淺析廢煙氣脫硝催化劑再生環境污染防治

郝永利，黃 銳，胡華龍

（1.環境保護部固體廢物與化學品管理技術中心，北京 100029；2.重慶遠達催化劑制造有限公司，重慶 401336）

淺析廢煙氣脫硝催化劑再生環境污染防治

郝永利1，黃 銳2，胡華龍1

（1.環境保護部固體廢物與化學品管理技術中心，北京 100029；2.重慶遠達催化劑制造有限公司，重慶 401336）

隨著“十二五”期間國家對氮氧化物排放的控制越來越嚴格，選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝技術已被廣泛應用于火電廠的脫硝工程。概述了國內目前廢煙氣脫硝催化劑的產生情況、存在的環境風險；介紹了廢煙氣脫硝催化劑的再生方式、再生工藝，以及產污環節、污染物；提出了工廠化再生廢煙氣脫硝催化劑的環境污染防治方面的要求。

SCR廢催化劑；現場再生；環境污染防治

氮氧化物是大氣污染物的主要成分之一，我國氮氧化物排放量主要來自于燃煤電廠。燃煤電廠煙氣脫硝工藝主要采用選擇性催化還原法和選擇性非催化還原法。選擇性催化還原煙氣脫硝技術具有脫硝率高、選擇性好、成熟可靠等優點，被廣泛用于燃煤電廠。近年來，隨著氮氧化物減排工作的推進，選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝工藝在我國的熱電廠已得到廣泛應用。但在氮氧化物排放大幅度削減的同時，也產生了大量含有毒有害物質的廢煙氣脫硝催化劑。因此需要加強對廢煙氣脫硝催化劑的管理，防止其對人體健康和生態環境造成危害。

1 廢煙氣脫硝催化劑概況

目前，國內外火電廠90%以上的氮氧化物減排采用的都是選擇性催化還原煙氣脫硝工藝。脫硝催化劑是選擇性催化還原煙氣脫硝工藝的重要原材料，主要由二氧化鈦（TiO2，含量80%～90%）、五氧化二釩（V2O5，含量1%～5%）、三氧化鎢（WO3，含量5%～10%）或三氧化鉬（MoO3，含量1%～3%，主要用于板式催化劑）組成。脫硝催化劑的化學壽命約為2.4萬小時，由于孔道堵塞、堿金屬及砷等物質造成化學中毒、硫酸鈣等原因造成煙氣脫硝催化劑失活，70%～80%的失效、失活的廢煙氣脫硝催化劑可以再生，通過再生使廢煙氣脫硝催化劑的活性得到恢復或者提高，使其能夠循環使用直至其機械壽命終止。

2 廢煙氣脫硝催化劑的環境污染風險及國內的再生能力

2.1 環境污染風險

由于我國能源結構的原因以及火力發電的優勢，導致國內大部分熱電廠以煤炭為燃料進行供熱、發電。構成煤炭有機質的元素主要有碳、氫、氧、氮和硫等，此外，還有極少量氟、砷、汞、鉛、鈹等元素。脫硝催化劑安裝在煙氣脫硝反應器中，在煙氣脫硝的過程中，催化劑會富集煤炭燃燒過程中產生的汞、鉛、鈹、砷等重金屬。因此，廢煙氣脫硝催化劑除了二氧化鈦、五氧化二釩、三氧化鎢、三氧化鉬外，還含有汞、鉛、砷等重金屬。如不能得到安全、妥善的處理處置，對環境具有一定的潛在污染風險。

2.2 再生能力不足

由于經濟及技術等方面的原因，擬從事廢煙氣脫硝催化劑再生的企業一直持觀望態度，導致目前我國的廢煙氣脫硝催化劑再生利用能力嚴重不足。據了解，目前僅有數家廢煙氣脫硝催化劑再生的企業，主要分布在江蘇、重慶和四川等地，再生能力約為2萬立方米/年。隨著全國火電裝機容量的不斷增大，預計2020年以后全國的裝機容量將達到10億千瓦，同時將會產生20萬～30萬立方米的廢煙氣脫硝催化劑，按照70%～80%的廢煙氣脫硝催化劑可以進行再生，預計將有15萬～22萬立方米的廢煙氣脫硝催化劑需要再生，與目前的再生能力2萬立方米/年相比，廢煙氣脫硝催化劑再生的能力明顯嚴重不足。

3 工廠化再生

廢煙氣脫硝催化劑經過再生后，活性能夠得到恢復或提高，可使其實現循環使用。目前國內脫硝催化劑失效后的再生處理有兩種方式：一是現場再生，二是工廠化再生。由于我國煙氣脫硝工程起步不久，而且廢煙氣脫硝催化劑尚未大量產生，部分從事廢煙氣脫硝催化劑處理的企業采用現場再生方式。歐洲和美國最初的時候嘗試過現場再生，但在2005年以后美國的電廠不再采用現場再生方法。其根本的原因是美國的電廠和環境管理部門認為廢煙氣脫硝催化劑的現場再生是很危險的，極易造成現場環境和水源的污染，而且現場再生的催化劑也達不到煙氣脫硝要求的質量和性能要求。因此建議我國的廢煙氣脫硝催化劑采用工廠化再生方式進行再生，以避免造成二次環境污染。

