有關我國SCR廢催化劑回收產業的思考

曾 瑞

（攀枝花市晟天鈦業有限公司，四川 攀枝花 617063）

1 概述

氮氧化物（NOx）是大氣污染的主要成分之一，我國氮氧化物排放量中70%來自于煤炭的直接燃燒，而電力工業又是我國的燃煤大戶，因此火力發電廠是NOx排放的主要來源之一。電廠煙氣中氮氧化物的排放控制是我國“十二五”的重點工作之一。工業上現行的干法煙氣脫硝方法主要是選擇性催化還原法（簡稱SCR，Selective Catalytic Redution）和選擇性非催化還原法（簡稱SNCR）。SNCR無需催化劑，SCR工藝需要催化劑。SCR脫硝技術具有脫硝率高（最大可大于90%）、選擇性好、成熟可靠等優點，廣泛用于火電站，是燃煤機組脫硝工藝的主流。

SCR系統中最關鍵的部件是催化劑，其成本通常占脫硝裝置總投資的30%～50%。該催化劑以TiO2為載體（簡稱：脫硝鈦白），主要成分為V2O5-WO3（MoO3）等金屬氧化物，每立方米催化劑干基質量0.5t，其中脫硝鈦白占催化劑干基重量的80%左右。SCR催化劑按照加工成型與物理外觀劃分，主要分為蜂窩式、板式及波紋式三種，其中蜂窩式與板式是主流產品，蜂窩式催化劑是目前市場占有份額最高的催化劑形式，它是以Ti-W-V為主要活性材料，采用捏合方式將各種物料充分混合，再經模具擠出成型，最后經過干燥和煅燒而制成。

在理想狀態下，脫硝催化劑可以長期使用，但在SCR裝置實際運行中，各種原因都可能會導致催化劑活性降低，壽命縮短。隨著催化劑使用時間的增長，催化劑發生熱老化，因過熱而導致活性組分晶粒的長大甚至發生燒結而使催化活性下降；也會因遭受某些毒物的毒害而部分或全部喪失活性；亦會因一些污染物諸如油污、焦炭等積聚在催化劑表面上或堵塞催化劑孔道而降低活性。

對于失效的催化劑，首先考慮的處理方式是催化劑的再生。催化劑的再生是把失去活性的催化劑通過浸泡洗滌，添加活性組分以及烘干的程序使催化劑恢復大部分活性。但也并不是所有的失效催化劑都能夠通過再生方式回用，如果失效催化劑采用再生方式仍不能恢復活性，則需要對其進行廢棄處理。

據統計，到2015年底前，全國完成的SCR實施工程總量將達到5.7億kW，按照蜂窩式SCR催化劑“2+1”的安裝使用方式，預計從2014年將開始產生SCR廢催化劑1.2萬t/a，并會持續增加，至2018年產生量將可達到3.8萬t/a，以后的產生量將會維持該水平。3.8萬tSCR廢催化劑中約含有3萬tTiO2、380tV2O5、1520tWO3。V2O5、WO3均是有毒金屬氧化物，故SCR廢催化劑屬于危險固體廢物，必須進行無害化處理。

SCR廢催化劑中的這些金屬氧化物具有很高的回收利用價值。根據現行金屬氧化物的市場價格，對這些有用金屬氧化物的回收將可產生上億元的產值；更重要的是廢催化劑回收所帶來的社會效益及環保效益。釩、鎢和鉬都是稀缺的資源，若從SCR廢催化劑中回收釩、鎢、鉬等金屬氧化物并將其回用到新的SCR催化劑的制造流程中，將會使整個煙氣脫硝產業中的催化劑鏈實現更好地循環利用，此舉意義重大。

目前國內雖然還沒有集中出現大量的SCR廢催化劑，但在不遠的未來，脫硝產業必將面臨危險固廢的處理問題。本文通過對廢舊家電及電子產品回收產業的觀察，思考順利開展SCR廢催化劑回收產業所需的條件，為政府及企業的決策者提供參考。

