毛健翔

(海洋石油富島有限公司，海南東方 572600)

海洋石油富島有限公司化肥一部尿素生產(chǎn)裝置是海南基地的主要裝置之一，采用斯那姆氨汽提生產(chǎn)工藝，設(shè)計(jì)產(chǎn)能為1 765 t/d。

1 造粒及篩分系統(tǒng)

1.1 工藝流程

來自尿素熔融泵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96%的尿素溶液，加入脲醛溶液進(jìn)入造粒系統(tǒng)。加了甲醛(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%)的尿素溶液經(jīng)調(diào)節(jié)閥(PV41801)控制壓力為0.13 MPa，再送入造粒機(jī)各組噴頭，造粒機(jī)內(nèi)部控制溫度為100～110 ℃。造粒機(jī)出來的尿素進(jìn)入振動(dòng)篩篩分。當(dāng)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)顆粒(粒徑2.00～4.75 mm)時(shí)，振動(dòng)篩篩網(wǎng)上層中粒徑為4.75 mm以上的顆粒去破碎機(jī)，破碎后返回造粒機(jī)做晶種；下層粒徑為2 mm以下的顆粒經(jīng)導(dǎo)向器返回造粒機(jī)做晶種；2.00～4.75 mm的顆粒送至成品倉庫。造粒及篩分系統(tǒng)流程見圖1。

1.2 返料比的定義

返料比為大顆粒尿素與小顆粒尿素的流量和與成品尿素流量的比值，也稱為固體循環(huán)比。正常生產(chǎn)情況下，造粒系統(tǒng)的返料比應(yīng)為0.50～0.55。對造粒來講，除個(gè)別參數(shù)的控制外，產(chǎn)品的流動(dòng)性和成粒性特別重要。為實(shí)現(xiàn)這一要求，在一定范圍內(nèi)，過程可以自我調(diào)整，以達(dá)到晶種平衡。但在個(gè)別情況下，需采取措施以重新建立晶種平衡。

1.3 返料比過高的危害

造粒機(jī)在運(yùn)行20～25 d后，小顆粒的含量會(huì)比正常時(shí)偏多，這屬于正常現(xiàn)象，此時(shí)就應(yīng)該清洗造粒機(jī)。若是清洗造粒機(jī)運(yùn)行周期小于20 d，說明造粒系統(tǒng)的返料比過高，小顆粒含量比之前的要多，即返回造粒機(jī)的尿素增加，這樣不利于系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行。同時(shí)還會(huì)增加斗提機(jī)的負(fù)荷，一旦斗提機(jī)因負(fù)荷過大而停運(yùn)，則尿素系統(tǒng)將被迫停運(yùn)。

尿素經(jīng)過振動(dòng)篩篩分后，大顆粒尿素進(jìn)入破碎機(jī)，成品尿素進(jìn)入成品皮帶，小顆粒進(jìn)入造粒機(jī)。如果振動(dòng)篩的篩分效果不好，會(huì)造成固體循環(huán)比的失衡。分別取篩分效果不好時(shí)的大顆粒和小顆粒兩種樣品，與正常返料比時(shí)的樣品進(jìn)行對比。各自進(jìn)入破碎機(jī)及造粒機(jī)的粒徑分布圖，見圖2和圖3。

圖2 進(jìn)入破碎機(jī)(大顆粒)的粒徑對比圖

由圖2和圖3可知：進(jìn)入破碎機(jī)中的小顆粒含量增多，進(jìn)入造粒機(jī)的成品尿素增多，即返料比增高。如果因?yàn)檎駝?dòng)篩的負(fù)荷較大，超出了其篩分的能力，那么部分小顆粒(晶種)會(huì)流入破碎機(jī)，同時(shí)破碎機(jī)的負(fù)荷也加重，若調(diào)整不及時(shí)，整個(gè)造粒固體循環(huán)會(huì)陷入惡性循環(huán)[1]。

圖3 進(jìn)入造粒機(jī)(小顆粒)的粒徑對比圖

2 導(dǎo)致振動(dòng)篩篩分不好的原因

振動(dòng)篩篩分不好有多方面的原因。從工藝及設(shè)備方面進(jìn)行分析，振動(dòng)篩堵料、篩網(wǎng)破損、振動(dòng)篩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械故障等均會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)篩篩分效果變差。

