废SCR脱硝催化剂综合利用现状及市场分析

摘要：随着近年来环保执行力度的加大，燃煤烟气脱硝技术越来越普及，以火力发电为例，SCR脱硝催化剂服役大约3年就面临更新，由于SCR脱硝催化剂本身由重金属氧化物组成，且在服役过程会吸收烟气中砷、汞、镉等重金属，因此废SCR脱硝催化剂是一种有害固体废弃物，被列入《国家危险废物名录》。本文分析废SCR脱硝催化剂的回收技术进行分析，并分析了其未来的市场前景。

　　燃煤烟气中的氮氧化物(NOx)是大气的主要污染物之一，也是形成酸雨和光化学烟雾的罪魁祸首之一。近年来，随着我国工业的快速发展，燃煤电厂，交通工具尾气、钢铁工业成为NOx最主要的来源，目前燃煤烟气多采用选择性催化还原的技术进行脱硝。

　　选择性催化还原(SCR)脱硝技术是催化剂作用下有选择性地将烟气中NOx还原为N₂和H₂O，钒-钨-钛系SCR脱硝催化剂通常由TiO2为载体，以及附着在载体上的活性成分V₂O₅和WO₃，钒-钨-钛系废SCR催化剂中大约含有1%～5%的V₂O₅，5%～10%的WO₃，以及大约85%~90%的TiO₂，TiO₂价格约为1.5万元/吨，而WO₃和V₂O₅的价格均在15万元/吨以上，具有较高的回收价值。

　　SCR脱硝催化剂平均约3年就需要更换

　　燃煤电厂SCR催化系统最核心的是SCR催化剂，SCR催化剂运行时会发生中毒失活现象，据统计大约20000小时就需要对催化剂进行更换。SCR催化剂的失活主要是由于：(1)催化装置布置在省煤器后，空气换热器之前，该段烟气具有高温高尘的特点，导致催化剂工作环境恶劣，造成蜂窝体堵塞和磨损。(2)催化剂中V₂O₅两性化合物，烟气中的钾、钠、钙等碱性金属与催化剂中V₂O₅发生反应，降低其吸附NH₃的能力，从而降低催化效率，其中钾对钒-钨-钛系催化剂毒性最大，当氧化钾含量达到1%时，可使催化剂全部失活。(3)烟气中的砷、磷、汞等同样会导致催化剂失活。(4)烟气温度的波动式催化剂发生热烧结使催化剂失活。

　　活性降低的催化剂需要及时更换，根据燃煤品质、热工条件、催化剂加工质量的不同，SCR催化剂使用寿命也不同，大约为2~5年就需要进行更换。更换下来的催化剂视载体的质量进行再生或处置，载体磨损程度较低，强度较好的催化剂进行再生处理，载体破碎或磨损程度大、强度低的催化剂进行处置回收有价元素，通常而言更换下来的催化剂可再生的和不可再生的大约各占一半。

　　催化剂再生工艺主要包括：(1)清洗除尘；(2)热处理，去除催化剂表面的氧化性毒物；（3)酸碱处理，将催化剂表面的钾、钠等碱性毒物或砷、磷等酸性毒物溶解去除；(4)补充活性成分。经过再生的催化剂通常能够达到新鲜催化剂催化效能的95%以上。

　　对于不能再生的催化剂需要考虑有价金属的回收，工艺通常为直接酸浸/碱浸氧化法，或焙烧—酸浸/碱浸法，将催化剂中V₂O₅和WO₃变成钒酸盐溶液和钨酸盐溶液，经过萃取反萃或沉淀的方式回收V₂O₅和WO₃，TiO₂载体采用硫酸法或氯化法生产钛白粉。

　　废SCR脱硝催化剂回收相关法规解读

　　废弃SCR脱硝催化剂作为一种危险废物，若随意堆存或处置不当，极有可能对自然环境和人民生活造成严重危害，同时也导致自身的资源浪费，为了加强对燃煤电厂废弃的钒钛系的SCR脱硝催化剂的监督管理，2014年8月环保部发布并实施了《关于加强废烟气脱硝催化剂监管工作的通知》。《通知》规定将废弃SCR脱硝催化剂的管理、再生、处置作为危险废物进行管理，从事废弃SCR催化剂的收集、储存、运输、处理的单位，应该严格执行有关危险废物的法律法规，如危险废物经营许可证制度和危险废物运输转移五联单制度等;同时要求相关企业提高废弃SCR脱硝催化剂的再生和利用水平，尽快培养一批专业从事废弃SCR脱硝催化剂回收处理的企业;对于无法利用的SCR脱硝催化剂交由具有相应资质的危险废物填埋场进行填埋处理。

　　废弃SCR脱硝催化剂的市场前景广阔

　　随着2009年，环保部发布《2009-2010年全国污染防治工作要点》后，我国燃煤电厂开始大规模装配SCR脱硝系统，按照目前我国SCR催化剂工作寿命计算，从2012年废弃催化剂的产量逐渐大幅度增加。2017年我国规模以上电厂装机容量达到17.7亿千瓦，按脱硝设备安装率86%的比例计算SCR催化剂总量为132万立方米，到2020年需要更新的催化剂达到44万立方米，其中无法再生的约为22万立方米，约合11万吨。2017年装机容量较2016年增长7.6%，但增速较下降 0.6个百分点，据估计到2022年装机容量达到顶峰并维持稳定，因此在2025年左右废弃SCR脱硝催化剂产量达到最大量，预计为年产量维持在14.33万吨左右，具有广阔的市场前景。

　　我国目前尚无大规模从事废弃SCR脱硝催化剂回收的企业

　　发达国家的能源结构与我国差异较大，中国是一个火电大国，约70%的电力来自燃煤，而美国仅有30%的电力来自燃煤，而法国和日本则是以核电为主，国外目前尚无专门对废弃SCR催化剂的回收企业。由于SCR脱硝系统普及的较晚，我国也是近几年才开始重视废弃SCR催化剂的回收工作，处理技术大多仍不成熟，专门从事废弃SCR催化剂的企业规模都还小，远远不能满足市场的需求。中电集团下属的广东恒德环保有限公司在废弃SCR催化剂回收方面走在国内的前列，目前年处理量在2万立方米；神华集团低碳研究所针对废弃SCR催化剂开展了深入的研究，其研发的湿法处理技术目前正在推广阶段。

　　结语

　　随着SCR脱硝催化剂逐步更新，大量废弃SCR催化剂的处理问题成为目前面临的严峻挑战。目前我国废弃SCR催化剂的回收工作处于起步阶段，市场竞争不充分，尚未形成龙头企业，由于市场空间巨大，在可预期的将来，废弃SCR催化剂处理行业将成为一个环保领域的蓝海行业。