2 火電廠煙氣脫硝產業現狀

2.1 現有脫硝產業的構成

煙氣脫硝產業鏈是圍繞脫硝催化劑展開的，這條產業鏈條上的環節為：SCR催化劑生產企業→脫硝工程公司→火電廠→催化劑再生服務企業→廢催化劑回收處理企業。表1列舉了國內目前所有脫硝催化劑的生產企業情況；表2列舉了2011年度環保工程公司簽訂合同的脫硝工程容量。

從表1的統計數據可看出，與國內五大發電、三大動力有股權關系的脫硝催化劑生產企業的產能總量為10.9萬m3/a，占國內脫硝催化劑總產能的36.7%；而其余的脫硝催化劑生產企業基本沒有脫硝工程的實施資質，只能與有資質的環保工程公司相配套。從表2的統計數據分析，隸屬于國內五大發電的環保工程公司和三大動力公司所簽定的脫硝工程合同總量為37,490MW，占全部合同總容量的64.7%。

從上述分析可見，目前在整個脫硝產業鏈中，環保工程企業在脫硝工程的實施、運行、維護以及廢催化劑的回收等環節都是最直接的參與者，特別是隸屬于國內五大發電企業的環保工程公司和三大動力公司，在廢催化劑的回收渠道上具有絕對的優勢。

表1 國內脫硝催化劑生產企業情況（數據統計截止于2012年12月）

企業簡稱 采用技術 類型 規劃年產能（m3/a）實際年產能（m3/a）與電力或動力公司的股權關系國內脫硝鈦白生產企業的配套情況 備注山東三力 自主 蜂窩式 8000 8000 — 不詳 —浙江海亮 自主 蜂窩式 10,000 10,000 — 不詳 —浙江德創 自主 蜂窩式 10,000 10,000 — 不詳 —山東眾禾環保 自主 蜂窩式 30,000 10,000 — 不詳 —河北天河 自主 蜂窩式 10,000 10,000 — 不詳 —中科院過程所（鶴壁）能源環境研發中心自主 蜂窩式 10,000 10,000 — 不詳 —浙江浙能催化劑技術有限公司不詳 蜂窩式 6000 — — 不詳 —江西中科凱瑞環保催化有限公司不詳 蜂窩式 不詳 — — 不詳 —河北京天環保工程有限公司 不詳 蜂窩式 不詳 — — 不詳 —其他主要供應冶金化工行業脫硝改造的小型催化劑廠——15,000 — — 不詳 —合計 — —297,000178,000 — — —

表2 2011年度環保工程公司簽訂合同的脫硝工程容量

2.2 產業現狀

2010年4月1日，環保部發布實施《火電廠煙氣脫硝工程技術規范》（HJ562/563-2010）（含選擇性催化還原和選擇性非催化還原兩部分），從工程技術和實施角度對脫硝工程進行了規范，為我國全面進入大氣脫硝治理階段奠定了技術基礎。2012年1月1日開始執行的《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）則推動煙氣治理行業進入快速發展時期，主要現狀可從以下幾方面描述。

2.2.1 從SCR催化劑及脫硝鈦白的供應規模看，可完全滿足國內脫硝工程的需求

截至2011年底，累計已投運的脫硝工程總容量為97,277MW，其中SNCR僅占5.78%。根據相關預測，2015年底我國火電裝機總容量將達到5.7億kW左右。如果年均火電裝機增速為4%，2010年30%、2011—2015年50%的新增機組完成脫硝改造，每年18%的原有機組完成脫硝改造，那么2015年底現役火電機組完成脫硝改造的目標能夠基本實現。在上述條件的基礎上，如果90%的脫硝機組采用SCR法，測算到2010—2015年脫硝催化劑的年均需求將在9.12萬m3左右，目前國內SCR催化劑產能為29.7萬m3/a，脫硝鈦白產能8.2萬t/a，完全可以滿足市場需求。

2.2.2 隨著各地脫硝電價的執行，將推動脫硝產業進入良性發展狀態

2011年，江蘇、廣東、福建、上海、天津等地先后出臺并試行了脫硝電價政策，脫硝電價標準均是在現行上網電價的基礎上每kW·h加0.8分。脫硝電價是平衡電廠脫硝成本的關鍵因素，在當前國家解除電煤臨時價格干預措施的背景下，脫硝電價的試行無疑是為發電廠順利執行大氣污染物排放標準提供了有力的支持。

