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,%902671.60.8210028040.751052843.50.861102852.30.781202991.50.75 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199第3期吴鸿欣.自然通风造粒塔的运行分析280r/min;负荷为110%,转速为285r/min;负荷为120%,转速为299r/min;在冬季百叶窗开度为晴天开2格,雨天开1.5格,就可以满足要求。

2)进塔风量的控制进塔风量的控制,对尿素出塔温度、水分、粉尘含量都有影响。

风量的控制是采用下塔百叶窗开度进行调节。

开度划分7格,格数多风量大,同时风量受气候变化(季节)而变化,夏季气温高,湿度大,相应风量也大,出塔温度高,尿素吸湿则含水率也增大;冬季气温低,干燥含湿量低,出塔温度低,风量需求量小,尿素放湿,含水率减小;春、秋季节变化较小,较易控制,如表2所示。

表2　风量对出塔温度、水分的影响 时间7月28日10月16日10月26日10月27日11月2日11月22日尿素产量/t·h-170.268.565.065.076.080.3环境温度/℃34.517.717.516.014.07.8空气相对湿度,%53.379.388.088.074.0-百叶窗开度/格232143.5尿素塔顶温度/℃137.5137.0137.2138.4137.2137.8尿素塔底温度/℃78.346.345.058.044.038.0塔顶排气温度/℃56.743.050.548.049.047.5尿素含水率,%-0.280.250.280.23-进风量/m3·h-1900418873300640349626307709013682013 注:本数据为2000年7月28日至11月22日所测数据取的平均值。

从表2中得出,风量的控制就是采用百叶窗开度进行调节,同时要考虑季节的变化,特别是夏季的运行,空气含湿量大时,可以关小百叶窗,含湿量小时,可以开大百叶窗,也就是说百叶窗的调整对尿素出塔温度的控制,对水分及粉尘含量的控制都是十分重要的。

3　结束语自然通风造粒塔的运行,直接影响尿素的质量。

如喷头转速的调整,影响尿素的粒度和粉尘含量,百叶窗的调整,影响尿素的含水率和粉尘含量;保温蒸汽的调整,影响尿素中缩二脲的含量;吹扫蒸汽冷凝液的处理和喷头满液的控制,喷头堵塞的处理是防止颗粒尿素粘结的形成。

所以造粒塔运行对尿素质量的影响是个综合的问题,特别要考虑气候的变化对尿素质量的影响。

要提高尿素质量,就必须运行好造粒塔。

参考文献1　吴鸿欣.影响尿素产品质量的因素及解决对策.大氮肥, 2000,23(3):1732　张　蓉.浅析影响尿素产品质量的主要因素.大氮肥,1999, 22(4):2213　袁　一,王文善.化肥工业丛书尿素.北京:化学工业出版社4　吴鸿欣.气候变化对造粒尿素产品质量的影响.大氮肥, 1999,22(5):321ANALYSIS OF THE OPERATION OFNATURAL DRAFT VENTILATION PRILLING TOWERWu Hongxin(Che mical Fertilizer plant of Jianfeng Chemical Complex,Chongqing,400002)A bstract　The operation of prilling tower has direct influence on the appearance and intrinsic quality of the granular urea.The shutter controlling has influence on water percentage and dust of urea;running speed of the sprayer has influence on the granularity and dust of urea;the adjustment of insulation steam has influence on the biaret content.The operation conditions of prilling tower con-cerns the quality of urea.Key words:natural draft ventilation prilling tower,operation adjustment,urea guality control 200大　氮　肥2001年　第24卷。