曾 瑞

（攀枝花市晟天鈦業(yè)有限公司，四川 攀枝花 617000）

1 燃煤鍋爐的煙氣脫硝

我國是一個以火力發(fā)電為主的能源消耗大國，在燃煤的同時排放了大量的NOx。據(jù)統(tǒng)計，我國1998年與能源消耗相關(guān)部門的NOx排放量為11.18×106噸，其中電力部門為4.23×106噸，占37.9%；工業(yè)部門4.59×106噸，占41.0%；交通運輸1.45×106噸，占13.0%。為了緩解城市NOx污染，很多城市要求強(qiáng)制安裝汽車尾氣凈化器，減少交通運輸?shù)腘Ox排放，此舉已使部分城市的NOx排放得到一定的遏制；工業(yè)部門和電力部門的NOx排放多為固定源，相對于工業(yè)部門，電力部門的NOx排放具有量大集中便于控制的特點。對電廠的NOx排放進(jìn)行控制，將對NOx的減排和大氣質(zhì)量改善效果明顯。

國家 “十二五”期間火電廠煙氣氮氧化物的減排指標(biāo)規(guī)定：NOx排放標(biāo)準(zhǔn)為200～250mg/m3?！痘痣姀S氮氧化物防治技術(shù)政策》指出：低氮燃燒技術(shù)應(yīng)作為燃煤電廠氮氧化物控制的首選技術(shù)。當(dāng)采用低氮燃燒技術(shù)后，氮氧化物排放濃度不達(dá)標(biāo)或不滿足總量控制要求時，應(yīng)建設(shè)煙氣脫硝設(shè)施。

2 SCR催化劑簡介

減少NOx排放，有燃燒過程控制和燃燒后煙氣脫硝兩條途徑，燃煤電廠煙氣脫硝分為選擇性催化還原法（SCR）和非催化還原法（SNCR）；SNCR工藝無需催化劑，SCR工藝需要催化劑。SCR脫硝技術(shù)具有脫硝率高（最大可大于90%）、選擇性好、成熟可靠等優(yōu)點，目前廣泛用于火電站，是燃煤機(jī)組脫硝的主流；SNCR脫硝率不高，一般為30%～40%。

SCR系統(tǒng)中最關(guān)鍵部件是催化劑，其成本通常占脫硝裝置總投資的30%～50%，一般采用高溫催化劑，該催化劑以TiO2為載體，主要成分為V2O5-WO3（MoO3）等金屬氧化物，這些成分占催化劑總量的90%以上，其余的微量組分根據(jù)鍋爐燃用的具體煤種添加。

按照加工成型與物理外觀劃分，脫硝催化劑主要分為蜂窩式、板式及波紋式（三角式）三種，其中蜂窩式與板式是主流產(chǎn)品，波紋式（三角式）催化劑的市場占有率較低。

在SCR裝置實際運行中，多種原因都有可能會導(dǎo)致催化劑活性降低、壽命減少。如煙氣中堿金屬、砷造成的催化劑中毒，催化劑被燒結(jié)，催化劑孔堵塞，催化劑磨損，水蒸氣凝結(jié)和硫酸鹽、硫銨鹽沉積等。對于失效的催化劑首先考慮的處理方式是催化劑的再生，催化劑的再生方式是將失去活性的催化劑通過浸泡洗滌，添加活性組分以及烘干的程序使催化劑恢復(fù)大部分活性。但不是所有的失效催化劑都能夠通過再生方式回用，如果失效催化劑采用再生方式仍不能恢復(fù)其活性，則只能進(jìn)行廢棄處理。

