摘要：結(jié)合近年來失活SCR催化劑清洗再生生產(chǎn)實況，比較全面的總結(jié)了當前失活SCR催化劑清洗主流工藝技術(shù)，并比較詳細地介紹了清洗工藝中的重點工序：化學(xué)清洗及水處理。實踐證明，此清洗技術(shù)具備可操作性且清洗效果好，對從事失活SCR催化劑再生利用的企業(yè)單位具有很好的參考價值。

1應(yīng)用背景

我國大規(guī)模采用SCR催化劑技術(shù)的火電廠煙氣脫硝改造始于2010年，最早的煙氣脫硝系統(tǒng)可追至2008年。SCR煙氣脫硝使用的釩鈦系催化劑的化學(xué)壽命為20000~24000h，機械壽命為10年。但實際應(yīng)用中由于產(chǎn)品質(zhì)量以及運行環(huán)境影響，能夠達到理論壽命的催化劑較少，一般在使用2~3年后即出現(xiàn)活性下降需要清洗再生，6~7年后就需更新?lián)Q代，因此近年開始將會產(chǎn)生數(shù)以萬噸/年的廢脫硝催化劑。

2014年8月5日出臺的國家環(huán)保部辦公廳[2014]990號函中把釩鈦系催化劑報廢后列為危險固體廢物，編號為HW50。國家政策法規(guī)標準的權(quán)威性和廢舊催化劑產(chǎn)生的緊迫性催生著催化劑再生再利用技術(shù)的研發(fā)、推廣和應(yīng)用，完全符合我國國情及市場需求。該催化劑再生利用的開展，可以為國內(nèi)電廠處理廢舊催化劑提供新的出路，節(jié)約脫硝運行成本，具有極高的經(jīng)濟效益；同時能夠減少廢舊催化劑處置過程中造成的二次污染，提高資源利用效率，符合國家建設(shè)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會的要求，達到經(jīng)濟和社會效益的雙贏。在失活SCR脫硝催化劑再生利用中，對失活催化劑的預(yù)處理至關(guān)重要，其中包括還原催化劑比表面積，需盡可能達到新催化劑標準。還原比表面積通常采用深度清洗、修復(fù)的技術(shù)手段實現(xiàn)，本文針對深度清洗技術(shù)展開分析、研究。

2 SCR催化劑失活原因

SCR脫硝催化劑，大多以TiO2為載體，V2O5、V2O5-WO3或V2O5-MoO3為活性主分，總體有蜂窩式、板式和波紋式三種類型。研究表明，導(dǎo)致SCR催化劑失活的原因主要有催化劑中毒（堿金屬中毒、砷中毒、汞中毒等）、硫酸鹽堵塞、飛灰堵塞等。

（1）催化劑中毒，煙氣中的堿金屬、重金屬化合物和催化劑有效成分發(fā)生反應(yīng)，破壞了催化劑活性組分，使其鈍化失活。

（2）硫酸鹽、飛灰堵塞，脫硝過程中，氨與煙氣中的三氧化硫反應(yīng)生成硫酸氫氨（ABS）、硫酸銨（AS），AS是一種干狀粉末，無腐蝕性，可通過吹灰清除；而ABS有黏性，隨同飛灰小顆粒容易沉積黏附在催化劑小孔中，阻礙NO2、NH3、O2到達催化劑活性表面，使催化劑不能發(fā)揮催化作用。

3 SCR催化劑深度清洗方法

常用的清洗方法主要有干態(tài)壓縮空氣吹掃清灰、干態(tài)負壓吸灰、高壓水沖洗、鼓泡清洗、化學(xué)清洗、超聲波清洗等。從表1各種清洗方法可以看出，任何單一的清洗方法達不到深度清洗的效果，那么需要科學(xué)的組合，才能形成一套完整有效的清洗工藝。

表1常用失活SCR催化劑清洗方法比較

經(jīng)多年的工業(yè)清洗經(jīng)驗及SCR脫硝催化劑的清洗再生工程實踐，我們針對性地研究了不同的清洗工藝及相關(guān)藥劑、裝置，以滿足實際生產(chǎn)需要。

4 SCR脫硝催化劑深度清洗技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

4.1適用范圍

適用失活SCR催化劑再生或處置生產(chǎn)作業(yè)中深度清洗作業(yè)。

4.2技術(shù)優(yōu)勢

（1）采用多種清洗手段有效組合，通過一系列清洗設(shè)備配套可實現(xiàn)表層除灰、深度清洗。設(shè)備成本可控，操作易學(xué)，使用安全。清洗廢水處理方面，采用廢水零排放工藝設(shè)計。

（2）在化洗環(huán)節(jié)重點采用專利清洗劑，該清洗劑通過化學(xué)反應(yīng)或疏松堵孔物，能有效除去砷、汞及微孔銨鹽、堵塞物，解決了催化劑中毒和銨鹽堵塞問題，藥劑對人、設(shè)備及產(chǎn)品沒有影響，使用安全、對環(huán)境無害。

4.3清洗工藝

不同廠家、批次催化劑失活原因存在差異，清洗工藝也有所區(qū)別，最常見的清洗工藝流程簡述如下：干法清洗—高壓水射流清洗—鼓泡清洗—超聲波清洗—化學(xué)清洗—漂洗。

