一種新型尿素造粒塔粉塵回收裝置的創(chuàng)新與應(yīng)用

苗立冬

(河北正元?dú)淠芸萍加邢薰?，河北滄?061000)

1 造粒塔除塵現(xiàn)狀

造粒塔是尿素顆粒生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，通過(guò)自然通風(fēng)或機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)使融熔尿素在下落過(guò)程中冷卻、干燥后形成顆粒，在此過(guò)程中尿素造粒塔頂部的排放氣中會(huì)夾帶大量的尿素粉塵。這些尿素粉塵大部分降落在附近的地面上，腐蝕道路和建筑物、危害部分作物的生長(zhǎng)，對(duì)周邊環(huán)境造成了污染，其夾帶的尿素粉塵造成了產(chǎn)品浪費(fèi)，也增加了生產(chǎn)成本消耗。尿素造粒塔的粉塵排放對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題是長(zhǎng)期困擾各尿素生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)難題。

現(xiàn)行高塔造粒粉塵執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB 16297—1996 《大氣污染物綜合排放指標(biāo)》中二級(jí)排放限值要求，即排放質(zhì)量濃度≤120 mg/m3，排放質(zhì)量流量≤236 kg/h。

2017年9月29日國(guó)家發(fā)布了HJ 864.1—2017 《排污許可證申請(qǐng)與核發(fā)技術(shù)規(guī)范 化肥工業(yè)-氮肥》，規(guī)定了合成氨企業(yè)針對(duì)所有工段的有組織排放、無(wú)組織排放的環(huán)保處理技術(shù)，尿素造粒塔氣體排放已被環(huán)保部門列為粉塵監(jiān)測(cè)排放口?！痘瘜W(xué)肥料工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(征求意見稿)(氮肥)研討會(huì)于2017年12月6日在北京召開，公布的尿素造粒塔顆粒物排放質(zhì)量濃度限值為30 mg/m3，將“特別排放限值(質(zhì)量濃度)”確定為20 mg/m3。

行業(yè)內(nèi)應(yīng)對(duì)尿素高塔造粒產(chǎn)生的粉塵有電除塵、布袋除塵、電袋復(fù)合除塵、濕法洗滌等多種處理方法。但目前幾乎沒(méi)有成熟的、可靠的技術(shù)方案解決尿素造粒塔粉塵問(wèn)題。上海境業(yè)環(huán)保能源科技股份有限公司采用袋式除塵器應(yīng)用于造粒塔頂，合肥瑞鑫化工科技有限公司推廣水洗塔式除塵方式，陽(yáng)煤正元化工集團(tuán)將自然通風(fēng)過(guò)濾網(wǎng)水洗除塵方式應(yīng)用于旗下企業(yè)。

尿素造粒塔塔頂粉塵回收技術(shù)有干法和濕法兩類，目前應(yīng)用較普遍的是采用水吸收的濕法粉塵回收技術(shù)，即在造粒塔頂出風(fēng)口上方安裝塔式水洗除塵裝置，通過(guò)水自上往下噴淋的方式與上升的含塵氣體逆流接觸，吸收其中的尿素粉塵。該尿素粉塵回收裝置存在尿素造粒塔阻力大的弊端，雖然在尿素造粒塔排放氣出口加裝風(fēng)機(jī)可有效降低尿素造粒塔阻力，但是投資和運(yùn)行費(fèi)用將大大增加，此外還存在除塵效果不理想及由于安裝位置較高帶來(lái)的檢維修不方便等問(wèn)題。干法粉塵回收技術(shù)主要為袋式除塵，雖然除塵效果較好，但是尿素粉塵附著于濾袋上很難清除，氣流阻力很大，需要更大更多的風(fēng)機(jī)用來(lái)通風(fēng)，得不償失[1-3]。

