煤電廠危險廢物知多少?
國家環保部于2014年8月正式發布了《關于加強廢煙氣脫硝催化劑監管工作的通知》,將廢煙氣脫硝催化劑(釩鈦系)納入危險廢物進行管理,并將其歸類為《國家危險廢物名錄》中“HW49其他廢物”,工業來源為“非特定行業”,廢物名稱定為“工業煙氣選擇性催化脫硝過程產生的廢煙氣脫硝催化劑(釩鈦系)”。
SCR脫硝催化劑,也就是我們常說的“選擇性脫硝催化劑”,其用量占國內外燃煤電廠脫硝所用催化劑的90%以上。這類脫硝催化劑采用了二氧化鈦、五氧化二釩、三氧化鎢等重金屬作為骨架和催化元素,本身就含有一定的毒性,而在使用期間,煙氣中大量鉻、鈹、砷和汞等重金屬的又對這些催化劑造成了二次污染,成為富含各類重金屬成分的有害物料。
據中國環境科學研究院對我國部分燃煤電廠產生的廢煙氣脫硝催化劑的危險特性分析結果表明,廢煙氣脫硝催化劑的主要危險特性為浸出毒性,其中鈹、銅、砷的浸出濃度普遍高于新脫硝催化劑的浸出濃度;部分企業廢煙氣脫硝催化劑中鈹、砷、汞的浸出濃度超過《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》(GB5085.3-2007)的有關要求。極易造成環境污染,因此,廢棄的SCR脫硝催化劑已經成為配備脫硝裝置的燃煤電廠面臨的一個嚴重的環保問題。
SCR脫硝催化劑通常采用“2+1”的安裝方式,正常的催化劑使用壽命為2年左右,在第三年開始就會有廢脫硝催化劑產生,2012年之前全國大約1.2億千瓦機組所安裝的SCR脫硝催化劑已經進入更換期,廢催化劑數量保守估算在10萬立方米左右,而從2016年開始,全部9.6億千瓦機組所產生的廢SCR脫硝催化劑的量將逐步增加,到2017年,每年可能達到25-30萬立方米,如此大量的危險廢物會給國家土壤和水體帶來相當大的環境威脅。
目前,失效催化劑再生技術主要有水洗再生、熱再生、熱還原再生、酸液處理和SO2酸化熱再生等。
一些化學混合物會沉積到催化劑的活性表面上,但當接觸水時,這些物質一般會溶于水中。通過用純水或去離子水沖洗催化劑,可將中毒或由于化學物質沉積而失去活性的SCR脫硝催化劑實現再生。盡管沉積物能速溶于水,催化劑中的活性物質,如釩化合物也會溶于水中,所以也會廢棄一部分催化劑,由于沖洗造成催化劑損失了活性物質,就需要在釩化合物溶液中浸泡補充活性,以部分恢復原來的活性物質。因此,再生意味著除了清洗外,還要對催化劑添加催化活性材料。
對催化劑的簡單清洗可以在反應器內完成,而對其完全的清洗則需要將其完全移出反應器,并放置在電廠中合適的位置或者送到指定的處理場地(如專業的催化劑再生公司)才能完成。
具體的再生過程:首先,要取樣化驗催化劑活性降低的原因是物理原因還是化學原因,目的是確定催化劑再生的可行性及方法,制定清洗的時間和再生過程中需要添加的藥品。
然后,清洗催化劑上的粉塵,根據具體情況可用高壓水清洗,并在水中充入空氣,使其產生漩渦或氣泡,對蜂巢內部進行深入清洗。同時在水中添加化學藥劑,隨氣泡能更好地附在孔內。對于失活不嚴重的情況,可以采用現場再生,即在SCR反應器內進行清灰,清除硫酸氫銨和比較容易清除的物質。這種方法簡便易行,費用很低,但只能恢復很少的活性。也可把催化劑模塊從SCR反應器中拆除,放進專用的振動設備;在振動設備中將采用專用的化學清洗劑,產生的廢水成分和空預器清洗水相似,可以排入電廠廢水處理系統。
對于深度失去活性的催化劑,可運送到專業的催化劑再生公司進行處理。對于蜂窩式和平板式的催化劑都可以進行再生,一般再生時間是2~3個星期。可在電廠進行現場清洗。催化劑再生花費的成本相當高昂,如果要進行再生,需要專門的公司來完成。再生以后的催化劑活性一般相當于原始催化劑活性的30%~50%。
催化劑再生使得催化劑恢復了一定的活性,經過再生之后,其壽命有所降低,同時也需要提供新催化劑層來滿足脫硝效率的要求。
對于無法再生的催化劑,可采用化學工業方法,將其中的鈦、釩、鎢等重金屬提取出來,作為新的工業原料。
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