2.2.3 SCR煙氣脫硝系統的關鍵技術還不成熟，與之配套的脫硝鈦白也沒有完善的技術標準

SCR煙氣脫硝系統雖然較為簡單但涉及的關鍵技術或訣竅難以掌握，其關鍵技術是SCR工藝系統設計、SCR脫硝催化劑配方調整技術與物理流動模型/CFD流場模擬技術。我國SCR脫硝工程大多采用項目合作或技術引進的方式，主要停留在技術應用層面，其中項目合作的方式外方仍是技術的主導者，國內企業無法掌握關鍵技術；而對于引進方式，大多只是引進工藝系統設計技術，對核心技術和物理流動模型/CFD流場模擬等尚未完全掌握。除取決于工藝系統設計外，SCR系統性能在很大程度上還取決于SCR催化劑供應商提供的催化劑和流場公司對流場的計算與優化，如果流場設計不合理會使催化劑表面的氣流、溫度和氮濃度分布達不到要求，不僅會影響脫硝效果，而且會造成催化劑積灰、堵塞、壓降上升；而SCR催化劑若不能根據所用煤種及燃燒特性來調整配方，也將會嚴重影響脫硝效果。目前國內僅有少數幾家有實力的環保公司在對此開展研究，但尚處于經驗積累期。

另一方面，國內從事脫硝鈦白生產的企業雖然有9家，但前身都是從事顏料級鈦白粉生產的企業，其中除重慶新華化工有限公司的技術來源于引進KWH的技術外，其余各家脫硝鈦白的生產技術均為自主研發，研發是以仿制進口脫硝鈦白的方式進行，而在制造技術上缺少與SCR脫硝應用的結合環節，這樣的缺失使得脫硝鈦白的生產技術缺乏相應的提升空間。

2.2.4 火電廠煙氣脫硝工程技術規范中有關SCR廢催化劑的無害化處理方式不完善，沒有實現資源的再生循環利用

目前國外對SCR廢催化劑均采取回收再利用的方法處理，從SCR廢催化劑中回收金屬氧化物V2O5、WO3、TiO2、MoO3，并將回收來的金屬氧化物加以合理利用，這一對廢催化劑的回收舉措，使得脫硝產業能夠得以良性循環。目前國內對SCR廢催化劑的回收意識還沒有形成，2010年4月1日公布執行的《火電廠煙氣脫硝工程技術規范——選擇性催化還原法》中對SCR廢催化劑的處理方式為壓碎后填埋，但SCR廢催化劑因含有V2O5、WO3、MoO3等有毒金屬及使用過程中聚集的其它重金屬，屬于危險固體廢物。我國《固體廢物污染環境防治法》對“危險廢物污染環境防治的特別規定”條例中規定，對危險固體廢物必須進行申報和處置，且由產生危險廢物的單位負擔處置費用。這說明火電廠（作為脫硝催化劑的使用單位）和脫硝工程公司（作為脫硝工程的實施和運行維護單位）必須承擔廢SCR催化劑的處置費用。若按填埋方式處置SCR廢催化劑，不僅將產生大量的填埋場地需求，也不能有效解決有毒物質存在的環境污染風險，還將對電廠和工程公司造成經濟負擔。因此，填埋處置方式并不是最好的SCR廢催化劑的處理方法。事實上，廢SCR催化劑本身含有的WO3、MoO3、V2O5和TiO2都是寶貴的資源，若能采取分離提純的方式將其回收，則不僅可產生新的利潤增長點，也符合《中華人民共和國循環經濟促進法》中有關再利用和資源化產業模式的要求，同時還可達到煙氣脫硝產業鏈中各種物質形成閉路循環的良好效果。

