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
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230mm,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)。上塔设有塔顶出风口,为固定式百叶窗18个。风窗框架为7300mm×2460mm,叶片宽260mm,间距200mm,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。
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。
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。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。
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。
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