CN105945036A - 一种对废烟气选择性脱硝催化剂的预处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种对废烟气选择性脱硝催化剂的预处理方法，包括：1)对废烟气选择性脱硝催化剂的密闭包装进行拆除；2)将拆掉包装的脱硝催化剂放入配备有超声波振板的浸泡池中浸泡一定时间；3)将浸泡完毕的脱硝催化剂进行高压喷淋一定时间以除去部分污染物质；4)将喷淋后的脱硝催化剂进行沥干，然后进行切割以拆解掉金属框架；5)将拆解掉金属框架的脱硝催化剂置于破碎机进行粗破处理，形成一定尺寸的碎块；6)对所述碎块进行逐级阶段清洗，包括酸洗和水洗，以除去残余污染物质。
Description
技术领域
本发明涉及环境保护领域，具体而言涉及一种对废烟气选择性脱硝催化剂的预处理方法。
背景技术
目前我国采用烟气选择性脱硝催化剂技术(Selective CatalystReaction，以下简称SCR)进行脱硝的企业包括各火电厂、大型水泥厂、玻璃窑炉等。根据国家能源局的统计资料数据显示，2017年底我国火电装机容量将达到10亿千瓦，SCR脱硝催化剂的年使用量约为80万m3。
SCR脱硝催化剂在使用过程中，由于磨损、堵塞、烧结、中毒等因素，其催化活性会逐渐降低，直至失效，最终无法满足脱硝系统要求，其使用寿命在3年左右。通常采用“2+1”的安装方式，即先安装2层催化剂，约3年后再加装第3层，3年后更换第1层催化剂，此后每2年更换一层催化剂。则废弃SCR脱硝催化剂年产生量约为催化剂年使用量的33.3％，则2017年起年废弃SCR脱硝催化剂产生量约为26.6万m3/a(或16万t/a，按催化剂模块计，不计算金属框架重量)。而随着我国火力发电行业的建设发展及其他工业炉窑用SCR脱硝系统的建设，废弃SCR脱硝催化剂的产生量将进一步增加。
国家环境保护部《关于加强废烟气脱硝催化剂监管工作的通知》(环办函[2014]990号)已经将废烟气脱硝催化剂(钒钛系)纳入危险废物进行管理，并将其归类为《国家危险废物名录》中“HW49其他废物”，所有废烟气脱硝催化剂都要进行无害化处理。
脱硝催化剂分为板式、波纹式(三角式)和蜂窝式集中结构，但都以TiO2(或加钢丝)为载体，涂敷V2O5和WO3等活性物质，最后经过干燥和煅烧而制成，
对废弃SCR脱硝催化剂中的金属钛、钒、钨等进行回收处置，不仅仅可大大减轻危险废物对于环境的危害，同时可以做到资源回收利用，是保护环境造福社会的绿色工程。
目前，废弃SCR脱硝催化剂中的可用金属回收可以采用焙烧、酸浸、碱浸等各种方法，但都要求先将废弃SCR脱硝催化剂进行清洗、粉碎达到一定细度才能进行后续的无害化处置和回收处理。
目前大部分催化剂再生和处置厂家都采用浸泡-自动喷淋-人工喷淋-酸洗-水洗的工艺程序对废弃SCR脱硝催化剂进行预处理。但是，由于催化剂型材较大、空隙很多，粘附的粉煤灰等杂质堵塞、焦化现象严重，仅仅通过现有预处理工艺进行表面浸泡、高压清洗、酸洗等方式还不能完全清洗掉催化剂的表面和内部所有的粘附杂质。而且其采用的前段酸洗过程有可能将铁质模块框架破坏并将其中的铁元素带入后续无害化处置工段，增加后续处理工艺的复杂性，影响回收金属产品的质量。
发明内容
本发明的目的就是提供一种新的预处理方法，以改善上述的技术问题。
根据本发明的一种对废烟气选择性脱硝催化剂的无害化处理方法，其包括以下步骤：
1)对废烟气选择性脱硝催化剂模块的密闭包装进行拆除，在拆除过程中使用负压式吸尘设备和除尘喷雾系统来预防粉尘飞扬；
2)将拆掉包装的具有金属框架的废烟气选择性脱硝催化剂模块放入配备有超声波振板的浸泡池中浸泡一定时间，期间使用超声波除去部分污染物质；