3 國內廢催化劑的回收利用情況

我國廢催化劑回收工作起步較晚。1971年撫順石化三廠開始從廢催化劑中回收鉑、錸等稀貴金屬。近年來該廠和中國石化科技開發中心三吉公司、海南坤元貴金屬有限公司合資興建了國內最大的鉑催化劑回收企業——撫順石化三廠催化劑聯營貴金屬廠。年處理廢催化劑150t，可產鉑金屬450kg，產值可達5000多萬元。遼陽石油化纖公司從事廢銀催化劑的回收。揚子石化實業總公司于1995年底建成一套2000t/a的鈷錳催化劑殘渣回收裝置，投產后年利潤約200萬元。上海石化總廠化工二廠則進行鉑催化劑的回收。國內進行稀貴金屬催化劑回收的企業還有江蘇如皋稀貴金屬冶煉廠、遼陽市宏偉貴金屬加工廠、江蘇太倉永恒稀金屬提煉廠、南京紫金山鄉冶煉廠、江蘇江都華麗金屬冶煉公司、成都西南金屬化工廠、湖南彬州市永興縣黃泥鄉有色金屬冶化廠、浙江寧海越溪福利工廠、上海永勝金屬冶煉廠、山西太原華貴金屬有限公司等。

河南平頂山987廠是原化工部的定點廢催化劑回收工廠。該廠每年從廢催化劑中回收的金屬鉍、鉬、鎳、鈷約有數十噸。1988年在我國頒布了環保法的影響下，該廠又興建了兩條4000t/a的廢釩催化劑回收生產線，足以將國內的全部廢釩催化劑消耗掉。河北辛集化工三廠也是定點催化劑回收單位，主要回收銅、鎳等金屬。

從統計情況看，目前國內尚沒有專門從事SCR廢催化劑回收的公司，雖然SCR廢催化劑中含V2O5，但因含量較低（0.5%～1%），不能將其歸并到廢釩催化劑一類，而且在專業從事廢釩催化劑回收企業的現有工藝下，也是無法實現對釩和鎢的分離與提純的，因此SCR廢催化劑的回收在國內尚屬新領域。

總的來說，在廢催化劑的利用方面，我國已開創出了一條較符合本國國情的道路，并已取得一定業績。但其中有些回收工藝落后，設備陳舊，回收率不理想，造成了資源的浪費，又有二次污染，需加以改進。由于國內催化劑使用技術總體水平不高，廢催化劑更換頻率和數量均高于國外。與國外相比，廢催化劑總的回收利用率并不高，資金的投入較少，有些設備和技術也跟不上形勢的發展。此外，國內對廢催化劑尚缺乏系統的研究和相應的管理機構和法規，廢催化劑的回收利用受金屬價格波動的影響較大。

4 廢舊家電及電子產品回收產業的啟示

廢舊家電及電子產品的回收是我國重要的廢物資回收產業，可為煙氣脫硝產業中廢催化劑的回收利用提供參考。廢舊家電回收產業是一個分布廣泛、監管困難、數量龐大的產業，在我國國情下，它的特征決定了這是一個政策依賴性強的產業。國家于2008年頒布執行《家用和類似用途電器的安全使用年限和再生利用通則》（以下簡稱《通則》），2009年頒布執行《廢舊家電及電子產品回收處理管理條例》（以下簡稱《條例》），2012年頒布執行《廢棄電器電子產品處理基金征收使用管理辦法》（以下簡稱《辦法》），通過這三大法規從家電及電子產品的生產、流通、回收及處理四個流程給予該產業促進和規范，有利于對SCR廢催化劑回收事業的發展。

4.1 對廢舊家電及電子產品回收產業政策的解讀

4.1.1 《通則》的意義

《通則》是《條例》重要的配套技術支撐，《通則》強制要求生產廠家在市場流通中的家用電器產品上標明安全的使用期限，不僅保障了報廢家電及電子產品穩定的產生量，同時也保障了廣大消費者的使用安全。《通則》的出臺促使廠商加快了家電的回收利用，也使家電回收事業有望步入正軌。

