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1、流化床造粒尿素粉尘来源及控制措施董长红中国石油宁夏石化摘要本文对流化床造粒尿素生产中粉尘产生的主要原因进行了分 析，并提出了控制粉尘的相关措施，确保流化床造粒长周期运行。关键词 流化床 造粒 尿素粉尘 分析 控制中国石油宁夏石化公司大颗粒尿素造粒装置系引进日本东洋公 司的流化床造粒专利技术和部分关键设备。因为设备方面缺陷和操 作管理方面的经验不足等原因而使大颗粒生产过程中产生的尿素粉 尘量非常大。大量的尿素粉尘不但影响环保及能耗，并长期影响大 颗粒装置运行周期及操作人员的身体健康。1工艺概述流化床造粒装置工艺流程包括尿液造粒系统、尿素颗粒的筛分、 破碎、冷却、返料系统，尿素粉尘的洗涤系统等组成
2、。工艺流程见 图lo图1工艺流程示意图造粒系统分4个流化室和1个喷射室，流化室前三室均匀分布 一定数目的喷头，用于尿素颗粒的成形，第四流化室没有喷头，用 于尿素颗粒冷却。而喷射室则位于流化室前三室之下，这样就形成 喷射流化混合床造粒机。蒸发来浓度为98% （重量）的熔融尿液经 喷头加压喷出在造粒机内被喷射空气雾化成直径为200|im500|im 的液滴连续喷涂在流化沸腾悬浮状态的晶种表面，由于流化床多孔 板的特殊结构，晶种在流化空气的作用下在悬浮状态中向造粒机出 口方向运动，并且捕获尿液液滴体积逐渐增大。在造粒过程中，尿 液冷凝放出热量以及吸收经加热流化空气热量蒸发掉其中残留的大 部分水分而凝
3、固在晶种的表面，成型颗粒通过冷却室被常温流化空 气冷却后离开造粒机。造粒机出口物料经振动筛被分离成四股：尺寸大于12.00mm的 大块通过溜管进入溶解槽；直径合适的为产品送往包装；直径稍大 于成品的颗粒经过冷却、破碎以后与直径小于2.00mm的小颗粒混 合返回造粒机作晶种。晶种的不足部分由成品尿素经过破碎机破碎 予以补充。造粒过程中产生的含粉尘尾气洗涤器引风机吸入粉尘洗涤器洗 涤回收粉尘，尾气排入大气。2流化床造粒粉尘的主要来源分析2. 1熔融尿液浓度低2005年装置50%扩能改造后，装置一直处于较低负荷运行，为 保证成品尿素缩二尿在控制指标内，使蒸发真空度与温度一直低于 设计指标运行。蒸发真
4、空度及温度不达标，使得进造粒机的尿液浓 度偏低（W95%），浓度较低的尿液经过雾化喷洒到晶种表面后，难 以在造粒机所允许的停留时间内蒸发较多水份，而产生大量的尿素 粉尘。2.2造粒喷头压力高一般认为喷头压力越高尿液的雾化效果越好，在晶种表面的粘 附效果越好。其实喷头压力过高时，使尿液在造粒机内喷射高度可 能超过了流化床的床层高度，就使大多数雾化尿素液滴不能与流化 态的晶种接触而直接冷却凝固产生尿素粉尘。2. 3造粒机流化空气流量过大合适的流化空气流量是造粒机内物料流化状况良好，晶种及大 颗粒尿素在造粒机内停留时间最佳，流化空气量过高或过低都不利 于造粒机的正常长周期运行。风量过高时，大量较小的
5、晶种连同尿 素粉尘吹入粉尘洗涤器内，这样加重了粉尘洗涤器负荷，也有部分 晶种受到向上的浮力等于自身重力时会在造粒机顶部升气筒死角处 累积，时间久时会形成疏松的尿素块，累积到一定程度时，会从造 粒机顶部脱落，将喷头压住，造成死床。造粒机原设计各室流量空 气流量和实际流量对比见表lo表1流化空气设计值与操作值对比Nm 4床层温度 1）床温高时：造粒机床层温度过高使得雾化尿素液滴在未遇 到晶种尿液中的水份迅速蒸发，从而造粒过程中产生大量二的尿素 粉尘。成品颗粒的内部也因水分蒸发的速度较快而形成大量的空/h项目第一室第二室第三室第四室设计指标46400413004130098700实际操作指标4600
6、0480004200044000480005000095000隙而强度降低，尿素可怜在流化及输送过程中产生尿素粉尘。2）床温低时：雾化的尿素液滴过早冷凝和部分冷凝，提前凝固 的尿液对晶种的粘附效果差而使尿素颗粒破碎强度降低而产生粉 尘。2.5造粒机负压造粒机负压低时，造粒机内产生的粉尘不能彻底被吸入粉尘洗 涤器内而会同颗粒尿素一同进入皮带、斗提机及振动筛，易造成振 动筛筛网及下料口结堵，另外负压低时，造粒厂房内空气中会大量 悬浮细小的尿素粉尘，影响生产人员身体健康和造成浪费。负压高时，直径较小的晶种连同粉尘一起被吸入粉尘洗涤器内， 造成洗涤器负荷加重，洗涤液浓度较高，排放尾气中尿素粉尘含量 超