3.1 預處理

從電廠運回的廢煙氣脫硝催化劑再生前必須進行預處理，首先應在密閉、具備良好通風條件的裝置內清除廢煙氣脫硝催化劑的表面浮塵和孔道內的積灰，在疏通催化劑淤堵的同時采取必要的防塵、除塵措施，產生的粉塵應集中收集。同時預處理場地要防風、防雨、防曬，并具有防滲功能，必須有液體收集裝置及氣體凈化裝置。

3.2 再生工藝

廢煙氣脫硝催化劑再生工藝關鍵技術包括：高壓水沖洗、超聲水洗、酸洗、活性植入和高溫焙燒，技術路線如下圖所示。采用超聲波清洗等技術，清潔廢煙氣脫硝催化劑表面孔隙，增大廢煙氣脫硝催化劑比表面積；通過酸洗等措施，可以深度清除廢煙氣脫硝催化劑表面吸附的有害金屬離子或化合物；采用浸漬等方法對廢煙氣脫硝催化劑進行活性成分植入，浸漬溶液應盡可能重復使用；對再生后的煙氣脫硝催化劑進行干燥或煅燒，最后按照《火電廠煙氣脫硝催化劑檢測技術規范》（DL/T 1286-2013）進行性能檢測，保證其滿足煙氣脫硝催化劑規范要求及國家有關要求。

脫硝催化劑再生工藝流程及主要設備圖

4 廢煙氣脫硝催化劑再生的污染防治要求

廢煙氣脫硝催化劑工廠化再生時產生污染物的環節主要包括預處理、清洗、酸洗、干燥或煅燒、廢水處理、廢氣治理等過程；污染物主要有預處理產生的大量粉塵；清洗和酸洗過程中產生的大量清洗廢水、廢渣，隧道窯產生的大氣污染物；廢水處理產生的污泥，廢氣治理產生的粉塵。因此需要針對產污環節及產生的污染物逐一進行治理。

4.1 廢氣

預處理產生的粉塵等污染物可采用旋風除塵器等設備進行處理，顆粒物、氮氧化物、汞及其化合物、鉛及其化合物、鎘及其化合物、鈹及其化合物等污染物排放應符合《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297）的相關要求。預處理作業區的工人應采取必要的勞動衛生防護措施，同時也要滿足《工作場所有害因素職業接觸限值—化學有害因素》（GBZ 2.1）要求。煅燒、干燥或焙燒等工藝環節產生的廢氣可采用活性炭吸附、布袋除塵等措施進行處理，鉛、汞、鈹及其化合物等污染物應符合《工業爐窯大氣污染物綜合排放標準》（GB9078）要求后集中排放。

4.2 廢水

再生過程產生的清洗廢水盡可能地全部回用；如需排放，廢水經處理后總鉛、總汞、總鈹、總砷、總鎘、總鉻、六價鉻等污染物應符合《污水綜合排放標準》（GB8978）有關要求，總釩應符合《釩工業污染物排放標準》（GB26452）的有關要求。酸洗廢水和浸取液應在廠內進行無害化處理后進入廢水處理設施與清洗廢水混合處理或委托有資質企業進行無害化處置；配備相關設施，收集和處理整個廠區內的初期雨水，以及因危險廢物溢出、泄漏或發生火災滅火時產生的污水。

4.3 廢渣

預處理、再生過程產生的各種粉塵、廢酸液、廢有機溶劑、廢水處理后的污泥、廢渣，建議區別對待，本著“減量化、資源化、無害化”的原則，盡可能減少固體廢物的產生，因此對于預處理產生的粉塵可參照燃煤電廠的粉煤灰處置方 式進行綜合利用；對于各種廢酸液、廢有機溶劑則建議重復使用，如不能繼續使用，則應交給具有相關資質的危險廢物經營單位進行利用、處理處置；而對于污泥、廢渣，由于富集了各種有毒有害的物質，建議進行無害化處理處置，然后進行安全填埋。

5 結語

綜上所述，針對廢煙氣脫硝催化劑的不斷產生，由于其本身具有一定的環境風險，同時因在燃煤煙氣脫硝過程中使用，富集了大量的重金屬元素及其化合物，建議采用工廠化再生方式進行再生，使其能循環使用，加強再生過程的環境管理和污染防治，避免造成二次污染。

Simple Analysis on Environmental Pollution Prevention of Waste Flue Gas Denitration Catalyst Recycling

HAO Yong-li, HUANG Rui, HU Hua-long

X705

A

1006-5377（2015）03-0048-03