DN28000尿素造粒塔粉塵回收項目總結

楊云霞

摘 要：本文介紹了滄州正元化肥有限公司采用的尿素造粒塔頂粉塵回收項目的背景、工藝流程、運行情況及經濟效益。

關鍵詞：尿素造粒塔；粉塵回收；工藝流程；經濟效益

滄州正元化肥有限公司“60-80”項目年產60萬噸合成氨和80萬噸尿素，于2015年建成投運，尿素造粒塔頂原設計無除塵回收裝置，造粒塔頂排放氣夾帶尿素粉塵微粒，頂部出氣粉塵平均含量：120mg/Nm3，剛好能滿足目前執行的《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）中粉塵含量不大于120mg/m3環保要求，但是這部分尿素粉塵排放到大氣中，既污染了環境又造成了資源浪費。

2007年國家環保總局發布了兩個文件：《國家鼓勵發展的環境保護技術目錄（2007年度）》和《國家先進污染防治示范技術名錄（2007年度）》，向社會推薦多項環保技術。有三項技術涉及化肥生產，且可以申報中央政府財政支持。其中，《國家鼓勵發展的環境保護技術目錄（2007年度）》中有一項，“氮肥企業廢氣、廢固處理及清潔生產綜合治理技術”，以洗滌回收方法、將尿素造粒塔尾氣中的尿素粉塵含量從100mg/Nm3以上降到30mg/Nm3以下。這項技術適用于采用自然通風造粒塔的尿素企業。2017年9月29日國家發布了HJ864.1-2017《排污許可證申請與核發技術規范化肥工業-氮肥》，標準中規定了合成氨企業針對所有工段的有組織排放、無組織排放的環保處理技術，尿素造粒塔頂氣體排放已被環保部門列為粉塵監測排放口，國家、省、市、園區各級環保部門加大了環保督查力度，頻繁對企業環保情況進行檢查，多次提出造粒塔粉塵回收問題。

鑒于當前嚴峻的環保形勢，急需對造粒塔頂粉塵進行回收，對于目前社會上諸多粉塵回收技術存在的不足，滄州正元60-80項目尿素造粒塔頂粉塵回收項目于2017年下半年開始考察籌建，自行研發設計，設計遵循的原則是：尿素造粒塔頂粉塵回收裝置采用原塔自然通風，不外加強力通風設施。該裝置布置在造粒塔塔頂，不增加造粒塔高度，相對安全性較高，巡檢、維修方便，操作簡便，盡量與生產系統合為一體。

一、尿素造粒塔相關參數及排放指標

尿素裝置設計產能：正常產量101 t/h

尿素造粒塔設計風量：1000000m3/h

尿素造粒塔總高：101m，除塵裝置安裝高度：91.5m

尿素造粒塔內徑：28 m

頂部出氣粉塵平均含量：120mg/Nm3

通過尿素造粒塔頂粉塵回收裝置完成后，尿素造粒塔頂排放的尾氣中的顆粒物濃度控制在30mg/Nm3以內。

二、工藝方案選擇

塔式造粒和流化床造粒是當今世界上最主要的尿素造粒技術。國內以塔式造粒為主，產能占比高達85%左右，且全部是污染嚴重的自然通風式傳統造粒塔。對尿素造粒塔除塵有濕法洗滌、電除塵、布袋除塵和電袋復合除塵等多種的處理方式，而造粒塔粉塵處理的難點在于排污點過高（達80-120米），且無可靠的除塵設備安裝位置。電除塵、布袋除塵和電袋復合除塵等干式除塵方法在造粒塔設備上增加的荷載大，清理、維修繁雜，基本在行業內沒有成功的案例，因此造粒塔的濕法洗滌粉塵是一個行之有效的方法。

濕法洗滌除塵又包括自然通風塔頂洗滌和塔頂強制通風洗滌，但塔頂強制通風洗滌方式會對造粒塔的安全性產生很大影響，塔內強制通風增加風機的設備數量多，安裝高度也會增加很多，安全隱患增加，施工周期長，運行費用也會增加，并且塔頂強制通風裝置的耗費大致與回收尿素的價值相當。自然通風空塔洗滌技術的效果比較差，達不到標準，本技術選擇在自然通風塔頂洗滌的基礎上，增加了填料洗滌裝置，而且每年回收尿素的價值與裝置耗費的價值相比較，還略有剩余。

滄州正元化肥有限公司根據自己的實際情況提出以下兩個問題：既解決了自然通風空塔噴淋洗滌裝置的效果差的問題，又解決了強制通風洗滌裝置增加的造粒塔高度和動荷載引起的安全隱患問題。基于以上兩個問題，我公司根據國外運行多年的大顆粒尿素粉塵回收沖洗裝置的經驗，開發出了尿素造粒塔頂粉塵回收裝置采用橫流式高效填料洗滌裝置，該裝置利用原塔自然通風，不外加強力通風設施。裝置布置在造粒塔頂內部，操作簡便，與生產系統合為一體。吸收液循環使用，吸收液中尿素濃度達到一定值后返入生產系統回用。

三、工藝流程簡介

滄州正元化肥有限公司采用的尿素造粒塔頂粉塵回收裝置利用新型尿素造粒塔橫流式高效填料洗滌裝置，其核心技術在氣流流速和高效絲網填料的合理匹配上。該裝置的填料是由熱塑性單絲編織而成的階梯狀三維結構材料，結構是交織結構型絲網且具有方向性，使得幾乎全部的絲網是垂直于氣流方向，保證最大面積地有效攔截氣流中夾帶的霧狀液滴，可以對1μm以上霧滴達到最高祛除效率大于等于99%的效率；同時由于有效面積大，高空隙率（94-97%）提供最高的抗堵塞性能，在相同效率下，大大降低了產生的壓力降。

