煤电厂危险废物知多少?

Posted 2023-01-12 催化剂

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国家环保部于2014年8月正式发布了《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(钒钛系)纳入危险废物进行管理，并将其归类为《国家危险废物名录》中“HW49其他废物”，工业来源为“非特定行业”，废物名称定为“工业烟气选择性催化脱硝过程产生的废烟气脱硝催化剂(钒钛系)”。
SCR脱硝催化剂，也就是我们常说的“选择性脱硝催化剂”，其用量占国内外燃煤电厂脱硝所用催化剂的90%以上。这类脱硝催化剂采用了二氧化钛、五氧化二钒、三氧化钨等重金属作为骨架和催化元素，本身就含有一定的毒性，而在使用期间，烟气中大量铬、铍、砷和汞等重金属的又对这些催化剂造成了二次污染，成为富含各类重金属成分的有害物料。
据中国环境科学研究院对我国部分燃煤电厂产生的废烟气脱硝催化剂的危险特性分析结果表明，废烟气脱硝催化剂的主要危险特性为浸出毒性，其中铍、铜、砷的浸出浓度普遍高于新脱硝催化剂的浸出浓度；部分企业废烟气脱硝催化剂中铍、砷、汞的浸出浓度超过《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)的有关要求。极易造成环境污染，因此，废弃的SCR脱硝催化剂已经成为配备脱硝装置的燃煤电厂面临的一个严重的环保问题。
SCR脱硝催化剂通常采用“2+1”的安装方式，正常的催化剂使用寿命为2年左右，在第三年开始就会有废脱硝催化剂产生，2012年之前全国大约1.2亿千瓦机组所安装的SCR脱硝催化剂已经进入更换期，废催化剂数量保守估算在10万立方米左右，而从2016年开始，全部9.6亿千瓦机组所产生的废SCR脱硝催化剂的量将逐步增加，到2017年，每年可能达到25-30万立方米，如此大量的危险废物会给国家土壤和水体带来相当大的环境威胁。
目前，失效催化剂再生技术主要有水洗再生、热再生、热还原再生、酸液处理和SO2酸化热再生等。
一些化学混合物会沉积到催化剂的活性表面上，但当接触水时，这些物质一般会溶于水中。通过用纯水或去离子水冲洗催化剂，可将中毒或由于化学物质沉积而失去活性的SCR脱硝催化剂实现再生。尽管沉积物能速溶于水，催化剂中的活性物质，如钒化合物也会溶于水中，所以也会废弃一部分催化剂，由于冲洗造成催化剂损失了活性物质，就需要在钒化合物溶液中浸泡补充活性，以部分恢复原来的活性物质。因此，再生意味着除了清洗外，还要对催化剂添加催化活性材料。
对催化剂的简单清洗可以在反应器内完成，而对其完全的清洗则需要将其完全移出反应器，并放置在电厂中合适的位置或者送到指定的处理场地(如专业的催化剂再生公司)才能完成。
具体的再生过程：首先，要取样化验催化剂活性降低的原因是物理原因还是化学原因，目的是确定催化剂再生的可行性及方法，制定清洗的时间和再生过程中需要添加的药品。
然后，清洗催化剂上的粉尘，根据具体情况可用高压水清洗，并在水中充入空气，使其产生漩涡或气泡，对蜂巢内部进行深入清洗。同时在水中添加化学药剂，随气泡能更好地附在孔内。对于失活不严重的情况，可以采用现场再生，即在SCR反应器内进行清灰，清除硫酸氢铵和比较容易清除的物质。这种方法简便易行，费用很低，但只能恢复很少的活性。也可把催化剂模块从SCR反应器中拆除，放进专用的振动设备；在振动设备中将采用专用的化学清洗剂，产生的废水成分和空预器清洗水相似，可以排入电厂废水处理系统。
对于深度失去活性的催化剂，可运送到专业的催化剂再生公司进行处理。对于蜂窝式和平板式的催化剂都可以进行再生，一般再生时间是2～3个星期。可在电厂进行现场清洗。催化剂再生花费的成本相当高昂，如果要进行再生，需要专门的公司来完成。再生以后的催化剂活性一般相当于原始催化剂活性的30%～50%。
催化剂再生使得催化剂恢复了一定的活性，经过再生之后，其寿命有所降低，同时也需要提供新催化剂层来满足脱硝效率的要求。
对于无法再生的催化剂，可采用化学工业方法，将其中的钛、钒、钨等重金属提取出来，作为新的工业原料。