尿素造粒塔粉尘产生的原因及排放控制.doc

尿素造粒塔粉尘产生的原因及排放控制魏作峰(河南省中原大化集团有限责任公司化肥事业部河南濮阳 457004 ) 摘要: 本文通过对尿素造粒原理的原理和设计阐述,深入剖析造粒过程中尿素粒度、喷头质量、喷头喷孔直径、喷头转速、熔料温度较高等因素对尿素造粒塔粉尘产生的原因的探讨, 提出选用好的造粒喷头、合理控制所需空气量、精心优化工艺控制及更换新型高效造粒喷头等改进措施减少造粒塔粉尘产生的可能途径。关键词: 尿素造粒塔尿素粉尘河南省中原大化集团公司尿素生产装置是从意大利斯纳姆公司成套引进的,采用氨气提法工艺技术的大型尿素生产装置,日产尿素 1760T/D 。尿素是由氨和二氧化碳在合成塔 R101 内高温高压下反应生成的,经过逐级降压,浓缩,分离,尿液浓度最终提高到 % (质量) ,送入造粒塔顶部,生产出成品尿素。在造粒过程中,如何采取措施,减少尿素造粒塔粉尘排放,是节能减排,减少大气污染的一个值得研究的重要问题。 1. 尿素造粒塔工作原理为了制得粒状尿素, 须将尿素溶液浓缩至 % ( 质量), 然后经熔融尿素泵 P108 加压送至造粒塔顶的造粒喷头 L109 , 由此旋转喷头 L109 将熔融尿素沿造粒塔截面喷洒成小液滴(颗粒直径在 --- )下落,经过 50m 高度的自由落程和上升的冷空气逆流接触,骤冷至 ℃, 经凝固和冷却两个过程落入塔底, 被冷却固化成颗粒尿素。尿素造粒塔为自然通风, 有效高度 50m , 落至尿素造粒塔底部的尿素温度主要靠塔下部的百叶窗开度控制通风量来调节,以保证出料尿素颗粒温度在 50℃。一般尿素造粒塔内空气流速为 — , 空气在塔内的流速不仅影响粒子的沉降速度, 而且也影响造粒塔排放的尿素粉尘量。落至尿素造粒塔底部的颗粒状尿素经旋转刮料机 H101 送至皮带运输机 H102 ,由此再送往自动称量机 WT09616 ,然后送入尿素仓库。该工艺的特点是操作简单,运行维护费用相对较少, 不足之处是颗粒相对较小,强度低,粉尘大等。 2. 尿素造粒塔所用冷却空气量的确定尿素造粒塔的冷却空气量及其流速与塔的设计高度有关; 而其需量则主要决定于自熔料及尿素颗粒中移去的热量。由于尿素造粒熔料浓度常在 % 以上, 故蒸发水分所需的热量甚微。而在尿素颗粒固化及冷却过程中所释热量只能借空气移去。通常可以用热量平衡的方法计算进风量。假设在造粒过程中, 入塔尿液的温度为 138 ℃, 出塔成品尿素的温度为 50℃, 入塔空气的温度为 20℃, 出塔空气的温度为 70℃若不考虑湿空气和塔壁散热造成的影响,在此情况下每生产 1kg 尿素冷却时需要的空气量为其结晶热与冷却过程中释放出的显热两者之和( Q 凝取 × 104 J/Kg ,C取 × 103J/Kg ℃): 由公式 Q=Q 凝+ C( t2— t1 )得: 尿素放出的热量 Q= × 104 + × 103 ( 138 — 50) ≈ × 104 J/KgUr ≈ 426 KJ/KgUr 若空气密度ρ取 , 20℃和 70℃空气的焓值分别为 291 KJ/Kg 和 345 KJ /Kg △I =345 — 291 = 54 KJ/Kg 则实际所需要的冷却空气量: