燃煤电厂废烟气脱硝催化剂处理利用技术探讨
王乐乐，姚燕，王丽朋，杨晓宁，何川，孔凡海
【摘 要】随着国内脱硝技术的普及，废烟气脱硝催化剂作为固体危险废弃物的产生量逐年增加，其处置利用问题日趋突出。通过分析废烟气脱硝催化剂的产生途径和危害，提出了“减量化、无害化及资源化”的处置利用原则，根据该原则总结了可能的处置利用技术途径，并对相应的无害化处置和资源化利用方法优缺点进行了分析。相关技术的介绍与探讨，可为国内废烟气脱硝催化剂的后续处置利用及产业化发展提供参考。 【期刊名称】华电技术 【年(卷),期】2017(039)009 【总页数】4
【关键词】燃煤电厂；废烟气脱硝催化剂；无害化处置；资源化利用
1 概况
近年来，随着氮氧化物减排工作的推进，选择性催化还原(SCR)烟气脱硝工艺在国内火电厂得到广泛采用。在氮氧化物排放大幅度削减的同时，也产生了大量含有有毒有害物质的废烟气脱硝催化剂。环办函[2014]990号文《关于加强废烟气脱硝催化剂监管工作的通知》，首次明确将废烟气脱硝催化剂(钒钛系)列为危险废弃物，并指出“鉴于废烟气脱硝催化剂(钒钛系)具有浸出毒性等危险特性，借鉴国内外管理实践，将废烟气脱硝催化剂(钒钛系)纳入危险废物进行管理”。因此，为防止其对人体健康和生态环境造成危害，应进行废烟气脱硝催化剂的无害化处理和资源化利用[1]。
当前，国内针对不具备再生价值的废烟气脱硝催化剂普遍交由具有相应危险废
物经营许可资质的单位以安全填埋的方式进行处置，未能实现危险废弃物的资源化循化利用。本文通过对国内外现有废烟气脱硝催化剂处置、利用技术总结，分析其各自的优点和不足，探讨后续相关技术实现工业化运用的可行性。
2 废旧催化剂的产生
为满足国内严格的环保排放标准，“十二五”期间，火电厂SCR烟气脱硝设施集中上马。按照催化剂的生命周期，“十三五”期间，废旧催化剂的产生量将逐年增加，其面临的处理处置难题也日益突出。火电厂废旧SCR催化剂的产生主要有以下几个来源[2]。
(1)催化剂物理结构破损。催化剂的物理结构破损伴随其运输、安装及使用过程，如图1所示。物理结构破坏的催化剂将不具备再生条件，其作为危险废弃物，不允许随意储存、处置。
(2)催化剂烧结。催化剂使用过程中，烟气温度过高时会造成催化剂烧结。烧结会导致催化剂表面的活性成分团聚及载体晶型的变化，因此烧结后的催化剂无法通过再生方式使恢复其活性，只能作为废弃催化剂进行处置。目前，由于火电厂SCR运行烟气温度通常可控制在300～420 ℃，催化剂出现烧结的案例较少。
(3)多次再生使用的催化剂。催化剂再生通常包括清灰、清洗、负载、煅烧等环节，多次再生及长期运行后的催化剂比表面积呈逐渐下降的趋势，且再生过程中易出现催化剂内裂的风险，如图2所示。多次再生后的催化剂最终将出现催化剂几何结构不完整、机械强度下降严重而不具备再生条件。根据国外实践经验，部分脱硝催化剂再生次数多达3～4次，但最终需要报废处置。
废烟气脱硝催化剂除了TiO2，V2O5，WO3外，还含有铬、铍、砷和汞等重
金属。据中国环境科学研究院对我国部分燃煤电厂产生的废烟气脱硝催化剂的危险特性分析结果表明，废烟气脱硝催化剂的主要危险特性为浸出毒性，其废催化剂中的铍、铜、砷的浸出浓度普遍高于新脱硝催化剂；部分企业废烟气脱硝催化剂中铍、砷、汞的浸出浓度超过GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》的有关要求。如不能妥善进行资源化、无害化处理，易造成环境污染。
3 废旧催化剂处置利用技术
3.1 废旧催化剂分类
火电厂SCR废旧催化剂处理处置之前首先要对其进行分类，不同产生途径和使用环境所产生的废催化剂毒性不同，故其处理处置方式也应有所差异。就当前火电厂SCR废催化剂的产生，主要将其分为以下3类。
(1)催化剂生产、运输及安装过程中产生的废旧催化剂，此类催化剂的主要成分与新催化剂相同，没有经过烟气冲刷和粉尘聚集。
(2)对于燃油、燃气发电厂所使用的催化剂，锅炉烟气中未含有飞灰及其他重金属等有毒有害成分，因此长期服役后的废催化剂成分也与新催化剂接近。 (3)对于燃煤、生物质及垃圾发电厂等，烟气粉尘中含有一定量的重金属成分，因此废旧催化剂中可能含有砷、汞、镉等有毒成分，其具体种类、含量与锅炉燃料有关。燃烧不同煤种的锅炉，SCR废催化剂的毒性亦有区别，在开展废催化剂的处理和处置之前，应先进行废催化剂的毒性鉴别和分类。 3.2 废旧催化剂处理利用
参照环发〔2012〕123号《“十二五”危险废物防治规划》的指导原则，废旧SCR催化剂作为危险固体废弃物，其处理处置亦应遵循“减量化、无害化及资
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