我公司尿素装置1991年投产,原设计生产能力为4万t/a,尿素造粒塔为9 m,h64 m
(有效高度58 m),通过近几年的挖潜改造,现尿素生产能力10万t/a。随着尿素生产负荷不断提高,造粒问题愈来愈多,具体表现在:①尿素颗粒强度不足、易破碎、粉尘多、温度高、易结块;②由于喷头能力小于生产规模,转速高,加之塔径小,尿液粘塔现象很严重,经常落疤块砸坏料斗而被迫停车。满液溢流现象也很严重;③造粒机传动机构易坏,维修量大;④由于塔顶、塔底带出的尿素粉尘多,加之处理疤块尿素损失也多,导致吨尿素氨耗高。
1 改造目标
(1)喷头按现有尿素造粒塔设计,保证喷头加工质量及精度,喷孔无毛疵。尿素颗粒均匀,颗径1.5~2.8 mm,合格率达到90%以上。
(2)喷洒范围与塔径配合恰当,不粘壁面,能封住满塔断面,减少短路风量。
(3)避免溢流和断料,实现液位及转速数显。变频调速利用现有变频器。
(4)粉尘少,无空心粒子。
(5)落底粒子温度夏季≤70℃。
(6)造粒机传动机构稳定可靠,能保证设备长周期运行。维修、调换喷头方便。
2 方案实施
根据本公司提出的要求,制造单位和设计单位设计了几套方案,经公司多次会审、修改,最终方案在2002年8月付诸实施。重点改造方面在喷头及综合测控。
2.1 喷头
原进入喷头的料液全部或大部分首先冲向底部,翻滚回流,然后在离心力作用下沿内壁向上走,形成中凹边高的准抛物面状。喷头内液层下厚、上薄,因来料波动,有时上部半干孔甚至干孔。造料过程往往出现在靠近塔中心的小范围内喷洒的现象,致使冷却空气走“短路”,从喷洒区域外围快速上升,热交换效率降低,出料温度升高。为克服这些缺陷,改变液料分配和各层喷洒
量不均衡的难题,本改造方案在喷头中设计安装了一种独特的空心倒圆锥状液体分配器,其上部是诱导盘,当液料进入喷头后,全部冲向诱导盘,在离心力作用下甩向喷头顶部内壁,然后从上而下沿着喷头内壁往下流,进入开有喷孔的喷洒区喷洒造粒。它与喷头内壁间形成上宽下狭的圆环状通道,从而使液料建立新的合理的流动动态平衡,以喷头各截面喷量的要求分配液料、造粒。喷头内的液层上厚、下薄,符合上排喷孔多,喷量大的要求。沿喷头内壁母线方向和圆周方向液层的分布是均匀有序的,没有波浪状液层的残缺,各喷孔压力稳定,喷射有序,可避免喷洒线交错、碰撞及粘塔壁。液料到达喷头内从上往下流动。料盈时,充满环状通道;缺料时,先满足上部各层喷孔喷液造粒,再向下流,即优先保证外围喷洒,以避免冷却空气走短路。喷孔设计按等温原则,以降低出料温度。液料分配器空心的内腔用于收集铁屑等杂物,起到垃圾收集器的作用,以减少杂物对喷头孔的堵塞,延长运行周期。
2.2 综合测控仪
原造粒装置仅有转速显示,无液位数显,本改造对喷头内液位高低及转速实现了动态测控和微正压满塔喷洒的要求,使粒子均匀、强度高,粉尘少。在不同的液位时,其转速由变频器作出
相应调整,恰到好处地控制喷洒圆截面。此外,从液体检测数据,也可验证喷头生产能力是否符
合生产规模,使能力与规模相匹配。原喷头内液位检测技术,一般在造粒机进料口、溢流口、喷头空心轴内,不同部位安装电极(或远红外)探头。当料液淹没探头时,使电极导通,触发相对应的指示灯亮,预报液位高低、溢流或断料。相邻探头相隔200 mm以上,检测很粗略。由于熔融料液的粘附作用等,易使电极成为常通,导致信号出错。本改造采用的液位、转速检测装置,采用非接触原理,将喷头内变化的液位高度值传至高性能敏感元件,经信号放大、电流控制、反向极性保护等,而后经数字显示仪24 h不间断地检测显示液位值。该装置可随意设定上下限溢流、断料声光预报警,不但可测出运行时喷头液位高低,还可看出是否满负荷喷洒,或有多少孔处于干孔、半干孔状态。
3 技改效果
生产运行实践证明,应用中心进料zl-d2改进型造粒机,达到了预期改造目标,机器性能良好,效益明显。
(1)尿素颗粒均匀,粒径1.5~2.8 mm,所占比率达92%以上。粒子强度高,无空心粒子,长时间堆放不易结块。
(2)落底粒子温度过去夏季达到80~90℃,现在夏季温度≤66℃。
(3)塔顶热风夹带粉尘明显减少,落底粉尘及小颗粒尿素也大为减少,包装工段流化床收集的尿素粉尘以及振动筛筛出的小颗粒尿素每班从过去的4~5 t,下降到1~2 t,每吨尿素氨耗下降3.2 kg。
(4)粘塔问题基本克服,到目前为止,还未出现落疤块砸坏尿素收集斗的现象。
(5)尿素造粒装置运行至今,轴承只更换1次,说明此设备稳定可靠,运行周期长,能有效保障尿素装置高负荷生产。
4 操作注意事项
(1)要减少粉尘,控制好微正压操作是一个很重要的方面,应将液位控制在0~0.1 m,转速控制在300~340 r/min,过滤器及喷头最好每星期清洗1次。
(2)检修时,主轴安装应留有0.25~0.35mm的轴向间隙,以免温度升高时卡死传动机构。
(3)加强巡回检查,及时加润滑脂。
(4)启动前,一定要用蒸汽吹通、预热管道。
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