3)将浸泡完毕的废烟气选择性脱硝催化剂模块进行高压喷淋一定时间以除去部分污染物质；
4)将喷淋后的废烟气选择性脱硝催化剂模块进行沥干，然后进行切割以拆解掉金属框架；
5)将拆解掉金属框架的废烟气选择性脱硝催化剂置于破碎机进行粗破处理，形成一定尺寸的碎块；
6)对所述碎块进行逐级阶段清洗，包括酸洗和水洗，以除去残余污染物质。
本发明的有益效果：可以有效地将废烟气选择性脱硝催化剂的表面和内部粘附的杂质及污染物质完全清除干净，使其完全满足后续的无害化处理工艺，并且预处理过程操作简单、避免环境污染、清洗效率高，提高回收金属产品的质量。
附图说明
图1是本发明的对废烟气选择性脱硝催化剂的预处理方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1是本发明的对废烟气选择性脱硝催化剂的预处理方法流程图。如图所示，本发明的对废烟气选择性脱硝催化剂的预处理方法包括以下步骤：
步骤1：对废烟气选择性脱硝催化剂模块的密闭包装进行拆除，在拆除过程中使用负压式吸尘设备和除尘喷雾系统来预防粉尘飞扬。
鉴于废烟气选择性脱硝催化剂为HW49类危险废物，因此在从电厂等催化剂使用单位运出的废弃选择性脱硝催化剂都必须采用密闭包装。因此需要先对密闭包装进行拆除。但是由于废弃选择性脱硝催化剂的表面上吸附了大量的粉煤灰等粉尘杂质，在拆解包装时必须要防止这些粉尘飞扬对人体和环境带来的危害。这里采用负压吸尘和除尘喷雾方式来大大降低粉尘飞扬的危害，保证工作人员的健康和避免环境污染。
在工作中，使用叉车将密闭包装的废烟气选择性脱硝催化剂模块放在轨道车上，然后运送至配备有负压布袋式吸尘设备及除尘喷雾系统的包装拆除室内来拆除密闭包装。拆除时，使用机械手对外包装进行破坏，与此同时使用负压布袋式吸尘设备进行吸尘并且使用除尘喷雾系统进行喷雾除尘；拆除结束后，以轨道车移出拆除室。
步骤2：将拆掉密闭包装的具有金属框架的废烟气选择性脱硝催化剂模块放入配备有超声波振板的浸泡池中浸泡一定时间，浸泡期间使用超声波除去部分污染物质。
通常选择性脱硝催化剂产品都是模块，选择性脱硝催化剂模块装入金属框架中以便于工程运输和安装。由于废烟气选择性脱硝催化剂的表面和内部都粘附了大量的包括例如粉煤灰等粉尘杂质和焦块的污染物质，因此必须采用大量清水浸泡一定时间。但普通的浸泡不能有效地除去所述污染物质，需要辅以超声波震荡才能有效除去。
在工作中，将拆掉密闭包装后的具有金属框架的废烟气选择性脱硝催化剂模块经轨道推出，用行车将废烟气选择性脱硝催化剂模块吊入配备有超声波振板的浸泡池中浸泡一定时间，例如可以浸泡15min，在浸泡期间使用超声波除去部分污染物质。
步骤3：将浸泡完毕的废烟气选择性脱硝催化剂模块进行高压喷淋一定时间以除去部分污染物质。
用行车(或门吊)将浸泡完毕的废烟气选择性脱硝催化剂转移至高压喷淋池中进行高压喷淋，喷淋压力可以是0.1Mpa。高压喷淋采用自动移动形式，以垂直方式上下左右对催化剂模块进行反复喷淋，喷淋时间为15min。
实验表明，在浸泡池中浸泡和高压喷淋步骤后，可有大约90％的表面粉尘及60％的内部粉尘及焦块得以去除，但还有部分内部粉尘及焦块存留。
步骤4：将喷淋后的废烟气选择性脱硝催化剂模块进行沥干，然后进行切割以拆解掉金属框架。
工程应用的选择性脱硝催化剂产品都是模块，其装入到金属框架中，通常采用铁金属。又由于选择性脱硝催化剂厂家制造工艺及安装工艺的不同，催化剂模块的金属框架包装方式和摆放方式都有很大的不同，因此无法用一个统一的设备对催化剂模块的金属框架进行拆解。在现有预处理工艺中不对金属框架进行拆解。一方面现有预处理技术大多是为了再生催化剂，因此铁元素存在影响不大，而拆解金属框架会破坏催化剂模块，对再生催化剂不利；另一方面现有预处理技术为保证酸洗工段连续性，在最后工序拆除铁框架，但没有考虑到铁的酸解危害。这样，在酸洗过程有可能将铁质模块框架破坏并将其中的铁元素带入后续无害化处置工段，增加后续处理工艺的复杂性，影响回收金属产品的质量。
