在过去几年中，我国对氮氧化物的排放控制变得越来越重要。本文将介绍和预测国内燃煤电厂在脱硝催化剂使用方面的情况，并讨论了催化剂失活的原因以及目前国内和国际上再生和回收处理催化剂失活的方式。此外，还提出了电厂在催化剂运行维护方面需要注意的问题。
失活原因分析
当脱硝装置运行一段时间后，其脱硝效率会下降，主要原因是催化剂的活性逐渐衰减。失活催化剂可分为物理堵塞、化学中毒、烧结和磨损等类型。物理堵塞是由灰尘阻塞催化剂的孔道和微孔引起的。化学中毒包括碱金属中毒、碱土金属中毒、砷中毒、磷中毒、硫铵中毒等多种类型。物理堵塞和化学中毒的催化剂可以通过再生来恢复活性。
催化剂烧结是指催化剂在高温条件下（超过450度）连续运行后，其相态发生变化，导致比表面积减小。磨损是指催化剂的机械强度发生变化。烧结和磨损的催化剂无法再生。
失活催化剂的处理
2.1 国外再生处理
再生处理主要通过既定的工艺流程来恢复失效催化剂的活性。目前，在国际市场上成功推广的专业脱硝催化剂再生技术公司并不多。例如，美国的coalogix公司拥有多项催化剂再生的专利技术，占据了美国催化剂再生市场的85%，已经实现了超过57000m3的催化剂再生业绩，涵盖了蜂窝式、平板式和波纹板式等多种形式的催化剂。德国的Ebinger-Kat公司是世界上最早进行SCR失效催化剂再生的企业之一，在全球范围内已经成功实施了47000m3的蜂窝式、波纹板式和平板式催化剂再生项目，包括Cormetech、Topsoe、BHK、KWH等品牌。该公司的超声波技术在欧美等发达国家得到广泛应用，并取得了良好的效果。
催化剂再生的基本流程如下：
第一步：超声波清洗；
第二步：浸泡和冲洗；
第三步：补充活性组分，将催化剂浸泡在含有活性组分的溶液中一段时间，以补充因磨损等原因流失的活性组分；
第四步：热处理，通过热处理使再生后的催化剂恢复活性。
以上是常见的处理方案，具体方案会根据不同电厂催化剂失活的原因而定。例如，不同失活原因可能需要使用不同成分和浓度的浸泡液。
国外对于失活催化剂有两种处理方式：再生和废弃处理。对于结构完整且仍具有一定活性的催化剂，可以进行再生处理，并在检验合格后继续使用；对于无需再生的失活催化剂，应进行废弃处理。
国外存在专业的失活催化剂处理公司，负责再生或废弃处理失活催化剂。
2.2 国内再生处理
国内的福建龙净环保与美国coalogix公司合资成立了首家拥有国外先进SCR失效催化剂再生技术支持的企业。该企业应用先进的催化剂再生技术开展相关业务。此外，国内的重庆远达、江苏肯创和江苏龙源等公司声称掌握了国产的催化剂再生技术，为失效催化剂再生行业的发展做出了积极准备。
目前，国内失效催化剂的再生处理主要有两种模式：现场再生和工厂再生。现场再生仅是对表面沉积物和附载物进行简单的物理化学清除，并重新负载一定量的化学活性物质，无法有效恢复催化剂内部微孔结构和比表面积，因此只能作为临时的非正常应急措施，而不能实现真正意义上的催化剂再生。
在现场再生过程中，失效催化剂中含有的V、Mo、W等元素以及清洗下来的As、Hg等重金属会产生大量废气、废水和废渣。由于现场缺乏有效的无害化处理设备和系统，很容易对电厂周边环境和水质造成二次污染，对电厂工作人员的健康构成较大风险。
工厂再生可以严格控制烘干和煅烧的环境，这对于化学活性物质的负载过程至关重要。真正的工厂再生工艺是一个复杂的物理化学过程，并根据每个客户的需求量身定制。
对于仅存在物理堵塞的催化剂来说，只需要经过物理再生即可恢复活性；而对于发生化学中毒的催化剂，必须进行化学再生才能恢复其活性。因此，选择哪种再生方法取决于催化剂失活的原因。例如，对于受到严重碱金属中毒的催化剂，可以采用酸液处理再生。然而，仅通过酸液处理可能无法完全去除As中毒。在实际的再生工艺中，通常会综合使用多种方法。
2.3 关于废弃处理
如果失效催化剂无法通过再生方式恢复活性，则只能进行废弃处理。即使失效催化剂具有再生价值，在经过1-2次再生后也无法再生，最终将被视为废弃催化剂。
2014年5月22日，国家环保部发布了关于加强废烟气脱硝催化剂监管工作的通知和废烟气脱硝催化剂危险废物经营许可证审查指南。该通知明确提出，应优先进行废烟气脱硝催化剂的再生处理，无法再生的催化剂应进行无害化处理，并鼓励开发和应用废烟气脱硝催化剂的再生和安全处置技术。
这表明国家在政策层面上支持脱硝催化剂的再生和利用，并对废烟气脱硝催化剂的经营许可证进行管理，这有助于推动脱硝催化剂再生和利用市场的快速发展。
2.4 回收
回收利用主要通过各种物理和化学方法将脱硝催化剂中有价值的部分（如钢结构、V2O5等）提取出来进行循环利用。目前尚未大规模推广应用催化剂失活的回收利用；与此同时，对于不适合再生和回收处理的失效催化剂而言，由于其属于危险固体废物，必须在获得许可的危险废弃物填埋厂进行处理。
电厂催化剂运行维护应注意的问题
3.1 关于燃料
在建设脱硝装置时，电厂选择催化剂是根据燃料成分来进行设计和选型的。不同燃煤条件下的机组所需的催化剂成分和用量各不相同。因此，电厂在运行期间使用的燃煤应与最初选定催化剂时的燃煤条件基本一致。由于某些客观条件限制，一些电厂可能使用高灰、高硫等燃煤，这会增加催化剂的磨损并大幅缩短其活性寿命。
3.2 关于催化剂的维护
对于脱硝装置的运行维护，电厂应按照催化剂厂家的要求定期监测催化剂单元的试验性能，以便及时跟踪催化剂的活性，并为维护部门提供基础资料，避免由于未及时进行必要的检修维护而导致催化剂活性降低甚至失活。严重情况下，催化剂可能无法再生，只能废弃处理。
总结
对于废弃的脱硝催化剂，通常有三种处理方式：再生、回收和废弃处理。考虑到催化剂的运行成本和处置难度，催化剂再生是处理废弃催化剂的首选方法。然而，并非所有失效的催化剂都可以进行再生处理，如果通过再生方式无法恢复其活性，则只能进行废弃处理。即使失效催化剂具有再生价值，在经过1-2次再生后也无法再生，最终将被视为废弃催化剂。
回收利用主要通过各种物理和化学方法提取脱硝催化剂中有用的部分（如钢结构、V2O5等）以实现循环利用，但目前尚未大规模推广应用。对于不适合再生和回收处理的失效催化剂，由于其属于危险固体废物，必须在获得许可的危险废弃物填埋厂进行处理。
电厂在催化剂的运行维护方面需要注意燃料选择和催化剂的定期监测。确保所使用的燃煤与最初选定催化剂时的燃煤条件基本一致，避免增加催化剂的磨损和缩短活性寿命。此外，按照催化剂厂家的要求定期监测催化剂单元的试验性能，并及时提供相关资料给维护部门，以确保必要的检修维护工作得以及时进行，避免催化剂活性降低甚至失活的情况发生。
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