单碱法和双碱法在回转窑烟气脱硫工程中的应用研究

一、工程概况与设计背景

某环保科技有限公司作为大型现代化企业，在生产过程中高度重视节能环保工作。其现有直径 2.5m 回转窑运行时产生大量烟气，烟气流量在工况 120 摄氏度情况下为500000m³/h ，其中 SO浓度 ≤2500mg/m³ ，亟需配套烟气脱硫装置以满足国家和地方不断提高的环保标准。

根据环保部门要求，脱硫后烟气中二氧化硫排放浓度需 ≤50mg/m³ ，颗粒物排放浓度需 。本项目旨在通过采用先进的脱硫工艺，实现烟气的达标排放，同时兼顾资源回收与成本控制，减少生产对环境的影响，创造良好的生产与人居环境。

二、脱硫工艺原理与技术优势

（一）氢氧化钠法（单碱法）脱硫原理

氢氧化钠脱硫工艺是典型的气体化学吸收过程，在洗涤烟气的过程中发生复杂的化学反应，涉及气、液、固三相，主要包括脱硫过程和氧化过程（副反应）。

1、脱硫过程

在启动阶段及溶液 PH 值较高 （≥9 ）时，氢氧化钠溶液吸收 SO的主要反应为：2NaOH+SONaCO+HCO

当溶液 PH 值较低（5 - 9）时，主要发生反应： ΔNa⨆SO⨆+SO⨆+H⨆== 2NaHSO。

2、氧化过程（副反应）

吸收液中的亚硫酸氢钠会被氧化为硫酸氢钠，反应方程式为：2NaHSO + 1/2OΣ=Σ 2NaHSO。

（二）双碱法脱硫原理

双碱法采用氢氧化钠作为吸收剂，氢氧化钙作为再生剂，在单碱法脱硫反应的基础上增加了再生过程。

再生过程的主要反应为：

2NaHSO +Ca（OH）₂=CaSO₃↓+2NaOH+H₂C 0

Na SO +Ca（OH）₂=CaSO₃↓+2NaOH

通过再生反应，可使氢氧化钠得以循环利用，减少氢氧化钠的消耗量，降低运行成本。同时，烟气中含有的 HCl、HF 等气体也会与 Ca （OH）反应，生成 CaCl、CaF等副产品。

三、工程总体设计方案

两种方案的脱硫系统均由烟气系统、吸收系统、制浆系统、工艺水系统、副产物处理系统及废水处理系统组[1]。

（1） 烟气系统：由脱硫塔、烟气烟管、风机、烟囱组成。原烟气在引风机作用下进入脱硫塔进行酸碱中和反应，净烟气经净烟气管道进入烟囱排空。

（2） 吸收系统：由脱硫塔、循环池、循环池搅拌器、循环泵、浆液排出泵、工艺管道阀门等组成。烟气在脱硫塔吸收区与循环液充分传质，SO被脱除，循环液回到循环池循环使用。

（3） 制浆系统：单碱法采用人工投碱方式；双碱法通过粉仓给料方式输送氢氧化钙。

（4） 工艺水系统：包括冲洗水系统和工艺给水系统。冲洗水系统用于冲洗脱硫塔除雾器，为自动操作；工艺给水系统用于给循环池和制浆池加水及冲洗。

（5） 副产物处理系统：主要由压滤泵组成，将亚硫酸钠、硫酸钠溶液等副产物送入指定地点处理或利用[2]。

（6） 废水处理系统：设计两级废沉淀池，废水经沉淀后可循环使用或送至甲方指定外排点。

四、主要设备清单

气动乳化塔： φ2600^*18000 ，处理烟气量 500000m³/h ，玻璃钢材质， 16-18mm ，采用两层旋流 + 一层环喷淋，专利号 ZL201620333835.3 1 台引风机： 500000m³/h ， 4500pa ， N=75kw ，碳钢防腐带变频器 1 台高效除雾器：两层平板除雾器 + 管束除雾器 + 湍流器，材质 PP 1 套液下泵：65FUH - 30 - 30/20 - C3， N=5.5KΩ w 1 台循环泵： Q=268m³/h ， H=26m ，45KW 2 台压滤泵： Q=40m³/h，H=50m，N=18.5kw 2 台除雾器冲洗泵： Q=30m³/h ， H=50m ， N=15kw 1 台五、运行成本分析

（一）脱硫剂消耗成本

（1） 单碱法：按年运行 300 天（7200 小时），处理烟气中 SO平均浓度2500mg/m³ 、烟气量 500000m³/h ，出口浓度 50mg/m³ 计算，氢氧化钠小时用量 0.15 吨，年用量 1080 吨，单价 2000 元 / 吨，年费用 216 万元。

（2） 双碱法：同样运行条件下，石灰（ 85% ）小时用量 0.13 吨，年用量 936 吨，单价 550 元 / 吨，年费用 51.48 万元；氢氧化钠小时用量 0.105 吨，年用量 756 吨，单价 2000 元 / 吨，年费用 151.2 万元。脱硫剂年总费用为 51.48+151.2=202.68 万元，低于单碱法。

（二）电耗成本

项目每小时电耗为 68.2kWh ，月电耗（30 天）49068kWh，年电耗（300 天）490680kWh。按电价 0.5 元 /kWh 计算，月电费 2.4534 万元，年电费 24.534 万元。

（三）其他成本

（1）水消耗：年消耗 25200.00 吨，按 2.0 元 / 吨计算，年费用 5.04 万元。

（2） 工资总额：在册职工 4 人，年工资总额 16.8 万元。

（四）总运行成本

单碱法总运行成本为水消耗、电消耗、氢氧化钠消耗及工资总额之和，即 5.04+ 24.53+203.96+16.8=250.33 万元 / 年。双碱法在脱硫剂成本上更具优势，年运行成本大约低 14 万元，因此总运行成本低于单碱法。

六、结论

某环保科技有限公司 2.5m 回转窑烟气脱硫工程采用氢氧化钠法（单碱法）及氢氧化钠 + 石灰法（双碱法）均能满足环保要求。从技术可行性和经济合理性综合考虑，双碱法在长期运行中更具优势。本研究为同类回转窑烟气脱硫工程的工艺选择提供了有价值的参考，有助于推动工业烟气脱硫技术的优化与应用。

未来，可进一步探索脱硫副产物的高附加值利用途径，以及智能化控制技术在脱硫系统中的应用，以进一步提高脱硫效率、降低成本，实现更好的环境效益和经济效益。

参考文献

[1] GB/T19229-2003，燃煤烟气脱硫设备 [S]

[2] 工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范[S]