廢棄SCR催化劑回收利用項目建設格局的分析

曾 瑞，郝永利

（1.四川省攀枝花市，四川 攀枝花 617000；2.環境保護部固體廢物與化學品管理技術中心，北京 100029）

廢棄SCR催化劑回收利用項目建設格局的分析

曾 瑞1，郝永利2

（1.四川省攀枝花市，四川 攀枝花 617000；2.環境保護部固體廢物與化學品管理技術中心，北京 100029）

闡述并分析了我國即將大量產生的煙氣脫硝SCR廢催化劑，及回收利用狀況，列舉出了適宜的SCR廢催化劑回收利用項目建設格局模式。

SCR廢催化劑；回收利用；建設格局

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的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。火電廠氮氧化物排放控制是我國“十二五”的重點工作之一。環保部《2009-2010年全國污染防治工作要點》明確提出：“全面開展氮氧化物污染防治。以火電行業為重點，開展工業氮氧化物污染防治。在京津冀、長三角和珠三角地區，新建火電廠必須同步建設脫硝裝置，2015年年底前，現役機組全部完成脫硝改造。”

為適應環保新的要求，史上最嚴格的火電排放新標準已于2012年1月1日頒布實施。為加快火電煙氣脫硝行業的發展，國家發改委已于2013年1月1日對火電廠煙氣脫硝執行電價補貼政策，補貼單價為0.008元/度電。

截至2014年1月，國內與煙氣脫硝產業相配套的SCR催化劑生產企業已近60家（大部分為蜂窩式SCR生產企業），總產能達到40萬～50萬m3/a。根據測算，2010～2015年底前全國需完成的SCR實施工程總量將達到10.6億kW，以燃煤機組對SCR催化劑需求量平均為0.8m3/MW計算，2010年至2015年底前SCR催化劑的需求總量為85.08萬m3。

SCR脫硝催化劑通常采用“2+1”的安裝方式，正常的催化劑使用壽命應為2～3年，而國產催化劑行業由于產能過剩，價格競爭激烈，導致了催化劑品質嚴重下滑，一般使用壽命僅為1～2年。我國從2012年開始大量使用國產SCR催化劑代替進口催化劑，造成了催化劑在使用過程中的廢棄量大大增加，根據催化劑實際的運行狀況，推算出從2014年開始國內將連續穩定產生SCR廢催化劑，其產生量也將逐年增加，達到穩定狀態時的最大產生量為13.75萬t/a。廢SCR催化劑本身是具有很高可再利用價值的資源，通過分離提純技術可以實現廢SCR催化劑中的TiO2、V2O5、WO3（或MoO3）的分離和回收，從而實現煙氣脫硝產業的物質大循環。

廢棄的SCR催化劑除自身含有V2O5、WO3（或MoO3）等有毒氧化物外，還夾雜有燃煤飛灰中的砷、汞、鉛等具有危險特性的重金屬物質，對人體健康和環境存在風險，在歐洲被定性為危險廢物；美國EPA雖然未將廢SCR脫硝催化劑列入危險廢物進行管理，但某些州的（如加利福利亞州）環保局認為廢SCR脫硝催化劑含有危險有害物質，要求按照危險廢物進行管理，不允許隨便傾倒。我國環境保護部污防司近期也在委托部屬固體廢物與化學品管理技術中心會同中國環境科學研究院固體廢物污染控制技術研究所等單位，研究起草《廢煙氣脫硝催化劑危險廢物經營許可證審查指南》，以規范廢煙氣脫硝催化劑經營許可證的審批工作，提升廢煙氣脫硝催化劑再生、利用的整體水平，防止在廢煙氣脫硝催化劑的再生、利用過程中對環境造成二次污染。

