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V2O5-WO3/TiO2型蜂窝式SCR废催化剂的回收利用

北极星环保网来源:浙能催化剂技术有限公司 霍文强等2016/12/26 15:01:31我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:脱硝技术 脱硝催化剂 SCR

北极星环保网讯:近年来随着我国烟气脱硝行业的发展,未来几年SCR脱硝催化剂将急剧增加,国内将面临严峻的SCR废脱硝催化剂处置问题。开展废催化剂的回收利用,不仅可以实现资源的循环利用,而且可以使废脱硝催化剂的有害部分减量化甚至无害化,解决相关环境污染问题。本文对开展废脱硝催化剂的回收利用的现状进行了综述。 

随着新的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)颁布,新一轮火电厂大气治理工作的重点转向氮氧化物的控制排放。新标准规定:从2014年1月1日开始,对重点区域的火电厂的NOx排放标准为100mg/Nm3;对于其他区域,2003年12月31日之前建成的火电厂执行的NOX排放标准为200mg/Nm3,2004年1月1日之后建成的火电厂执行的NOX排放标准为100mg/Nm3。《火电厂氮氧化物防治技术政策》指出:低氮燃烧技术应作为燃煤电厂氮氧化物控制的首选技术。当采用低氮燃烧技术后,氮氧化物排放浓度不达标或不满足总量控制要求时,应建设烟气脱硝设施。

在众多脱硝技术中,选择性催化还原法(SCR)烟气脱硝技术因其具有脱硝效率高,价格低,选择性好及受烟气组分局限性小等优点而成为燃煤机组中氮氧化物脱除的主流技术[1]。脱硝催化剂作为SCR脱硝技术的核心,通过一系列化学反应,能够有效降低燃煤发电过程中所产生烟气中的氮氧化物浓度,减少氮氧化物的排放量。

SCR废脱硝催化剂简介

目前,市场应用最广泛的SCR烟气脱硝催化剂为V2O5-WO3/TiO2型蜂窝式催化剂,该催化剂是以TiO2为载体,V2O5、WO3为活性成分,采用捏合方式将各种物料充分混合,再经模具挤出成型,最后经干燥和煅烧而成。

在理想状态下,脱硝催化剂可以长期使用,但由于实际运行过程复杂,多种因素都会导致脱硝催化剂催化剂活性降低,寿命缩短[2],目前国内蜂窝式SCR脱硝催化剂设计运行寿命为24000h[3]。SCR催化剂活性降低乃至失活的主要原因归纳来说可分为四种:1)砷(As)、碱金属(主要是K、Na)等引起的脱硝催化剂催化剂中毒;2)催化剂的堵塞;3)高温引起的烧结、活性组分挥发;4)机械磨损[4]。

随着脱硝催化剂催化剂使用时间的增长,由于上述问题,造成脱硝催化剂催化剂使用时活性降低,当下降到一定程度后,必需增加或者更换一层脱硝催化剂催化剂。在更换催化剂时,根据催化剂实际情况进行再生或废催化剂回收利用处理。

对于失活催化剂的处理,首先判定其是否具有再生价值,若再生的潜力很小,再生后催化剂的活性、选择性、耐磨性等不能达到理想程度,这样的再生处理只能带来人力和物力的浪费。如催化剂再生的潜力较大,再生处理后,还能够维持一定时间的运行,能够为企业减少很大的经济开支,才是企业应首选考虑的。但是催化剂再生次数有限,一般再生1~2次后就不能再生[5],最终将成为废催化剂(如图1所示)。

因SCR废催化剂中含有钒、钨等有毒金属,直接丢弃会造成环境污染,需要对SCR废催化剂进行回收利用处理。

SCR废催化剂的性质鉴定

就目前市场上常用的V2O5-WO3/TiO2型蜂窝式SCR脱硝催化剂而言, TiO2所占质量百分数为85~90%,V2O5所占质量百分数为1~5%,WO3所占质量百分数为5~10%。而催化剂在使用过程中也会吸附一些来自烟气中的有害物质,如砷、硫、氯等,这些有害物质随废催化剂排出也会对周围环境造成污染。

尽管部分文献认为SCR废催化剂因含有V2O5、WO3等有毒金属氧化物及使用过程中聚集的重金属,属于危险固体废弃物[6],但根据GB 5085.6-2007《危险废物鉴别标准 毒性物质含量鉴别》的国家标准,当钒含量超过3%(以V2O5计约5.4%)才能被确定为危险废物。所以按照此标准,废催化剂不属于危险固体废弃物。由于各电厂使用的煤种不同,煤燃烧时产生的烟气中含有的物质也不同,导致催化剂在使用过程中会吸附的一定量的其他物质,因此对于SCR废催化剂是否属于危险固体废弃物还需要根据实际检测结果判定。

4国外废催化剂回收利用现状[7]

1.1 日本

早在20世纪50年代,日本就注意到废催化剂回收利用的重要性。1970年日本颁布了固体废物处理与清除法律,确认废催化剂为环境污染物。1974年成立了废催化剂回收协会,会员约有32家企业。据统计,1975-1980年日本废催化剂的回收率不到40%,但已回收了有色金属约3万吨。在废催化剂回收利用协会的组织下,对催化剂的使用和生产展开了调查并根据废催化剂的组成、形状、载体、污染程度、中毒情况及产生的数量等情况,对废催化剂合理地进行了分类,并制定相应的回收利用工业。

由于日本工业集中,故其废催化剂便于集中回收,日本从废催化剂中回收的有用金属多达24种,通常由催化剂使用厂、催化剂生产厂及专门回收处理工厂三方协调回收事宜。

延伸阅读:

 燃煤电厂脱硝催化剂典型运行事故及对策

燃煤电厂SCR脱硝催化剂失活再生浅析

失活脱硝催化剂再生技术之300MW机组SCR脱硝催化剂再生工程

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