摘要：結合近年(nian)來失活(huo)SCR催(cui)化劑清(qing)(qing)洗再生(sheng)生(sheng)產實況，比較(jiao)全(quan)面的總結了當前失活(huo)SCR催(cui)化劑清(qing)(qing)洗主流工(gong)(gong)藝(yi)技術(shu)，并比較(jiao)詳細地介紹了清(qing)(qing)洗工(gong)(gong)藝(yi)中的重點工(gong)(gong)序：化學清(qing)(qing)洗及水處(chu)理。實踐證(zheng)明，此清(qing)(qing)洗技術(shu)具備可操作(zuo)性且清(qing)(qing)洗效果好(hao)，對從事失活(huo)SCR催(cui)化劑再生(sheng)利用的企業單位(wei)具有很好(hao)的參考價值。

1應用背景

我國大規模(mo)采用SCR催化劑技術的火(huo)電廠煙(yan)氣脫(tuo)硝改造始于2010年(nian)，最早的煙(yan)氣脫(tuo)硝系(xi)統(tong)可追至2008年(nian)。SCR煙(yan)氣脫(tuo)硝使用的釩鈦(tai)系(xi)催化劑的化學壽(shou)命(ming)為(wei)20000~24000h，機械(xie)壽(shou)命(ming)為(wei)10年(nian)。但實(shi)際應用中由于產(chan)品質量(liang)以(yi)及運(yun)行環境影響，能夠達到(dao)理論壽(shou)命(ming)的催化劑較(jiao)少，一(yi)般在(zai)使用2~3年(nian)后(hou)即出現(xian)活(huo)性下降需要清(qing)洗再生，6~7年(nian)后(hou)就(jiu)需更新換代，因此近年(nian)開始將會產(chan)生數以(yi)萬噸/年(nian)的廢脫(tuo)硝催化劑。

2014年8月5日出(chu)臺的(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)環保部辦公廳[2014]990號(hao)函中(zhong)把釩鈦(tai)系催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)報廢(fei)后列(lie)為危險固體廢(fei)物，編號(hao)為HW50。國(guo)(guo)家(jia)政策法規標(biao)(biao)準的(de)(de)權威性和廢(fei)舊催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)產(chan)生的(de)(de)緊迫性催(cui)生著(zhu)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)再(zai)生再(zai)利(li)(li)用技(ji)術的(de)(de)研發、推廣和應用，完全符合我國(guo)(guo)國(guo)(guo)情及市(shi)場需求。該催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)再(zai)生利(li)(li)用的(de)(de)開(kai)展，可以為國(guo)(guo)內電廠處理廢(fei)舊催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)提供新的(de)(de)出(chu)路，節約脫硝運行成(cheng)(cheng)本，具有極高的(de)(de)經(jing)(jing)濟效益；同(tong)時(shi)能夠減少(shao)廢(fei)舊催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)處置過(guo)程(cheng)中(zhong)造成(cheng)(cheng)的(de)(de)二(er)次污(wu)染，提高資源利(li)(li)用效率，符合國(guo)(guo)家(jia)建設(she)環境友好型(xing)、資源節約型(xing)社(she)會的(de)(de)要求，達(da)到(dao)經(jing)(jing)濟和社(she)會效益的(de)(de)雙贏(ying)。在失活SCR脫硝催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)再(zai)生利(li)(li)用中(zhong)，對失活催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)預處理至關重(zhong)要，其(qi)中(zhong)包括還原催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)比(bi)表(biao)(biao)面積，需盡可能達(da)到(dao)新催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)標(biao)(biao)準。還原比(bi)表(biao)(biao)面積通常采用深度(du)清(qing)洗、修復的(de)(de)技(ji)術手(shou)段實現，本文(wen)針(zhen)對深度(du)清(qing)洗技(ji)術展開(kai)分析、研究。

2 SCR催化劑失活原因

SCR脫硝催(cui)化(hua)劑，大多(duo)以(yi)TiO2為(wei)載體，V2O5、V2O5-WO3或V2O5-MoO3為(wei)活(huo)性主分，總(zong)體有(you)蜂窩式、板式和波(bo)紋式三種類型。研(yan)究(jiu)表明，導致SCR催(cui)化(hua)劑失活(huo)的原因主要(yao)有(you)催(cui)化(hua)劑中毒（堿金屬中毒、砷中毒、汞(gong)中毒等(deng)）、硫酸鹽(yan)堵塞(sai)、飛灰(hui)堵塞(sai)等(deng)。

