振動篩篩分性能對造粒系統(tǒng)返料比的影響

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，再送入造粒機各組噴頭，造粒機內(nèi)部控制溫度為100～110 ℃。造粒機出來的尿素進入振動篩篩分。當(dāng)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)顆粒(粒徑2.00～4.75 mm)時，振動篩篩網(wǎng)上層中粒徑為4.75 mm以上的顆粒去破碎機，破碎后返回造粒機做晶種；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，除個別參數(shù)的控制外，產(chǎn)品的流動性和成粒性特別重要。為實現(xiàn)這一要求，在一定范圍內(nèi)，過程可以自我調(diào)整，以達到晶種平衡。但在個別情況下，需采取措施以重新建立晶種平衡。

1.3 返料比過高的危害

造粒機在運行20～25 d后，小顆粒的含量會比正常時偏多，這屬于正?，F(xiàn)象，此時就應(yīng)該清洗造粒機。若是清洗造粒機運行周期小于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，即返回造粒機的尿素增加，這樣不利于系統(tǒng)的節(jié)能運行。同時還會增加斗提機的負(fù)荷，一旦斗提機因負(fù)荷過大而停運，則尿素系統(tǒng)將被迫停運。

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

圖2 進入破碎機(大顆粒)的粒徑對比圖

由圖2和圖3可知：進入破碎機中的小顆粒含量增多，進入造粒機的成品尿素增多，即返料比增高。如果因為振動篩的負(fù)荷較大，超出了其篩分的能力，那么部分小顆粒(晶種)會流入破碎機，同時破碎機的負(fù)荷也加重，若調(diào)整不及時，整個造粒固體循環(huán)會陷入惡性循環(huán)[1]。

圖3 進入造粒機(小顆粒)的粒徑對比圖

2 導(dǎo)致振動篩篩分不好的原因

振動篩篩分不好有多方面的原因。從工藝及設(shè)備方面進行分析，振動篩堵料、篩網(wǎng)破損、振動篩傳動機構(gòu)機械故障等均會導(dǎo)致振動篩篩分效果變差。

2.1 振動篩堵料

振動篩的示意圖見圖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°，尿素會在篩網(wǎng)內(nèi)堆積，造成振動篩堵料。上篩網(wǎng)堵料會造成成品尿素進入大顆粒尿素，導(dǎo)致返料比增高；下篩網(wǎng)堵料會造成小顆粒進入成品尿素，導(dǎo)致尿素產(chǎn)品品質(zhì)下降[2]。

圖4 振動篩結(jié)構(gòu)示意圖

橡膠洗滌球變小會出現(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入破碎機，造成破碎機負(fù)荷增加，最終返回造粒機的尿素也隨之增加。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)致振動篩堵料。除此之外，振動篩受料不均、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，均會導(dǎo)致振動篩堵料[3-4]。

2.2 篩網(wǎng)破損

篩網(wǎng)強度不足及運行周期過長都會導(dǎo)致篩網(wǎng)破損。公司規(guī)定篩網(wǎng)的運行周期不超過3個月。若是上篩網(wǎng)破損，則大顆粒尿素會跟隨成品尿素進入成品皮帶，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，成品尿素會隨著小顆粒尿素進入造粒及內(nèi)部，直接造成返料比的增高及斗提機負(fù)荷的加劇。

2.3 振動篩傳動機構(gòu)機械故障

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，振動篩只有清洗造粒機時才開停一次(每個月)，但受到振動篩堵料或破損的影響，需要頻繁開停多次。齒輪箱故障會導(dǎo)致振動篩篩分不好，進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個橡膠洗滌球，故每臺振動篩有720個洗滌球。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。隨機抽取并測量振動篩A/B中各50個洗滌球的直徑，統(tǒng)計運行前后直徑的變化，發(fā)現(xiàn)振動篩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

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

圖6 振動篩A/B篩框

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

3.3 篩網(wǎng)強度不足

振動篩在正常工況下的運行周期約為3個月。在正常工況下達不到設(shè)計值，則說明篩網(wǎng)的強度不足。其表現(xiàn)為篩網(wǎng)破損，下篩網(wǎng)破損會直接造成成品尿素混入小顆粒尿素，最終返回造粒機中，并導(dǎo)致斗提機負(fù)荷和返料比的增加。

3.4 振動篩執(zhí)行機構(gòu)故障

正常工況下，振動篩A/B的齒輪箱溫度約為55 ℃左右。異常工況下，振動篩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)運行周期(3個月)內(nèi)洗滌球直徑無明顯變化。在更換橡膠洗滌球之前，盡量維持振動篩低負(fù)荷運行，待清洗造粒機時一并更換。

4.2 振動篩進料口加分料板

對振動篩B進料口進行改造，添加進口分料板，使其尿素分布均勻。同樣地，在清洗造粒機之前，盡量維持振動篩的低負(fù)荷運行，待清洗造粒機時一并更換。

4.3 定期更換高強度篩網(wǎng)

更換篩網(wǎng)供應(yīng)商，保證篩網(wǎng)強度滿足使用要求。同樣地，待清洗造粒機時一并更換。

4.4 減少振動篩的停車次數(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篩的停車次數(shù)。振動篩齒輪箱檢修前，加強振動篩的巡檢，當(dāng)振動篩齒輪箱的溫度超過70 ℃時，要及時上報，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，待清洗造粒機時對其進行檢修。

5 結(jié)語

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