邢坤華

（云南磷化集團(tuán)有限公司晉寧磷礦，云南晉寧 650600）

尿素造粒塔改造工藝研究

邢坤華

（云南磷化集團(tuán)有限公司晉寧磷礦，云南晉寧 650600）

通過對(duì)Φ 13m尿素造粒塔的造粒機(jī)組及噴頭的更新改造，造粒塔底改造，尿素溶液中添加甲醛等不斷嘗試和調(diào)整，最終解決了粘塔、空氣粉塵大、產(chǎn)品尿素溫度高、板結(jié)粉化的問題，挖掘了造粒塔的生產(chǎn)潛力。

造粒塔；噴頭；改造；粒度；粉塵；粘結(jié)

云南解化清潔能源開發(fā)有限公司尿素裝置采用水溶液全循環(huán)法[1]，1996年建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)能力110kt/a，現(xiàn)生產(chǎn)能力已達(dá)200kt/a。尿素造粒塔直徑Φ13m，有效高度55m，生產(chǎn)小顆粒尿素。2005年11月建成新尿素造粒塔，直徑Φ16m，有效高度76m，生產(chǎn)小顆粒尿素[2]。2010年2月公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，騰出新造粒塔改造生產(chǎn)硝基復(fù)合肥，尿素造粒改回直徑Φ13m造粒塔（以下簡稱老塔）生產(chǎn)。針對(duì)老塔存在的問題，筆者進(jìn)行了一系列改造工作，并進(jìn)行了總結(jié)，以供同行參考。

1 改造前老塔生產(chǎn)狀況

使用原來某公司的造粒機(jī)組及噴頭。改造前生產(chǎn)尿素顆粒粒度見表1。

表1 改造前生產(chǎn)尿素顆粒粒度

從表1可以看到，改造前生產(chǎn)尿素顆粒粒度在φ0.85～1.50mm的 占 到77.61%， 而φ1.50～2.00mm的只占到20.19%。從塔底皮帶成品外觀看，粒子整體偏小，大小不均，空心粒子多，0.50mm以下的尿素幾乎近似粉塵。已不適應(yīng)當(dāng)前產(chǎn)品質(zhì)量競爭的要求。

表2 改造前出塔粉塵測定結(jié)果

由表2數(shù)據(jù)可以看到，改造前出塔粉塵量遠(yuǎn)高于≤50.00mg/m3的規(guī)定，特別是負(fù)荷增加后，出塔粉塵量高達(dá)120.86mg/m3，導(dǎo)致造成大量尿素?fù)p失的同時(shí)，也給環(huán)境帶來了不良影響。

此外，造粒塔運(yùn)行20d后，塔壁粘結(jié)最厚處達(dá)12cm，必須進(jìn)行清理。運(yùn)行7d，塔底粘結(jié)就必須清理一次，粘結(jié)最厚處達(dá)50cm。篦子板更是需要3d清理一次，如遇工藝波動(dòng)，則可能每班清理一次。這些問題嚴(yán)重制約了裝置的生產(chǎn)能力，增加了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，增加了消耗。

2 原因分析

1）造粒塔塔徑、有效高度不足，噴灑面和顆粒冷卻固化時(shí)間不夠。

2）造粒機(jī)組由于停用時(shí)間長，維護(hù)保養(yǎng)不夠，機(jī)械發(fā)生腐蝕等，運(yùn)轉(zhuǎn)偏心，擺動(dòng)，不均勻，使顆粒運(yùn)動(dòng)的軌跡交錯(cuò)，噴灑不均，造成顆粒粒度不均勻，粉塵量大，部分大顆粒未完全固化，即落至塔底，形成粘結(jié)，可從清理塔底粘結(jié)的難易程度來判斷。

3）噴頭已使用過，噴射流造成噴孔周邊出現(xiàn)缺陷，噴孔制造加工精度差，噴孔呈現(xiàn)凸緣或有毛刺、劃痕等，造成噴射流不規(guī)則。

4）由于停用時(shí)間長，熔融泵已更新，操作人員對(duì)裝置已處陌生狀態(tài)，調(diào)節(jié)不當(dāng)，噴頭過料不均、溢流等，以及噴頭轉(zhuǎn)速選擇不恰當(dāng)，造成噴頭下稀料，粒度過大或過小。

其他如造粒塔通風(fēng)量不足，工藝波動(dòng)、氣溫偏高等，顆粒固化冷卻不好。

3 解決方案

根據(jù)上述原因的分析認(rèn)為，造粒塔由于設(shè)計(jì)條件的限制，已不可能對(duì)其進(jìn)行大的改造，重點(diǎn)放在造粒機(jī)組和噴頭的技術(shù)改造上。