目前，國外還沒有哪個國家有單獨針對SCR廢催化劑回收利用的工業裝置，這是由于國外的電力供應結構與我國存在很大的差異，如日本的核電占其電力供應總量的90%左右，美國的煤電占其電力供應總量的30%左右，而中國的煤電則占電力供應總量的70%以上，故除中國外的其他國家在煤電上使用的SCR催化劑數量非常有限，這可通過全球脫硝催化劑載體鈦白粉的供應量得到佐證（除中國外，其他國家能提供SCR催化劑原料載體鈦白粉的企業共有4家，分別為日本石原2萬t/a、日本界化學0.3萬t/a、法國美利聯2萬t/a、莎哈利本3萬t/a），加之其催化劑質量上成，使用壽命較我國國產催化劑的壽命長數倍，因此國外SCR催化劑的廢棄產生比例和產生量均未達到可以單獨成立回收利用企業的程度；另外，基于各國在鈦冶煉工業、鎢冶煉工業及釩冶煉工業上發展水平各不相同，無法將SCR廢催化劑回收產物的產品定位為冶金工業的原料等級，也導致國外研究形成SCR廢催化劑回收利用成本高昂的結論。而在中國特有的煤電局面，以及釩、鎢、鈦冶金工業發達的基礎上，完全有實力和需求建立自己獨立的SCR廢催化劑回收利用體系。

由于我國不同地區的火電煙氣脫硝產業發展狀況各不相同，廢棄SCR催化劑的產生量也相差較大，若在每個省單獨設立一個廢催化劑的回收利用企業，則會出現某些地區因為廢催化劑產生量小而使得回收工程不具備經濟規模、回收項目難以良性運營的狀況；另外，各省對危險廢物跨省運輸的協作及處理處置的態度有所差異，也勢必會增加廢棄催化劑大規模集中處理的難度。因此，SCR廢催化劑回收利用工廠的建設需要以全局的觀點來審視，引導其以適宜的正確模式發展。本文在相關數據測算的基礎上，對未來廢棄SCR催化劑回收利用項目的建設格局進行了分析。

2 廢棄SCR催化劑的產生時間及產生量分析

2.1 國內火電項目安裝SCR工程的實施情況

根據相關預測，2015年底我國火電裝機容量將達到9.6億kW左右。若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39%的原有機組完成脫硝改造，因此到2015年底，現役火電機組完成脫硝改造的目標能夠基本實現。根據這一思路推算出各年火電安裝SCR工程的實施情況，測算依據為：1）2010年新增機組改造比例30%，2011～2015年新增機組改造比例50%，2015年之后新增機組改造比例100%；2）舊機組改造工程比例39%；3）每兆瓦需要SCR催化劑的量為1.33m3；4）每立方米催化劑的干基重量為0.5t；5）SCR脫硝工程占總改造工程量的比例為90%。

但實際上由于國內脫硝產業的經濟政策落實滯后，即脫硝電價政策從2013年1月1日起才開始在全國執行，使得國內火電脫硝改造工程進程延后。根據中電聯對2008～2011年脫硝工程實際實施情況的統計數據，及《“十二五”主要污染物總量減排目標責任書》要求2012年完成的重點減排項目名單中統計的2012年實施完成的煙氣脫硝工程總量，整理得出實際完成情況的測算，結果見表1。在測算實際完成情況時，考慮了國內目前SCR催化劑供應總量的實際變化情況，其中2013～2014年全國SCR催化劑的供應總量以25萬m3計，2014～2015年全國SCR催化劑的供應總量以40萬m3計，2015～2018年全國SCR催化劑的供應總量以40萬m3計。根據中電聯的預測，2020年后全國火電裝機容量將維持在11億kW，催化劑的總需求量將維持在25～30萬m3/a。

2.2 SCR廢催化劑產生時間及總量分析

根據表1的測算，2010～2017年底前全國完成的SCR實施工程總量將達到13.6億kW。根據燃煤機組對SCR催化劑需求量平均為0.8m3/MW計算，2010～2015年年底前SCR催化劑的需求總量為85.08萬m3； 2015年后預計火電發電量將以每年約47,000MW的速度增加，2016～2018年年底前SCR催化劑的需求總量為45.72萬m3，按照現有SCR催化劑的市場供應總量，到2015年底可全部完成對現役機組的脫硝工程改造。屆時SCR催化劑的需求總量將維持一個均衡的量，即在2022年之后，平均每年SCR催化劑的需求總量將穩定在25萬m3左右，不會再出現2013～2015年度的集中井噴式需求。表2為測算的各年SCR催化劑需求量。

SCR脫硝催化劑通常采用“2 + 1”的安裝方式，即先安裝2層催化劑，大約3年后，再加裝第3層；3層一起使用大概3年后，開始更換第一層，過2年后，更換第二層，再過2年后，更換第三層，如此循環往復（見表3）。根據這一規律，推算出從2014年開始國內將連續穩定產生SCR廢催化劑，其產生量將逐年增加。各年SCR廢催化劑的產生量如表4所示。

