海德魯流化床造粒工藝振動篩堵料的原因與處理

夏禮鵬，楊 濤

(中海石油化學股份有限公司，海南東方 572600)

中海石油化學股份有限公司富島一期尿素造粒裝置采用海德魯流化床大顆粒造粒工藝，設計年產(chǎn)52萬t尿素。尿素成品篩分設備中的振動篩會在運行中出現(xiàn)篩網(wǎng)堵料情況，導致振動篩電流高損壞設備，以及破碎機進料多引起系統(tǒng)返料比升高、造粒運行周期縮短、尿素產(chǎn)品質(zhì)量不合格等后果。認識到振動篩堵料的危害，通過深入剖析其堵料影響因素，采取針對性措施，優(yōu)化操作和維護，實現(xiàn)造粒系統(tǒng)“安穩(wěn)長優(yōu)”運行。

1 海德魯流化床造粒工藝

質(zhì)量分數(shù)約為96%的尿素溶液，與甲醛與尿素的反應物(UF溶液)混合，控制壓力為0.11～0.13 MPa后送入造粒機各噴頭，經(jīng)過霧化空氣進行噴霧造粒。造粒機出來的顆粒尿素送冷卻器進行降溫，再通過斗提機送到2臺振動篩進行篩分。每臺振動篩內(nèi)有2層篩網(wǎng)，上層篩分出直徑為4.75 mm以上的顆粒去破碎機，破碎后達到要求粒徑的尿素返回造粒機作晶種；下層篩分出直徑為2.00 mm以下的顆粒返回造粒機作晶種。下層篩網(wǎng)中直徑為2.00～4.75 mm的粒徑尿素經(jīng)過成品皮帶計量后送至成品倉庫。造粒系統(tǒng)固體回路流程見圖1。

圖1 造粒系統(tǒng)固體回路流程

2 振動篩堵料現(xiàn)象和處理原則

2.1 堵料現(xiàn)象

振動篩堵料后，其電機電流會上漲。若上篩網(wǎng)堵料，成品和小顆粒尿素會進入破碎機，使其料位上漲較快，而成品皮帶中尿素減少；若下篩網(wǎng)堵料，小顆粒尿會進入成品，導致產(chǎn)品質(zhì)量不合格。

2.2 堵料處理原則

當振動篩運行中間斷出現(xiàn)高電流報警，可初步判斷篩網(wǎng)出現(xiàn)輕微堵料。適當減少造粒機出料，同時迅速檢查破碎機進料中是否含成品和小顆粒，以及成品皮帶中小顆粒數(shù)量是否偏多。必要時調(diào)整斗提機出料分布板，使2臺振動篩重新分配進料，減少電流高的篩網(wǎng)負荷。當振動篩電流持續(xù)上漲且篩網(wǎng)下料較少，說明堵料較嚴重，則大幅度減少造粒機出料，同時將造粒系統(tǒng)減至50%負荷運行。待斗提機電流降至22 A以下時，切斷堵料振動篩進料后進行空篩，合格后再恢復運行。

3 振動篩堵料原因分析及處理

3.1 工藝操作原因

(1)尿素顆粒強度不夠粉化

海德魯流化床大顆粒造粒技術要求在尿液進料中添加甲醛以作為防結(jié)塊劑[1]。甲醛含量低會造成尿素顆粒凝結(jié)強度不夠，顆粒之間及顆粒與設備之間碰撞后，尿素易被粉化，進入振動篩后其粉塵含量高，易黏結(jié)在篩網(wǎng)篩孔上，引起堵料。因此，生產(chǎn)中要控制甲醛質(zhì)量分數(shù)為0.45%～0.55%(盡量高限控制)。

此外，造粒機溫度過高，導致噴頭霧化噴灑的微小液滴在接觸到晶種表面之前，水分即被完全蒸發(fā)，導致粉塵大量生成[2]，同時加速了尿素顆粒粉化。造粒機溫度過低，會造成產(chǎn)品水分含量不合格。因此，應控制蒸發(fā)真空合格，保持尿液溫度為128～133 ℃，造粒機床層溫度為105～110 ℃[3]。

(2)造粒機出料量變多

造粒機出料閥突然開大、抽料器頻率變大以及共振,都會造成出料增多，引起篩網(wǎng)堵料。因此，總控人員要精心操作出料閥，多與現(xiàn)場核對閥位，閥位偏差大時要及時調(diào)整?，F(xiàn)場巡檢人員多關注抽料器頻率，2臺振動篩的頻率不能相同，防止共振。如需調(diào)整抽料器頻率，總控人員要及時關小出料閥，防止出料過多引起篩網(wǎng)堵料。

造粒機為雙出料閥控制，針對出料閥操作進行優(yōu)化：生產(chǎn)中，總控將其中1個投自控(自控閥對應的抽料頻率不能過小，防止造粒機料位波動時自控閥反應不及時)；另一個手控操作，有效避免造粒機因料位波動引起出料過多。