3 國內(nèi)SCR催化劑市場供應(yīng)情況

國內(nèi)目前從事脫硝催化劑加工的企業(yè)約有20家，現(xiàn)有總產(chǎn)能17.8萬m3/a，一年后將達(dá)到27萬m3/a，加上進(jìn)口催化劑，未來全國脫硝催化劑市場總供應(yīng)量約為31.2萬m3/a。根據(jù)相關(guān)預(yù)測，2015年底我國火電裝機(jī)容量將達(dá)到9億kW左右。如果年均火電裝機(jī)增速為4%，2010年30%、2011—2015年50%的新增機(jī)組完成脫硝改造，每年18%的原有機(jī)組完成脫硝改造，那么2015年底現(xiàn)役火電機(jī)組完成脫硝改造的目標(biāo)能夠基本實現(xiàn)。在上述條件的基礎(chǔ)上，如果90%的脫硝機(jī)組采用SCR法，測算到2010—2015年脫硝催化劑的年均需求將在9.12萬m3/a左右，國內(nèi)SCR催化劑產(chǎn)能完全可以滿足需求。

4 SCR廢催化劑產(chǎn)生時間及總量的分析

SCR脫硝催化劑在使用過程中通常采用“2+1”的安裝方式，即先安裝2層催化劑，大約3年后，再加裝第3層；3層一起使用大概4～5年后，開始更換第一層，過2～3年后，更換第二層，再過2～3年后，更換第三層，如此循環(huán)。根據(jù)這一規(guī)律，推算出從2018年開始國內(nèi)將連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)生3.8萬t/a的SCR廢催化劑。具體推算過程如下表所示。

SCR催化劑新增及廢棄情況統(tǒng)計表

5 國外廢催化劑回收利用情況

5.1 日本

日本由于缺乏各種金屬資源，制造催化劑用的主要原料需要靠進(jìn)口，因而早在20世紀(jì)50年代就注意廢催化劑的回收利用。1970年日本就頒布了固體廢物處理與清除法律，確認(rèn)廢催化劑為環(huán)境污染物。據(jù)統(tǒng)計，1975—1980年日本就回收了有色金屬約3萬t。在廢催化劑回收利用協(xié)會的組織下，日本就其催化劑的使用和生產(chǎn)展開了調(diào)查并根據(jù)廢催化劑的組成、形狀、載體類型、污染程度、中毒情況及產(chǎn)生的數(shù)量等情況，對廢催化劑進(jìn)行了合理的分類，制定了相應(yīng)的回收利用工藝。

日本由于化學(xué)工業(yè)集中，故其廢催化劑便于集中回收，日本已從廢催化劑中回收有用金屬多達(dá)24種，通常廢催化劑由使用廠、催化劑生產(chǎn)廠及專門回收處理工廠三方面協(xié)調(diào)回收事宜。

5.2 美國

美國的環(huán)保法限定，進(jìn)入環(huán)境前的有害物質(zhì)必需轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。因此，在美國廢催化劑不允許隨便傾倒，掩埋廢催化劑要繳納巨額費用。美國的廢催化劑回收組織為廢催化劑廢棄服務(wù)部（Catalyst Disposal Services），主要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)美國廢催化劑的回收事宜。美國的一些催化劑制造公司往往與固定的廢催化劑回收公司保持協(xié)作關(guān)系。近年來，美國已逐步采用以綜合性多部門跨學(xué)科的研究計劃來解決廢催化劑的回收問題。

5.3 德國

德國是世界上環(huán)保領(lǐng)先國家之一。1972年德國就頒布了廢棄物管理法，規(guī)定廢棄物必須作為原材料再循環(huán)使用，要求提高廢棄物對環(huán)境的無害化程度。德國的迪高沙（Degussa）公司從1968年開始就從事鉑金屬的回收，該公司還與Water暗色巖原料公司聯(lián)合投資回收汽車排氣用廢催化劑轉(zhuǎn)化器中的貴金屬，1992年一年就回收了價值6萬馬克的Pt、Rh金屬。