3.1 改造的技術(shù)要求

1）塔式造粒，自然通風(fēng)，適應(yīng)造粒塔直徑Φ13m，有效高度55m，造粒機(jī)設(shè)計(jì)適應(yīng)生產(chǎn)能力20 萬t/a生產(chǎn)需求。

2）尿素成品合格率φ0.85～2.80mm≥99%，其中 φ1.50～ 2.00mm≥ 70%，φ1.50～2.50mm≥86%，尿素成品外觀顆粒粒度超過改造前尿素成品顆粒粒度，達(dá)到顆粒整齊、均勻，無空心，不粘塔壁及塔底，出料溫度不大于環(huán)境溫度+30℃。

3）造粒塔塔頂粉塵排放量≤50.00mg/m3，符合相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 技術(shù)改造初期運(yùn)行情況

對(duì)比改造前和改造初期生產(chǎn)尿素顆粒粒度數(shù)據(jù)（見表1和表3），可以看到，粒度在φ0.85～1.50mm的 尿 素，從77.61%降 低 至32.36%，降幅大于50.00%。而φ1.50～2.00mm的尿素，從20.19%提高至64.17%，提高達(dá)到60.00%。從塔底皮帶成品外觀看，粒子整體偏大，大小均勻，基本無異形顆粒，0.85mm以下的尿素多為細(xì)小顆粒，不成形的粉料少。

表3 改造初期生產(chǎn)尿素顆粒粒度

表4 改造初期塔頂粉塵測定

對(duì)比表4和表2中數(shù)據(jù)可以看到，改造初期造粒塔出塔粉塵量著下降，在負(fù)荷較低時(shí)達(dá)到粉塵排放量≤50.00mg/m3的技術(shù)要求。

改造初期塔底粘結(jié)尿素的清理周期能達(dá)30d/次，且厚度僅為10cm，篦子板也基本無需清理。塔底粘結(jié)尿素比較松散，易于清理，同時(shí)說明粘結(jié)尿素以顆粒間粘結(jié)為主，顆粒基本固化，噴頭無溢流，無稀料。

4 出塔尿素成品溫度控制

出塔尿素成品溫度高。在氣溫30℃，塔底皮帶尿素粒子溫度85℃，輸送至成品包內(nèi)溫度仍達(dá)75℃，特別是氣溫高、負(fù)荷大時(shí)，尿素粒子溫度最高達(dá)93℃，這對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量很不利。由于尿素包裝袋都是有內(nèi)襯的，尿素入袋后，尿素溫度高，其水蒸汽分壓亦高，處于放濕狀態(tài)。隨著尿素在包內(nèi)逐漸冷卻，從放濕狀態(tài)轉(zhuǎn)為吸濕狀態(tài)，因飽和水蒸汽冷凝析出，使尿素相互溶解而粘連。堆碼中熱量在包內(nèi)集聚，散熱不及時(shí)，游離氨揮發(fā)多，以及儲(chǔ)運(yùn)過程操作不當(dāng)，導(dǎo)致粒子強(qiáng)度下降，所以部分產(chǎn)品在儲(chǔ)運(yùn)過程中發(fā)生了板結(jié)、粉化，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

尿素成品溫度高，成了制約生產(chǎn)能力的主要原因，迫切需要解決。筆者對(duì)此進(jìn)行了一系列改造和嘗試，增加造粒塔的通風(fēng)量，以降低尿素成品溫度。增加通風(fēng)量能部分彌補(bǔ)因造粒塔高不足，尿素粒子冷卻時(shí)間不夠，造成溫度升高的缺陷。

4.1 降低進(jìn)風(fēng)口阻力系數(shù)

拆除造粒塔進(jìn)風(fēng)口百葉窗全部風(fēng)葉，降低護(hù)欄擋料板高度，為防止雨水飄入塔內(nèi)，延長遮雨棚寬度。拆除塔底百葉窗全部風(fēng)葉。拆除風(fēng)葉后，減少進(jìn)風(fēng)口的阻力，增加通風(fēng)量，實(shí)踐證明能降低出塔尿素粒子溫度2℃左右。

4.2 進(jìn)風(fēng)口安裝軸流風(fēng)機(jī)