（1）催(cui)化(hua)(hua)劑中(zhong)毒，煙(yan)氣中(zhong)的堿金屬、重金屬化(hua)(hua)合物和催(cui)化(hua)(hua)劑有效成分發生反應，破壞了催(cui)化(hua)(hua)劑活(huo)性組(zu)分，使其鈍化(hua)(hua)失活(huo)。

（2）硫(liu)(liu)酸鹽(yan)、飛灰(hui)(hui)堵(du)塞，脫(tuo)硝過(guo)程中(zhong)，氨(an)與(yu)煙氣中(zhong)的三氧化(hua)(hua)硫(liu)(liu)反應生成硫(liu)(liu)酸氫氨(an)（ABS）、硫(liu)(liu)酸銨（AS），AS是一種干狀(zhuang)粉末，無腐蝕性(xing)，可通過(guo)吹灰(hui)(hui)清除；而(er)ABS有黏(nian)性(xing)，隨同飛灰(hui)(hui)小顆粒容易沉積(ji)黏(nian)附在催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑小孔中(zhong)，阻(zu)礙NO2、NH3、O2到達(da)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑活性(xing)表(biao)面(mian)，使催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑不能發(fa)揮催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)作用(yong)。

3 SCR催化劑深度清洗方法

常用的(de)(de)(de)清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)方法(fa)主要有(you)干(gan)態壓縮空氣吹掃清(qing)灰、干(gan)態負壓吸(xi)灰、高壓水沖(chong)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)、鼓泡清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)、化學清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)、超聲波清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)等。從(cong)表1各種(zhong)清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)方法(fa)可(ke)以看出，任(ren)何單一的(de)(de)(de)清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)方法(fa)達不到深度清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)效果，那么需要科學的(de)(de)(de)組合，才能形(xing)成一套(tao)完整(zheng)有(you)效的(de)(de)(de)清(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)工藝。

表1常用失活SCR催化劑清洗(xi)方法比較

經多年的工(gong)業清洗(xi)經驗及(ji)SCR脫硝催化劑的清洗(xi)再生工(gong)程(cheng)實(shi)踐，我們針對(dui)性地研究了不同的清洗(xi)工(gong)藝及(ji)相關(guan)藥劑、裝置(zhi)，以滿足實(shi)際生產(chan)需要(yao)。

4 SCR脫硝催化劑深度清洗技術的工業應用

4.1適用范圍

適(shi)用失活SCR催化劑(ji)再生或處置生產作業(ye)中(zhong)深度清洗作業(ye)。

4.2技術優勢

（1）采用多種清洗(xi)(xi)手段有效(xiao)組合，通過一系列清洗(xi)(xi)設備配套(tao)可實現表層除灰(hui)、深(shen)度清洗(xi)(xi)。設備成本可控，操作易學，使用安全(quan)。清洗(xi)(xi)廢(fei)水處理方面，采用廢(fei)水零排放工藝(yi)設計。

（2）在化洗環節重點采用(yong)(yong)專利清(qing)洗劑(ji)，該清(qing)洗劑(ji)通過化學反(fan)應或(huo)疏松堵(du)孔物，能(neng)有(you)(you)效除去(qu)砷、汞(gong)及(ji)微孔銨鹽、堵(du)塞物，解(jie)決了催化劑(ji)中(zhong)毒和銨鹽堵(du)塞問題，藥劑(ji)對人、設(she)備及(ji)產品沒有(you)(you)影(ying)響，使用(yong)(yong)安(an)全、對環境無害。

4.3清洗工藝

不(bu)同廠家、批(pi)次催化劑(ji)失活原(yuan)因存在差異，清洗(xi)工藝也有所區別，最常(chang)見的清洗(xi)工藝流程簡述如下：干法清洗(xi)—高(gao)壓水(shui)射流清洗(xi)—鼓泡清洗(xi)—超聲(sheng)波清洗(xi)—化學清洗(xi)—漂(piao)洗(xi)。

4.3.1清洗過程

（1）干法清洗。利用大(da)功率的(de)負壓吸塵器除去黏附(fu)尚且(qie)不牢的(de)浮(fu)灰和孔(kong)道(dao)堵塞(sai)物；必(bi)要時再采(cai)用壓縮空氣進一步去除催(cui)化劑單元體表(biao)層或孔(kong)道(dao)浮(fu)灰、堵塞(sai)物。

（2）射流(liu)清洗(xi)。將催化劑(ji)移(yi)入專(zhuan)用(yong)(yong)射流(liu)工位，利用(yong)(yong)額定(ding)壓力(li)(li)(li)的(de)SCR脫硝催化劑(ji)專(zhuan)用(yong)(yong)射流(liu)清洗(xi)機進(jin)行沖洗(xi)，除去黏附尚(shang)且不牢的(de)浮灰(hui)和孔道堵塞物；沖洗(xi)壓力(li)(li)(li)過大會損失催化劑(ji)基體，過小達不到除灰(hui)效果，沖洗(xi)壓力(li)(li)(li)一般不大于0.5MPa。

