双转鼓大颗粒尿素造粒技术的应用.docx

!双转鼓大颗粒尿素造粒技术的应用王庆伟杨本华（山东鲁西化工股份有限公司252000）摘 要 简述了采用双转鼓大颗粒尿素造粒装置的运行情况、改造措施和经济效益。关键词 大颗粒尿素 双转鼓造粒技术 应用1项目建设的背景及原因尿素是一种农业上广泛使用的优质氮肥。与双转鼓造粒技术近几年发展比较迅速。其中中石化巴陵公司 2104t/a、山西丰喜肥业 5104t/a 和 15104t/a、山东华鲁恒升化工集团 15104t/a、山东鲁南化肥厂 20104t/a 共五套装置在 近几年陆续投入运行，沧州大化 15104t/a 装置 即将投产。其流程如下： 由尿素造粒塔和振动筛来的小颗粒尿素和破碎后的小颗粒尿素，经输送机送入造粒转鼓作 晶种。由熔融尿素泵来的熔融尿液进入造粒转鼓 内的尿液喷嘴，尿液喷至滚动的料帘上与晶种接 触，使晶种长大。流化空气由流化空气鼓风机送入造粒转鼓 内的流化床。开车时流化空气经流化空气加热器 加热到设计温度后再送造粒转鼓。由造粒转鼓送出的成品尿素经输送机送入 双层振动筛。在最上层筛网筛出的超大颗粒尿素 经破碎后，与在最下层筛下的小颗粒尿素一起进 入造粒转鼓作晶种（本装置的超大颗粒尿素颗粒 规整，也可单独销售）。在两层筛网中间引出的颗粒尿素即为成品，经输送机送入转鼓冷却机经冷却水冷却至50后，送往成品包装车间包装出 厂。引风机排出的含尿素粉尘气体送入尾气洗 涤塔，经增湿后进入填料层，尾气中的尿素粉尘 被填料层上部喷淋下来的洗涤液洗涤，再经二次 洗涤后排入大气。尾气中尿素粉尘含量将低于国 内现有自然通风造粒塔的粉尘含量，含尘量30m g/m 3。当洗涤液的浓度达到 43% 45时，洗 涤液送往尿素装置真空予浓缩器。洗涤液由水解解吸系统工艺冷凝液补充，保持洗涤塔下部的液 位。其它氮肥相比，尿素的有效养分浓度高 （含氮量46.4% ），具有一定的吸湿性，性能良好，长期 使用对土壤无不良影响。随着尿素生产能力的逐 渐扩大及尿素市场的不断转好，尿素装置改产大 颗粒尿素的技术越来越成熟，同时大颗粒尿素的 市场也越来越好。采用造粒塔喷淋造粒，尿素颗粒较小，抗破 碎强度较低，在运输贮存中易破碎，形成尿素粉 尘，因而损耗较大。针对上述问题，世界上一些大 公司和有关部门都在致力于改进尿素质量和尿 素造粒工艺，以提高市场的竞争力。大颗粒尿素 粉尘含量极低，不易结块，流动性好，颗粒强度 高，施肥后溶解慢，植物吸收期延长，肥料的利用 率大大提高。2.5m m 粒度的颗粒，其抗碎强度是造 粒塔喷淋造粒的 5 倍，而且粒度可以在 28m m 范围内调节。大颗粒尿素在使用上受到普遍欢 迎。也很容易包装贮存和运输。在复配肥料 bb 肥中，塔式小颗粒尿素与磷、 钾肥掺混后，在运输和施肥中很容易分层。只有 使用大颗粒尿素作为原料，才能满足复配肥料（bb 肥）的需要。 其次，由于尿素装置的不断扩大，生产能力不断增加，小尿素装置的能力已经从年产 4104t 改造到年产 15104t，但作为尿素装置中最大的 设备造粒塔已经限制了生产能力的进一步 增加，在生产运行过程中粘塔的现象十分严重， 因此将尿素的蒸发系统进行改造，也是原因之 一，同时这也是我厂计划进行改造的主要方面。2技术方案的确定目前国内生产大颗粒尿素主要分为挪威海德鲁的流化床造粒技术和双转鼓造粒技术。!第 1 期王庆伟等：双转鼓大颗粒尿素造粒技术的应用47通过对几家大颗粒尿素装置的考察，我厂计划采用双转鼓造粒技术建设一套年产 5104t的 大颗粒尿素生产装置。经与北京达立科科技有限公司的技术探讨， 该公司目前在双转鼓造粒的技术上比较成熟。根 据我厂的具体条件，在一期尿素可建设一套年产5104t的大颗粒尿素装置。原计划用闲置的一台 直径 1.5m 的冷却滚筒，但通过与北京达立科科技有限公司的协商，该公司坚持提供整套、可靠的双转鼓造粒的装置。该装置总投资约 499 万元人民币。 其中含专利费 40 万元，工艺包费、2 台专利设备计 215 万元，工程设计费 40 万元，其余设备115 万元，包装及输送 40 万元，电器仪表 6 万元， 土建 13 万元，安装费 21 万元，防腐保温 9 万元。