7、标。2.6 破碎机的破碎量破碎机是把经过筛分后较大的尿素颗粒以及部分尿素产品破碎 成晶种，来维持造粒系统返料量的设备。破碎机上下分别有一对刀辐和光辐组成，上辐的刀辐具有剪切 功能，将大颗粒尿素剪切破碎成不规则的晶种颗粒，下辐对不规则 的晶种颗粒打磨成表面光滑的晶种粒子来确保尿素产品的外观质 量。破碎机在剪切打磨尿素颗粒的过程中产生了大量的尿素粉尘， 约占破碎晶种的50%以上，也是流化床造粒粉尘产生的主要原因。 3流化床造粒尿素粉尘的控制措施3. 1提高尿液浓度目前负荷下，在保证产品质量的前提下适当提高蒸发真空度及 温度；优化中、低压系统；降低返回到蒸发的稀尿液流量及提高粉 尘洗涤器洗涤液浓度，
8、从而使进造粒机的尿液浓度达到96. 5%以上, 减轻造粒机内尿液水分蒸发负担，这样尿液成粒过程中产生的粉尘量得以减少。3.2控制合适的喷头压力喷头压力低时尿液在造粒机内雾化效果差，过低时喷头还有可 能出现“拉稀”现象，不利于造粒的长周期运行。控制合适的喷头 压力即确保造粒长周期运行同时又减少了尿素粉尘的产生量，目前 喷头压力控制在0.8l.IMpa,造粒机运行状况良好且粉尘量明显减 少。3.3控制合适的流化空气流量流化床造粒流化空气流量国内各个厂家控制各不相同，主要根 据实践操作经验加以控制。经过多年摸索，在保证造粒机内晶种正 常流化的前提下适当的降低流化空气流量，在一定程度上降低了造 粒机内
9、的粉尘量。目前第一、第二室主要控制在40000 42000Nm3/h；第三室控制在44000-46000Nm3/h之间；第四室控制 在87000Nm3/h左右。在造粒投料前为保证晶种不被大量吹走，适当 降低各室风量，在造粒运行正常后逐步恢复。调低了个流化空气室 的风量既确保了造粒过程中晶种的流失也降低了尿素粉尘的产生 量。3. 4控制合适的床层温度正常生产中通过控制蒸发温度、真空度，流化空气温度等手段 来控制造粒机床层温度。当温度低时可适当降低蒸发温度、真空度 及流化空气温度来降低床层温度。另外床层温度的控制也随环境温 度、空气湿度及季节而变化，经过多年的生产经验积累造粒机床层 温度在阴雨天气
10、及冬季控制在110113C,夏季及环境温度高控制 在 106 108C。3. 5控制合适的造粒机负压为了适应床层阻力减小和其它运行参数的变化，将造粒机的负 压控制在0. 250. 35kPa,以遏止因负压太高而导致微小的尿液液 滴和颗粒较小的晶种被尾气气流夹带进入粉尘洗涤器。3. 6改造振动筛筛网来减少破碎机的负荷出造粒机的颗粒尿素经过振动筛筛分，尺寸合适的作为产品输 送至包装，较大颗粒经过破碎机破碎和较小颗粒一起作为返料晶种 进入造粒机。在保证返料量不变的前提下要想减少破碎机的破碎量，只有通 过增加振动筛底层筛网尺寸的方法来解决，这样就要对振动筛筛网 进行改造。原设计筛网的网眼尺寸为：上网4
11、. 35mmX4. 35mm,下网2. 75mmX2. 75mm o改造的方案：将上筛网的网眼尺寸变更为4. 50mmX4. 50mm,下筛网2. 85mmX 2. 85mm。改造后，筛分效率明显 提高，从振动筛分离出来直接作为晶种的几何形状规则的成型小颗 粒尿素的比例增加，经过破碎机破碎的晶种比例得以降低。3. 7其他流化床造粒尿素生产中尿素粉尘的产生也与尿液中甲醛的添加 量和粉尘洗涤器的工作状况密切相关。所以在控制好以上几点的基 础上控制好熔融尿液中甲醛的加入量及控制好粉尘洗涤器的洗涤液 浓度，来降低流化床粉尘产生量。4结束语通过上述技术措施的实施，尿素粉尘明显降低。由于粉尘量的 降低造粒运行工况得到明显的改观，造粒的运行周期均在25天以上 （最好达到38天）。随着HSE管理体系的深入开展，对影响尿素生 产过程中粉尘产生的一些因素，如尿液浓度、添加剂的选择（目前 我公司使用甲醛，与国外使用添加剂有一定差距）、粉尘洗涤器的工 作状况等问题有待进一步解决。
