我国SCR脱硝催化剂再生技术发展及市场分析

李哲

（华电郑州机械设计院有限公司 河南 郑州 450015）

我国SCR脱硝催化剂再生技术发展及市场分析

李哲

（华电郑州机械设计院有限公司 河南 郑州 450015）

近几年我国火电厂得到了快速发展，而火电机组排放烟气中的二氧化硫和氮氧化物对环境的危害较大，为了达到我国的环保排放要求，火电厂加强了对脱硝技术的应用，目前大多数火电厂采用SCR法烟气脱硝工艺，其中SCR脱硝催化剂在SCR法烟气脱硝过程起到了关键作用，由于高温、飞灰等恶劣的工作环境导致催化剂失去活性需要进行更换，从而增加了脱硝运营成本。本文主要针对SCR脱硝催化剂的失效形式、再生技术及市场进行了分析，有助于火电厂在了解SCR脱硝催化剂再生技术的基础上提高其应用水平。

脱硝技术；SCR法烟气脱硝；SCR脱硝催化剂；再生

1.SCR脱硝催化剂概述

电厂脱硝系统上采用高效率的选择性催化还原法SCR（selective catalytic reduction），催化剂在SCR反应中促使还原剂选择性地与烟气中的氮氧化物在一定温度下发生化学反应，SCR脱硝催化剂基本都是以TiO2为基材，以V2O5为主要活性成份，以WO3、MoO3为抗氧化、抗毒化辅助成份，在脱硝过程中没有副产物，不易造成二次污染，并且脱硝效率高（可达90%以上），运行可靠，便于维护[1-2]。SCR法烟气脱硝反应原理图如图1所示，SCR法烟气脱硝是在催化剂作用下，向温度约280～420℃的烟气中喷入氨，将NO和NO2还原成N2和H2O。SCR法烟气脱硝主要的化学反应式如下：

目前SCR脱硝催化剂的主要类型有蜂窝式、板式和波纹式，其中蜂窝式催化剂由于其具有表面积大、活性高、体积小等优点，在电厂脱硝系统中得到了广泛应用。

2.SCR脱硝催化剂失效形式

火电厂中高温、飞灰等恶劣的脱硝工作环境会降低SCR脱硝催化剂的活性，从而使脱硝效率下降，达不到环保的要求。根据失活原因，SCR脱硝催化剂的失活形式主要包括以下几种：

（1）催化剂中毒

催化剂中毒主要因为烟气中的砷、碱金属元素与催化剂活性成分发生反应，造成催化剂表面活性物质的丧失[3]。如烟气里的As2O5易造成催化剂砷中毒。

（2）催化剂微孔堵塞

SCR反应器的安装位置位于省煤器和空气预热器之间，该区域携带有大量的飞灰，由于铵盐和飞灰的小颗粒堵塞在催化剂微孔中，从而影响SCR脱硝催化剂的活性。

（3）高温引起的烧结、活性组分损失

当SCR脱硝催化剂长期暴露在450℃以上的高温时，容易引起催化剂表面烧结，比表面积减小，孔容减小，一部分活性组分挥发损失。

3.SCR脱硝催化剂再生技术

SCR脱硝催化剂再生是指将失去活性仍具有再生价值的催化剂经处理后补充活性成分，脱硝效率可达85%以上的技术[4]。催化剂再生工艺流程如图1所示。

图1 SCR脱硝催化剂再生工艺流程

（1）催化剂失活原因诊断

通过对催化剂失活原因研究分析，并与已有的数据库进行比对，量身定制出再生的最佳工艺方案。

（2）机械清洗

利用负压吸尘的技术去除催化剂表面和孔道内的积灰，打开所有孔道和微孔，使比表面积得到复原。

（3）化学清洗

将失效的催化剂进行化学浸泡、冲洗和烘干，去除依附在催化剂活性物质表面上的化学中毒物质。

（4）活性恢复

将清洗干净的催化剂模块放入热处理设备中进行一次干燥，清除催化剂微孔内的水分后，放入具有特定催化剂活性物质的活性植入装置中，将活性组分均匀有效地负载在催化剂微孔内，全面恢复催化剂的活性。

（5）检测

活性恢复完成后检测确认再生催化剂状态，检测内容及方法如表1所示，包括催化剂性能检测、机械强度检测、化学组分检测和物理特性检测。

表1 催化剂检测内容及方法

（6）干燥及高温煅烧

将植入活性物质的催化剂模块放入热处理装置中进行干燥或煅烧，经过特殊的升温和降温工艺，使活性物质全部均匀地固定在催化剂中。

对于不可再生的废弃SCR脱硝催化剂应回收催化剂的重金属后，由拥有危险废物经营许可证的公司进行无害化处理。

4.SCR脱硝催化剂再生市场分析

截止2015年底，在役的脱硝催化剂保有量超过60万m3，SCR脱硝催化剂使用周期大约为24000h左右，即3～5年需要更换。火电厂若使用较差的煤炭质量会加快催化剂的更换频率，随后成为脱硝催化剂再生和换装市场，每年再生和换装量大约达20万m3。除了火电厂外，环保部针对化工、钢铁、水泥等其它行业也规定了严格的烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度标准，由此也将加大了对SCR脱硝催化剂的需求量。

国外从事专业脱硝催化剂再生的公司有美国CoaLogix公司、德国Ebinger-Kat公司等。国内龙净环保公司与CoaLogix公司合资成立了龙净科杰环保公司，并且在上海建立测试实验中心。目前龙净科杰、苏州华乐、重庆远达与江苏肯创等公司主导的SCR脱硝催化剂再生市场格局初步形成，由于我国SCR脱硝技术应用较晚，SCR脱硝催化剂生命周期管理服务、SCR脱硝催化剂的性能检测评估与废弃脱硝催化剂重金属的回收等还没有形成完整的服务生产链。

5.结束语

随着国内烟气SCR脱硝技术的应用，SCR脱硝催化剂的再生已然成为环保产业。本文主要在SCR脱硝催化剂基础上，结合催化剂的失活形式、再生技术及市场应用几个方面分析SCR脱硝催化剂的再生，通过对SCR脱硝催化剂再生技术及市场的分析，不仅可以帮助火电企业降低脱硝系统运营成本，减少废弃的催化剂对环境的污染，而且有助于推动我国火电行业SCR脱硝技术的发展。

[1]沈伯雄，施建伟，杨婷婷等.选择性催化还原脱氮催化剂的再生及其应用评述[J].化工进展，2008，27(1):64-68.

[2]郝永利，孙邵锋，胡华龙.浅析废烟气脱硝催化剂环境管理[J].环境与可持续发展，2014(1):17-18.

[3]喻小伟，周瑜，刘帅等.SCR脱硝催化剂失活原因分析及再生处理[J].热力发电，2014，43(2):109-113.

TQ016

A

1009-5624（2016）05-0045-02

李哲（1988年7月），汉族，男，山东省滕州市，研究生，研究方向：智能装配技术与机器人技术