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关注 | 废烟气脱硝催化剂综合利用的现状和预测展望探讨

北极星电力网新闻中心  来源:《电力设备》  作者:印凯飞  2020/8/13 15:40:23  我要投稿  
所属频道: 火力发电   关键词: 脱硝 火电环保 燃煤电厂

北极星火力发电网讯:摘要:目前国内有关废烟气的脱硝催化剂综合利用技术已经全面普及,但它作为重要的固体危险废弃物其产生量正在逐年攀升,产能缺口尤其是无害化处置缺口较大,严重影响了我国生态环境的健康发展。因此提出“减量化、无害化、资源化”的相关技术优化措施以实现对废烟气脱硝催化剂的综合再生有效利用成为关键。本文探讨了催化剂的综合利用现状及再生、安全处置利用技术,并对它的未来综合利用发展前景进行了简单预测。

随着燃煤电厂超低排放改造的全面实施以及实现氮氧化物超低排放的目标,选择性催化还原(SCR,SelectiveCatalyticReduction)技术成为国内火电厂主流脱硝工艺,它虽然能够大幅度削减氮氧化物排放量,但却也同时产生了大量的废烟气脱硝催化剂,对生态环境和人体健康具有巨大的危害,可谓是火电厂日常生产的“双刃剑”。在《国家危险废物名录》(2016版)中,将烟气脱硝过程中产生的废钒钛系催化剂列为危险废弃物(HW50)。为了有效处理这问题,需要对废烟气脱硝催化剂的综合利用与安全处置利用技术进行深层次思考。

一、废烟气脱硝催化剂再生工艺的必要性与及其综合利用现状

(一)废烟气脱硝催化剂再生工艺的必要性

选择性催化还原技术是目前国内火电厂用于排放、削减控制氮氧化物的主要技术,被广泛应用于火电厂脱硝系统中,但在脱硝过程中,与催化剂接触的物料中的毒害成分会进入到催化剂中。若将废催化剂随意处置或填埋,其中的钒、汞等有毒有害成分进入水体和土壤后通过食物链危及人体健康。与此同时,SCR脱硝系统中新催化剂定期更换也大大加重了火电厂的运行成本与负担。不过,根据长期研究与实践却发现,采用再生工艺对脱硝催化剂进行处理,其脱硝活性能够快速恢复到正常水平,再生工程费用也只有原技术的40%左右,对火电厂的生产成本节约效果非常明显。

从科学角度讲,这种新工艺是对原本失活脱硝催化剂的再生技术优化,提高脱硝催化剂的火电厂脱硝装置循环综合利用效率,同时降低运行费用,因此该技术也成为失效催化剂处理的首选技术。

(二)综合利用现状

目前国内针对废烟气脱硝催化剂失活后的再生处理技术方案主要包含两种:现场再生和工厂化再生,基本上与国际上技术做法保持一致。不过目前现场再生技术已经不再使用,原因是它所产生的附载物及表面沉积物用简单的物理方法是较难清除的,而且其现场再生所附载的大量化学活性物质也会造成严重的环境污染,比如说失活的钒、钼、钨等重金属所产生的废水、废渣容易为火电厂周边环境带来二次污染威胁,对厂内工作人员的身体健康也非常不利。

工厂化再生技术可实现物理及化学方法的有效结合,将催化剂表面所存在的微孔堵塞物全部去除,同时也能有效清除掉其中的碱、磷、砷等化学有毒物质,通过工厂中的专用设备对再生催化剂烘干与煅烧,最后对再生催化剂的各项生产指标参数进行出厂检测。该过程可将废催化剂活性恢复到新鲜催化剂的85%以上,再生过程所产生废水处理合格后也可达标排放,不会造成二次生态环境污染。鉴于上述技术内容的合理性、可实施性及优越性,国家环保局也在2014年正式发布了《废烟气脱硝催化剂危险废物经营许可证审查指南》,其中明确指出要鼓励火电厂开展废烟气脱硝催化剂的技术再生过程,并将其作为火电厂日常生产应用的主流技术来做。当中废烟气脱硝催化剂的再生利用技术流程如下:

失效催化剂→接收/卸货→利用水实施湿法预清洗→对废水采用化学湿法清洗→超声波处理→离子去除→预干燥→活性组分再添加→煅烧→复活催化剂[1]

二、废烟气脱硝催化剂再生利用后的安全处置利用技术

废烟气脱硝催化剂在再生利用后可做资源化处理,在多种回收利用途径中为火电厂获取一定的经济收益。以某火电厂为例,研究人员充分利用了废烟气脱硝催化剂再生利用技术,合理安置处理再生后的废烟气脱硝催化剂。

(一)掺煤燃烧利用

某火电厂针对废烟气脱硝催化剂,在使用再生利用技术处理后与燃煤进行掺烧利用,燃烧所产生的飞灰与炉渣无毒无害可用于工业原料,火电厂对废烟气脱硝催化剂与燃煤掺烧的重金属炉膛内燃烧气化释放效果进行了验证,避免对环境产生二次污染。所以该火电厂考虑采用水泥窑配合处置废烟气脱硝催化剂,有效减小二次污染发生后的负面影响。

(二)新催化剂原料利用

对处理后的废烟气脱硝催化剂可尝试作用于制备新催化剂的辅助原料,这是该火电厂实现对催化剂二次资源化利用的又一手段。该方法在利用成本方面同样较低,在再生技术中保证催化剂不被烟气冲刷,且规避其它重金属有害成分存在,保证其组分与新催化剂基本相同,该火电厂将最高掺配比例调高到40%左右而无任何负面不良影响,如此可有效发挥其作为新催化剂原料的应有作用[2]。

(三)建材材料利用

废烟气脱硝催化剂在再生处理后还可应用于建材原材料领域,主要利用催化剂实施混凝土制备试验,保证掺入混凝土中的催化剂用量在5%以内,粉煤灰掺量则在10%以内,进而保证混凝土的流动性、抗渗性、力学性以及浸出毒性等等综合性能优化。不过考虑到废烟气脱硝催化剂本身所固有的典型性特征,还要结合它的重金属含量及催化剂运行环境思考二者关系。该火电厂也与建材企业相互合作共同思考这一技术应用,进一步为厂内日常生产节约成本。

(四)废物废液治理利用

由于废烟气脱硝催化剂的再生生产技术过程中会产生大量的粉尘、废酸液、废水等,针对这些废液及废物的处置治理需区别对待,要最大限度减少固体废物的产生,进而降低处理成本。目前该火电厂主要参照燃煤火电厂的粉煤灰处置方式来处置废脱硝催化剂,尽量重复利用可利用的废酸液与废溶液,不能二次利用的废物废液则全部过渡给拥有资质的危险废物经营企业单位做专业化处理,保证无害化处置治理原则,走废烟气脱硝催化剂健康化综合利用发展路线[3]。

三、废烟气脱硝催化剂再生综合利用的发展前景预测

在未来,针对废烟气脱硝催化剂的再生综合利用将继续遵循“减量化、无害化、资源化”基本原则,希望进一步延长催化剂本身的使用寿命与使用安全性。同时,相关部门也会督促火电厂企业最大限度减少废旧催化物的产生量,发展更多无害化处理与资源化再生利用技术。

再一点,结合分析法与试验验证法的无害化处理技术将会大行其道,它甚至可采用水泥固化稳定化技术来实现对废烟气脱硝催化剂的无害化处理应用。

再者,采用针对废烟气脱硝催化剂中钛、钨、钒的有效分离提取可降低催化剂生产成本,主要采用催化剂研磨料配合偏钛酸浆液可混合制备钛钨粉,并对钛钨粉加以资源化利用,主要运用于新催化剂的生产当中,实现新化学制备材料转化。

总结:

综上所述,对废烟气脱硝催化剂的综合利用要本着科学合理、绿色环保低成本的基本原则,并秉持创新技术优化以实现对固废材料的二次合理利用,做到减排增益,为火电厂日常生产提高效率,降低运行成本和污染排放的同时增加经济效益与社会效益。

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