（3）鼓(gu)泡(pao)清洗(xi)。采用(yong)專用(yong)鼓(gu)泡(pao)清洗(xi)裝置，利用(yong)壓縮空氣進行鼓(gu)泡(pao)，進一步去除(chu)催化劑單(dan)元體表(biao)層或孔道浮灰、堵塞(sai)物。

（4）超聲(sheng)波清洗。利用高頻超聲(sheng)裝置(zhi)，進一步清洗去除(chu)催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)單元體孔(kong)(kong)道(dao)、催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)微孔(kong)(kong)堵塞物，超聲(sheng)波清洗對裝置(zhi)要求比較高，我公司采用專利裝置(zhi)，除(chu)灰(hui)垢(gou)效果良(liang)好且不損傷催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)基體。

（5）化(hua)(hua)(hua)學(xue)清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)。前面所述干法(fa)、射流、鼓泡和超聲(sheng)波(bo)清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)為物理機(ji)械清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)，清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)程度(du)很(hen)有(you)限(xian)，對黏附不牢的表層灰垢去(qu)除(chu)相對較好(hao)，深度(du)除(chu)灰和去(qu)除(chu)有(you)害的其(qi)它(ta)化(hua)(hua)(hua)學(xue)成分(fen)需采用(yong)化(hua)(hua)(hua)學(xue)清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)的方(fang)法(fa)。根據(ju)取樣分(fen)析，判斷(duan)催化(hua)(hua)(hua)劑失(shi)(shi)(shi)活機(ji)理，判斷(duan)是(shi)催化(hua)(hua)(hua)劑內含有(you)Na+、K+等堿金屬(shu)離子、硫(liu)酸(suan)鈣、二氧化(hua)(hua)(hua)硅(gui)等污垢導(dao)致(zhi)失(shi)(shi)(shi)活，還是(shi)催化(hua)(hua)(hua)劑中(zhong)毒導(dao)致(zhi)部(bu)分(fen)活性(xing)丟(diu)失(shi)(shi)(shi)，或者(zhe)其(qi)他原(yuan)因，根據(ju)檢測(ce)結果，選用(yong)不同(tong)的化(hua)(hua)(hua)學(xue)清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)方(fang)法(fa)。根據(ju)以往檢測(ce)結果及成功(gong)運作項目經驗，絕大部(bu)分(fen)催化(hua)(hua)(hua)劑清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)可(ke)使(shi)用(yong)專(zhuan)利清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)藥劑，去(qu)除(chu)Na+、K+等堿金屬(shu)及重金屬(shu)離子，扭曲難除(chu)污垢晶鍵形態，使(shi)頑固性(xing)硫(liu)酸(suan)鈣、二氧化(hua)(hua)(hua)硅(gui)等污垢發生(sheng)溶脹(zhang)效果，達到去(qu)除(chu)目的。化(hua)(hua)(hua)學(xue)清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)環節(jie)在整個(ge)清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)過(guo)程中(zhong)最為關鍵，清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)不當會造成催化(hua)(hua)(hua)劑活性(xing)成分(fen)流失(shi)(shi)(shi)，或基體受(shou)損，更甚可(ke)能加(jia)重中(zhong)毒和堵塞，需采用(yong)專(zhuan)利清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)裝置，針對不同(tong)催化(hua)(hua)(hua)劑，失(shi)(shi)(shi)活原(yuan)因也不同(tong)，需對癥(zheng)下藥，施(shi)工(gong)控(kong)制指(zhi)標也隨之變(bian)化(hua)(hua)(hua)，必要時為增加(jia)清(qing)(qing)洗(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)效果，可(ke)采取加(jia)溫或超聲(sheng)波(bo)輔助。

（6）去(qu)離子水清(qing)洗。使用(yong)去(qu)離子水進(jin)一步沖(chong)洗，清(qing)除前工藝(yi)遺留下的(de)粉塵、污垢及化學清(qing)洗劑，為下一步再生處理創造清(qing)潔的(de)界面；