(3)冷卻器出料量變多

冷卻器流化空氣風量變大及末端溢流擋板松動，使出料量增多，造成振動篩積料堵塞。總控人員調(diào)整風門的幅度不能過大，并和現(xiàn)場核對風門開度，控制風量在正常范圍內(nèi)。巡檢時,要多檢查確認冷卻器出料末端擋板是否固定。

(4)斗提機進料分布不均

斗提機進料尿素分布不均或堵塞，使進入斗提機料斗的物料質(zhì)量相差較大，送往振動篩的量忽多忽少，引起篩網(wǎng)堵料。當出現(xiàn)斗提機進料分布不均時，及時觀察冷卻器流化狀態(tài)，流化效果變差時，及時處理。同時檢查斗提機進料口溫度是否一致，若溫差大則說明進料分布不均。

(5)系統(tǒng)負荷高

系統(tǒng)負荷過高，容易造成篩網(wǎng)堵料。生產(chǎn)中要控制進入造粒機的尿液質(zhì)量流量小于78.5 t/h(滿負荷設計值)。若將尿液槽尿液送入蒸發(fā)系統(tǒng)，則尿液總的質(zhì)量流量小于82.0 t/h，保證進入振動篩的尿素不超負荷。

3.2 設備原因

3.2.1 斗提機大皮帶跑偏

斗提機大皮帶跑偏會造成出料分布板進入2臺振動篩，造成尿素顆粒不均衡，進料多的振動篩不能及時篩分而積存堵料。針對此情況，生產(chǎn)中保證斗提機導向器處于中間位置，同時監(jiān)控斗提機大皮帶，發(fā)現(xiàn)其跑偏時，適當調(diào)整出料擋板，使2臺振動篩受料均勻。必要時，聯(lián)系設備人員調(diào)整斗提機大皮帶，減少跑偏幅度。

3.2.2 振動篩故障

(1)篩網(wǎng)內(nèi)部尿素顆粒分布不均，使其不能及時散開，易造成局部堆積堵料。因此，在停機更換篩網(wǎng)的同時，關注篩網(wǎng)進料分布板是否有損壞(見圖2)。

圖2 篩網(wǎng)進料分布板

(2)振動篩內(nèi)每層篩網(wǎng)中都有洗滌球，每個球的直徑為50.00 mm，材質(zhì)主要為氯丁橡膠。其作用是清潔篩網(wǎng)，防止篩孔被尿素顆粒堵塞。若洗滌球因磨損導致其體積變小，則清潔能力變差。因此，要嚴格把控清洗球的質(zhì)量和直徑大小，一旦磨損嚴重，及時更換(見圖3)。

圖3 變小的洗滌球

(3)若上篩網(wǎng)破損，大顆粒尿素會進入成品，導致產(chǎn)品質(zhì)量不合格(見圖4)。若下篩網(wǎng)破損，大量的成品尿素進入造粒機再次長大，超大晶種經(jīng)過新一輪造粒后長成粒徑≥4.75 mm的大顆粒，經(jīng)破碎機后造粒系統(tǒng)整體尿素顆粒量增加；小晶種經(jīng)過新一輪造粒后沒有長成成品顆粒，而返料中的成品變成大顆粒。系統(tǒng)返料比升高，引起振動篩高負荷，導致堵料。

圖4 篩網(wǎng)出現(xiàn)破損

跟蹤破損篩網(wǎng)后發(fā)現(xiàn)，由于洗滌球中氯丁橡膠的質(zhì)量分數(shù)為85%時，其彈性大。當洗滌球撞擊篩網(wǎng)后，篩網(wǎng)易破裂。降低氯丁橡膠質(zhì)量分數(shù)為80%后，彈性略有降低，既可以保證篩網(wǎng)的篩分效果，又可以最大限度延長篩網(wǎng)的使用時間。更換洗滌球，保證質(zhì)量合格的同時，還要保證篩網(wǎng)的強度。

(4)篩網(wǎng)運行過程中，因內(nèi)部粉塵集聚、黏結(jié)，造成網(wǎng)眼變小或堵眼，部分成品顆粒進入破碎機，造成晶種逐漸增加。系統(tǒng)的返料比升高，引起篩網(wǎng)超負荷，導致堵料。在生產(chǎn)中，應確保振動篩除塵管線暢通，除塵管軟連接不能干癟影響吸塵效果；每次造粒停機時，檢查篩孔大小變化，必要時清理篩網(wǎng)粉塵。

(5)在停機更換篩網(wǎng)時，若篩網(wǎng)之間的間隙、篩網(wǎng)與邊框的間隙增大，會造成部分尿素顆粒漏料走短路，返料比升高而引起篩網(wǎng)堵料。安裝篩網(wǎng)時，上下層不能錯裝，每層篩網(wǎng)的傾斜角度要準確；向下坡度安裝，后一層篩網(wǎng)角度必須比前一層低，上下層篩網(wǎng)上部要在同一平面，防止角度變化大引起堵料。