從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)講，自然通風(fēng)的方式更加節(jié)能；從除塵效果來(lái)講，過(guò)濾式袋除塵效果更好。增加除塵裝置等于增大了風(fēng)阻，尿素造粒溫度升高；水洗除塵帶出水汽，造成拖尾現(xiàn)象，而袋式除塵存在尿素粉塵黏附于袋除塵濾袋上難以清除的問(wèn)題[4]。因此,結(jié)合各除塵方式優(yōu)點(diǎn)的新型尿素造粒塔粉塵回收裝置應(yīng)運(yùn)而生。

2 新型尿素造粒塔粉塵回收裝置創(chuàng)新方案

2.1 實(shí)施方案

(1) 在造粒塔頂百葉窗處安裝專用除塵過(guò)濾網(wǎng)，配合安裝水洗噴頭，將尿素粉塵洗滌吸收；安裝專用除塵過(guò)濾網(wǎng)，對(duì)經(jīng)洗滌吸收后的排放氣進(jìn)行除霧。

(2) 在造粒間頂部增設(shè)吸收液收集槽。

(3) 設(shè)置2臺(tái)循環(huán)吸收泵，洗滌吸收液循環(huán)使用，尿素質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到約10%后送至尿素系統(tǒng)尿液槽，生產(chǎn)尿素。

(4) 設(shè)置2臺(tái)清洗泵，利用尿素裝置的解吸液對(duì)除塵過(guò)濾網(wǎng)及噴頭進(jìn)行定期清洗。

(5) 粉塵回收配套電氣儀表等設(shè)施。

2.2 主要流程

尿素造粒塔頂粉塵回收裝置采用原塔自然通風(fēng)，不外加強(qiáng)制通風(fēng)設(shè)施。整套裝置布置在造粒間和造粒塔頂部，操作、維護(hù)簡(jiǎn)便，與生產(chǎn)系統(tǒng)合為一體。吸收粉塵后的溶液循環(huán)使用，當(dāng)溶液中尿素濃度達(dá)到一定值后返回尿液槽，重新造粒。

2.2.1 空氣流程

造粒塔內(nèi)與尿素顆粒逆流接觸后的熱空氣經(jīng)過(guò)造粒間側(cè)面通道，熱壓頭增加后進(jìn)入吸收區(qū)，吸收區(qū)安裝有專用粗過(guò)濾網(wǎng)及錐形實(shí)心噴頭，上升的熱空氣中夾帶微粒尿素，與側(cè)面噴頭噴出的循環(huán)吸收液充分接觸后，進(jìn)入分離段除去夾帶的液滴。含塵熱空氣經(jīng)吸收粉塵微粒后進(jìn)入第二層細(xì)濾網(wǎng)進(jìn)行分離錯(cuò)流捕獲水霧，除去大量霧滴后的飽和空氣溫度已經(jīng)降低，含尿素微粒的冷凝液滴落入收集池，處理后的氣體從造粒塔頂排放，充分解決了吸收液滴帶出造粒塔外的情況。

2.2.2 液體流程

以現(xiàn)有尿素裝置的解吸液為吸收液，解吸液進(jìn)入沖洗水槽，經(jīng)沖洗水泵直接進(jìn)入洗滌噴頭，沖洗除霧濾網(wǎng)及補(bǔ)液，清洗吸收液收集至循環(huán)水槽作為循環(huán)液循環(huán)使用，循環(huán)液經(jīng)過(guò)噴淋循環(huán)泵加壓進(jìn)入洗滌噴頭吸收洗滌粉塵，吸收后的循環(huán)液又收集至循環(huán)水槽及循環(huán)泵緩沖槽，然后循環(huán)使用，尿素質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到約10%后送至尿素系統(tǒng)尿液槽，生產(chǎn)尿素。

2.2.3 粉塵回收流程

粉塵回收裝置原始開車時(shí)，先通過(guò)布置在粉塵回收裝置側(cè)面的洗滌噴頭向循環(huán)水槽補(bǔ)加尿素解吸塔出來(lái)的解吸液，當(dāng)補(bǔ)加到一定液位時(shí)，開啟噴淋循環(huán)泵，吸收液通過(guò)吸收噴頭，噴淋洗滌粉塵，并循環(huán)吸收。

