淺析如何控制和優(yōu)化造粒機(jī)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(jì)包， 由中國(guó)五環(huán)工程有限公司提供詳細(xì)設(shè)計(jì)。其中造粒系統(tǒng)是整個(gè)工藝系統(tǒng)的核心部分，而造粒機(jī)是控制整個(gè)造粒系統(tǒng)的核心設(shè)備，

關(guān)鍵詞：造粒機(jī)、粉塵排放量、分析、對(duì)策

前言：

塔石化分公司化肥廠的尿素裝置是由中國(guó)石油天然氣股份有限公司投資建設(shè)的項(xiàng)目， 2010年正式投產(chǎn)，設(shè)計(jì)能力為2640t/d，年產(chǎn)80萬(wàn)噸尿素。本裝置由意大利斯納姆公司專利提供設(shè)計(jì)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(guó)單套生產(chǎn)能力最大的化肥裝置之一，主要設(shè)備由外國(guó)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(jī)設(shè)備和工藝簡(jiǎn)介

造粒機(jī)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(guò)料分別由對(duì)應(yīng)的SPV601—617控制。流化空氣經(jīng)多空板進(jìn)入造粒機(jī)流化室為流化床提供流化動(dòng)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(jī)出料口出料。在造粒過(guò)程中形成的粉塵由造粒機(jī)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(lái)自熔融尿素裝置約96%的濃縮尿素溶液被送入造粒機(jī)，尿素溶液噴灑到被空氣懸浮在造粒機(jī)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(jí)噴射床內(nèi)逐漸增大，同時(shí)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(shí)被蒸發(fā)，因此造粒機(jī)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(diǎn)

能量效率高：（1）造粒機(jī)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(jī)內(nèi)的壓降。

產(chǎn)品質(zhì)量高：（1）尿素顆粒在造粒機(jī)內(nèi)用最短的停留時(shí)間得到迅速冷卻，這使得縮二脲的增長(zhǎng)可以忽略不計(jì)。（2）在造粒機(jī)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(jī)和安德魯造粒機(jī)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(chǎng)振動(dòng)篩及斗提機(jī)處基本沒(méi)有粉塵），但不能解決尿素產(chǎn)品結(jié)塊問(wèn)題，海南的尿素產(chǎn)品要求必須在散裝庫(kù)停留24小時(shí)再送包裝，不進(jìn)行直包，解決了尿素結(jié)塊問(wèn)題。此前，我廠沒(méi)有安裝UF系統(tǒng)，在2017年開(kāi)車后新加入U(xiǎn)F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(jī)、振動(dòng)篩等粉體設(shè)備粉塵很少（基本實(shí)現(xiàn)無(wú)粉塵），加上UF系統(tǒng)提高了尿素產(chǎn)品硬度，粉塵本來(lái)就少一些。二尿現(xiàn)在振動(dòng)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(jì)能力年產(chǎn)80萬(wàn)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(jì)包;大顆粒部分由日本東洋工程（TEC）公司專利提供設(shè)計(jì)包。本裝置投產(chǎn)以來(lái)，尿素粉塵排放量遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)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(guó)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(guò)程中與粉塵排放量相關(guān)的因素

影響造粒機(jī)產(chǎn)生粉塵量的主要因素有以下幾點(diǎn)：（1）造粒機(jī)內(nèi)顆粒停留時(shí)間較長(zhǎng)，顆粒間的相互碰撞摩擦生成大量的細(xì)粉;（2）風(fēng)速過(guò)大將小顆粒晶種或霧化尿液來(lái)不及包裹在晶種上就直接吸入粉塵洗滌器;（3）床層過(guò)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(jī)內(nèi)的停留時(shí)間短，尿素粒子沒(méi)有得到充分地干燥冷卻，粒子水含量高，導(dǎo)致粒子強(qiáng)度下降（在甲醛加入量一定的情況下），在進(jìn)入破碎機(jī)破碎的時(shí)候，粒子破碎效果不好，就會(huì)產(chǎn)生較多粉塵返回造粒機(jī)。（4）造粒機(jī)床層溫度高，當(dāng)噴射風(fēng)和流化風(fēng)溫度過(guò)高時(shí)，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(qiáng)度下降易破碎（不加甲醛時(shí)粉塵將增加20 %左右）。（6）造粒機(jī)壓力高，壓力過(guò)高會(huì)使霧化尿液的液滴過(guò)小，尿液直接打到造粒機(jī)頂部，結(jié)成粉塵。（7）造粒機(jī)抽真空動(dòng)力差（8）造粒機(jī)清床時(shí)清洗吹掃不徹底，設(shè)備壁掛粉。以下圖5是根據(jù)實(shí)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(duì)策

（1）、通過(guò)流化風(fēng)量和引風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)，嚴(yán)格控制造粒機(jī)內(nèi)負(fù)壓（-0.25～-0.3KPa）;（2）、控制床層高度合適（現(xiàn)場(chǎng)視窗3/4左右），杜絕造粒機(jī)空床;（3）、降低造粒機(jī)的運(yùn)行溫度，由原來(lái)的117 ℃降低到112 ℃，改善尿素顆粒的晶間結(jié)構(gòu);（4）、破碎機(jī)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粒抗破碎強(qiáng)度。通過(guò)以上的改進(jìn)措施使造粒機(jī)產(chǎn)生的粉塵降低至2 %。

6、實(shí)施措施情況

對(duì)策實(shí)施后，2015年9月-12月進(jìn)行效果檢查，現(xiàn)統(tǒng)計(jì)2015年9月-12月粉塵排放量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，并取平均值。得到所有對(duì)策完成后，粉塵排放量降到了82mg/m3，低于目標(biāo)值。最終對(duì)2015年9-12月粉塵超標(biāo)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，造粒機(jī)產(chǎn)生粉塵量設(shè)計(jì)值為425（mg/m3）實(shí)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(shí)施措施后，癥結(jié)得到了大量的解決，造粒機(jī)產(chǎn)生粉塵量多的主要問(wèn)題所占百分比由原來(lái)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(jī)是控制造粒的關(guān)鍵。我廠使用的是流化床造粒機(jī)，它擁有自己的優(yōu)勢(shì)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。與此同時(shí)，在實(shí)際投產(chǎn)中，造粒機(jī)頻繁出現(xiàn)死床問(wèn)題，通過(guò)對(duì)事故案例分析得出造成死床的主要原因，找到相應(yīng)的對(duì)策并嚴(yán)格執(zhí)行，降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)能降耗。

參考文獻(xiàn)

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