燃煤电厂烟气脱硝废弃SCR催化剂的再生和回收研究进展.docx

燃煤电厂烟气脱硝废弃SCR催化剂的再生和回收研究进展-1--11-燃煤电厂烟气脱硝废弃SCR催化剂的再生和回收研究进度摘要：从物理和化学2方面分析了SCR催化剂的失活原因在综述了目前国内外废弃SCR催化剂再生和回收处理研究进度的基础上提出利用废弃SCR催化剂生产新SCR催化剂的新工艺。氮氧化物(NOx主要为NO与NO2)是主要的大气污染物之一。NOx的大量排放会导致酸雨的形成、臭氧层的破坏以及雾霾的产生对地球的生态环境和人类的身体健康造成重大危害。因此NOx的减排工作渐渐引起了世界各国的广泛重视。我国《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223—2011)要求所有燃煤机组NOx排放须低于100mg/m3在众多烟气脱硝技术中选择性催化还原(ivecatalyticreductionSCR)脱硝技术在燃煤电厂的应用最为广泛。SCR催化剂是烟气脱硝系统的核心成本占到总设备投资的近30%催化还原剂(NH3或尿素)选择性地与烟气中的NOx反应生成无污染的N2和H2O具备脱硝效率高、选择性好等优势。SCR催化剂的成分一般为V2O5-WO3-MoO3/TiO2其中TiO2为载体使用过的SCR催化剂还含有煤灰中的K、Ca、P、As、Al、Si等杂质。目前SCR催化剂设计运转寿命一般为3年通常采用“2+1”层的安装方式按照每年更换1层的规律以2022年开始投入使用计算从2022年起我国将产生大量废弃SCR催化剂预计到2022年累积量将达到82万t如此非常巨大的存量其含有的大量有毒有害物质必然会造成严重的环境污染必须对其进行妥善处理并尽可能地加以利用避免资源浪费。为此环保部于2022年颁布了《关于加强废烟气脱硝催化剂监管工作的通知》其中明确指出：废SCR催化剂应优先进行再生不可再生且无法利用的废SCR催化剂应交由具备相应能力的危险废物经营单位处理处置。本文中首先对燃煤电厂SCR催化剂的失活原因进行分析在此基础上对国内外废SCR催化剂的再生及回收处置利用技术进行综述。1SCR催化剂失活原因实际SCR系统运转过程当中造成催化剂失活的原因复杂多样主要可分为物理和化学2个方面。1.1物理失活原因1.1.1结构塌陷SCR催化剂在运输、安装及实际使用过程当中由于操作不当、日积月累或多次再生均会导致物理结构破损、骨架塌陷这样的废弃催化剂一般无法再生需要妥善处置。1.1.2积灰堵塞煤炭燃烧产生的大量飞灰会被烟气携带至催化剂的表面或孔道中发生沉积并最终导致SCR催化剂的堵塞阻碍催化剂活性组分与反应物的接触限制脱硝反应的进行。1.1.3烧结SCR催化剂实际应用过程当中当燃煤锅炉的运转情况发生波动有可能导致局部飞温现象；一旦烟气温度过高SCR催化剂中的低熔点金属便会产生烧结。热烧结使得催化剂表面活性成分发生团聚载体比表面积缩小甚至发生晶型由锐钛矿向金红石转变致使催化活性降低甚至丧失。1.2化学失活原因1.2.1活性组分流失SCR催化剂的主要活性成分为V2O5在高温条件下很容易挥发从而使得催化剂活性降低。此外火电厂排放的烟气中含有的烟尘一般都颗粒较大、硬度较高与催化剂表面发生大量碰撞会造成催化剂的磨损使得活性成分流失导致催化活性下降。1.2.2化学物质堵塞烟气中的SO2极易被催化剂中活性组分V2O5氧化为SO3从而会与NH3反应在催化剂表面生成(NH4)2SO4和NH4HSO4或是与烟气携带飞灰中的氧化钙成分反应生成CaSO4堆积层造成SCR催化剂活性位被覆盖比表面积减小催化活性降低。烟气中存在的HCl能够与金属氧化物反应生成盐同样也会对催化剂活性产生影响。Moradi等研究发现ZnCl2会造成催化剂的孔道堵塞或表面覆盖阻碍NH3和NO的扩散降低催化剂的活性。除此之外重金属砷亦会导致SCR催化的失活。Kong等研究发现烟气中的As2O3会黏附在催化剂表面并被氧化最终生成As2O5致密层覆盖催化剂活性位的同时阻碍NH3吸附导致催化剂失活。1.2.3化学物质中毒造成SCR催化剂化学中毒的物质主要有碱金属、碱土金属、P、As以及Pb。碱金属主要毒化SCR催化剂的B酸活性位致使NH3吸附能力减弱催化剂活性下降。Du等模拟商业SCR催化剂碱金属中毒的实验发现不同碱金属化合物对催化活性的影响顺序为：硫酸盐>氯化物>硝酸盐。碱土金属元素如Ca由于其碱性也会对SCR催化剂的表面酸性产生影响但影响程度弱于碱金属。P会取代SCR催化剂中的V-OH和W-OH仲兆平等研究发现随着P负载量的增加SCR催化剂的活性渐渐减小但对催化剂活性的影响同样要比碱金属弱。除此之外Hu等研究发现重金属As也会对SCR催化剂的V-OH活性中心造成破坏而V-OH对NH3的吸附至关重要。2废弃SCR催化剂再生再生一般适用于可逆失活包括物理失活中的积灰堵塞和各种化学失活。根据失活原因的不同废弃SCR催化剂再生