摘要：隨著近年來(lái)環(huán)保執(zhí)行力度的加大，燃煤煙氣脫硝技術(shù)越來(lái)越普及，以火力發(fā)電為例，SCR脫硝催化劑服役大約3年就面臨更新，由于SCR脫硝催化劑本身由重金屬氧化物組成，且在服役過(guò)程會(huì)吸收煙氣中砷、汞、鎘等重金屬，因此廢SCR脫硝催化劑是一種有害固體廢棄物，被列入《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》。本文分析廢SCR脫硝催化劑的回收技術(shù)進(jìn)行分析，并分析了其未來(lái)的市場(chǎng)前景。

　　燃煤煙氣中的氮氧化物(NOx)是大氣的主要污染物之一，也是形成酸雨和光化學(xué)煙霧的罪魁禍?zhǔn)字弧＝陙?lái)，隨著我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展，燃煤電廠(chǎng)，交通工具尾氣、鋼鐵工業(yè)成為NOx最主要的來(lái)源，目前燃煤煙氣多采用選擇性催化還原的技術(shù)進(jìn)行脫硝。

　　選擇性催化還原(SCR)脫硝技術(shù)是催化劑作用下有選擇性地將煙氣中NOx還原為N₂和H₂O，釩-鎢-鈦系SCR脫硝催化劑通常由TiO2為載體，以及附著在載體上的活性成分V₂O₅和WO₃，釩-鎢-鈦系廢SCR催化劑中大約含有1%～5%的V₂O₅，5%～10%的WO₃，以及大約85%~90%的TiO₂，TiO₂價(jià)格約為1.5萬(wàn)元/噸，而WO₃和V₂O₅的價(jià)格均在15萬(wàn)元/噸以上，具有較高的回收價(jià)值。

　　SCR脫硝催化劑平均約3年就需要更換

　　燃煤電廠(chǎng)SCR催化系統(tǒng)最核心的是SCR催化劑，SCR催化劑運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)生中毒失活現(xiàn)象，據(jù)統(tǒng)計(jì)大約20000小時(shí)就需要對(duì)催化劑進(jìn)行更換。SCR催化劑的失活主要是由于：(1)催化裝置布置在省煤器后，空氣換熱器之前，該段煙氣具有高溫高塵的特點(diǎn)，導(dǎo)致催化劑工作環(huán)境惡劣，造成蜂窩體堵塞和磨損。(2)催化劑中V₂O₅兩性化合物，煙氣中的鉀、鈉、鈣等堿性金屬與催化劑中V₂O₅發(fā)生反應(yīng)，降低其吸附NH₃的能力，從而降低催化效率，其中鉀對(duì)釩-鎢-鈦系催化劑毒性最大，當(dāng)氧化鉀含量達(dá)到1%時(shí)，可使催化劑全部失活。(3)煙氣中的砷、磷、汞等同樣會(huì)導(dǎo)致催化劑失活。(4)煙氣溫度的波動(dòng)式催化劑發(fā)生熱燒結(jié)使催化劑失活。

　　活性降低的催化劑需要及時(shí)更換，根據(jù)燃煤品質(zhì)、熱工條件、催化劑加工質(zhì)量的不同，SCR催化劑使用壽命也不同，大約為2~5年就需要進(jìn)行更換。更換下來(lái)的催化劑視載體的質(zhì)量進(jìn)行再生或處置，載體磨損程度較低，強(qiáng)度較好的催化劑進(jìn)行再生處理，載體破碎或磨損程度大、強(qiáng)度低的催化劑進(jìn)行處置回收有價(jià)元素，通常而言更換下來(lái)的催化劑可再生的和不可再生的大約各占一半。

　　催化劑再生工藝主要包括：(1)清洗除塵；(2)熱處理，去除催化劑表面的氧化性毒物；（3)酸堿處理，將催化劑表面的鉀、鈉等堿性毒物或砷、磷等酸性毒物溶解去除；(4)補(bǔ)充活性成分。經(jīng)過(guò)再生的催化劑通常能夠達(dá)到新鮮催化劑催化效能的95%以上。

　　對(duì)于不能再生的催化劑需要考慮有價(jià)金屬的回收，工藝通常為直接酸浸/堿浸氧化法，或焙燒—酸浸/堿浸法，將催化劑中V₂O₅和WO₃變成釩酸鹽溶液和鎢酸鹽溶液，經(jīng)過(guò)萃取反萃或沉淀的方式回收V₂O₅和WO₃，TiO₂載體采用硫酸法或氯化法生產(chǎn)鈦白粉。