3 技術(shù)的先進(jìn)性

該裝置采用自然通風(fēng)，空氣環(huán)形側(cè)出、側(cè)噴吸收的結(jié)構(gòu)方式，相比垂直噴淋結(jié)構(gòu)，通氣面積增大，阻力減小，不需要增加強(qiáng)制通風(fēng)設(shè)施即可正常運(yùn)行，降低了運(yùn)行成本，同時(shí)減小了投資；采用了多層高空隙率專有填料，由于在網(wǎng)格上形成連續(xù)封閉的水膜，吸收效果大大優(yōu)于垂直噴淋方式。該裝置裝設(shè)在造粒塔頂部出風(fēng)口邊緣，增加塔高度小，巡檢、維修更加方便；施工周期短，對(duì)生產(chǎn)影響較小，適用于新建造粒塔及對(duì)現(xiàn)有造粒塔的改造。

4 裝置運(yùn)行效益

該尿素造粒塔年產(chǎn)80萬(wàn)t尿素,裝置日耗電量2 880 kW·h，夏季日耗水量約264 t。

隨水分蒸發(fā)及時(shí)補(bǔ)充水分，每日排放吸收液1次，排放尿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，每次排放量30 t。

以海淡水6.45元/t、電價(jià)0.58元/(kW·h)、尿素1 650元/t(2020年5月價(jià)格)計(jì)算,則每天產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益1 576.8元。

改造前尿素造粒塔外排廢氣中顆粒物最高排放質(zhì)量濃度≥200 mg/m3，不符合GB 16297—1996的要求。改造后廢氣經(jīng)噴淋循環(huán)泵處理后，由100 m高造粒塔頂排放，外排廢氣中顆粒物最高排放質(zhì)量濃度為24.2 mg/m3，最高排放質(zhì)量流量為24.2 kg/h，均符合GB 16297—1996中二級(jí)排放限值要求(排放質(zhì)量濃度≤120 mg/m3，排放質(zhì)量流量≤236 kg/h)；氨最高排放質(zhì)量流量為3.76 kg/h，符合GB 14554—1993 《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中排放限值要求(排放質(zhì)量流量≤75 kg/h)。

經(jīng)檢測(cè),廠界外無(wú)組織排放顆粒物最高排放質(zhì)量濃度為0.446 mg/m3，符合GB 16297—1996中無(wú)組織排放限值要求(顆粒物質(zhì)量濃度≤1.0 mg/m3)；氨最高排放質(zhì)量濃度為0.74 mg/m3，符合GB 14554—1993中排放限值要求(排放質(zhì)量濃度≤1.5 mg/m3)。

經(jīng)檢測(cè),廠界四周晝間噪聲為57.4～62.4 dB，夜間噪聲為49.0～54.9 dB，均符合GB 12348—2008 《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》中3類標(biāo)準(zhǔn)要求(晝間噪聲≤65 dB，夜間噪聲≤55 dB)。

5 結(jié)語(yǔ)

該裝置運(yùn)行滿足除塵要求，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)符合GB 16297—1996中二級(jí)排放限值的要求(排放質(zhì)量濃度≤120 mg/m3，排放質(zhì)量流量≤236 kg/h)。改造后新增經(jīng)濟(jì)效益83.304萬(wàn)元/a。尿素造粒塔頂采用粉塵回收裝置后，對(duì)正常生產(chǎn)幾乎無(wú)影響，既降低了環(huán)境污染問(wèn)題,又回收了尿素粉塵,增加了成品產(chǎn)量，降低了對(duì)周邊環(huán)境的危害，符合國(guó)家環(huán)保產(chǎn)業(yè)政策,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和社會(huì)效益。