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表1常用失活SCR催化剂清洗方法比较
经多年的工业清洗经验及SCR脱硝催化剂的清洗再生工程实践,我们针对性地研究了不同的清洗工艺及相关药剂、装置,以满足实际生产需要。
4 SCR脱硝催化剂深度清洗技术的工业应用
4.1适用范围
适用失活SCR催化剂再生或处置生产作业中深度清洗作业。
4.2技术优势
(1)采用多种清洗手段有效组合,通过一系列清洗设备配套可实现表层除灰、深度清洗。设备成本可控,操作易学,使用安全。清洗废水处理方面,采用废水零排放工艺设计。
(2)在化洗环节重点采用专利清洗剂,该清洗剂通过化学反应或疏松堵孔物,能有效除去砷、汞及微孔铵盐、堵塞物,解决了催化剂中毒和铵盐堵塞问题,药剂对人、设备及产品没有影响,使用安全、对环境无害。
4.3清洗工艺
不同厂家、批次催化剂失活原因存在差异,清洗工艺也有所区别,最常见的清洗工艺流程简述如下:干法清洗—高压水射流清洗—鼓泡清洗—超声波清洗—化学清洗—漂洗。
4.3.1清洗过程
(1)干法清洗。利用大功率的负压吸尘器除去黏附尚且不牢的浮灰和孔道堵塞物;必要时再采用压缩空气进一步去除催化剂单元体表层或孔道浮灰、堵塞物。
(2)射流清洗。将催化剂移入专用射流工位,利用额定压力的SCR脱硝催化剂专用射流清洗机进行冲洗,除去黏附尚且不牢的浮灰和孔道堵塞物;冲洗压力过大会损失催化剂基体,过小达不到除灰效果,冲洗压力一般不大于0.5MPa。
(3)鼓泡清洗。采用专用鼓泡清洗装置,利用压缩空气进行鼓泡,进一步去除催化剂单元体表层或孔道浮灰、堵塞物。
(4)超声波清洗。利用高频超声装置,进一步清洗去除催化剂单元体孔道、催化剂微孔堵塞物,超声波清洗对装置要求比较高,我公司采用专利装置,除灰垢效果良好且不损伤催化剂基体。
(5)化学清洗。前面所述干法、射流、鼓泡和超声波清洗为物理机械清洗,清洗程度很有限,对黏附不牢的表层灰垢去除相对较好,深度除灰和去除有害的其它化学成分需采用化学清洗的方法。根据取样分析,判断催化剂失活机理,判断是催化剂内含有Na+、K+等碱金属离子、硫酸钙、二氧化硅等污垢导致失活,还是催化剂中毒导致部分活性丢失,或者其他原因,根据检测结果,选用不同的化学清洗方法。根据以往检测结果及成功运作项目经验,绝大部分催化剂清洗可使用专利清洗药剂,去除Na+、K+等碱金属及重金属离子,扭曲难除污垢晶键形态,使顽固性硫酸钙、二氧化硅等污垢发生溶胀效果,达到去除目的。化学清洗环节在整个清洗过程中最为关键,清洗不当会造成催化剂活性成分流失,或基体受损,更甚可能加重中毒和堵塞,需采用专利清洗装置,针对不同催化剂,失活原因也不同,需对症下药,施工控制指标也随之变化,必要时为增加清洗效果,可采取加温或超声波辅助。
(6)去离子水清洗。使用去离子水进一步冲洗,清除前工艺遗留下的粉尘、污垢及化学清洗剂,为下一步再生处理创造清洁的界面;
(7)特殊工况下SCR催化剂清洗。实际生产中,发现有些批次催化剂堵孔十分严重,表现在单元体堵孔率高;堵塞物板结,坚硬牢固。强行疏堵,必然造成催化剂基体损坏,常规清洗又无法达到疏通指标,这种情况下,采用专用化学药剂浸泡,逐步疏松、剥离,清洗时间相对比较长,但可达到清洗疏通率指标,而且不会损伤催化剂。
4.3.2清洗废水处理
清洗废水处理工艺见图1。如图1所示,清洗废水泵入调节池除硬、除重金属。在进行沉淀后,上清液进入pH反应池,加入酸/碱搅拌混合,再进入反应池充分反应后,进入斜管沉降池进行沉降固液分离,沉泥进入储泥池,制泥饼收集处理。上清液进入中和反应池,继续调节酸碱度。满足膜设备入水条件后,进行膜处理。膜处理产水进行回用,浓水进行蒸发结晶,蒸馏水回用,结晶盐收集处理。
图1清洗废水处理工艺流程简图
整个水处理末端产物为回用水和废固(泥饼和结晶盐),实现了废水零排放的终极目标,节约了水资源,避免了废水排放带来的环境污染。
4.3.3清洗效果及检测
(1)清洗外观检测。目测清洗完毕催化剂模块,采用强光手电,从上至下或从下至上平行孔道照射,观察表面是否还有浮灰、孔道是否堵塞、基体是否损坏等,拍照并记录。清洗疏通率一般≥99%,清洗效果,以某电厂催化剂清洗为例,如图2、图3、图4所示。
(2)SCR催化剂成分检测。检测催化剂组分中钠、钾、砷、汞、钙、镁等非原催化剂固有的化学物质含量,与新催化剂各项化学成分进行比对,参照新催化剂质量标准,判断清洗是否达标。
图2失活SCR催化剂清洗前
图3失活SCR催化剂清洗后
图4失活SCR催化剂清洗后局部图
5结语
本文立足多年的清洗再生工程经验以及实际技术应用效果,总结了失活SCR催化剂清洗的主流技术和关键环节,希望能够对从事该生产再利用的企业单位有所帮助。
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