在過去幾年中，我國對(duì)氮氧化物的排放控制變得越來越重要。本文將介紹和預(yù)測(cè)國內(nèi)燃煤電廠在脫硝催化劑使用方面的情況，并討論了催化劑失活的原因以及目前國內(nèi)和國際上再生和回收處理催化劑失活的方式。此外，還提出了電廠在催化劑運(yùn)行維護(hù)方面需要注意的問題。
失活原因分析
當(dāng)脫硝裝置運(yùn)行一段時(shí)間后，其脫硝效率會(huì)下降，主要原因是催化劑的活性逐漸衰減。失活催化劑可分為物理堵塞、化學(xué)中毒、燒結(jié)和磨損等類型。物理堵塞是由灰塵阻塞催化劑的孔道和微孔引起的?；瘜W(xué)中毒包括堿金屬中毒、堿土金屬中毒、砷中毒、磷中毒、硫銨中毒等多種類型。物理堵塞和化學(xué)中毒的催化劑可以通過再生來恢復(fù)活性。
催化劑燒結(jié)是指催化劑在高溫條件下（超過450度）連續(xù)運(yùn)行后，其相態(tài)發(fā)生變化，導(dǎo)致比表面積減小。磨損是指催化劑的機(jī)械強(qiáng)度發(fā)生變化。燒結(jié)和磨損的催化劑無法再生。
失活催化劑的處理
2.1 國外再生處理
再生處理主要通過既定的工藝流程來恢復(fù)失效催化劑的活性。目前，在國際市場(chǎng)上成功推廣的專業(yè)脫硝催化劑再生技術(shù)公司并不多。例如，美國的coalogix公司擁有多項(xiàng)催化劑再生的專利技術(shù)，占據(jù)了美國催化劑再生市場(chǎng)的85%，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了超過57000m3的催化劑再生業(yè)績(jī)，涵蓋了蜂窩式、平板式和波紋板式等多種形式的催化劑。德國的Ebinger-Kat公司是世界上最早進(jìn)行SCR失效催化劑再生的企業(yè)之一，在全球范圍內(nèi)已經(jīng)成功實(shí)施了47000m3的蜂窩式、波紋板式和平板式催化劑再生項(xiàng)目，包括Cormetech、Topsoe、BHK、KWH等品牌。該公司的超聲波技術(shù)在歐美等發(fā)達(dá)國家得到廣泛應(yīng)用，并取得了良好的效果。
催化劑再生的基本流程如下：
第一步：超聲波清洗；
第二步：浸泡和沖洗；
第三步：補(bǔ)充活性組分，將催化劑浸泡在含有活性組分的溶液中一段時(shí)間，以補(bǔ)充因磨損等原因流失的活性組分；
第四步：熱處理，通過熱處理使再生后的催化劑恢復(fù)活性。
以上是常見的處理方案，具體方案會(huì)根據(jù)不同電廠催化劑失活的原因而定。例如，不同失活原因可能需要使用不同成分和濃度的浸泡液。
國外對(duì)于失活催化劑有兩種處理方式：再生和廢棄處理。對(duì)于結(jié)構(gòu)完整且仍具有一定活性的催化劑，可以進(jìn)行再生處理，并在檢驗(yàn)合格后繼續(xù)使用；對(duì)于無需再生的失活催化劑，應(yīng)進(jìn)行廢棄處理。
國外存在專業(yè)的失活催化劑處理公司，負(fù)責(zé)再生或廢棄處理失活催化劑。
2.2 國內(nèi)再生處理
國內(nèi)的福建龍凈環(huán)保與美國coalogix公司合資成立了首家擁有國外先進(jìn)SCR失效催化劑再生技術(shù)支持的企業(yè)。該企業(yè)應(yīng)用先進(jìn)的催化劑再生技術(shù)開展相關(guān)業(yè)務(wù)。此外，國內(nèi)的重慶遠(yuǎn)達(dá)、江蘇肯創(chuàng)和江蘇龍?jiān)吹裙韭暦Q掌握了國產(chǎn)的催化劑再生技術(shù)，為失效催化劑再生行業(yè)的發(fā)展做出了積極準(zhǔn)備。
目前，國內(nèi)失效催化劑的再生處理主要有兩種模式：現(xiàn)場(chǎng)再生和工廠再生?，F(xiàn)場(chǎng)再生僅是對(duì)表面沉積物和附載物進(jìn)行簡(jiǎn)單的物理化學(xué)清除，并重新負(fù)載一定量的化學(xué)活性物質(zhì)，無法有效恢復(fù)催化劑內(nèi)部微孔結(jié)構(gòu)和比表面積，因此只能作為臨時(shí)的非正常應(yīng)急措施，而不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的催化劑再生。
在現(xiàn)場(chǎng)再生過程中，失效催化劑中含有的V、Mo、W等元素以及清洗下來的As、Hg等重金屬會(huì)產(chǎn)生大量廢氣、廢水和廢渣。由于現(xiàn)場(chǎng)缺乏有效的無害化處理設(shè)備和系統(tǒng)，很容易對(duì)電廠周邊環(huán)境和水質(zhì)造成二次污染，對(duì)電廠工作人員的健康構(gòu)成較大風(fēng)險(xiǎn)。
