海德魯大顆粒造粒技術及其優化研究

程建華

（中海石油化學股份有限公司，海南東方 572600）

1 大顆粒尿素的優點

通常把平均粒徑大于2.5mm 的尿素稱為大顆粒尿素。大顆粒尿素和普通造粒塔造粒制得的尿素相比，有以下幾個優點。

1.1 產品質量提高，儲存性能更好

普通丸粒尿素生產工藝要求尿液蒸發至99.7%濃度，而生產大顆粒尿素采用的是95%～96%濃度的尿液，專用的噴嘴在壓力作用下把尿液以極微小的液滴狀態噴出，它們凝聚在流化狀態下循環晶種上，水分蒸發速度很快，比起采用高溫高真空濃縮二段蒸發工藝的噴淋造粒，可以降低縮0.1%～0.2%縮二脲含量，從而減少了對作物有害的成分含量，提高了產品質量。且大顆粒尿素比一般噴淋工藝的尿素強度提高了6～8倍，因而運輸過程不易破碎和結塊，且由于減少了與空氣接觸的單位面積，降低了吸潮的現象，從而延長了儲存時間[1]。

1.2 肥效更好，應用范圍廣

大顆粒尿素因其比表面較小，從而減緩了其在土壤中的溶解速度；同時大顆粒尿素質量較重，有利于在水中施肥時進入到更深的土壤中，減少揮發；在造粒過程中添加甲醛劑生成了具有緩釋作用的冷水不溶氮肥一亞甲基二脲和二亞甲基三脲等，并且尿素粒子內部結構得到改變，從而使大顆粒尿素具有緩釋作用，降低了其溶解損失。這幾方面的作用下降低了氨的揮發損失并有效提高了氮肥利用率，增產效果明顯。比如用于水稻施肥可以提高約30%的氮利用率，使水稻增產達10.9%。大顆粒尿素可廣泛應用于撒施、深施、森林、草原施肥等領域。

1.3 更加環保

與普通噴淋造粒工藝相比，大顆粒尿素造粒工藝不但減少了尾氣排放的粉塵含量，由120～150mg/m3降低至30mg/m3，而且減少了20%以上的尾氣排放量，從而達到減排的目的，有利于環境保護；并且大顆粒尿素的緩釋作用可以改善區域氮流失所導致的環境污染，大顆粒造粒是一種更加環保且具有社會效益的尿素生產工藝。

2 海德魯大顆粒造粒技術概述

流化床造粒以熱空氣作為流化劑和霧化劑，將濃度＞95%的尿液微粒噴灑于流化床中，當顆粒在流化床中生長到一定的粒徑后，再篩分出來合格產品，將不合格的小顆粒尿素進行破碎并返回到造粒器。流化床是目前國際上主流的大顆粒尿素生產工藝，其產能比盤式與轉鼓造粒大。目前被廣泛應工業化生產的流化床大顆粒尿素造粒工藝主要有挪威海德魯公司（Hydro）和日本東洋工程公司（TEC）兩種。其中，海德魯造粒工藝經驗豐富，可靠性強，建廠數量多，投資成本低，有著更高的競爭力。

海德魯流化床造粒工藝是將蒸發系統的含尿素質量分數為95%～96%的尿液，加入甲醛溶液防結塊劑后，被輸送到霧化流化床造粒系統中，尿液被霧化噴嘴噴霧成細小液滴，這些霧化尿素小液滴包覆在懸浮于流化床中的晶種細粒上，逐漸增大。流化空氣通過風機進入多孔板，保持流化床的流化狀態。尿素顆粒從造粒機出來以后經初步冷卻后進入振動篩，將超大顆粒尿素篩出并經破碎機破碎后與分離出的細小顆粒尿素一起送入造粒機作為返料晶種，篩分出來的粒徑符合要求的顆粒尿素產品經過冷卻器冷卻后，被送入到成品庫。造粒機與冷卻器排出的含尿素粉塵的空氣被送到洗滌塔進行回收后再返回到尿素生產裝置，剩余尾氣被排放出去。

3 海德魯造粒技術的問題及其優化

3.1 造粒機“坐床”（床層堵塞）問題與改進優化

尿液在霧化噴頭壓力作用下噴射出來并結晶的過程中，產生的粉塵會慢慢地在造粒機的側壁、隔板以及造粒機氣管口上堆積，這些粉塵量越積越多最后產生掉塊，這些粉塵掉塊會堵住噴頭及多孔板，影響了尿液的霧化以及床層的流化，從而產生了“坐床”問題。此外，當流化空氣量過小（＜6×104m3/h）時也會由于床層尿素顆粒不能流化而導致“坐床”。為此可以采取以下改進優化措施。

