自然通风造粒塔的运行分析

自然通风造粒塔的运行分析

吴鸿欣

(建峰化工总厂化肥厂,重庆,400002)

摘要　造粒塔的运行直接影响颗粒尿素的内在质量和外观质量。百叶窗的调节影响尿素的含水率和粉尘;喷头的转速调节影响到粒度和粉尘;保温蒸汽的调节影响尿素中的缩二脲含量等。该塔运行好坏是关系到尿素质量的问题。

关键词　自然通风造粒塔　运行调节　控制尿素质量

收稿日期:2001-01-02。

作者简介:吴鸿欣,男,现年64岁,研究员级高级工程师,原建峰化工总厂化肥厂总工程师,1958年毕业于复旦大学化学系,主要从事过高校教学、核工业放射性废物处理、大氮肥生产工艺

等工作,发表论文十多篇。

1　概述

1.1　自然通风造粒塔的结构

自然通风造粒塔是用钢筋混凝土建造而成,利用空气的热压头进行自然通风,对其基本要求

是能适应100%～120%负荷变化而不粘塔壁,适应四季气候变化,而不影响尿素成品质量。选用适宜的塔高、塔径和塔型至关重要。建峰化肥厂选用塔高65m (喷头至刮料机塔下漏斗出料口);塔径为22m ;塔型结构为塔与楼梯间电梯间组合,塔身分上塔和下塔。下塔设有8个塔底进风口(3920mm 宽×4200mm 高),为百叶窗式,采用不锈钢制作。每个进风洞口有4个可调式百叶窗,宽为230m m ,厚度1mm 。进风口外面设有防护罩如图1所示。塔底还有集料装置(由漏斗和双臂式刮料机组成),尿素出料口(由胶带输送机送出尿素进散库或包装系统)。

图1　下塔进风口

上塔设有塔顶出风口,为固定式百叶窗18个,见如图2。风窗框架为7300mm ×2460mm ,叶片宽260mm ,间距200m m ,倾角35°,叶片厚1mm 。上塔设有造粒喷头室,喷头采用旋转型,其性能要

求不粘塔壁,不粘塔底集料装置,喷洒密度要均

匀,出塔粉尘少,粒度均匀,操作和维修方便。

图2　塔顶排气口

1.2　自然通风造粒塔运行中存在问题

造粒塔运行中存在问题:①进风口百叶窗设计和运行不当,造成夏季尿素含水率超标和塔底尿素板结;②喷头选型不合理,对喷头转速与负荷对应关系控制不当,造成粒度低,粉尘量增大,颗粒粘结;③保温蒸汽和吹扫蒸汽控制不当,造成缩二脲增加,颗粒粘结。造粒塔运行好坏,直接影响尿素颗粒含水率、缩二脲、粒度、强度、粉尘含量,所以有必要对这些问题进行探讨,并加以解决。2　造粒塔的运行控制

2.1　尿素颗粒含水率的控制

尿素在生产过程中,从蒸发系统的熔融尿素

2001年大　氮　肥

Large Scale Nitrogenous Fertilizer Industry

第24卷　第3期

进入造粒时,设计浓度为99.75%,水分为0.25%。在工艺运行中,只要工艺运行稳定,蒸发系统的真空度控制得当,水分含量基本稳定。但尿素的含水量受气候变化很大,特别是在夏季高温季节,湿含量大,尿素因吸湿,含水量往往超标

[2]

。解决办法是改造百叶窗,把固定式百叶窗

改为可调式百叶窗,加强调控。1998年技改后尿

素的含水率控制在优等品标准之内(<0.5%)[1]

,达到技改的目的。但颗粒尿素洒落塔外的问题没有得到解决,2000年5月对叶片的朝向进行调整,如图3所示。结果解决了洒落塔外的问题又产生新问题,即塔底靠近百叶窗区域尿素吸湿板结,造成刮料机刮板磨擦颗粒尿素产生碎尿素,粉尘量增大,另外由于板结也造成刮料机振动。造成板结的原因是空气进入塔底冷却尿素,温度降低,二次进入空气因水蒸汽分压高,水分转移,尿素吸湿而溶解,当温度再降低,则重结晶,形成堆底板结。由于空气先进塔底尔后向上,与原来空气路线不同造成,建议百叶窗叶片的可调度加大,改变进塔空气冷却路线,同时为了防止尿素洒落在塔外,在进风洞口上方增设挡板,如图3(c )所示

。

图3　百叶窗改造示意图

2.2　尿素中缩二脲的控制

优质尿素产品中缩二脲含量不超过1%,但有时发现超标,特别是外并尿素贮罐中的尿素时发生超标,原因是缩二脲的生成与存放时间成正比。从整个工艺运行中,在前端工艺系统中产生的缩二脲一般是小于0.8%,而产品设计要求缩二脲含量小于0.9%。为了防止缩二脲超标,关键是控制尿素熔融泵出口到塔顶上塔管线的保温温度。通过建峰化肥厂2000年10～12月测得的温度对尿素中缩二脲的影响,天华公司在生产实践中得出的温度对尿素中缩二脲的影响[2],伴热蒸汽压定在280kPa (表),温度为141℃的饱和蒸汽,对塔顶进喷头前熔融尿素温度控制在137℃左右,缩二脲可控制在0.9%以下。

2.3　颗粒尿素产生粘结的控制

造粒塔塔底产生尿素粘结有2种原因:①水进入塔底,造成颗粒粘结。水的来源除蒸发系统的冲洗水外,还可能有:低压蒸汽进口阀内漏,产生冷凝液进入喷头;吹扫蒸汽在进行吹扫前疏水器失灵,管子积水,当吹扫喷头时,蒸汽带液造成冷凝液进塔,而产生颗粒粘结。解决办法是:对蒸发系统的顶部冲洗水改为定期蒸煮,喉部冲洗水改为小流量连续冲洗,确保不产生粘结为限。对阀门进行检查并加以检修解决。对吹扫蒸汽应保持在340kPa (表),温度为147℃,同时在吹扫时应加大喷头转速,使积液在高温、高转速下雾化而排出,避免积液落入塔底而造成粘结。②喷头堵塞满液,造成熔融尿素溢流,发生粘结。解决办法是:在蒸发分离器下部加滤网,防止块状缩二脲堵塞尿素熔融泵入口造成泵汽化;选择较为稳定的阀门,防止熔融尿素泵出口阀阀位的大幅度波动;控制好流量,波动不宜过大过快,要根据负荷调整转速;对尿素溢流温度监控点设定报警温度值为125℃,当温度达到报警值时,立即提高转速和降低流量,可防止尿素溢出造成粘结;定期对喷头进行冲洗和更换。目前还考虑改造喷头增大容积。2.4　粉尘量的控制

尿素的粉尘来源很多,有工艺运行、喷头的加工精度、喷头转速的控制、进风量的控制、破碎问题等,该文仅对喷头转速、进风量对粉尘量的控制进行讨论。

1)喷头转速对粉尘的影响

一定的负荷有一定的转速,转速高粉尘大,转速低颗粒粘结。所以调节转速以达到粉尘含量最低为最佳的转速,同时要满足不粘结,如表1。

表1　尿素负荷、转速、百叶窗

开度对粉尘的影响

负荷,%转速/r ·min -1

百叶窗开度/格

0.85mm 以下,%

902671.60.8210028040.751052843.50.861102852.30.78120

299

1.5

0.75

注:本数据为2000年10月26～31日所测数据取的平均值。

从表1可以得出,在负荷为90%时,转速应

为267r /min ,负荷高相应转速要高,百叶窗开度大,则粉尘含量低。结论是负荷为100%,转速为

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