为此，本发明设计拆解掉金属框架的步骤以解决上述问题。经过实验，采用等离子切割方式可以对不同的催化剂模块的金属框架进行快速拆解。
在工作中，用行车将废烟气选择性脱硝催化剂模块吊至拆解平台，先在沥干区进行沥干，然后移至拆解区。
在拆解区建立一个四周尺寸与催化剂模块底部面积一致的切割区，沿底部周边布置4条等离子割枪行动轨道，保证等离子切割枪沿催化剂模块底部上方在四个方向对催化剂模块的金属框架进行自动连续切割。具体而言，等离子割枪的切割路线通常设置在高于金属框架的底板一定距离之处，在实践中等离子割枪的切割路线可以沿高于所述底板1cm处，当然根据实际需要也可以是其他距离，例如1.5cm、2cm、3cm等等，路径为沿模块周边切断竖立支撑杆以使得金属框架的底板脱落，即形成“掉底”。然后用行车吊起切割后的模块的金属框架上部，通常模块的金属框架上部都会设计有吊耳，便于行车吊起，将上部金属框架吊离，移出拆解平台进行后续处理，而催化剂将会从底部落下散落在拆解平台上。由于此时催化剂模块仍处于湿润状态，此时拆解不会产生粉尘，但考虑到工人健康，此处采用了半封闭建筑结构，加强通风除尘。
步骤5：将拆解掉金属框架的废烟气选择性脱硝催化剂置于破碎机进行粗破处理，形成一定尺寸的碎块。
在步骤4中，拆解掉金属框架后，散催化剂散放在拆解平台上，采用机械方式(例如刮板机)将拆解掉金属框架的散状废烟气选择性脱硝催化剂推至平台上一边进料口，进入置于拆解平台下的破碎机(或撕碎机)进行粗破处理，形成一定尺寸大小的碎块，例如单边长度不超过150mm的不规则碎块，破碎机(或撕碎机)的设计尽量减少较细碎块的产生。对于蜂窝式的废烟气选择性脱硝催化剂采用双辊破碎机直接进行粗破处理；对于板式和波纹式的废烟气选择性脱硝催化剂采用双辊齿式破碎机进行粗破处理并分离出其中的钢丝载体，即进行催化剂和钢丝载体分离并粗破成碎块。
步骤6：对所述碎块进行逐级阶段清洗，包括酸洗和水洗，以除去残余污染物质。
废烟气选择性脱硝催化剂经过粗破处理后形成大量碎块，其表面积大大增加，其内部的粉尘及焦块等暴露出来，此时再经过酸洗和水洗过程，超过99％的粉尘和焦块等污染物质得以彻底去除掉。
在工作中，将例如单边长度不超过150mm的碎块催化剂采用皮带送料机运至酸洗水洗工段。酸洗水洗工段由不锈钢链式输送机(链板输送速度为1m/min)构成。放在链板上的碎块催化剂先经过一定长度(比如3米)的水平设置的酸洗浸泡池，催化剂碎块在此经体积比为0.2％的硫酸+体积比为0.05％的表面活性剂(包括EDTA、氨三乙酸等)进行3分钟浸泡清洗，然后经链式输送机提升送至细磨机。提升链板长度为15米，高度3米。在提升阶段，设置3级的喷淋压力为0.05Mpa的喷淋宽度等同输送链板宽度的高压喷淋喷头，可以是单层喷头，分别用体积比为0.05％的稀硫酸水、再生水、和清水对运输的碎块催化剂进行逐级阶段喷淋清洗，随链板机运行(速度为1m/min)对碎块催化剂进行连续喷淋。换句话说，在提升阶段设置3处高压喷淋喷头，第1处喷头先对运输的碎块催化剂喷射稀硫酸水进行清洗，接着第2处喷头对运输的碎块催化剂喷射再生水进行清洗，第3处喷头将对运输的碎块催化剂喷射清水进行清洗，这样确保除去残余污染物质和酸性物质及表面活性剂。
根据本发明的对废烟气选择性脱硝催化剂的预处理方法，可以有效地将废烟气选择性脱硝催化剂的表面和内部粘附的杂质及污染物质完全清除干净，使其完全满足后续的无害化处理工艺，并且预处理过程操作简单、避免环境污染、清洗效率高。