(6)篩網(wǎng)傾斜角度基本是固定的，只要振動篩底架保持水平，即保證傾斜度為4°(見圖5)。若傾斜度小于4°，尿素自行流動不暢，會在篩網(wǎng)內(nèi)堆積引起堵料；若傾斜角度大于4°，進入上篩網(wǎng)的部分成品和小顆粒來不及篩分就進入破碎機，造粒機晶種增多，返料比升高，從而造成篩網(wǎng)負荷高引起堵料。因此，在生產(chǎn)中多檢查振動篩石墨滑塊厚度，若減薄嚴重、傾斜角度過大，及時停機并聯(lián)系設備人員更換。在停機更換或調(diào)整振動篩鋼絲繩時，保持篩網(wǎng)底架水平。

圖5 篩網(wǎng)傾斜角度

(7)振動篩齒輪箱電機皮帶過松、打滑，引起振動篩擺幅不夠，篩網(wǎng)內(nèi)洗滌球動力不足，清潔篩網(wǎng)的能力變差，造成篩網(wǎng)堵料。在生產(chǎn)中要時常檢查皮帶運行情況，皮帶及皮帶輪的溫度不能超過60 ℃，若溫度過高，及時降溫。此外，發(fā)現(xiàn)皮帶過松或出現(xiàn)裂紋時，及時更換。

(8)環(huán)境濕度高易使篩網(wǎng)黏接，造成篩孔堵塞，引起篩網(wǎng)堵料。天氣潮濕或雨天時，及時關好門窗。另外，適當關小振動篩除塵管線閥門，防止從振動篩底部吸入大量濕空氣，使篩網(wǎng)受潮黏結(jié)，引起堵料。

(9)當振動篩大顆粒、成品、小顆粒下料管堵塞或流通量減小時，尿素顆粒會溢流至篩網(wǎng)，引起振動篩無法下料，造成篩網(wǎng)堵料。此時，要及時疏通下料管線。在停運振動篩時，徹底清理下料管管口濾網(wǎng)處的大塊結(jié)晶尿素，防止濾網(wǎng)堵塞不出料，引起振動篩堵料。

3.2.3 成品導向器下料管跑位

生產(chǎn)中,振動篩下料導向器(H156A/B)內(nèi)成品導料管跑位，部分成品尿素被送往造粒機，造成返料比升高，導致振動篩超負荷，引起堵料。因此，應定期清理H156A/B內(nèi)粉塵，防止成品導料管支撐板底部粉塵集聚、結(jié)塊，引起支撐板受力不平衡，造成成品下料時沖擊導料管跑偏移動(見圖6)。此外，振動篩出料成品管線振動大也會引起成品導料管跑位，此時應檢查振動篩是否下墜而與成品下料管擠壓產(chǎn)生摩擦。若出現(xiàn)上述情況，聯(lián)系設備人員調(diào)整振動篩吊繩，減少摩擦。

圖6 清理H156A/B內(nèi)粉塵并加固成品導料管

3.2.4 破碎機輥間距過小

破碎機輥間距過小，直接導致大顆粒尿素破碎后粉塵增多，返回造粒機成為晶種，引起系統(tǒng)粉塵增多[4]。同時，在造粒機同樣工況下產(chǎn)生的小顆粒尿素增多，返料比升高，引起振動篩負荷增高，造成堵料。此外，系統(tǒng)粉塵含量增加，也加大了粉塵堵塞篩網(wǎng)孔的風險。因此，破碎機輥間距過小時要及時調(diào)大，嚴格控制破碎后的顆粒粒徑在0.90～1.30 mm之間。定期分析產(chǎn)品粒度分布，調(diào)整破碎機輥間距；定期清理滾筒間的結(jié)疤，清洗造粒機時徹底清洗結(jié)疤(見圖7)，保證破碎機效果，避免粉塵增多[3]。

圖7 破碎機停機時清理滾筒上結(jié)疤尿素

4 防止振動篩堵料的改進措施

4.1 定期沖洗除塵管線

各個除塵點設置有除塵管線，用于收集粉塵。以前在大修時才安排徹底沖洗這些管線。現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，運行一段時間后，各除塵點粉塵沉積較多，除塵管線被粉塵堵死?？稍黾記_洗頻次，并在造粒裝置停運時徹底沖洗斗提機、振動篩給料器、振動篩除塵管線，保證各除塵管暢通，減少振動篩內(nèi)粉塵含量(見圖8)。

圖8 停車時接管引流，沖洗疏通振動篩除塵管線

4.2 增設除塵點

通過對H156A/B增設除塵管線(見圖9)并定期疏通，減少尿素顆粒間的粉塵含量，同時也減少進入造粒機的粉塵量。

圖9 H156A/B上部新增除塵管

4.3 更新除塵風機和電機

原除塵風機設計空氣質(zhì)量流量為8 250 kg/h，無法滿足現(xiàn)場除塵需求。通過更新成質(zhì)量流量為16 500 kg/h的風機，有效減少生產(chǎn)中振動篩及其前后設備內(nèi)部尿素粉塵含量[4]。

5 結(jié)語

通過以上優(yōu)化控制和改進措施，尿素振動篩堵料頻次明顯減少并得到有效控制，設備運行穩(wěn)定，延長了造粒機的運行周期。