在進(jìn)風(fēng)口安裝4臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)，每臺(tái)4萬m3/h，互成角度向塔內(nèi)送風(fēng)，運(yùn)行幾天的結(jié)果顯示效果不明顯，僅能降低尿素粒子溫度2～4℃。并且被破壞后物料偏流，在鍋邊形成厚度不均的粘結(jié)，部分進(jìn)風(fēng)口成正壓，細(xì)小顆粒被吹出塔外，造成物料損失，同時(shí)說明塔內(nèi)通風(fēng)量并沒有增加多少。運(yùn)行15d左右就停止使用。

4.3 棧橋內(nèi)安裝吊扇，振動(dòng)篩處安裝軸流風(fēng)機(jī)

棧橋內(nèi)大部分窗戶銹死打不開，形成相對(duì)封閉的空間。通過測量，棧橋內(nèi)氣溫約高出環(huán)境溫度1～3℃，影響尿素在皮帶運(yùn)輸中的散熱。為使尿素在包裝成成品前，盡量降低溫度，所以拆除了全部的窗戶，使空氣流通；在皮帶上加裝多塊擋料板，使尿素在皮帶上鋪開，有利于散熱；皮帶上方安裝15只吊扇，向皮帶上吹風(fēng)，加強(qiáng)散熱；在振動(dòng)篩處安裝軸流風(fēng)機(jī)，向振動(dòng)篩吹風(fēng)，加強(qiáng)散熱。通過這些措施，尿素從出塔輸送至包裝成包，包內(nèi)溫度71℃左右，此過程中可降低5～8℃。

從上述改造中可以看出，雖然增加造粒塔通風(fēng)量對(duì)出塔尿素成品溫度有降低作用，但成品包內(nèi)溫度仍高達(dá)70℃，并不能達(dá)到成品包內(nèi)溫度＜60℃的要求。

5 尿素中添加甲醛

向原料溶液中添加甲醛，可提高尿素產(chǎn)品的強(qiáng)度，部分尿素生產(chǎn)廠添加甲醛后測試的數(shù)據(jù)顯示，尿素產(chǎn)品粒子的強(qiáng)度由約3.5N提高到約5.0N，平均可以提高約1.0～2.0N。

表6 添加甲醛對(duì)造粒塔頂粉塵量影響

表6是添加甲醛和不添加甲醛對(duì)尿素生產(chǎn)造粒塔粉塵量的影響，由此可以看出，添加甲醛后，出造粒塔粉塵量降低了10mg/m3，粉塵量減少明顯，減少了環(huán)境污染，物料損失。添加甲醛后生產(chǎn)的尿素顆?？箟簭?qiáng)度也顯著增大。

此外，添加甲醛后塔底粘結(jié)尿素的清理周期能達(dá)60d以上一次，且厚度僅為＜10cm，篦子板也基本無需清理，無形中提高了造粒塔的生產(chǎn)能力，2010年9-10月，連續(xù)運(yùn)行90多天，平均日產(chǎn)600多t，達(dá)到了20萬t/a尿素生產(chǎn)需求，改造取得了成效，同時(shí)也節(jié)省了另建新造粒塔1 000萬元的投資，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

6 結(jié)論

在對(duì)尿素顆粒生產(chǎn)造粒塔改造過程中選用好的造粒機(jī)，以及設(shè)計(jì)合理的、質(zhì)量優(yōu)越的、孔徑適當(dāng)?shù)脑炝婎^，增加造粒塔通風(fēng)量，添加甲醛可提高產(chǎn)品粒度均勻性，降低塔頂粉塵量，顯著提高造粒塔生產(chǎn)能力。

Technical Study for the Renovation of Urea Granulation Tower

Xing Kun-hua
(Yunnan Phosphate Group Co. Jinning phosphate, Yunnan Jinning 650600)

By the renovation of Φ 13m urea granulation tower granulation unit and nozzle, granulation bottoms transformation, and the continuously try and adjust for urea solution which was added formaldehyde was ultimately solved the problem of sticky tower, air dust, temperature of product urea over high and powder compaction , which was tapped the potential production of granulation tower.

Granulation tower; Nozzle; Transformation; Size; Dust; Bonding

TQ441.41

A

2096-0387（2016）01-0038-03

邢坤華（1967-），男，云南江川縣，大專，工程師，研究方向：磷化工。

[1]錢鏡清.水溶液全循環(huán)工藝尿素裝置操作指南[M].成都:四川元豐化工技術(shù)咨詢有限公司,2005:230-236.

[2]中國寰球化學(xué)工程公司.氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊:尿素.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1991.