3大颗粒尿素造粒工艺技术比较（见表 1）表 1大颗粒尿素造粒工艺比较序号项 目双转鼓造粒工艺典型的流化床造粒工艺流程较复杂造粒机出料再冷却 粉尘洗涤分段无循环吸收是 是一般6 个月3538m（3635）m 2流程简单尿素粉尘二次循环洗涤吸收1工艺流程23456是否需要进口软件关键设备是否需要进口 关键设备制造周期 是否需要高框架 占地面积否否3 个月 不需要（2818）m 27主要工艺设备台数造粒机 冷却机 洗涤器 风机泵 换热器 贮槽111212211187558尿液浓度98.5%（wt）37%（wt）甲醛溶液10.81kg/tu r0.35%（wt）35% 粒度及强度符合要求45%（wt）占产品的 1.5% 3.5%96%（wt）37%（wt）甲醛溶液12.31kg/tu r0.45%（wt）50% 粒度及强度符合要求45%（wt）占产品的 3.5% 5.5%9添加剂10111213产品含甲醛造粒过程返料比 产品质量 返回尿液浓度返回尿液量3 429n m /tu r36 124n m /tu r314尾气放空量及含尿素30m g/n m330m g/n m315能耗 电蒸汽 冷却水连续运转天数20.00kw h/tu r20kg/tu r2.53t/h造粒机、振动筛双系统，连续运行120d；单系统为 20d3335kw h/tu r27.5kg/tu r3.84t/h如不采用双系统造粒机，连续运行一 般30d164生产规模及产品规格4.1.2年生产天数：300d4.2大颗粒产品规格4.2.1颗粒直径 24.75m m4.2.2水含量： 0.3%（wt）4.1生产规模4.1.1日产大颗粒尿素 170t。 年产大颗粒尿素 50 000t97（wt）氮 肥 技 术482007 年第 28 卷缩二脲含量：0.9（与原装置喷淋尿素相关）颗粒抗压强度：30n（3m m 颗粒） n 含量：46.2（wt）4.2.3 亚甲基二脲 （以甲醛计）0.35（生产本 身无须加甲醛，如考虑长期储存结块问题，只须 加 0.35甲醛）尿素粉尘洗涤塔 1 套，包括洗涤塔循环泵及洗涤塔液位控制系统； 甲醛添加系统一套（目前在我厂未使用甲醛添加装置）。7项目建设及运行情况7.1建设时间。该项目在 2005 年 6 月开始建设，9 月底设备陆续到货并同时进入安装阶段，10 月 初安装完成并通过集团公司的验收。10 月 14 日 开始试车运行。7.2运行情况。大颗粒尿素生产装置于 10 月 14 日试车，经过一段时间的运行暴露出一些问题， 我们对实际生产中出现的工艺和设备方面的缺 陷进行了多次改造，如今大颗粒尿素已经运行一 个多月，尤其在 11 月份的运行情况中比较稳定。 改造前后的运行状况如下。7.2.1在开始的运行中，由于喷头滴液的原因， 出现了造粒转鼓严重粘鼓的现象。通过分析原 因，解决了喷头的滴液问题，减少了造粒转鼓粘 鼓的机会，延长了大颗粒尿素系统的运转周期。7.2.2为了适应瞬息万变的市场，并具有较强的 竞争能力，根据市场对大颗粒尿素的粒度要求， 采用先进的平面回转筛，保证了粒度。7.2.3同时，又在尿液管上加装了过滤器，以清 除尿液中的杂质，延长了喷头的使用周期。7.2.4 为适应环保的要求，减少造粒转鼓和颗粒 中的粉尘，我们又对造粒转鼓两侧密封、冷却转 鼓进料端封进行了改造，提高了造粒转鼓的真空 度，由原来的 -20m m h2o （-0.196kpa） 提高至-50m m h 2o（-0.490kpa），减少了成品中的粉尘量， 减少粉尘对于周围环境的影响。7.2.5由于 1# 和 3# 皮带在提升过程中的漏料严重，既影响了现场的工作环境，又给操作人员带 来了额外的工作量。为了解决这个问题，我们与 现用皮带厂家相结合对 1#、3# 皮带进行了改造。 调整以后，解决了皮带漏料问题，减少了在皮带 运行中的化肥损失。7.2.6通过近一段时间的运行摸索，对工艺指标 进行更改并得到确定：造粒转鼓转速控制在 650750 转，电流控 制在 2535a ；冷却转鼓转速控制在 450550 转，电流控 制在 1218a ；尿液温度控制在 137140；5关键设备简介5.1 转鼓流化床造粒机造粒转鼓是本造粒技术的关键设备。造粒转 鼓内设有流化床，利用流化床良好的气固相接 触，能快速及时地移出熔融尿素结晶潜热和显 热，使尿素液滴逐层包覆 在晶种尿素颗粒上。