一种废弃SCR脱硝催化剂资源化利用方法技术

本发明专利技术涉及一种废弃SCR脱硝催化剂资源化利用方法，包括取出废弃SCR脱硝催化剂，对其破碎至指定粒径的块体或颗粒，将破碎后的废弃SCR脱硝催化剂按照锅炉入炉煤总量不大于5.0%的质量比例与煤粉进行混合，将混合后的废弃SCR脱硝催化剂、煤粉送入液态排渣锅炉燃烧室，经1300℃‑2000℃的温度燃烧后形成熔融态的液态流渣，通过急速冷却形成玻璃态固化体。本发明专利技术改善了锅炉燃烧状况，投资少，能耗低、运行成本低，单位时间内处置效率高，可改善锅炉燃料的着火、燃尽特性，提高锅炉煤种适应性，降低锅炉炉内氮氧化物的生成，减轻下游烟气SCR脱硝运行压力，推广应用具有较好的节能减排价值。

【技术实现步骤摘要】
一种废弃SCR脱硝催化剂资源化利用方法
本专利技术属于火电厂固体废弃物治理新技术的节能环保领域，具体涉及一种废弃SCR脱硝催化剂资源化利用方法。
技术介绍
选择性催化还原SCR(selectivecatalyticreduction)脱硝技术是当前火电厂控制烟气中氮氧化物排放最常用的脱硝工艺。受使用过程中物理、化学等中毒因素的影响，催化剂在长周期的服役后最终将面临报废处置。根据生态环境部《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)要求，废烟气脱硝催化剂(钒钛系)被纳入危险废物进行管理，要求尽快提高废烟气脱硝催化剂(以下简称“废弃SCR催化剂)的再生、利用和处置能力。催化剂是SCR脱硝设备的核心，商用SCR脱硝催化剂主要为钒钛钨(钼)系列，其主要成分二氧化钛(TiO2)是载体，通常占催化剂质量比的75％以上，五氧化二钒(V2O5)和三氧化钨(V2O5)/三氧化钼(MoO3)分别为其活性物质和有效助剂。根据相关研究，催化剂中的TiO2、V2O5等物质不仅可以在NH3、NO化学反应中起到选择性催化剂还原的作用，而且在一定的温度窗口内可起到促进煤粉颗粒着火与燃尽的催化燃烧作用。在脱硝催化剂的使用过程中，由于燃煤锅炉烟气中飞灰的存在，长期服役的催化剂则由于其表面和微孔内大量有毒有害物质的集聚造成催化剂性能逐渐下降而最终失活。废弃催化剂中除了含有TiO2、V2O5和WO3/MoO3外，亦含有一定质量的SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、SO3、CaO、Fe2O3和MgO等氧化物和CuO、HgO、PbO、As2O3、NiO等有害物质，其对环境的危害主要表现为浸出毒性，若随意处置，则会对地下水、土壤带来长期的潜在二次污染。目前，针对不具备再生价值废弃SCR催化剂，则普遍采取交由下游具有处置资质和能力的企业进行安全填埋、提取回用其中有价金属循环利用等方式加以处置利用。参见公开号为CN106311218A的专利公开了一种钒基SCR催化剂再生催化剂粉体及其制备方法，但是催化剂再生次数和再生后粉体活性恢复有限，再生粉体性能不稳定，且存在再生工艺复杂、再生过程中废水、废渣处置成本高等问题。参见公开号为CN104926235A的专利公开了一种废弃SCR脱硝催化剂填埋前的处理及固化方法，存在安全填埋占用大量的土地资源，且不符合可持续发展要求。参见公开号为CN110548748A的专利公开了一种废弃SCR烟气脱硝催化剂与飞灰的协同熔融处置方法，该专利需利用专门的高温熔融装置，存在为保证重金属固化效果需加入添加剂、高温熔融处理时间大于60分钟等处置能耗高、效率低等问题，且仅实现了废弃SCR催化剂与飞灰的协同无害化处置，未实现其资源化利用，造成资源浪费。液态排渣锅炉是一种利用其特殊的炉膛结构和燃烧室内极高火焰温度将煤粉燃烧呈熔融状态形成液态流动的炉渣而得名。其正常燃烧过程中的燃烧室内温度可达1300℃-2000℃，燃烧过程中形成的液态炉渣在落入炉底渣室内冷却后可形成致密的玻璃态烧结体，在烧结体的形成过程中可将重金属等有害物质固化于致密的玻璃化网格中，从而实现固废的减容和固化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种废弃SCR脱硝催化剂资源化利用方法，适用于液态排渣锅炉，充分利用现有液态排渣锅炉的特点和优势，将废弃SCR脱硝催化剂作为锅炉煤粉燃烧添加剂，从而实现改善锅炉燃料燃烧特性和提高煤种适应性，在减少锅炉燃烧过程中氮氧化物生成的同时，有效抑制废催化剂中重金属的浸出，从而实现废催化剂的无害化处置和资源化利用。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种废弃SCR脱硝催化剂资源化利用方法，包括以下步骤：S1：取出废弃SCR脱硝催化剂，对其破碎至指定粒径的块体或颗粒，S2：将破碎后的废弃SCR脱硝催化剂按照锅炉入炉煤总量不大于5.0％的质量比例与煤粉进行混合，S3：将混合后的废弃SCR脱硝催化剂、煤粉送入液态排渣锅炉燃烧室，经1300℃-2000℃的温度燃烧后形成熔融态的液态流渣，通过急速冷却形成玻璃态固化体。本申请中：混合后的废弃SCR脱硝催化剂、煤粉的着火温度较不掺入废催化剂时降低0℃-15℃，燃尽温度较不掺入废催化剂时降低0℃-25℃，更有利于煤粉的点火与燃尽；燃烧过程中生成的氮氧化物(NOx)浓度较不掺入废催化剂时降低0mg/m3-180mg/m3，有利于减少燃烧过程中气态污染物的生成。优选地，所述的废弃SCR脱硝催化剂中：TiO2的质量百分含量不低于75.0％，V2O5的质量百分含量为0％-5.0％，CaO的质量百分含量为0％-6.0％，Fe2O3质量百分含量为0％-3.0％，MgO的质量百分含量为0％-3.0％。进一步优选地，所述的废弃SCR脱硝催化剂中：TiO2的质量百分含量不低于83.0％，V2O5的质量百分含量为0.5％-1.5％，CaO的质量百分含量为1.0％-2.0％，Fe2O3质量百分含量为0.05％-1.0％，MgO的质量百分含量为0.05％-1.0％。优选地，所述的废弃SCR脱硝催化剂按照锅炉入炉煤总量1.5％-5.0％的质量比例与煤粉进行混合。优选地，所述的废弃SCR催化剂为蜂窝式脱硝催化剂、平板式脱硝催化剂时，破碎至粒径不大于20mm的块体或颗粒；所述的废弃SCR催化剂为波纹板式脱硝催化剂时，破碎至粒径不大于10mm的颗粒粉体。进一步优选地，对于所述的蜂窝式和波纹板式脱硝催化剂采用破碎机破碎；对于所述的平板式脱硝催化剂采用弯折、振动剥离方式使得脱硝催化剂中氧化物质从铁丝网基材上脱落。优选地，破碎后的废弃SCR脱硝催化剂通过给料装置均匀加入锅炉给煤机皮带，通过所述的给料装置的转速调节所述的废弃SCR脱硝催化剂的加入量。进一步优选地，所述的废弃SCR催化剂、煤粉通过所述的煤机皮带进入磨煤机充分磨碎、混合均匀后随热风进入所述的液态排渣锅炉燃烧室。优选地，熔融态的液态流渣掉入锅炉炉底渣室后进行急速冷却，形成致密玻璃态固化体，可实现炉渣体积量减容50％以上，固化体可将废弃SCR催化剂中的重金属有毒物质固封于自身玻璃体中，有效抑制了废弃SCR催化剂中重金属的浸出，使得固化体毒性浸出浓度满足《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)的限值要求，实现废弃SCR脱硝催化剂的无害化。优选地，将所述的玻璃态固化体作为原料加工成包括免烧砖、筑路材料以及陶瓷等加以资源化利用。本专利技术通过对废弃SCR脱硝催化剂采取一定的破碎处理，按照一定质量比例加入燃煤锅炉给煤系统，废弃催化剂与煤粉充分磨碎、混合均匀后进入锅炉炉膛，作为燃煤添加剂促进煤粉的着火、燃尽，并降低燃烧初期氮氧化物的生成，同时利用液态排渣锅炉高温熔融特点，形成致密的玻璃态炉渣固化体，并最终作为建筑材料用于筑路、建材等行业，实现废弃SCR催化剂的无害化处理和资源化利用。TiO2具有促进煤粉燃烧以及燃烧过程中脱硝反应的作用，废弃SCR脱硝催化剂中的TiO2可降低锅炉煤粉燃烧反应过程中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废弃SCR脱硝催化剂资源化利用方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1：取出废弃SCR脱硝催化剂，对其破碎至指定粒径的块体或颗粒，/nS2：将破碎后的废弃SCR脱硝催化剂按照锅炉入炉煤总量不大于5.0%的质量比例与煤粉进行混合，/nS3：将混合后的废弃SCR脱硝催化剂、煤粉送入液态排渣锅炉燃烧室，经1300℃-2000℃的温度燃烧后形成熔融态的液态流渣，通过急速冷却形成玻璃态固化体。/n