　　廢SCR脫硝催化劑回收相關(guān)法規(guī)解讀

　　廢棄SCR脫硝催化劑作為一種危險(xiǎn)廢物，若隨意堆存或處置不當(dāng)，極有可能對(duì)自然環(huán)境和人民生活造成嚴(yán)重危害，同時(shí)也導(dǎo)致自身的資源浪費(fèi)，為了加強(qiáng)對(duì)燃煤電廠(chǎng)廢棄的釩鈦系的SCR脫硝催化劑的監(jiān)督管理，2014年8月環(huán)保部發(fā)布并實(shí)施了《關(guān)于加強(qiáng)廢煙氣脫硝催化劑監(jiān)管工作的通知》。《通知》規(guī)定將廢棄SCR脫硝催化劑的管理、再生、處置作為危險(xiǎn)廢物進(jìn)行管理，從事廢棄SCR催化劑的收集、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、處理的單位，應(yīng)該嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)危險(xiǎn)廢物的法律法規(guī)，如危險(xiǎn)廢物經(jīng)營(yíng)許可證制度和危險(xiǎn)廢物運(yùn)輸轉(zhuǎn)移五聯(lián)單制度等;同時(shí)要求相關(guān)企業(yè)提高廢棄SCR脫硝催化劑的再生和利用水平，盡快培養(yǎng)一批專(zhuān)業(yè)從事廢棄SCR脫硝催化劑回收處理的企業(yè);對(duì)于無(wú)法利用的SCR脫硝催化劑交由具有相應(yīng)資質(zhì)的危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)進(jìn)行填埋處理。

　　廢棄SCR脫硝催化劑的市場(chǎng)前景廣闊

　　隨著2009年，環(huán)保部發(fā)布《2009-2010年全國(guó)污染防治工作要點(diǎn)》后，我國(guó)燃煤電廠(chǎng)開(kāi)始大規(guī)模裝配SCR脫硝系統(tǒng)，按照目前我國(guó)SCR催化劑工作壽命計(jì)算，從2012年廢棄催化劑的產(chǎn)量逐漸大幅度增加。2017年我國(guó)規(guī)模以上電廠(chǎng)裝機(jī)容量達(dá)到17.7億千瓦，按脫硝設(shè)備安裝率86%的比例計(jì)算SCR催化劑總量為132萬(wàn)立方米，到2020年需要更新的催化劑達(dá)到44萬(wàn)立方米，其中無(wú)法再生的約為22萬(wàn)立方米，約合11萬(wàn)噸。2017年裝機(jī)容量較2016年增長(zhǎng)7.6%，但增速較下降 0.6個(gè)百分點(diǎn)，據(jù)估計(jì)到2022年裝機(jī)容量達(dá)到頂峰并維持穩(wěn)定，因此在2025年左右廢棄SCR脫硝催化劑產(chǎn)量達(dá)到最大量，預(yù)計(jì)為年產(chǎn)量維持在14.33萬(wàn)噸左右，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

　　我國(guó)目前尚無(wú)大規(guī)模從事廢棄SCR脫硝催化劑回收的企業(yè)

　　發(fā)達(dá)國(guó)家的能源結(jié)構(gòu)與我國(guó)差異較大，中國(guó)是一個(gè)火電大國(guó)，約70%的電力來(lái)自燃煤，而美國(guó)僅有30%的電力來(lái)自燃煤，而法國(guó)和日本則是以核電為主，國(guó)外目前尚無(wú)專(zhuān)門(mén)對(duì)廢棄SCR催化劑的回收企業(yè)。由于SCR脫硝系統(tǒng)普及的較晚，我國(guó)也是近幾年才開(kāi)始重視廢棄SCR催化劑的回收工作，處理技術(shù)大多仍不成熟，專(zhuān)門(mén)從事廢棄SCR催化劑的企業(yè)規(guī)模都還小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求。中電集團(tuán)下屬的廣東恒德環(huán)保有限公司在廢棄SCR催化劑回收方面走在國(guó)內(nèi)的前列，目前年處理量在2萬(wàn)立方米；神華集團(tuán)低碳研究所針對(duì)廢棄SCR催化劑開(kāi)展了深入的研究，其研發(fā)的濕法處理技術(shù)目前正在推廣階段。

　　結(jié)語(yǔ)

　　隨著SCR脫硝催化劑逐步更新，大量廢棄SCR催化劑的處理問(wèn)題成為目前面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。目前我國(guó)廢棄SCR催化劑的回收工作處于起步階段，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)不充分，尚未形成龍頭企業(yè)，由于市場(chǎng)空間巨大，在可預(yù)期的將來(lái)，廢棄SCR催化劑處理行業(yè)將成為一個(gè)環(huán)保領(lǐng)域的藍(lán)海行業(yè)。