淺析如何控制和優(yōu)化造粒機工況

杜兆忠

摘要：塔里木油田石化分公司大顆粒系統(tǒng)由日本東洋工程公司（TEC）提供專利設(shè)計包， 由中國五環(huán)工程有限公司提供詳細(xì)設(shè)計。其中造粒系統(tǒng)是整個工藝系統(tǒng)的核心部分，而造粒機是控制整個造粒系統(tǒng)的核心設(shè)備，

關(guān)鍵詞：造粒機、粉塵排放量、分析、對策

前言：

塔石化分公司化肥廠的尿素裝置是由中國石油天然氣股份有限公司投資建設(shè)的項目， 2010年正式投產(chǎn)，設(shè)計能力為2640t/d，年產(chǎn)80萬噸尿素。本裝置由意大利斯納姆公司專利提供設(shè)計部的熔融尿素部分和大顆粒部分構(gòu)成，采用了目前世界上先進(jìn)的化肥生產(chǎn)工藝，建成了中國單套生產(chǎn)能力最大的化肥裝置之一，主要設(shè)備由外國引進(jìn)，儀表控制方面采用當(dāng)今世界先進(jìn)的DCS、ITCC控制系統(tǒng)。

1造粒機設(shè)備和工藝簡介

造粒機分為第一、二、三造粒室以及第四冷卻室。17組尿液噴管從尿液總管引出，在噴射風(fēng)管的包圍下由噴嘴進(jìn)入噴射床。17組尿液噴管在造粒室中的分布為：第一室1—6組，第二室7—12組，第三室13—17組。各組噴管過料分別由對應(yīng)的SPV601—617控制。流化空氣經(jīng)多空板進(jìn)入造粒機流化室為流化床提供流化動力，并且在流化床冷卻尿素顆粒。第一室流化空氣由EA601控制進(jìn)入流化床的溫度。第二、三室的流化空氣溫度由EA603控制。從顆粒輸送循環(huán)系統(tǒng)返回的晶種顆粒在前三室的噴射床逐步被噴嘴噴出的尿液包裹增大，再由第四室冷卻后從造粒機出料口出料。在造粒過程中形成的粉塵由造粒機頂部的風(fēng)道進(jìn)入粉塵回收系統(tǒng)。

2 大顆粒流化床造粒工藝

來自熔融尿素裝置約96%的濃縮尿素溶液被送入造粒機，尿素溶液噴灑到被空氣懸浮在造粒機內(nèi)的噴射床上的循環(huán)尿素晶體表面，循環(huán)尿素晶體在多級噴射床內(nèi)逐漸增大，同時被噴射床周圍的流化床向出口方向輸送。循環(huán)尿素晶體表面噴灑的尿素溶液迅速冷卻和固化。尿素溶液中的水分同時被蒸發(fā)，因此造粒機出口的尿素顆粒含水量低于0.25%。

2.1 ?TEC尿素大顆粒造粒具有的特點

能量效率高：（1）造粒機不需要壓縮的霧化空氣，降低了能量消耗;（2）最佳的床層高度減小了造粒機內(nèi)的壓降。

產(chǎn)品質(zhì)量高：（1）尿素顆粒在造粒機內(nèi)用最短的停留時間得到迅速冷卻，這使得縮二脲的增長可以忽略不計。（2）在造粒機內(nèi)的有效干燥降低了尿素顆粒的水分含量，提高了產(chǎn)品硬度。（3）噴射床和流化床的完美組合生產(chǎn)出了圓滑均勻的尿素顆粒。

2.2 TEC造粒機和安德魯造粒機的比較

海南一尿和二尿兩套尿素都使用了UF系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠有效提高尿素產(chǎn)品硬度，減少粉塵（兩套大顆粒裝置現(xiàn)場振動篩及斗提機處基本沒有粉塵），但不能解決尿素產(chǎn)品結(jié)塊問題，海南的尿素產(chǎn)品要求必須在散裝庫停留24小時再送包裝，不進(jìn)行直包，解決了尿素結(jié)塊問題。此前，我廠沒有安裝UF系統(tǒng)，在2017年開車后新加入UF系統(tǒng)

海德魯工藝由于尿素去粉體設(shè)備前在冷卻器設(shè)備里被降溫并且吸走了粉塵，因而斗提機、振動篩等粉體設(shè)備粉塵很少（基本實現(xiàn)無粉塵），加上UF系統(tǒng)提高了尿素產(chǎn)品硬度，粉塵本來就少一些。二尿現(xiàn)在振動篩網(wǎng)經(jīng)常堵，一般10天左右要進(jìn)行一次清理。