SCR廢催化劑若得不到相應的減量化處理， 2014年至2019年，全國的SCR廢催化劑將累計達到19萬噸；至2025年，SCR廢催化劑總量將累計達到82.86萬噸；同時由于SCR廢催化劑具備危害性，還將會給我國的土壤、水體帶來嚴重的污染威脅。

表1 實際各年火電項目安裝SCR工程的實施量 （單位：MW）

表2 各年SCR催化劑需求量

表3 SCR催化劑安裝方式

表4 各年SCR廢催化劑的產生量

表5 不同產量規模的投資決策指標

3 SCR廢催化劑回收利用項目建設格局分析

3.1 SCR廢催化劑回收利用項目建設的經濟規模分析

在相同的SCR廢催化劑回收利用工藝下，從不同產量規模的財務模型測算來分析回收利用項目的經濟規模，表5為不同產量規模的投資決策指標。根據表5的測算結果，能產生贏利的產量規模最小為5000t/a，而當產量規模為2萬t/a時，具有較理想的贏利能力。

3.2 SCR廢催化劑2020年產生量的測算

2024年煙氣脫硝產業將實現新催化劑的安裝量與廢棄量相同，即催化劑的廢棄量將維持連續穩定最大量的狀態。因此按照全國2024年預計的火電裝機總容量11億kW及各省市的裝機容量占比，推算出2024年我國31個省市廢棄SCR催化劑的產生量（見表6），以此作為后續分析的基礎。

3.3 SCR廢催化劑回收利用項目建設格局分析

按照SCR廢催化劑經濟可行的最低建設規模5000t/a，結合各省市的地理特點，采取以中心地建設、服務周邊的模式，在建設地工廠數量唯一的前提下，得到如下對廢棄SCR催化劑回收項目建設模式的意見（見表7）。

按照表7的建設規劃，廢棄SCR催化劑回收項目將可在全國形成共10家的回收工廠，總回收量143,000t/a，可滿足2020年以后未來5～10年火電煙氣脫硝產業發展的配套需求。

4 相關建議

（1）SCR廢催化劑回收利用項目宜采用整體規劃、分期建設的模式

根據SCR廢催化劑產生的規律，各地在項目建設時宜參照表7的項目規模進行整體規劃，而建設實施過程則需采用分期方式，一期建設規模應控制為2500t/a（相當于5000m3/a）以滿足未來環保政策對建設規模的初步要求，后期再根據廢催化劑的產生量來逐步擴大回收處理的能力，最終達到完全處理的規模。

（2）各省市應在危廢的運輸管理上協調一致，為SCR廢催化劑的跨省市運輸提供便利，實現廢催化劑相對集中處理的運營模式

項目建設地的環保局應以開放式的胸懷接納周邊省市的廢棄催化劑進入本地區回收利用，只要嚴格規范廢催化劑利用企業的特許經營許可資質并加強監管，就不會因該項目的存在給自身帶來更多的環境風險，反而會因項目的良好經濟性給當地經濟帶來新的增長點。

表6 2024年31個省市火電裝機容量及SCR廢催化劑產生量估算

表7 廢棄SCR催化劑回收利用項目建設地及建設規模

（3）建議有資質的環保企業與國資電力、動力集團以混合所有制的方式共同經營SCR廢催化劑的回收利用項目

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，又屬于必須要進行處理的危險固廢，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廢催化劑回收的渠道，若掌握廢催化劑回收利用技術的有資質的環保企業能與這些國資電力、動力集團聯手，共同從事SCR廢催化劑的回收利用，將更有利于SCR廢催化劑的整個回收利用事業的規范化發展。

Analysis on Project Construction Pattern of Abandoned SCR Catalyzer Recovery and Utilization

ZENG Rui1, HAO Yong-li2
(1. Panzhihua City of Sichuan Province, Sichuan Panzhihua 617000; 2. Supervision Technical Center of So lid Wastes and Chem icals, Ministry of Environmental Protection, Beijing 100029, China)

The paper expatiates and analyzes the SCR abandoned catalyzer of flue gas denitration which w ill be generated g rea tly in our coun try and the status o f recove ry and utiliza tion. The paper also enume rates the pa ttern m odels of pro jec t construction of the SCR abandoned catalyzer recovery and utilization.

SCR abandoned catalyzer; recovery and use; construction pattern

X705

A

1006-5377（2014）09-0041-05