5.4 英國

英國ICI Katalco公司于1991年5月就與ACI Industries公司一起制訂了（Catalyst Care Programme）催化劑管理措施。其中有關(guān)廢催化劑規(guī)定：1）對于ICI Katalco所有的廢催化劑不管其類型、數(shù)量和位置都有一個確定的處理方法；2）將廢催化劑當(dāng)作另一種生產(chǎn)的原料進(jìn)行消耗處理，而不是當(dāng)作廢料給仍掉；3）建立一個體系確保所有措施能根據(jù)有關(guān)法規(guī)要求消耗處理廢催化劑；根據(jù)需要該體系能對其工藝進(jìn)行檢查；4）建立一個體系能根據(jù)包裝和運輸有關(guān)的法規(guī)要求，最大程度地減少廢催化劑裝運的危險性。

ACI Industries公司是一個在催化劑處理業(yè)中有著廣泛跟蹤記錄的國際性機(jī)構(gòu)，該公司基本上能做到ICI Katalco公司上述的幾項要求。

到1991年Catalyst Care Programme實施兩年多，ICI Katalco公司約有70家催化劑用戶參與了這一措施的執(zhí)行，實現(xiàn)了催化劑用戶在廢催化劑處理方面的觀念的變化。這其中包括：1）從用戶想要獲得廢催化劑的最佳價格，轉(zhuǎn)變到要在廢催化劑正確處理之中，盡可能地減小風(fēng)險和潛在的責(zé)任；2）從僅僅想讓廢催化劑離開現(xiàn)場的做法，轉(zhuǎn)變到要求有關(guān)廢催化劑怎樣處理的資料和擔(dān)保書；3）從廢催化劑排放后一段時間里進(jìn)行整頓處理，到在廢催化劑排放前就進(jìn)行很好的組織活動，在催化劑進(jìn)行買賣活動時，廢催化劑的處理也成為買賣內(nèi)容的一部分；4）從催化劑用戶的供銷部門不太重視廢催化劑的處理問題，轉(zhuǎn)變到成為催化劑用戶中環(huán)境經(jīng)營人員的首要及次首要優(yōu)先考慮的決策問題。

5.5 西歐及東歐

國際催化劑回收（CRI）公司在美國、加拿大、日本、盧森堡均建有催化劑再生裝置。哈曉/弗爾托聯(lián)合公司（Harshaw/Filtrol）、歐洲催化劑（Eurecat）公司均進(jìn)行廢催化劑的再生處理。此外，荷蘭的國際殼牌研究公司、俄羅斯基輔工業(yè)研究所、伊凡諾夫化工研究所、波蘭的石油與化學(xué)研究所、弗羅茨瓦夫工學(xué)院均開展過廢催化劑的回收利用研究。羅馬尼亞克拉約瓦化工聯(lián)合企業(yè)開展過鎳系廢催化劑的回收。歐洲金屬公司（Eutomet）能向世界范圍提供回收項目，處理各種的有色金屬和貴金屬原料（包括廢催化劑在內(nèi)的副產(chǎn)品）。該公司是國際回收、再生和環(huán)境管理協(xié)會的一部分，在英國、美國、西班牙、瑞士和巴西都設(shè)有分公司。

6 我國SCR廢催化劑回收利用情況

目前國外對SCR廢催化劑均采取回收再利用的方法處理，從蜂窩式SCR廢催化劑中回收有價金屬V2O5、WO3、TiO2，并將回收來的有價金屬加以合理利用，這種對廢催化劑的回收舉措使得脫硝產(chǎn)業(yè)能夠得以良性循環(huán)。目前國內(nèi)對SCR廢催化劑的回收意識還沒有形成，近期公布執(zhí)行的《火電廠煙氣脫硝工程技術(shù)規(guī)范—選擇性催化還原法》中對蜂窩式廢SCR催化劑的處理方式為壓碎后填埋。但SCR廢催化劑因含有V2O5、WO3等有毒金屬氧化物及使用過程中聚集的重金屬，屬于危險固體廢物，我國《固體廢物污染環(huán)境防治法》對“危險廢物污染環(huán)境防治的特別規(guī)定”條例中規(guī)定，對危險固體廢物必須進(jìn)行申報和處置，且由產(chǎn)生危險廢物的單位負(fù)擔(dān)處置費用；這說明電廠（作為脫硝催化劑的使用單位）和脫硝工程公司（作為脫硝工程的實施和運行維護(hù)單位）必須承擔(dān)廢SCR催化劑的處置費用。若按填埋方式處置SCR廢催化劑，不僅將會產(chǎn)生大量的填埋場地要求，也不能有效地解決有毒物質(zhì)存在的環(huán)境污染風(fēng)險，還將對電廠和工程公司造成經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；因此，填埋處置方式并不是最好的SCR廢催化劑的處理方法。事實上蜂窩式廢SCR催化劑本身含有的WO3、V2O5和TiO2都是寶貴的資源，若能采取分離提純的方式將其回收，則不僅可產(chǎn)生新的利潤增長點，也符合《中華人民共和國循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》中有關(guān)再利用和資源化產(chǎn)業(yè)模式的要求，同時還可達(dá)到煙氣脫硝產(chǎn)業(yè)鏈中各種物質(zhì)形成閉路循環(huán)的良好效果。

