[发明专利]失效脱硝催化剂再生的方法

说明书

技术领域

本发明涉及清洗液用的组合物及其应用和失效的SCR催化剂的活性恢复方法。

背景技术

我国主要以煤炭作为主要能源结构，其燃烧向大气环境中排放大量的氮氧化物(NOx)，是造成区域性雾霾、酸雨等污染事件的重要前体物，是我国最主要的大气污染物之一。在这种形势下，“十二五”开始我国针对NOx排放的环境法规愈加严厉。2012年1月1日实施的《火电厂大气污染物排放标准》中规定新建火电机组NOx排放量要达到100mg/Nm³。2014年8月23日，国家发改委、环保部、国家能源局三部委联合下发《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014～2020年)》，对燃煤机组提出NOx排放量低于50mg/Nm³的严格要求。《国家环境保护“十三五”规划》明确要求到2020年我国NOx的排放总量要在2015年排放量2046.2万吨的基础上降低15％。截至2015年底，投运烟气脱硝的机组已占我国煤电机组容量的87％。

脱硝催化剂是整个脱硝系统的核心，通常占初期投资的30～40％。然而催化剂在实际运行过程中会产生中毒、积炭、积灰、烧结、表面形成水合物、活性组分流失、机械磨损和破坏等而失效，因此其实际运行过程中寿命仅为3年左右，随着时间的推移大量的脱硝催化剂将被废弃，如果处置不当将会对环境产生严重的二次危害。2014年8月5日，环保部发布的《关于加强废烟气脱硝催化剂监管工作的通知》明确：将废烟气脱硝催化剂(钒钛系)纳入危险废物“HW49其他废物”进行管理(在2016年8月1日起施行新危废名录里归为“HW50-废催化剂”序列的“烟气脱硝过程中产生的废钒钛系催化剂”)。通知中同时鼓励废烟气脱硝催化剂(钒钛系)优先进行再生。不可再生的废催化剂可交由具有重金属提炼能力的危险废物经验单位提取钒、钨、钛和钼等资源。不可再生且无法利用的废脱硝催化剂应交由具有相应能力的危险废物填埋场处理处置。同月19日，为加强对废烟气脱硝催化剂的监管，规范废烟气脱硝催化剂经营许可审批工作，推动提升废烟气脱硝催化剂再生、利用行业的整体水平，促进行业持续健康发展，环保部于2014年发布了《废烟气脱硝催化剂危险废物经营许可证审查指南》，指南针对废旧钒钛系脱硝催化剂，从企业的技术人员、废物运输、包装与贮存、设施及配套设备、催化剂处置的技术与工艺、制度与措施等方面均提出了严格的要求。除此之外，选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂再生装备已列入国家鼓励发展的重大环保技术装备目录(2014版)。

到2015年我国煤电装机容量将达到9.90亿千瓦，2020年预计达到11.6亿千瓦。按中国每MW发电机组SCR脱硝催化剂出装量(两层)为0.6～0.8m³，2015年火电厂脱硝催化剂初装量累计约为75万m³，后期加装约45万m³，到2020年，在线的脱硝催化剂将达到130万m³。由于脱硝催化剂的化学寿命基本上是按24000小时设计的，意味从2016年开始，废催化剂的产生量为每年10～24万m³，并每年递增。

燃煤电厂用脱硝催化剂在长期运行过程中会出现不断的失活。失活的主要原因包括：飞灰颗粒覆盖在催化剂的表面或造成催化剂孔道堵塞；飞灰中携带的碱金属、碱土金属、磷、砷和汞等导致的催化剂化学中毒；在高温和高速烟气的冲击下，催化剂发生热烧结和物理磨损与活性组分流失。尽管SCR催化剂的失活机理较为复杂且随着催化剂运行环境不同而不同，但通过研究各种不同失活机理，并找到相应的失活预防措施和催化剂的再生技术无疑对燃煤电厂脱硝尤为重要。失效的SCR催化剂属于危险固体废弃物，处置不当会对人体和环境造成极强的毒害。开发催化剂的再生技术，尽可能的延长催化剂的使用寿命，对于降低脱硝成本，减少固废危害具有重要的现实意义。