1、空氣流程

造粒塔內與尿素顆粒逆流接觸后的空氣經過百葉窗進入粉塵回收裝置吸收區，吸收區安裝有填料層及霧狀除塵噴頭，熱空氣與側面布置的噴頭橫流噴出的水霧以順流方式接觸，然后在填料上形成水幕吸收。經吸收后的空氣進入除霧層，除去大量霧滴后的飽和空氣溫度得到降低，進一步冷凝含尿素微粒的液滴，從塔頂排放，充分解決了吸收液滴帶出塔外的現象。

2、液體流程

本項目的吸收液為現有尿素生產系統的解吸廢液，來自現有尿素生產系統的解吸廢液經補水泵進入循環水槽，循環液經過噴淋循環泵加壓進入霧狀除塵噴頭吸收洗滌粉塵，吸收后的循環液又收集至循環水槽循環使用，尿素濃度達到約10%后送至尿素系統尿液槽，生產尿素。

四、運行情況

該技術于2018年5月份在滄州正元化肥有限公司60-80項目尿素造粒塔頂上成功投運，達到環保排放標準最新要求。

截止到2019年3月裝置已經平穩運行10個月，監測數據及環保效益如下：

廢氣經噴淋在絲網上水幕吸收處理后，由101米高造粒塔頂排放，外排廢氣中顆粒物最高排放濃度為24.2mg/m3，最高排放速率為24.2kg/h，均符合《大氣污染物綜合排放指標》（GB16297-1996）表2二級排放限值要求（排放濃度≤120mg/m3，排放速率≤236kg/h）。

本技術是目前國內采用自然通風技術的尿素造粒塔排氣粉塵指標低于30mg/Nm3且運行成功的案例之一。

五、項目效益分析

5.1 本項目總投資為618萬元。

5.2 運行數據及經濟效益

5.2.1 回收尿素的效益

滄州正元化肥有限公司尿素造粒塔頂粉塵回收裝置沒有獨立生產的產品，回收的稀尿素溶液送原廠區內的尿素裝置蒸發系統，然后按照系統流程進行蒸發造粒，生產尿素產品外售。隨水分蒸發及時補充水分，排放尿液濃度10%，每次排放量24m3，尿素回收量為2.4噸/天，每年可回收尿素的量為（每年按330天運行計算）：2.4噸/天×330天/年=792噸/年，尿素價格按1800元/噸計算，年經濟效益為：792噸/年×1800元/噸=142.56萬元/年

5.2.2 運行成本

（1）蒸汽消耗：每天排放24m3尿素溶液按消耗蒸汽量為1噸/m3計算，每1噸蒸汽按80元計算：24噸/天×330天/年×80元/噸=63.36萬元/年

（2）電消耗：電費按0.58元/kw·h計算，68kw×24h/天×0.58元/kw·h×330天/年=31.23萬元/年

5.2.3 由于該系統工藝簡單，靜止設備均采用不銹鋼材質，工藝介質的腐蝕性相對較小，且運轉設備少，需投入的維護費用也較少。因該系統不增加專職操作人員，故該項費用可忽略。

5.2.4 直接經濟效益：142.56 -63.36 -31.23 =47.97萬元/年

5.2.5 環境效益

按照目前《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）中粉塵含量不大于120mg/Nm3要求，滄州正元化肥有限公司新上粉塵回收裝置后，尿素造粒塔排放粉塵量小于30mg/Nm3，每天回收尿素2.4t，污染物濃度降低了超過75%。

根據2018年1月1日實施的《中華人民共和國環境保護稅法》中大氣污染物污染當量值表中一般性粉塵污染物當量值為4kg，滄州當地每污染當量的稅額為4.8元。稅法中規定納稅人排放應稅大氣污染物或者水污染物的濃度值低于國家和地方規定的污染物排放標準30%的，減按75%征收環境保護稅。納稅人排放應稅大氣污染物或者水污染物的濃度值低于國家和地方規定的污染物排放標準50%的，減按50%征收環境保護稅。因此計算降低稅額為：2.4×1000÷4×4.8=2880元/天，折合每年降低86.4萬元（年操作天數按照300天計）。

隨著社會經濟的快速發展，能源危機、環境污染日趨嚴重，影響了整個社會的生存環境，降低了人們的生活質量，節能降耗、治理環境勢在必行。本項目實施后，減少了尿素造粒塔排放氣中尿素粉塵含量，實現達標排放，減輕對周邊環境污染，對于當地環境的保護具有不可估量的環境效益。

5.2.6 社會效益

本項目建成后，尿素造粒塔廢氣達標排放，有利于企業的可持續發展，對當地的經濟發展、社會穩定、人們生活環境的改善同樣有著良好的作用。

6 項目總結

滄州正元化肥有限公司尿素粉塵回收項目實施后，造粒塔排氣排放達標，粉塵濃度顯著減低，顆粒物濃度≤30mg/Nm3，適應了當前的環境保護形勢。公司獨有的造粒塔除塵技術相比目前常用的造粒塔除塵技術有如下優點：

1、該高效除塵裝置工藝流程簡單，運行可靠，管理方便，除塵效率高，除塵廢水可循環利用，能連續運轉，并能實現自動化操作運行。

2、除塵裝置采用側噴，相比垂直噴淋，吸收面積增大了近一倍，吸收效果大大優于垂直噴淋技術。

3、除塵裝置采用低阻力、高空隙率新型填料，不需增加強力通風設施即可正常使用，因此運行費用低，檢修維修方便。

4、除塵裝置設置在造粒塔內部，不增加造粒塔高度，相對安全性較高，巡檢、維修方便。