2.1 振動(dòng)篩堵料

振動(dòng)篩的示意圖見圖4。相對于底部框架呈4°的傾斜角度符合振動(dòng)篩的正常范圍，確保尿素能夠自行下滑至下一工序。若傾斜度小于4°，尿素會(huì)在篩網(wǎng)內(nèi)堆積，造成振動(dòng)篩堵料。上篩網(wǎng)堵料會(huì)造成成品尿素進(jìn)入大顆粒尿素，導(dǎo)致返料比增高；下篩網(wǎng)堵料會(huì)造成小顆粒進(jìn)入成品尿素，導(dǎo)致尿素產(chǎn)品品質(zhì)下降[2]。

圖4 振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)示意圖

橡膠洗滌球變小會(huì)出現(xiàn)兩種后果。一是上篩網(wǎng)的篩分效果變差，成品尿素?zé)o法順利篩分到下篩網(wǎng)，和大顆粒尿素一起進(jìn)入破碎機(jī)，造成破碎機(jī)負(fù)荷增加，最終返回造粒機(jī)的尿素也隨之增加。二是篩分效果變差，大量的尿素?zé)o法被正常篩分，大量尿素顆粒在篩網(wǎng)中積存，最終導(dǎo)致振動(dòng)篩堵料。除此之外，振動(dòng)篩受料不均、篩網(wǎng)內(nèi)尿素分布不均、系統(tǒng)負(fù)荷高及篩網(wǎng)黏接等因素，均會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)篩堵料[3-4]。

2.2 篩網(wǎng)破損

篩網(wǎng)強(qiáng)度不足及運(yùn)行周期過長都會(huì)導(dǎo)致篩網(wǎng)破損。公司規(guī)定篩網(wǎng)的運(yùn)行周期不超過3個(gè)月。若是上篩網(wǎng)破損，則大顆粒尿素會(huì)跟隨成品尿素進(jìn)入成品皮帶，造成產(chǎn)品品質(zhì)下降，故上篩網(wǎng)破損不在本次討論范圍內(nèi)。

若是下篩網(wǎng)破損，成品尿素會(huì)隨著小顆粒尿素進(jìn)入造粒及內(nèi)部，直接造成返料比的增高及斗提機(jī)負(fù)荷的加劇。

2.3 振動(dòng)篩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械故障

設(shè)備開停頻繁對輸入軸承上的齒輪反復(fù)產(chǎn)生扭矩力，導(dǎo)致螺栓疲勞斷裂。正常情況下，振動(dòng)篩只有清洗造粒機(jī)時(shí)才開停一次(每個(gè)月)，但受到振動(dòng)篩堵料或破損的影響，需要頻繁開停多次。齒輪箱故障會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)篩篩分不好，進(jìn)而造成造粒返料比增高。

3 存在的問題

3.1 橡膠洗滌球變小

振動(dòng)篩A/B都有上篩網(wǎng)和下篩網(wǎng)，每層篩網(wǎng)有5塊篩板，其中每塊篩板有72個(gè)橡膠洗滌球，故每臺(tái)振動(dòng)篩有720個(gè)洗滌球。洗滌球標(biāo)準(zhǔn)直徑為50.00 mm，其作用是清潔篩網(wǎng)，防止篩孔被尿素顆粒堵塞。隨機(jī)抽取并測量振動(dòng)篩A/B中各50個(gè)洗滌球的直徑，統(tǒng)計(jì)運(yùn)行前后直徑的變化，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)篩B中洗滌球磨損更嚴(yán)重，見圖5。

圖5 橡膠洗滌小球直徑變化情況

3.2 篩網(wǎng)內(nèi)尿素分布不均

打開振動(dòng)篩上方的觀察孔，檢查振動(dòng)篩A/B內(nèi)部的尿素分布情況，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)篩A內(nèi)部的尿素分布均勻，但振動(dòng)篩B內(nèi)部存在尿素顆粒局部堆積的情況。同時(shí)結(jié)合振動(dòng)篩的電流指示，振動(dòng)篩B電流波動(dòng)大，說明振動(dòng)篩B存在堵料，即存在篩網(wǎng)內(nèi)尿素分布不均的情況。為了解釋振動(dòng)篩B堵料而振動(dòng)篩A沒有堵料的現(xiàn)象，小組成員拆除振動(dòng)篩A/B的篩框，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)篩A的篩框有尿素分料板，而振動(dòng)篩B沒有，見圖6。