另外，本发明的对废烟气选择性脱硝催化剂的预处理方法还可以包括：对清洗后的所述碎块执行中磨和粉磨处理，制成符合后续无害化处理工艺需要的浆液。通过不同种类磨碎设备组合，将废烟气选择性脱硝催化剂磨制成符合后续无害化处理工艺要求的细度粉浆。例如，通过板锤式细砂机和球磨机(或立式搅拌磨)将碎块化的催化剂进行中磨和粉磨处理，磨成例如150目的浆液，搅拌存储。
另外，本发明的对废烟气选择性脱硝催化剂的预处理方法还包括：
废水和渣料处理，将含有废水和渣料的浆液送至缓冲槽，经压滤后所述渣料成为无害化粉饼，含有污染物质的滤液经水处理系统制成合格中水回用。
由于绝大部分的粉煤灰和焦块都已经进入清洗池底部，采用浆液泵将含有清洗下来的粉煤灰和焦块的浆液送至缓冲槽，经压滤后渣料成为无害化粉饼，可以交由建筑部门使用。而滤液中含有大量的重金属等有害物质经水处理系统进行沉淀分离，制成的中水可以重复使用，避免了对环境的危害。利用水处理系统可以将冲洗用的水全部循环利用，节约水资源，保护环境。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其设备、工艺所取名称等可以不同。但凡依本发明专利构想所述的特征及原理所做的等效或简单改变，均包括在于本发明的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种对废烟气选择性脱硝催化剂的预处理方法，其包括以下步骤：
1)对废烟气选择性脱硝催化剂模块的密闭包装进行拆除，在拆除过程中使用负压式吸尘设备和除尘喷雾系统来预防粉尘飞扬；
2)将拆掉包装的具有金属框架的废烟气选择性脱硝催化剂模块放入配备有超声波振板的浸泡池中浸泡一定时间，期间使用超声波除去部分污染物质；
3)将浸泡完毕的废烟气选择性脱硝催化剂模块进行高压喷淋一定时间以除去部分污染物质；
4)将喷淋后的废烟气选择性脱硝催化剂模块进行沥干，然后进行切割以拆解掉金属框架；
5)将拆解掉金属框架的废烟气选择性脱硝催化剂置于破碎机进行粗破处理，形成一定尺寸的碎块；
6)对所述碎块进行逐级阶段清洗，包括酸洗和水洗，以除去残余污染物质。
2.根据权利要求1所述的无害化处理方法，其特征在于，还包括：
对清洗后的所述碎块执行中磨和粉磨处理，制成符合后续无害化处理工艺需要的浆液。
3.据权利要求1所述的无害化处理方法，其特征在于，还包括：
废水和渣料处理，将含有废水和渣料的浆液送至缓冲槽，经压滤后所述渣料成为无害化粉饼，含有污染物质的滤液经水处理系统制成合格中水回用。
4.根据权利要求1所述的无害化处理方法，其特征在于，经过步骤2和3处理所除去的部分污染物质为废烟气选择性脱硝催化剂的表面粉尘、部分内部粉尘及焦块。
5.根据权利要求1所述的无害化处理方法，其特征在于，在步骤4中，所述切割是采用等离子切割枪沿催化剂模块底部上方在四个方向对催化剂模块的金属框架进行自动连续切割，切断竖立支撑杆以使得金属框架的底板脱落。
6.根据权利要求1所述的无害化处理方法，其特征在于，在步骤5中，对于蜂窝式的废烟气选择性脱硝催化剂采用双辊破碎机直接进行粗破处理；对于板式和波纹式的废烟气选择性脱硝催化剂采用双辊齿式破碎机进行粗破处理并分离出其中的钢丝载体。
7.根据权利要求1所述的无害化处理方法，其特征在于，在步骤6中所述逐级阶段清洗是指经链式输送机输送至酸洗浸泡池，经体积比为0.2％的硫酸+体积比为0.05％的表面活性剂进行一定时间的浸泡清洗，然后再经过3级阶段的高压喷淋，分别用体积比为0.05％的稀硫酸水、再生水、和清水对运输的碎块催化剂进行逐级阶段清洗，从而除去残留的污染物质和酸性物质及表面活性剂。
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