流化冷卻裝置工作原理及尿素生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用

前言

我公司有三套尿素生產(chǎn)裝置，隨著設(shè)備更新及技術(shù)改造的不斷實(shí)施，目前達(dá)到年產(chǎn)合成氨43萬(wàn)噸、尿素70萬(wàn)噸的生產(chǎn)能力。隨著尿素生產(chǎn)工藝及設(shè)備的改進(jìn)，原裝置的生產(chǎn)能力不斷提離，A、B套系統(tǒng)尿素造粒塔的處理能力不能滿足高負(fù)荷生產(chǎn)需要，由于受工藝操作變化、產(chǎn)量及設(shè)備等方面的制約，使尿素造粒塔出口的尿素顆粒溫度升高和細(xì)粉末的“搭橋”，使得包裝后的成品易“板結(jié)”，影響了產(chǎn)品質(zhì)量，在市場(chǎng)引起負(fù)面影響。因 此，成品尿素的冷卻和粉末去除成為直接影響產(chǎn)品包裝及產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素。09年新上年產(chǎn)我廠新上30萬(wàn)噸尿素生產(chǎn)裝置，冷卻系統(tǒng)應(yīng)用上?；ぱ芯吭荷a(chǎn)的JL-7.0L型流化冷卻裝置，采用氣-固流態(tài) 流化技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)顆粒物料的冷卻，具有冷卻效率髙、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小、操作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)A、B系統(tǒng)進(jìn)行改造，達(dá)到了尿素降溫、除塵的目的。

1、尿素流化冷卻、除塵裝置

尿素流化冷卻裝置由矩形流化床、進(jìn)料星形 閥、出料星形閥、髙效低阻旋風(fēng)分離器、翻板自動(dòng)閥、料斗、引風(fēng)機(jī)等組成。

來(lái)自尿素造粒塔的80℃左右的大顆粒尿素經(jīng)振動(dòng)篩篩分后進(jìn)入分料閥，冬天不需要冷卻時(shí)可直接去包裝崗位，夏天高溫時(shí)熱料入星形閥進(jìn)人矩形流化床，利用空氣動(dòng)力學(xué)的原理，通過(guò)引風(fēng)機(jī)的作用，是尿素在布風(fēng)板上劇烈沸騰，并快速降溫至50℃左右后 由出料星形閥進(jìn)人包裝崗位。冷卻所用的空氣 由流化床下部的進(jìn)氣室進(jìn)人流化床，流化床尾氣中的懸浮細(xì)粉由高效低阻旋風(fēng)分離器捕集后進(jìn)人 集灰箱中予以回收，凈化氣體最終經(jīng)引風(fēng)機(jī)直接 排人大氣，最終達(dá)到降溫、除塵的目的（圖1）。

1.1：JL-7.0型流化床布風(fēng)、冷卻裝置的特點(diǎn)：

（1）冷卻效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小、投資低、操作穩(wěn)定可靠

2）流化床的分布板采用一種新型的特殊形式的導(dǎo)向分布板，增加了床層的推進(jìn)力，促使顆粒的停留時(shí)間保持一致，減少因部分顆粒停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而引起過(guò)度冷卻，造成吸濕結(jié)塊，影響流化床正常運(yùn)行。

3）采用淺床層流化技術(shù)，床層離度控制在200mm以下，可減少流化床顆粒返混，降低壓降及顆粒磨損。

4）流化床的出料端設(shè)有溢流堰板，可根據(jù)降溫情況來(lái)調(diào)節(jié)床層高度，也即調(diào)節(jié)尿素在床內(nèi)的停留時(shí)間。另外，當(dāng)溢流堰板調(diào)至最低位置時(shí)，可在短時(shí)間內(nèi)自動(dòng)將床內(nèi)的物料排空，便于停車(chē)檢修。

5）進(jìn)風(fēng)口設(shè)有空氣過(guò)濾器。

6）采用合適的流化床揚(yáng)析速度，可有效地降低顆粒產(chǎn)品中細(xì)粉含量，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

1.2：JL-7.0型流化床除塵、回收系統(tǒng)的特點(diǎn)：

旋風(fēng)分離器通過(guò)使含塵氣流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的方法，利用離心力、慣性、及重力的作用達(dá)到從氣流中分離出固體粉塵的一種有效地氣固分離設(shè)備。

1）采用180蝸殼進(jìn)口，提高分離效率及處理能力

2）進(jìn)口采用漸變的截面，降低進(jìn)口阻力

3）出口采用蝸殼行結(jié)構(gòu)，起到整流的作用，降低壓降，采用雙錐體結(jié)構(gòu)，提高分離效率，降低阻力

4）旋風(fēng)下椎體外加蒸汽盤(pán)管保溫，使旋風(fēng)的操作溫度不低于露點(diǎn)溫度，防止尿素粉塵結(jié)晶粘壁。

5）旋風(fēng)下灰口配有雙翻版自動(dòng)閥和料斗，既能做到在線清灰、又能確保旋風(fēng)底部不漏風(fēng)，不影響除塵效率。

2、尿素流化冷卻裝置設(shè)計(jì)計(jì)算及傳熱模型

2.1熱量衡算

2.2流化床設(shè)計(jì)

計(jì)算臨界流化速度，對(duì)于固定床階段流體向上通過(guò)顆粒床層時(shí)，床層的壓降在初始階段將隨流速

2.3傳熱模型

顆粒在矩形淺層流化床中作氣固兩相熱量傳遞。取dHxdl：微元進(jìn)行分析。微元dL氣流自下而上經(jīng)dH后溫度上升dTf，這個(gè)溫升的熱量由微元中顆粒傳給的，即獲得物料出口處顆粒溫度和氣體出口平均溫度。

3、JL-7.0型流化冷卻裝置在我廠30萬(wàn)噸尿素生產(chǎn)裝置上的應(yīng)用

從測(cè)定結(jié)果可以看出：

（1）尿素流化冷卻裝置的處理能力能夠達(dá)到產(chǎn)品要求。

（2）床層物料進(jìn)出口溫差達(dá)30℃左右，冷卻效率較高。

（3）尿素顆粒溫度冬季小于45℃、夏季小于55℃，不結(jié)塊、不潮解。

（4） 旋風(fēng)分離器回收粉塵效果良好，除塵粒度小于0.2mm。粉塵回收率大于95%，減少環(huán)境污染。

（5） 成品粒度合格率達(dá)98%以上。尿素成品無(wú)氨味、不刺鼻。無(wú)細(xì)粉。操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用低，無(wú)須專人看管，能長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到了預(yù)期的目的。

（6）應(yīng)用流化床技術(shù)設(shè)計(jì)的尿素流化床裝置，可使尿素顆粒有效降溫，并大大減少了成品尿素的粉塵含量，相應(yīng)的解決了尿素儲(chǔ)存過(guò)程中的結(jié)塊問(wèn)題，產(chǎn)品外觀質(zhì)量大為改觀，增強(qiáng)了市場(chǎng)銷售的競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)于因造粒塔能力不足而不能滿足尿素市場(chǎng)需求特性的尿素企業(yè)，增設(shè)尿素流化床裝置，可快速取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，具有重要的推廣、借鑒意義。