3.在造粒系統(tǒng)中粉塵量排放量

塔里木大化肥尿素裝置（包括大顆粒）設(shè)計能力年產(chǎn)80萬噸尿素，其中尿素裝置由意大利斯納姆（Snam）公司專利提供設(shè)計包;大顆粒部分由日本東洋工程（TEC）公司專利提供設(shè)計包。本裝置投產(chǎn)以來，尿素粉塵排放量遠(yuǎn)高于設(shè)計指標(biāo)，造成原料氨耗高產(chǎn)量低，環(huán)保不達(dá)標(biāo)。按照大氣污染物綜合排放的國家標(biāo)準(zhǔn)，要求尿素粉塵排放量低于120mg/m3。

4.分析在造粒過程中與粉塵排放量相關(guān)的因素

影響造粒機產(chǎn)生粉塵量的主要因素有以下幾點：（1）造粒機內(nèi)顆粒停留時間較長，顆粒間的相互碰撞摩擦生成大量的細(xì)粉;（2）風(fēng)速過大將小顆粒晶種或霧化尿液來不及包裹在晶種上就直接吸入粉塵洗滌器;（3）床層過低或空床使霧化尿液直接被吸入粉塵洗滌器;此外床層高度低，尿素粒子在造粒機內(nèi)的停留時間短，尿素粒子沒有得到充分地干燥冷卻，粒子水含量高，導(dǎo)致粒子強度下降（在甲醛加入量一定的情況下），在進(jìn)入破碎機破碎的時候，粒子破碎效果不好，就會產(chǎn)生較多粉塵返回造粒機。（4）造粒機床層溫度高，當(dāng)噴射風(fēng)和流化風(fēng)溫度過高時，床層溫度高于118℃顆粒粉化明顯加劇;（5）加入的甲醛少或者未加入，導(dǎo)致顆粒強度下降易破碎（不加甲醛時粉塵將增加20 %左右）。（6）造粒機壓力高，壓力過高會使霧化尿液的液滴過小，尿液直接打到造粒機頂部，結(jié)成粉塵。（7）造粒機抽真空動力差（8）造粒機清床時清洗吹掃不徹底，設(shè)備壁掛粉。以下圖5是根據(jù)實際操作總結(jié)的尿素粉塵排放量不達(dá)標(biāo)原因分析。

5.相應(yīng)的解決對策

（1）、通過流化風(fēng)量和引風(fēng)機的調(diào)節(jié)，嚴(yán)格控制造粒機內(nèi)負(fù)壓（-0.25～-0.3KPa）;（2）、控制床層高度合適（現(xiàn)場視窗3/4左右），杜絕造粒機空床;（3）、降低造粒機的運行溫度，由原來的117 ℃降低到112 ℃，改善尿素顆粒的晶間結(jié)構(gòu);（4）、破碎機調(diào)整合適輥間距及負(fù)荷，控制返料比在0.4～0.5，防止顆粒偏小被吸入粉塵洗滌回收系統(tǒng);（5）、增加甲醛加入量保證尿素顆?？蛊扑閺姸?。通過以上的改進(jìn)措施使造粒機產(chǎn)生的粉塵降低至2 %。

6、實施措施情況

對策實施后，2015年9月-12月進(jìn)行效果檢查，現(xiàn)統(tǒng)計2015年9月-12月粉塵排放量進(jìn)行了統(tǒng)計，并取平均值。得到所有對策完成后，粉塵排放量降到了82mg/m3，低于目標(biāo)值。最終對2015年9-12月粉塵超標(biāo)量進(jìn)行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，造粒機產(chǎn)生粉塵量設(shè)計值為425（mg/m3）實際平均值為428（mg/m3），平均超出量為3（mg/m3），占總體超標(biāo)量的7.89%。從中我們發(fā)現(xiàn)在實施措施后，癥結(jié)得到了大量的解決，造粒機產(chǎn)生粉塵量多的主要問題所占百分比由原來的87.54%降到了7.89%，癥結(jié)基本得到有效解決。

7、結(jié)論

造粒系統(tǒng)在TEC大顆粒系統(tǒng)中有著舉足輕重的地位，其中造粒機是控制造粒的關(guān)鍵。我廠使用的是流化床造粒機，它擁有自己的優(yōu)勢和結(jié)構(gòu)特點。與此同時，在實際投產(chǎn)中，造粒機頻繁出現(xiàn)死床問題，通過對事故案例分析得出造成死床的主要原因，找到相應(yīng)的對策并嚴(yán)格執(zhí)行，降低員工勞動強度，節(jié)能降耗。

參考文獻(xiàn)

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