湿法脱硫系统不同工艺布置方式的对比分析

罗振，王爱琴

1 前言

湿法脱硫系统作为水泥窑窑尾废气处理装置，多布置于窑尾排风机和窑尾烟囱之间，废气依次经过窑尾收尘器、窑尾排风机、脱硫塔，最后由窑尾烟囱排入大气。水泥厂项目的设备选型、设计条件等不同，相应的湿法脱硫系统布置方式和设计思路也不同。本文将对已建设完成且同规模的5 条5 000t/d水泥熟料新老生产线的湿法脱硫系统相关工艺布置方式及优缺点进行对比，供业内同仁参考。

2 窑尾湿法脱硫系统不同布置方式设计实例

2.1 A项目

A项目5 000t/d水泥熟料生产线窑尾湿法脱硫系统布置总图见图1。该项目窑尾排风机的风量和压头富余量较大，新增湿法脱硫系统时，未更换窑尾排风机，业主要求湿法脱硫系统预留旁路。项目湿法脱硫系统相关布置如下：

图1 A项目5 000t/d水泥熟料生产线窑尾湿法脱硫系统布置总图

（1）脱硫塔设置在窑尾收尘器旁。

（2）脱硫综合楼（石膏脱水系统）设置在脱硫塔旁。

（3）脱硫塔和综合楼之间预留窑尾排风机检修通道。

（4）脱硫系统主机设备沿道路布置。

此种布置的优点是，湿法脱硫系统布置相对集中，项目施工简单且设备检修方便。缺点是，脱硫塔离窑尾烟囱较远，成本高。

2.2 B项目

B项目5 000t/d水泥熟料生产线窑尾湿法脱硫系统布置总图见图2。该项目的脱硫塔布置于高温风机、增湿塔、收尘器和塔架之间。项目湿法脱硫系统脱硫塔紧邻窑尾烟囱布置，脱硫综合楼设置在道路旁边，紧邻生料库。

图2 B项目5 000t/d水泥熟料生产线窑尾湿法脱硫系统布置总图

此种布置的优点是，充分利用了窑尾空间，布局紧凑，保留了合适的设备检修空间。另外，脱硫塔离窑尾烟囱近，系统阻力小，非标烟道建造成本低。缺点是，脱硫塔施工空间狭小，导致成本较高。脱硫塔与脱硫综合楼分散布置，浆液管道设计复杂，成本增加。

2.3 C项目

C项目5 000t/d水泥熟料生产线窑尾湿法脱硫系统布置总图见图3。该项目高温风机和收尘器之间的空间较小，且收尘器与生料库之间的空间不足以布置脱硫塔。湿法脱硫系统脱硫塔设置在窑和生料库之间，靠近生料库。脱硫综合楼设置在生料库另一侧的空地上。

图3 C项目5 000t/d水泥熟料生产线窑尾湿法脱硫系统布置总图

此种布置的优点是，脱硫主体设备施工方便。缺点是，脱硫进出口非标烟道需从生料库和塔架之间穿过，空间有限，距离较远，施工难度大，成本高，系统阻力也略高。另外，由于设备布置分散，导致电气设备成本相应增加，浆液管道设计复杂且成本增加。

2.4 D 项目5 000t/d 水泥熟料生产线窑尾湿法脱硫系统布置

D项目5 000t/d水泥熟料生产线窑尾湿法脱硫系统布置总图见图4。该项目湿法脱硫系统在窑尾呈水平方向布置。湿法脱硫系统脱硫塔布置在窑尾排风机和窑尾烟囱旁。该项目因窑尾排风机压头富余量不够，且风机现有出口角度需调整，所以更换了窑尾排风机及电机。

图4 D项目5 000t/d水泥熟料生产线窑尾湿法脱硫系统布置总图

此种布置的优点是，湿法脱硫系统设备布置相对集中，易于施工，设备检修方便，且脱硫系统的非标烟道短，制造成本和安装成本相对较低，系统阻力也相对较小。缺点是，该项目窑尾混凝土烟囱在防腐、开孔对接等施工及停窑时间控制方面的难度远大于钢制烟囱，成本增加较多。

2.5 E项目

E项目5 000t/d水泥熟料生产线窑尾湿法脱硫系统布置总图见图5。该项目是新建项目，脱硫塔被高温风机、收尘器和窑尾塔架包围，紧邻窑尾烟囱布置，而脱硫综合楼布置在高温风机和原料磨之间。

图5 E项目5 000t/d水泥熟料生产线窑尾湿法脱硫系统布置总图

此种布置的优点是，整体布置比较紧凑，节省用地，脱硫塔非标烟道最短，系统阻力低。由于是新建项目，安装成本并不会因为布局紧凑而增加太多，但后期运行检修难度稍大。缺点是，脱硫塔和综合楼分开布置，导致浆液管道设计复杂，管道成本增加。

3 不同布置方式的比较

表1 列出了各项目湿法脱硫系统布置的基本情况，以E项目的新建水泥熟料生产线为基准进行对标分析。

表1 非标烟道阻力、制造成本及设备安装成本对标分析

受各种客观因素影响，技改项目很难做到完美，但仍需以最优的性价比为改造目标，在满足系统性能的前提下，综合考虑项目建造成本、运行成本和维护成本，兼顾布置美观，获得最佳的使用体验。湿法脱硫技改项目应优先考虑如下几点：

（1）脱硫系统集中布置。此布置方式可降低电气设备和浆液管道系统的成本，同时也可降低系统运行能耗。

（2）尽可能缩短脱硫塔距窑尾烟囱和窑尾排风机之间的距离。此布置方式可减少脱硫系统非标烟道长度，非标烟道及支架制造成本低，且窑尾排风机运行能耗低。

（3）当需要选择脱硫塔是靠近窑尾烟囱还是靠近窑尾排风机时，由于脱硫塔出口非标烟道位置较高，应优先选择靠近窑尾烟囱，减小其安装和制作成本。

（4）系统设备的检修空间与用户使用体验直接相关，需作为主要因素考虑。脱硫系统内的设备较多，电机、减速机检修便捷是较重要的设计因素。

（5）脱硫系统运行时，脱硫塔内的持液量一般在300～500m3之间，脱硫塔基础设计载荷一般较大。工艺布置时应结合地勘条件综合考虑，尽量降低土建成本。

（6）技改项目涉及因素较多，用户不可仅强调一次投资因素，应选择技改经验丰富的服务商，改造方案须经充分论证后方可确定，如此才能达到好的改造效果。

4 结语

新建水泥熟料生产线项目的脱硫塔一般紧邻窑尾排风机和烟囱布置，这样可使烟道阻力达到最小。但多数新建水泥熟料生产线将脱硫综合楼单独布置，这无疑会增加浆液管道系统的复杂程度和建造成本。增加脱硫系统后，需综合考虑新建生产线窑尾4～5 个车间的布置，其工艺交叉点多且复杂，这也给未来的窑尾布局提供了一定创新空间。