圖6 振動(dòng)篩A/B篩框

由于振動(dòng)篩B篩框沒有尿素分料板，使得尿素進(jìn)入振動(dòng)篩后在內(nèi)部入口聚集，造成了堵料。再分析振動(dòng)篩A/B的電流，振動(dòng)篩B的電流較振動(dòng)篩A大，再次證實(shí)了該原因?qū)е潞Y網(wǎng)內(nèi)尿素分布不均。

3.3 篩網(wǎng)強(qiáng)度不足

振動(dòng)篩在正常工況下的運(yùn)行周期約為3個(gè)月。在正常工況下達(dá)不到設(shè)計(jì)值，則說明篩網(wǎng)的強(qiáng)度不足。其表現(xiàn)為篩網(wǎng)破損，下篩網(wǎng)破損會(huì)直接造成成品尿素混入小顆粒尿素，最終返回造粒機(jī)中，并導(dǎo)致斗提機(jī)負(fù)荷和返料比的增加。

3.4 振動(dòng)篩執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障

正常工況下，振動(dòng)篩A/B的齒輪箱溫度約為55 ℃左右。異常工況下，振動(dòng)篩A齒輪箱溫度逐漸上漲至70 ℃。判斷是齒輪箱內(nèi)部出現(xiàn)問題。拆開振動(dòng)篩A齒輪箱側(cè)蓋，用磁鐵檢查發(fā)現(xiàn)有斷裂螺栓和墊片，并且齒輪箱內(nèi)部的油位過高，導(dǎo)致齒輪箱內(nèi)部溫度高，引起內(nèi)部構(gòu)件磨損。

4 解決措施

4.1 定期更換橡膠洗滌球

定期更換新的橡膠洗滌球，減少洗滌球的磨損，并保證在篩網(wǎng)運(yùn)行周期(3個(gè)月)內(nèi)洗滌球直徑無明顯變化。在更換橡膠洗滌球之前，盡量維持振動(dòng)篩低負(fù)荷運(yùn)行，待清洗造粒機(jī)時(shí)一并更換。

4.2 振動(dòng)篩進(jìn)料口加分料板

對振動(dòng)篩B進(jìn)料口進(jìn)行改造，添加進(jìn)口分料板，使其尿素分布均勻。同樣地，在清洗造粒機(jī)之前，盡量維持振動(dòng)篩的低負(fù)荷運(yùn)行，待清洗造粒機(jī)時(shí)一并更換。

4.3 定期更換高強(qiáng)度篩網(wǎng)

更換篩網(wǎng)供應(yīng)商，保證篩網(wǎng)強(qiáng)度滿足使用要求。同樣地，待清洗造粒機(jī)時(shí)一并更換。

4.4 減少振動(dòng)篩的停車次數(shù)

修復(fù)內(nèi)部固定螺栓，將其恢復(fù)正常，減少螺栓的磨損及振動(dòng)篩的停車次數(shù)。振動(dòng)篩齒輪箱檢修前，加強(qiáng)振動(dòng)篩的巡檢，當(dāng)振動(dòng)篩齒輪箱的溫度超過70 ℃時(shí)，要及時(shí)上報(bào)，并接空氣管對其吹掃降溫，防止溫度過高加快齒輪磨損速度。同時(shí)要規(guī)范齒輪箱加油標(biāo)準(zhǔn)，齒輪箱潤滑油應(yīng)沒過內(nèi)部的油位杠條，加油量不得過多或過少。同樣地，待清洗造粒機(jī)時(shí)對其進(jìn)行檢修。

5 結(jié)語

振動(dòng)篩是造粒系統(tǒng)的重點(diǎn)設(shè)備之一，出現(xiàn)篩分異?，F(xiàn)象之后，會(huì)影響造粒系統(tǒng)的返料比。處理不及時(shí)，會(huì)造成斗提機(jī)發(fā)生事故，最終導(dǎo)致造粒系統(tǒng)的停運(yùn)。不管是橡膠洗滌球清洗力度變小還是振動(dòng)篩進(jìn)口分料板的缺失都會(huì)造成振動(dòng)篩的負(fù)荷增加，班組成員要及時(shí)調(diào)整振動(dòng)篩負(fù)荷，做好振動(dòng)篩的保養(yǎng)與維護(hù)工作，維持造粒系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。