4.3.1清洗過程

（1）干法清洗。利用大功率的負壓吸塵器除去黏附尚且不牢的浮灰和孔道堵塞物；必要時再采用壓縮空氣進一步去除催化劑單元體表層或孔道浮灰、堵塞物。

（2）射流清洗。將催化劑移入專用射流工位，利用額定壓力的SCR脫硝催化劑專用射流清洗機進行沖洗，除去黏附尚且不牢的浮灰和孔道堵塞物；沖洗壓力過大會損失催化劑基體，過小達不到除灰效果，沖洗壓力一般不大于0.5MPa。

（3）鼓泡清洗。采用專用鼓泡清洗裝置，利用壓縮空氣進行鼓泡，進一步去除催化劑單元體表層或孔道浮灰、堵塞物。

（4）超聲波清洗。利用高頻超聲裝置，進一步清洗去除催化劑單元體孔道、催化劑微孔堵塞物，超聲波清洗對裝置要求比較高，我公司采用專利裝置，除灰垢效果良好且不損傷催化劑基體。

（5）化學(xué)清洗。前面所述干法、射流、鼓泡和超聲波清洗為物理機械清洗，清洗程度很有限，對黏附不牢的表層灰垢去除相對較好，深度除灰和去除有害的其它化學(xué)成分需采用化學(xué)清洗的方法。根據(jù)取樣分析，判斷催化劑失活機理，判斷是催化劑內(nèi)含有Na+、K+等堿金屬離子、硫酸鈣、二氧化硅等污垢導(dǎo)致失活，還是催化劑中毒導(dǎo)致部分活性丟失，或者其他原因，根據(jù)檢測結(jié)果，選用不同的化學(xué)清洗方法。根據(jù)以往檢測結(jié)果及成功運作項目經(jīng)驗，絕大部分催化劑清洗可使用專利清洗藥劑，去除Na+、K+等堿金屬及重金屬離子，扭曲難除污垢晶鍵形態(tài)，使頑固性硫酸鈣、二氧化硅等污垢發(fā)生溶脹效果，達到去除目的?；瘜W(xué)清洗環(huán)節(jié)在整個清洗過程中最為關(guān)鍵，清洗不當會造成催化劑活性成分流失，或基體受損，更甚可能加重中毒和堵塞，需采用專利清洗裝置，針對不同催化劑，失活原因也不同，需對癥下藥，施工控制指標也隨之變化，必要時為增加清洗效果，可采取加溫或超聲波輔助。

（6）去離子水清洗。使用去離子水進一步?jīng)_洗，清除前工藝遺留下的粉塵、污垢及化學(xué)清洗劑，為下一步再生處理創(chuàng)造清潔的界面；

（7）特殊工況下SCR催化劑清洗。實際生產(chǎn)中，發(fā)現(xiàn)有些批次催化劑堵孔十分嚴重，表現(xiàn)在單元體堵孔率高；堵塞物板結(jié)，堅硬牢固。強行疏堵，必然造成催化劑基體損壞，常規(guī)清洗又無法達到疏通指標，這種情況下，采用專用化學(xué)藥劑浸泡，逐步疏松、剝離，清洗時間相對比較長，但可達到清洗疏通率指標，而且不會損傷催化劑。

4.3.2清洗廢水處理

清洗廢水處理工藝見圖1。如圖1所示，清洗廢水泵入調(diào)節(jié)池除硬、除重金屬。在進行沉淀后，上清液進入pH反應(yīng)池，加入酸/堿攪拌混合，再進入反應(yīng)池充分反應(yīng)后，進入斜管沉降池進行沉降固液分離，沉泥進入儲泥池，制泥餅收集處理。上清液進入中和反應(yīng)池，繼續(xù)調(diào)節(jié)酸堿度。滿足膜設(shè)備入水條件后，進行膜處理。膜處理產(chǎn)水進行回用，濃水進行蒸發(fā)結(jié)晶，蒸餾水回用，結(jié)晶鹽收集處理。

圖1清洗廢水處理工藝流程簡圖

整個水處理末端產(chǎn)物為回用水和廢固（泥餅和結(jié)晶鹽），實現(xiàn)了廢水零排放的終極目標，節(jié)約了水資源，避免了廢水排放帶來的環(huán)境污染。

4.3.3清洗效果及檢測

（1）清洗外觀檢測。目測清洗完畢催化劑模塊，采用強光手電，從上至下或從下至上平行孔道照射，觀察表面是否還有浮灰、孔道是否堵塞、基體是否損壞等，拍照并記錄。清洗疏通率一般≥99%，清洗效果，以某電廠催化劑清洗為例，如圖2、圖3、圖4所示。

（2）SCR催化劑成分檢測。檢測催化劑組分中鈉、鉀、砷、汞、鈣、鎂等非原催化劑固有的化學(xué)物質(zhì)含量，與新催化劑各項化學(xué)成分進行比對，參照新催化劑質(zhì)量標準，判斷清洗是否達標。

圖2失活SCR催化劑清洗前

圖3失活SCR催化劑清洗后

圖4失活SCR催化劑清洗后局部圖

5結(jié)語

本文立足多年的清洗再生工程經(jīng)驗以及實際技術(shù)應(yīng)用效果，總結(jié)了失活SCR催化劑清洗的主流技術(shù)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，希望能夠?qū)氖略撋a(chǎn)再利用的企業(yè)單位有所幫助。

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