4.1.2 《條例》的解讀

在“家電生產企業—經銷商—消費者—回收企業-拆解企業—資源再利用企業”這個特殊的產業鏈條中，《條例》規定廢舊家電及電子產品是在地方政府負責制的基礎上，實行多元化回收和集中處理，國家對廢舊家電處理企業實行資格認定制度，鼓勵家電生產企業或多元投資建設廢舊家電處理企業；在監督和管理方面，《條例》規定了廢舊家電處理企業需向省級資源綜合利用主管部門定期報告回收處理情況，且回收企業和處理企業實行聯單制度。省級資源綜合利用主管部門對廢舊家電處理企業實行年檢制度，并向社會公布回收處理信息。

由于廢舊家電及電子產品回收量大、分布廣泛，以省級地方政府作為主管單位，可有效實現對當地回收企業的規劃布局和監督管理；對廢舊家電處理企業實行資格認定制度不僅考量了企業的資質、保證了處理技術的先進性，也對企業的安全生產、質量管理和環境保護等環節提出了嚴格的準入要求，避免了魚龍混雜的現象；鼓勵家電生產企業或多元投資進入廢家電處理行業，則是對多元化回收渠道的又一補充。

4.1.3 《辦法》的實施促進我國家電企業開啟了循環經濟的模式

《辦法》是國家為促進廢棄電器電子產品回收處理而設立的政府性基金，基本模式是“從生產企業處征收，補貼拆解企業”，基金的征收依據是在保持拆解企業有盈利的情況下，根據成本倒推而得。據中國家電協會的預計，《辦法》的出臺可能會使家電行業的利潤率整體降低3%～4%。為了獲得補貼，一些大型家電企業也開始進入拆解領域。長虹公司于2010年6月成立了長虹格潤再生資源有限責任公司，從而實現了 “動脈”經營與 “靜脈”再生的同步，推動代表“動脈”的“產品市場流”和代表“靜脈”的“資源再生流”形成有機地結合，打造出了長虹獨特的大循環經濟，同時也開創了我國家電企業布局廢舊家電回收業務的新模式。

4.2 對SCR廢催化劑回收產業的啟示

通過對廢舊家電及電子產品回收產業政策的解讀，提示我們可以通過以下工作來促進SCR廢催化劑回收產業的發展。

4.2.1 建立SCR催化劑使用報廢的技術標準

現行的《火電廠煙氣脫硝工程技術規范——選擇性催化還原法》，未對SCR催化劑的使用報廢期限或報廢指標進行規定，建議有關部門盡快形成SCR催化劑使用報廢的技術標準，并進一步對催化劑的使用管理，特別是報廢管理及上報程序做出規定，使催化劑的報廢情況能夠得到實時的監控，為確保煙氣的脫硝效果和后續廢催化劑的回收處理工作做準備；同時建議新的SCR催化劑報廢標準補充原有技術規范中有關廢催化劑的無害化處理方式，即將SCR廢催化劑作為新的可再生資源加以利用。該項技術標準的實施對推動廢催化劑回收處理事業的啟動具有重要意義。

4.2.2 SCR廢催化劑回收處理技術應以國內自主知識產權技術為主，避免盲目引進技術

針對SCR廢催化劑的回收處理技術，國內已有不少公司和研究院所都在積極地進行產業化研究，并已展現出很多成果。總體來說，SCR廢催化劑的回收處理技術是以濕法冶金技術為基礎，與之相配套的是氯堿工業，國內從技術角度已完全突破，設備的國產配套也沒有問題，因此建議今后產業化的SCR廢催化劑處理技術應以國內自主知識產權技術為主，避免盲目地引進技術。

4.2.3 盡快建立脫硝特許經營模式，防范SCR廢催化劑從源頭上外流至非專業的處理企業

國內目前雖然還沒有專門針對SCR廢催化劑回收處理的生產企業，但存在一些能單獨回收廢催化劑中釩或鎢的小型企業，SCR廢催化劑在這些非專業的回收企業進行處理，將會產生大量的二次污染和巨大的浪費。為保證SCR廢催化劑的處理能在專門設置的處理企業中進行，我們需要防范SCR廢催化劑通過其他被收購轉移的方式流入非專業的處理企業，從源頭上杜絕SCR廢催化劑的無控外流。