我國的廢催化劑回收工作起步較晚，主要是從事貴金屬的回收。從統(tǒng)計情況看，目前國內(nèi)尚沒有專門從事SCR廢催化劑回收的公司，雖然SCR廢催化劑中含有V2O5，但因含量較低（0.5%～1%），不能將其歸并到廢釩催化劑一類，而且專業(yè)從事廢釩催化劑回收企業(yè)的現(xiàn)有工藝是無法實現(xiàn)對釩和鎢的分離與提純的，因此,SCR廢催化劑回收在國內(nèi)尚屬新領(lǐng)域。目前國內(nèi)尚未存在專門針對廢SCR蜂窩式催化劑回收的工廠，僅有一些回收其它廢催化劑中鎢或釩的工廠，若利用現(xiàn)有的這些工廠，則只能對廢SCR催化劑中的某單一元素進(jìn)行回收，這樣往往會形成表面上是在回收處理廢SCR催化劑，實際上卻產(chǎn)生了更多固體廢物的局面。這不僅不利于廢SCR催化劑資源的充分利用，還會產(chǎn)生新的污染源頭。

7 建議

SCR廢催化劑的回收應(yīng)該是一個政策導(dǎo)向型的資源壟斷項目?，F(xiàn)在全國從事SCR催化劑生產(chǎn)及工程安裝的單位主要是國內(nèi)大的電力集團(tuán)的下屬環(huán)保工程公司，若不能將SCR廢催化劑的回收匯集渠道進(jìn)行整合，就會催生若干個小規(guī)模、低投資的回收生產(chǎn)線，由于低水平投資和工藝的不健全，會形成新的污染源，這從固廢治理和工程經(jīng)濟(jì)規(guī)模的角度來看是不科學(xué)的。因此建議有關(guān)部門通過政策導(dǎo)向在全國形成一到兩家規(guī)模較大的集中回收處理的企業(yè)，則不僅有利于在回收處理水平上實現(xiàn)高端優(yōu)化的模式，也有利于減少小規(guī)模不健全工藝的回收企業(yè)所產(chǎn)生的二次廢物污染。

另外，通過對SCR廢催化劑的回收項目的經(jīng)濟(jì)分析，可得出的項目最低贏利模型中必須增加SCR廢催化劑的治污費為2600元/噸（該成本為SCR催化劑售價的5.3%），這是依照法律對SCR催化劑生產(chǎn)及使用消費群體征收的費用，也是大氣治理總費用中的一個子項。這筆費用的征收不僅對平衡廢SCR催化劑回收項目本身的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)具有重要作用，也是平衡SCR煙氣脫硝產(chǎn)業(yè)鏈經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要因素。但從當(dāng)前火電企業(yè)連年虧損的局面看，若沒有國家對治污費的政策支持，該項目也將面臨難以為繼的狀態(tài)。建議有關(guān)部門應(yīng)盡快將其納入統(tǒng)籌管理之中，積極開展各項準(zhǔn)備工作，這樣才能真正有利于切實推動廢SCR催化劑回收事業(yè)的開展。