[发明专利]一种烟气脱硝催化剂协同再生的方法

说明书

技术领域

本发明属于大气污染控制技术领域，是一种用于火电厂燃煤烟气脱硝失活催化剂的协同再生工艺。

背景技术

我国是大气环境污染比较严重的国家之一，氮氧化物(NOx)是大气环境中主要的污染物，是形成大气灰霾和酸雨的主要物质。电厂是目前NOx排放的一个重要来源，近几年来，随着我国燃煤电站装机容量的不断攀升，燃煤烟气中NOx的排放量也不断地增加。

国家环境保护部在2011年7月发布的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)规定，新建及重点地区燃煤电站烟气NOx的排放标准将控制在100 mg/m³ (改造机组为200 mg/m³)以内。我国绝大部分燃煤电站锅炉配有低氮燃烧技术(Low nitrogen burning, LNB)，但仅能达到中等的脱硝水平，满足不了日益严格的NOx排放要求。因此，作为一种高效的烟气脱硝技术—选择性催化还原法(Selective catalytic reduction, SCR)工艺开始引入我国。SCR法主要原理是利用向烟气中通入的氨气(NH₃)为还原剂，在催化剂的作用下，与烟气中的NOx进行反应，生成对环境无害的H₂O和N₂。截止2010年底前，脱硝机组容量约8595万kW，约占煤电机组总容量的12.3%左右；截止2012年底，已投运烟气SCR脱硝装机容量为2.3亿千瓦，占燃煤机组的28%，其中，有98%采用SCR脱硝工艺；预计在2013年底，已投运烟气SCR脱硝装机容量将占燃煤机组的50%以上。

烟气SCR脱硝工艺的技术核心是催化剂，为保证烟气流通的顺畅，脱硝催化剂均采用规整块状结构，主要有蜂窝式和平板式等型式，主成份可表示为V₂O₅(WO₃)/TiO₂，其中，V₂O₅是活性组份，TiO₂是催化剂载体，WO₃则为催化助剂。由于SCR催化剂纳米级钛白粉等原料价格贵和关键制造技术或生产标准主要掌握在国外少数公司手中，因此，即使目前国内已有等多家国内生产线投运，但催化剂的成本价格仍然很高，占整个脱硝工程总价的1/2左右。

另一方面，由于受到烟气中烟尘等化学组份的影响，催化剂在运行使用过程中活性会逐渐下降，平均使用年限为2~3年，这使得烟气脱硝系统的运行维护成本非常高。如果对失活脱硝催化剂进行有效的再生，不仅可实现脱硝催化剂的循环使用，延长其使用年限，大幅度降低脱硝工程生产运行成本，还可节约宝贵的稀土资源，减少作为危险固废的催化剂处置费用。

可见，在我国燃煤电站烟气脱硝工程迅猛发展的背景下，作为脱硝工程核心单元的催化剂再生技术，也同样拥有广阔的市场需求。

常见的再生配方中，由于成本低廉，HCl和H₂SO₄被广泛应用，其中，H₂SO₄应用最多，最大的优点是不需要引入新的酸种，但也缺存在明显的缺点，那就是H₂SO₄溶液将会腐蚀催化剂铁框，产生金属离子，并可能浸入到催化剂内部。因此，常规的再生方法易导致催化剂的二次污染，并导致烟气中SO₂的氧化率偏高，从而出现硫酸气溶胶等大气污染问题。

发明内容

失活催化剂经过干法除尘除灰处理和湿法预清洗后，采用碱液和酸液的协同处理方法进行清洗再生，具体如下：

采用中等浓度的NaOH碱液，浓度控制在pH值大于10以上，一般在11-14之间，并加入一定量的表面活性组份以及微孔渗透剂，清洗液的温度不超过50℃，最佳范围为20-50℃，失活催化剂在超声波的作用下清洗30 min左右，必要时可延长浸泡时间，清洗过程可根据清洗剂浓度的变化适当增加或更换碱液。

经过上述碱性溶液的浸泡与超声处理后，本发明还需对失活催化剂进行酸处理，其实质就是酸碱中和，目的在于去除催化剂残余的碱性物质，并激活催化剂的酸性位。本发明采用的酸液为柠檬酸，其浓度控制在0.1%-3%，即pH值控制在1-5之间，最佳范围为2.0-3.5，中和处理的温度不超过50℃，最佳范围为20-50℃，中和处理时间一般不超过1小时，一般控制在30 min左右，中和处理辅以超声波处理，中和处理过程可根据酸液浓度的变化适当增加或更换柠檬酸的量。