（1）調整隔板高度，隔板的目的了為了避免返混，使造粒機每個室的流化層高度保持一致，從而促進形成均勻的尿素顆粒。為了盡快排除造粒機中的尿素粉塵塊，減少“坐床”的發生，可以調整隔板的高度并且采取一些輔助措施，以保證較大的粉塵塊可以得到排除，減少由于粉塵掉塊導致的造粒機坐床現象。

（2）改造大顆粒除塵系統，提高除塵效率，造粒機氣相管道在開車的初期會經常堵塞，發生粉塵掉落而致使發生造粒機“坐床”問題。對此，可以調整造粒機氣相管道的360°噴頭，從而可以高效地稀釋造粒過程中產生的粉塵，降低造粒機氣相管堵塞發生的概率，并且有效回收造粒機粉塵。其次，可以改造振動篩除塵管。將原來的2部振動篩共用1根除塵管的設計，優化改造成每臺振動篩除塵管都對接到除塵風機入口總管上，提高除塵效率，有效吸收篩分過程中的粉塵。

（3）原用于調節流化空氣的風機進出口流量的風門所用的材料是碳鋼，通過優化改進換成不銹鋼材料，可以有效防止由于尿素粉塵導致的風門銹蝕而發生的堵塞現象，保證風門的正常靈活運轉。

（4）通過優化改造流化風道使流化風量提高，并且使造粒機每個室分布的流化風量更加均衡。將長方體形的流化風道出口總管改成倒錐形，從而使風機湍流現象得到抑制，使進入造粒機的流化風量更加均衡，提高了造粒機的流化效果和粉塵的吸收率。

3.2 大顆粒尿素防結塊技術優化

尿素結塊是一個復雜的過程，比如環境溫度、空氣濕度大等因素會導致尿素結塊發生。因為從流化床出來的尿素顆粒溫度偏高，冷卻器起不到較好的冷卻效果，從冷卻器出來的尿素進入輸送機時的溫度也較高，再經過包裝后的尿素因為粒徑較大，大顆粒尿素里面的熱量在包裝后逐漸散發出來，因此在堆放或運輸過程都會出現結塊現象。為此可以采取以下改進優化措施。

3.2.1 增設軸流風機

因為從尿素造粒樓到包裝樓間的距離不長，所以從冷卻器出來的尿素進入輸送機后很快就進入包裝程序，導致輸送過程中得不到有效的冷卻。為了進一步降低大顆粒尿素顆粒的溫度，可以在輸送機上面增加配置若干臺軸流風機，從而達到對尿素包裝前的降溫效果。

3.2.2 改造甲醛混合器

由于原來缺少甲醛混合器，甲醛從高位槽直接加到尿素熔融泵進口管線上，導致尿液和甲醛的混合時間比較短、混合不夠均勻，影響了尿素顆粒的強度。通過優化改進使用甲醛混合器，延長了甲醛和尿液的混合時間，使尿素顆粒的強度得到提高。

3.3 其他優化措施

3.3.1 更換振動篩篩網

原來設計的振動篩上、下層篩網尺寸偏小，導致篩分出的晶種及尿素成品較少，使得過多的尿素顆粒進入到破碎機破碎后又返回到造粒，影響了正常的返料比，還會導致成品尿素顆粒粒度不足90%，造成產品質量不合格。為此可以采取以下改進優化措施：①增大振動篩上、下層篩網尺寸（如上層篩網5mm×10mm，下層篩網3mm×6mm），將方形網改成長條形網，將木頭框架改成金屬框架（方便清洗篩網），從而保證了正常返料比，并提高了大顆粒尿素產品合格率。

3.3.2 增加超大顆粒安全篩

造粒機在出料過程中會伴隨一些超大顆粒尿素及結塊尿素，它們通過斗提機送到頂部經過振動篩進行篩分，從而會導致斗提機過重的負荷，并出現跳車的問題；尿素結塊還會造成振動篩篩網堵塞，降低篩分能力、增大負荷，使振動篩出現跳車問題。為此可以采取以下改進優化措施：在造粒機取料皮帶機頭下料處增設1臺超大顆粒安全篩（比如20mm×30mm的尺寸），從而將結塊尿素及超大顆粒尿素篩分到循環槽溶解。從而有效解決斗提機過重的負荷導致跳車的現象，并提高了篩分效果。