废弃脱硝催化剂可再获新生?

当前, 全国燃煤电厂等企业普遍加装选择性催化还原烟气脱硝装置, 未来几年, 国内将产生一定数量的废烟气脱硝催化剂 (钒钛系) , 若随意堆存或不当利用处置, 将造成环境污染和资源浪费。为切实加强对废烟气脱硝催化剂 (钒钛系) 的监督管理, 2014年8月, 环境保护部网站发布了《关于加强废烟气脱硝催化剂监管工作的通知》, 将废烟气脱硝催化剂管理、再生、利用纳入危废管理, 要求提高其再生和利用处置能力。

废烟气脱硝催化剂有哪些再生处理方式, 处理方式的不同, 其再生效果有何不同, 有无二次污染?这是大家最关注的问题。

废烟气脱硝催化剂经过再生后, 活性能够得到恢复或者提高, 使其实现循环使用。目前, 国内脱硝催化剂失效后的再生处理有两种方式:一是现场再生, 二是工厂化再生。由于我国烟气脱硝工程起步不久, 而且废脱硝催化剂尚未大量产生, 部分从事废烟气催化剂处理企业则采用现场再生方式。

工厂化再生是国际上主流催化剂再生方案, 可根据不同的中毒情况进行分析, 有针对性地进行清洗、再生, 通常能达到或者超过初始的活性K值。

欧洲和美国最初的时候尝试过现场再生, 但在2005年以后美国电厂不再采用现场再生方法。其根本的原因就在于美国电厂和环境管理部门认为现场再生是很危险的, 极易造成现场环境和水质的污染;如采取整个现场工作区域用帐篷看护等必要措施, 则现场施工成本太高, 还不如工厂化再生经济, 而且现场再生的催化剂不能达到烟气脱硝要求的质量和性能。

工厂化再生一天能达到30~60个模块的能力, 而现场再生由于受到许多现场条件的制约, 其生产能力远低于工厂化再生的日处理量, 且不能再生的废弃 (或报废) 催化剂在现场根本无法处理。

另从再生效果上来看, 工厂化再生能够根据催化剂的不同的中毒情况进行分析, 有针对性地进行清洗、再生, 通常能达到或者超过初始的活性K值;而现场再生过程仅仅是把催化剂表面沉积物和负载物用物理化学方法简单清除, 然后负载一定量的化学活性物质, 催化剂内部的微孔畅通度无法得到有效的恢复, 催化剂比表面积不能得到完全复原;所以其活性不能完全恢复到原始新催化剂的水平, 且其失活速率远大于工厂化再生的催化剂。

真正的工厂再生工艺是一个复杂的物理化学过程, 工厂化再生的催化剂能够有效控制再生后的催化剂化学组分, 能够为每一个客户量身定做, 可以使催化剂恢复到100%的性能。而现场再生催化剂由于无法严格控制再生工艺, 以至于再生催化剂的失活速率很难达到与新催化剂相似的失活速率, 而工厂化再生在国外具备有成熟的工艺和实际使用数据, 失活速率几乎同新催化剂保持一致。

工厂化再生不但可以对再生过程中产生的废水处理后达标排放, 还可以对无法再生的废弃催化剂进行无害化处理, 无二次污染。

清洗烟气催化剂有毒物质, 必须在一个保证人员和环境安全的场所内进行, 防止扬尘和潜在的化学泄露物质。工厂化再生拥有专门的废水处理设施, 可以对再生过程中产生的废水进行系统地有效地处理, 处理后排放废水中的砷及其他重金属的含量远远低于国家《污水综合排放标准》限值。

由于上述重金属无害化处理设备和废水处理系统无法在现场建设, 现场再生可能只能设置简易的污水处理装置, 无法对催化剂清洗过程中产生大量的含有砷、钒、钼、钨等重金属进行有效的无害化处理, 导致再生过程产生的废水、废渣、废液无法满足《污水综合排放标准》的要求, 极易对电厂周边环境和水质形成二次污染, 并容易对电厂工作人员产生较大的健康风险。

无论使用何种方法, 在催化剂再生的活性物质再植入过程中都会使用到高浓度的含钒、钨等重金属离子化合物的化学再生液, 工厂化再生可以在工厂区域内严格控制再生液的使用和运输;而现场再生必须在电厂内使用再生液, 存在运输和使用中的安全隐患。催化剂再生过程要使用V2O5等化学用品, 特别是钒在高温下挥发性强, 伴随着再生清洗液在高温下产生的蒸汽很容易被人体吸附造成危害, 所以在清洗、再生过程中必须要有严格的安全防护和控制步骤。而现场再生则无法达到上述要求, 存在着较大的环境污染风险。

工厂化再生可以严格控制烘干煅烧的环境, 这对化学活性物的负载过程的有效性和保持催化剂的机械强度至关重要。由于现场条件有限及缺乏大功率的有效的温控设备, 因此无法对催化剂进行有效的热处理, 也容易导致活性恢复不完全或者失活速率增快。

总体来说, 经过工厂再生的催化剂与现场再生的催化剂在性能上有本质的区别。虽然现场再生可能暂时使催化剂恢复一定的活性, 但是由于没有从根本上去除中毒物质, 容易造成无法恢复初始活性并在短时间内再次失活。工厂化再生就是彻底解决现场再生缺陷的措施, 同时考虑美国等成熟市场的实践证明, 建议我国烟气脱硝催化剂再生采用工厂化再生方式, 从而促进废烟气脱硝催化剂再生整个行业的健康、快速发展。