（7）特殊工(gong)況下(xia)(xia)SCR催化(hua)劑(ji)清(qing)洗。實際(ji)生產(chan)中，發(fa)現(xian)有(you)些批次(ci)催化(hua)劑(ji)堵(du)孔(kong)十分嚴重，表現(xian)在單元體堵(du)孔(kong)率(lv)高；堵(du)塞物(wu)板結(jie)，堅硬牢固。強行(xing)疏(shu)堵(du)，必然造成催化(hua)劑(ji)基體損壞，常規清(qing)洗又無法達到(dao)疏(shu)通指(zhi)標(biao)，這種情(qing)況下(xia)(xia)，采用(yong)專用(yong)化(hua)學藥劑(ji)浸泡，逐步疏(shu)松、剝離，清(qing)洗時間相對比較長，但可達到(dao)清(qing)洗疏(shu)通率(lv)指(zhi)標(biao)，而(er)且不會損傷(shang)催化(hua)劑(ji)。

4.3.2清洗廢水處理

清(qing)洗廢(fei)水處(chu)理工藝見圖(tu)1。如圖(tu)1所示，清(qing)洗廢(fei)水泵入(ru)(ru)調(diao)(diao)節(jie)池除硬、除重(zhong)金屬。在進(jin)(jin)行(xing)沉(chen)淀后(hou)，上清(qing)液(ye)進(jin)(jin)入(ru)(ru)pH反(fan)應(ying)池，加入(ru)(ru)酸(suan)/堿攪拌混(hun)合，再進(jin)(jin)入(ru)(ru)反(fan)應(ying)池充(chong)分反(fan)應(ying)后(hou)，進(jin)(jin)入(ru)(ru)斜管沉(chen)降池進(jin)(jin)行(xing)沉(chen)降固液(ye)分離(li)，沉(chen)泥(ni)進(jin)(jin)入(ru)(ru)儲泥(ni)池，制(zhi)泥(ni)餅(bing)收集(ji)(ji)處(chu)理。上清(qing)液(ye)進(jin)(jin)入(ru)(ru)中和反(fan)應(ying)池，繼續調(diao)(diao)節(jie)酸(suan)堿度(du)。滿足膜設備入(ru)(ru)水條件后(hou)，進(jin)(jin)行(xing)膜處(chu)理。膜處(chu)理產水進(jin)(jin)行(xing)回(hui)用(yong)，濃(nong)水進(jin)(jin)行(xing)蒸發(fa)結晶(jing)，蒸餾水回(hui)用(yong)，結晶(jing)鹽收集(ji)(ji)處(chu)理。

圖1清洗(xi)廢(fei)水處理工藝流(liu)程簡圖

整(zheng)個水(shui)處理末(mo)端產物為回用水(shui)和廢固(gu)（泥(ni)餅和結晶鹽），實現了廢水(shui)零排(pai)放的終(zhong)極目(mu)標，節約了水(shui)資源，避免了廢水(shui)排(pai)放帶來(lai)的環境污染。

4.3.3清洗效果及檢測

（1）清(qing)洗(xi)外觀(guan)檢測。目測清(qing)洗(xi)完畢催化(hua)劑模塊，采(cai)用強光(guang)手電，從(cong)上(shang)至(zhi)下(xia)或從(cong)下(xia)至(zhi)上(shang)平行孔(kong)道照(zhao)射，觀(guan)察(cha)表面是否(fou)還有浮(fu)灰、孔(kong)道是否(fou)堵塞、基體(ti)是否(fou)損壞等(deng)，拍照(zhao)并(bing)記錄。清(qing)洗(xi)疏通率一般(ban)≥99%，清(qing)洗(xi)效果，以某電廠(chang)催化(hua)劑清(qing)洗(xi)為例，如圖2、圖3、圖4所示。

（2）SCR催化(hua)劑(ji)成分(fen)檢測。檢測催化(hua)劑(ji)組分(fen)中鈉、鉀、砷、汞、鈣、鎂等非原催化(hua)劑(ji)固有的化(hua)學物質含量，與(yu)新催化(hua)劑(ji)各項化(hua)學成分(fen)進(jin)行比對，參照新催化(hua)劑(ji)質量標(biao)準，判斷(duan)清洗(xi)是(shi)否達標(biao)。

圖(tu)2失活(huo)SCR催化劑清洗前

圖3失活SCR催(cui)化劑(ji)清(qing)洗后

圖4失活SCR催化劑清洗后局部(bu)圖

5結語

本文立足多年的(de)(de)清(qing)洗再(zai)生(sheng)工程經驗以(yi)及實際技術(shu)應用(yong)效果(guo)，總結了(le)失活SCR催化劑清(qing)洗的(de)(de)主流(liu)技術(shu)和關鍵環節，希望能夠對從(cong)事該生(sheng)產再(zai)利用(yong)的(de)(de)企業(ye)單(dan)位(wei)有所幫助。

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