降低甚至失活，严重的导致无法再生，只能做废弃处理。

4．总结

对于废弃脱硝催化剂，通常有3种处理路线：再生、回收、废弃处理。考虑到催化剂的运行成本和催化剂的处置难度，催化剂再生是处理催化剂的首选方法。但并不是所有的失效催化剂都能进行再生处理，如果失效催化剂通过再生方式不能恢复其活性，则只能进行废弃处理。即使失效催化剂具有再生价值，再生1-2次，亦不能再生，最终也将成为废弃催化剂。回收利用主要是通过各种物理、化学方法把脱硝催化剂中有用的部分（如钢结构、V2O5等）提取出来循环利用，目前还没有大规模的推广应用；与此同时，对已经不宜采取再生和回收方式处理的失效催化剂，由于其属于危险固体废物，必须在获得许可的危险废弃物填埋厂进行处理。

参考文献

⑴张立，陈崇明，王平.SCR脱硝催化剂再生与回收〔J〕.电站辅机，2012.

⑵周俊强，杨晓伟等.SCR脱硝催化剂再生实验研究及评价分析〔J〕.华北电力技术，2013.

⑶王幸宜.催化剂表征〔M〕,上海：华东理工大学出版社，2008

⑷杨超，张杰群等.火电厂SCR烟气脱硝技术及其催化剂研究进展〔J〕.热电技术，2011.

⑸云端;邓斯理;宋蔷V2O5-WO3/TiO2系SCR催化剂的钾中毒及再生方法〔J〕.环境科学研究，2009.