【技术特征摘要】
1.一种废弃SCR脱硝催化剂资源化利用方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：取出废弃SCR脱硝催化剂，对其破碎至指定粒径的块体或颗粒，
S2：将破碎后的废弃SCR脱硝催化剂按照锅炉入炉煤总量不大于5.0%的质量比例与煤粉进行混合，
S3：将混合后的废弃SCR脱硝催化剂、煤粉送入液态排渣锅炉燃烧室，经1300℃-2000℃的温度燃烧后形成熔融态的液态流渣，通过急速冷却形成玻璃态固化体。


2.根据权利要求1所述的废弃SCR脱硝催化剂资源化利用方法，其特征在于：所述的废弃SCR脱硝催化剂中：TiO2的质量百分含量不低于75.0%，V2O5的质量百分含量为0%-5.0%，CaO的质量百分含量为0%-6.0%，Fe2O3质量百分含量为0%-3.0%，MgO的质量百分含量为0%-3.0%。


3.根据权利要求2所述的废弃SCR脱硝催化剂资源化利用方法，其特征在于：所述的废弃SCR脱硝催化剂中：TiO2的质量百分含量不低于83.0%，V2O5的质量百分含量为0.5%-1.5%，CaO的质量百分含量为1.0%-2.0%，Fe2O3质量百分含量为0.05%-1.0%，MgO的质量百分含量为0.05%-1.0%。


4.根据权利要求1所述的废弃SCR脱硝催化剂资源化利用方法，其特征在于：所述的废弃SCR脱硝催化剂按照锅炉入炉煤总量1.5%-5.0%的质量比例与煤粉进行混合。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王乐乐，何川，姚燕，孔凡海，杨晓宁，宋玉宝，吴国勋，张发捷，雷嗣远，王凯，王丽朋，鲍强，李乐田，马云龙，卞子君，李昂，
申请(专利权)人：苏州西热节能环保技术有限公司，西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32