工廠再生可以嚴(yán)格控制烘干和煅燒的環(huán)境，這對(duì)于化學(xué)活性物質(zhì)的負(fù)載過程至關(guān)重要。真正的工廠再生工藝是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程，并根據(jù)每個(gè)客戶的需求量身定制。
對(duì)于僅存在物理堵塞的催化劑來說，只需要經(jīng)過物理再生即可恢復(fù)活性；而對(duì)于發(fā)生化學(xué)中毒的催化劑，必須進(jìn)行化學(xué)再生才能恢復(fù)其活性。因此，選擇哪種再生方法取決于催化劑失活的原因。例如，對(duì)于受到嚴(yán)重堿金屬中毒的催化劑，可以采用酸液處理再生。然而，僅通過酸液處理可能無法完全去除As中毒。在實(shí)際的再生工藝中，通常會(huì)綜合使用多種方法。
2.3 關(guān)于廢棄處理
如果失效催化劑無法通過再生方式恢復(fù)活性，則只能進(jìn)行廢棄處理。即使失效催化劑具有再生價(jià)值，在經(jīng)過1-2次再生后也無法再生，最終將被視為廢棄催化劑。
2014年5月22日，國家環(huán)保部發(fā)布了關(guān)于加強(qiáng)廢煙氣脫硝催化劑監(jiān)管工作的通知和廢煙氣脫硝催化劑危險(xiǎn)廢物經(jīng)營許可證審查指南。該通知明確提出，應(yīng)優(yōu)先進(jìn)行廢煙氣脫硝催化劑的再生處理，無法再生的催化劑應(yīng)進(jìn)行無害化處理，并鼓勵(lì)開發(fā)和應(yīng)用廢煙氣脫硝催化劑的再生和安全處置技術(shù)。
這表明國家在政策層面上支持脫硝催化劑的再生和利用，并對(duì)廢煙氣脫硝催化劑的經(jīng)營許可證進(jìn)行管理，這有助于推動(dòng)脫硝催化劑再生和利用市場(chǎng)的快速發(fā)展。
2.4 回收
回收利用主要通過各種物理和化學(xué)方法將脫硝催化劑中有價(jià)值的部分（如鋼結(jié)構(gòu)、V2O5等）提取出來進(jìn)行循環(huán)利用。目前尚未大規(guī)模推廣應(yīng)用催化劑失活的回收利用；與此同時(shí)，對(duì)于不適合再生和回收處理的失效催化劑而言，由于其屬于危險(xiǎn)固體廢物，必須在獲得許可的危險(xiǎn)廢棄物填埋廠進(jìn)行處理。
電廠催化劑運(yùn)行維護(hù)應(yīng)注意的問題
3.1 關(guān)于燃料
在建設(shè)脫硝裝置時(shí)，電廠選擇催化劑是根據(jù)燃料成分來進(jìn)行設(shè)計(jì)和選型的。不同燃煤條件下的機(jī)組所需的催化劑成分和用量各不相同。因此，電廠在運(yùn)行期間使用的燃煤應(yīng)與最初選定催化劑時(shí)的燃煤條件基本一致。由于某些客觀條件限制，一些電廠可能使用高灰、高硫等燃煤，這會(huì)增加催化劑的磨損并大幅縮短其活性壽命。
3.2 關(guān)于催化劑的維護(hù)
對(duì)于脫硝裝置的運(yùn)行維護(hù)，電廠應(yīng)按照催化劑廠家的要求定期監(jiān)測(cè)催化劑單元的試驗(yàn)性能，以便及時(shí)跟蹤催化劑的活性，并為維護(hù)部門提供基礎(chǔ)資料，避免由于未及時(shí)進(jìn)行必要的檢修維護(hù)而導(dǎo)致催化劑活性降低甚至失活。嚴(yán)重情況下，催化劑可能無法再生，只能廢棄處理。
總結(jié)
對(duì)于廢棄的脫硝催化劑，通常有三種處理方式：再生、回收和廢棄處理?？紤]到催化劑的運(yùn)行成本和處置難度，催化劑再生是處理廢棄催化劑的首選方法。然而，并非所有失效的催化劑都可以進(jìn)行再生處理，如果通過再生方式無法恢復(fù)其活性，則只能進(jìn)行廢棄處理。即使失效催化劑具有再生價(jià)值，在經(jīng)過1-2次再生后也無法再生，最終將被視為廢棄催化劑。
回收利用主要通過各種物理和化學(xué)方法提取脫硝催化劑中有用的部分（如鋼結(jié)構(gòu)、V2O5等）以實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，但目前尚未大規(guī)模推廣應(yīng)用。對(duì)于不適合再生和回收處理的失效催化劑，由于其屬于危險(xiǎn)固體廢物，必須在獲得許可的危險(xiǎn)廢棄物填埋廠進(jìn)行處理。
電廠在催化劑的運(yùn)行維護(hù)方面需要注意燃料選擇和催化劑的定期監(jiān)測(cè)。確保所使用的燃煤與最初選定催化劑時(shí)的燃煤條件基本一致，避免增加催化劑的磨損和縮短活性壽命。此外，按照催化劑廠家的要求定期監(jiān)測(cè)催化劑單元的試驗(yàn)性能，并及時(shí)提供相關(guān)資料給維護(hù)部門，以確保必要的檢修維護(hù)工作得以及時(shí)進(jìn)行，避免催化劑活性降低甚至失活的情況發(fā)生。
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