對廢催化劑回收處理的干擾可能來自于一些長期從事廢品收購的個體或企業，也可能來自于提供催化劑再生服務的企業。要解決這一問題，可以從兩方面進行工作：1）盡快建立脫硝特許經營模式，使脫硝裝置內的催化劑處置權始終掌握在特許經營的企業手中，有效地鞏固SCR廢催化劑回收渠道的基礎；2）盡快成立專業的SCR廢催化劑的回收處理企業，通過回收處理公司與脫硝特許經營企業簽定SCR廢催化劑的回收處理協議，最終構建起完整的廢催化劑回收渠道。

4.2.4 由中電聯牽頭組建合資的股份制廢催化劑回收處理企業

電力行業是我國國有經濟占控制地位的關系國民經濟命脈和國家安全的行業，鑒于脫硝廢催化劑的產生總量較小，又屬于危險固廢必須要進行處理的狀況，若能在脫硝產業鏈中選擇合適的處理方式將是最佳的選擇。考慮到目前五大發電公司都擁有自己下屬的脫硝工程公司和配套的SCR催化劑生產企業，三大動力公司也都具備脫硝工程安裝資質，他們掌握了國內65%的脫硝工程總量，擁有最有利的SCR廢催化劑回收渠道，因此建議由中電聯牽頭組織行業內的企業共同組建廢催化劑回收處理的合資公司，在當前尚未形成脫硝特許經營模式的情況下，以合資公司的名義與各發電廠（即廢催化劑的所有者）簽訂廢催化劑的回收及處理協議，這樣不僅可保證廢催化劑的來源，使各發電廠解決了廢催化劑處理的后顧之憂，還有利于保障合資公司及時得到廢催化劑的治污費，以實現收支平衡，更好地生存與發展下去。電力企業參與脫硝產業的廢催化劑回收處理，有利于構建新型脫硝產業鏈的循環經濟模式，為進一步降低電價構成因素的環保成本，促進我國經濟發展具有意義重大。

目前我國的火電項目主要集中在華東、華北、華南和華中地區，西南和西北僅有少數。根據SCR廢催化劑的產生總量偏小及處理工藝需要與氯堿工業緊密結合的特點，不宜在多地廣泛建設，而應按照火電廠的分布情況，在最有利于縮短廢催化劑運距且有氯堿工業配套的地方建設數量不超過三家的技術先進的SCR廢催化劑處理企業，將周邊的廢催化劑匯集后統一處理。由這樣的SCR廢催化劑處理企業回收得到的V2O5、WO3和MoO3，可直接作為原料返回到SCR催化劑生產企業用于制造新的催化劑，回收得到的TiO2也可作為高檔的陶瓷色料而直接銷售，回收過程產生的副產物如：硅鎂渣（MgSiO3含量60%～70%）、鹽泥（CaCO3含量95%～99%）和硫酸鋇渣（BaSO4含量96%～99%）均是有價值的產品，可直接銷售給下游用戶。

4.2.5 有關廢催化劑治污費的問題

通過對SCR廢催化劑回收處理項目的經濟分析，得出的項目最低贏利模型中必須增加SCR廢催化劑的治污費為2600元/t（相當于1724元/m3催化劑，該成本為SCR催化劑售價的5.3%）。依照法律，這是應該由SCR催化劑生產及使用群體必須負擔的費用，也是煙氣脫硝總費用中的一個子項，這筆費用對平衡廢SCR催化劑回收項目本身的經濟指標具有重要作用。

在實際操作中，廢催化劑的治污費應該由催化劑的使用者和生產者負擔，具體體現在脫硝工程款中，由脫硝特許經營者收取，待催化劑使用達到報廢標準時，由脫硝特許經營者負責收集后送入廢催化劑處理企業，并向其支付廢催化劑的治污費用。

4.2.6 環保部門應加強對SCR廢催化劑回收處理的監管力度

目前各地政府及環保部門為監督火電廠的煙氣脫硝效果，已將煙氣排放指標的考核與脫硝電價掛鉤，從而有效保障了脫硝裝置的正常運行，因此建議環保部門加強對催化劑使用過程的監督上報制度，以隨時掌握催化劑的使用狀態及報廢催化劑的去向和處置情況，以徹底消除因SCR廢催化劑的處置不當而帶來的環境污染風險。

（略）