在 转鼓流化床造粒机中，晶种尿素颗粒和返料颗粒 以及熔融尿素从一端通入，流化空气从两端设有 排气出口。熔融尿素经喷嘴喷洒在转鼓内的悬浮 颗粒上。在结晶和冷却过程中，颗粒由内层到外 层，形成均匀紧密的结构，尿素颗粒直径不断增 大，直至达到要求的粒度。5.2转鼓冷却机 这是一种全新的冷却设备，在转鼓内有一台设计独特的不锈钢颗粒尿素 /水冷却器，在冷却 过程中，转鼓将颗粒尿素多次投入冷却器，这样 就保证了冷却器内颗粒尿素和换热器表面的接 触时间，保证了冷却效果。从转鼓造粒器出来的 大颗粒尿素经筛分后进入水冷器，被冷却水冷却 至50，即得到大颗粒尿素成品。6主要设备及布置大颗粒尿素装置的设备布置在长 28m ，宽18m 的单层厂房内，设备布置紧凑合理。筛分机高位布置。 主要设备包括：转鼓造粒机 1 套，驱动电机由变频器调速， 其中流化床材质为 ss304 不锈钢；转鼓冷却机 1 套，其中转鼓内水冷却器材质 为 ss304 不锈钢；流化空气鼓风机 1 台； 流化空气加热器 1 台； 空气引风机 1 台； 双层振动筛 2 台；地下槽 1 套（包括尿液泵及液位测量系统）； 大倾度皮带机 1 套；斗式提升机 1 套；第 1 期王庆伟等：双转鼓大颗粒尿素造粒技术的应用49造粒转鼓内温度必须控制在 110以下;引风机出口压力控制在 150m m h 2o（1.47kpa） 以内；返料比控制在 75% 80；操作中有了依据，为系统稳定运行提供了有 力条件。大颗粒尿素的产量随着系统运行稳定不断 提高，由原来的 80 袋 /h 增加到 100 袋 /h 左右。 产品质量也比较稳定，现缩二脲稳定在 1.05% 0.93% 之间，水份在 0.2% 左右，能够确保一级品。 随着各方面条件不断成熟，特别是操作工水 平的不断提高，经验的积累，系统运行周期将不 断延长。现运行周期为一周，有望最长运行时间20d。7.3 目前存在的问题7.3.1 由于建设场地比较小，该装置又是平面布 置，因此在尿素的运输过程中，使用了大倾角皮 带，在运行过程中出现漏尿素现象，在皮带外围 加上护罩，情况有所改善。7.3.2 由于对筛分机进行改造，使返料量大大增 加，由原来的 15左右增加到 75左右。7.3.3 由于返料量大大增加，但产量仍维持在130t/d，年产量在 4.5104t，1# 皮带（造粒机出口皮带）及 3# 皮带（返料皮带）大大超出原设计年产5104t的能力，因此 1#、3# 皮带超负荷运行，使寿 命受到影响，同时由于造粒机出口温度比较高， 达到 90左右，因此皮带挡板出现裂纹现象。7.4消耗情况 该装置在正常开车时不消耗蒸汽，只有电耗，现将 11 月 13 日、14 日、15 日 3 天连续运行72h 的数据统计如下： 产量：11 月 13 日：129.25t11 月 14 日：129.05t11 月 15 日：125.5t电耗：11 月 13 日：45.12kw h/t尿素11 月 14 日：45.19kw h/t尿素11 月 15 日：46.47kw h/t尿素8效益分析根据市场调查，大颗粒尿素较小颗粒尿素价格高出 8090 元 /t，成本中固定资产折旧约 610 元 /t，其它成本增加约 40 元 /t，总增加成本 50 元 /t，所以增加效益 3040 元 /t。年产按 5104t计，5104t30 元 /t=150 万元。 按此计算预计 3 年多可收回投资。（收稿日期：2006-12-21）!（上接第 41 页）土建工程费 其它0.6 小计40.4原连续熔硫每天产硫磺 2.5t，耗电 448kw h，耗蒸汽 48t，吨硫磺成本为（128 元48+0.31 元448）/2.5=2 513.5 元，硫磺平均售价按 700 元 /t 计，制成硫磺日亏损（2 513.5-700）2.5=4 533.75 元。制成硫膏比产硫磺年节省资金 4 533.75330 天 + 422.4=149.63 万元。1.04 运行情况及效益分析（1）运行情况 陶瓷脱硫真空过滤机投入运行后，大大减轻了设备检修工作量，改善了工人工作环境，每年 可节约大量中压蒸汽，过滤后的清液悬浮硫2.0g/l、n a2so 4 11.36g/l，n a2s2o 3 2.38g/l，比连续熔 硫后的清液中的副盐含量大大降低，清液变得清 澈透明，回系统后，脱硫液中副盐