在過去幾年中，我國對氮氧化物的排放控制變得越來越重要。本文將介紹和預測國內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行維護方面需要注意的問題。
失活原因分析
當脫硝裝置運行一段時間后，其脫硝效率會下降，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、化學中毒、燒結和磨損等類型。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。物理堵塞和化學中毒的催化劑可以通過再生來恢復活性。
催化劑燒結是指催化劑在高溫條件下（超過450度）連續(xù)運行后，其相態(tài)發(fā)生變化，導致比表面積減小。磨損是指催化劑的機械強度發(fā)生變化。燒結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失效催化劑的活性。目前，在國際市場上成功推廣的專業(yè)脫硝催化劑再生技術公司并不多。例如，美國的coalogix公司擁有多項催化劑再生的專利技術，占據了美國催化劑再生市場的85%，已經實現(xiàn)了超過57000m3的催化劑再生業(yè)績，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行SCR失效催化劑再生的企業(yè)之一，在全球范圍內已經成功實施了47000m3的蜂窩式、波紋板式和平板式催化劑再生項目，包括Cormetech、Topsoe、BHK、KWH等品牌。該公司的超聲波技術在歐美等發(fā)達國家得到廣泛應用，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間，以補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活性。
以上是常見的處理方案，具體方案會根據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。
國外對于失活催化劑有兩種處理方式：再生和廢棄處理。對于結構完整且仍具有一定活性的催化劑，可以進行再生處理，并在檢驗合格后繼續(xù)使用；對于無需再生的失活催化劑，應進行廢棄處理。
國外存在專業(yè)的失活催化劑處理公司，負責再生或廢棄處理失活催化劑。
2.2 國內再生處理
國內的福建龍凈環(huán)保與美國coalogix公司合資成立了首家擁有國外先進SCR失效催化劑再生技術支持的企業(yè)。該企業(yè)應用先進的催化劑再生技術開展相關業(yè)務。此外，國內的重慶遠達、江蘇肯創(chuàng)和江蘇龍源等公司聲稱掌握了國產的催化劑再生技術，為失效催化劑再生行業(yè)的發(fā)展做出了積極準備。
目前，國內失效催化劑的再生處理主要有兩種模式：現(xiàn)場再生和工廠再生?，F(xiàn)場再生僅是對表面沉積物和附載物進行簡單的物理化學清除，并重新負載一定量的化學活性物質，無法有效恢復催化劑內部微孔結構和比表面積，因此只能作為臨時的非正常應急措施，而不能實現(xiàn)真正意義上的催化劑再生。
在現(xiàn)場再生過程中，失效催化劑中含有的V、Mo、W等元素以及清洗下來的As、Hg等重金屬會產生大量廢氣、廢水和廢渣。由于現(xiàn)場缺乏有效的無害化處理設備和系統(tǒng)，很容易對電廠周邊環(huán)境和水質造成二次污染，對電廠工作人員的健康構成較大風險。
工廠再生可以嚴格控制烘干和煅燒的環(huán)境，這對于化學活性物質的負載過程至關重要。真正的工廠再生工藝是一個復雜的物理化學過程，并根據每個客戶的需求量身定制。
對于僅存在物理堵塞的催化劑來說，只需要經過物理再生即可恢復活性；而對于發(fā)生化學中毒的催化劑，必須進行化學再生才能恢復其活性。因此，選擇哪種再生方法取決于催化劑失活的原因。例如，對于受到嚴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。在實際的再生工藝中，通常會綜合使用多種方法。
2.3 關于廢棄處理
如果失效催化劑無法通過再生方式恢復活性，則只能進行廢棄處理。即使失效催化劑具有再生價值，在經過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)布了關于加強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廢物經營許可證審查指南。該通知明確提出，應優(yōu)先進行廢煙氣脫硝催化劑的再生處理，無法再生的催化劑應進行無害化處理，并鼓勵開發(fā)和應用廢煙氣脫硝催化劑的再生和安全處置技術。
這表明國家在政策層面上支持脫硝催化劑的再生和利用，并對廢煙氣脫硝催化劑的經營許可證進行管理，這有助于推動脫硝催化劑再生和利用市場的快速發(fā)展。
2.4 回收
回收利用主要通過各種物理和化學方法將脫硝催化劑中有價值的部分（如鋼結構、V2O5等）提取出來進行循環(huán)利用。目前尚未大規(guī)模推廣應用催化劑失活的回收利用；與此同時，對于不適合再生和回收處理的失效催化劑而言，由于其屬于危險固體廢物，必須在獲得許可的危險廢棄物填埋廠進行處理。
電廠催化劑運行維護應注意的問題
3.1 關于燃料
在建設脫硝裝置時，電廠選擇催化劑是根據燃料成分來進行設計和選型的。不同燃煤條件下的機組所需的催化劑成分和用量各不相同。因此，電廠在運行期間使用的燃煤應與最初選定催化劑時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，這會增加催化劑的磨損并大幅縮短其活性壽命。
3.2 關于催化劑的維護
對于脫硝裝置的運行維護，電廠應按照催化劑廠家的要求定期監(jiān)測催化劑單元的試驗性能，以便及時跟蹤催化劑的活性，并為維護部門提供基礎資料，避免由于未及時進行必要的檢修維護而導致催化劑活性降低甚至失活。嚴重情況下，催化劑可能無法再生，只能廢棄處理。
總結
對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。考慮到催化劑的運行成本和處置難度，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行再生處理，如果通過再生方式無法恢復其活性，則只能進行廢棄處理。即使失效催化劑具有再生價值，在經過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方法提取脫硝催化劑中有用的部分（如鋼結構、V2O5等）以實現(xiàn)循環(huán)利用，但目前尚未大規(guī)模推廣應用。對于不適合再生和回收處理的失效催化劑，由于其屬于危險固體廢物，必須在獲得許可的危險廢棄物填埋廠進行處理。
電廠在催化劑的運行維護方面需要注意燃料選擇和催化劑的定期監(jiān)測。確保所使用的燃煤與最初選定催化劑時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)測催化劑單元的試驗性能，并及時提供相關資料給維護部門，以確保必要的檢修維護工作得以及時進行，避免催化劑活性降低甚至失活的情況發(fā)生。
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