李长友
( 中海石油化学股份有限公司海南东方572600)
摘要：简要介绍海德鲁流化床造粒机负压波动的形成原因、现象以及危害, 并对解决方案作具体探讨。
关键词：流化床造粒机负压波动对策
中海石油化学股份有限公司二期化肥装置,设计生产规模为年产45×104t 合成氨、80×104t尿素, 于2003 年9 月底正式建成并投产。本装置尿素造粒系统采用挪威海德鲁的大颗粒流化床造粒技术, 该技术曾在1996 年投产的中海石油化学股份有限公司一期化肥装置首次应用。
与国内传统的塔式造粒相比较, 流化床造粒具有污染小、尿素粉尘损失少、尿素产品粒度容易控制等优点, 大量粉尘被洗涤回收重新利用,整个尿素造粒系统处于相对封闭的状态, 达到了很高的环保标准。但是, 流化床造粒也有其缺点,系统流程相对较长, 洗涤、回收系统等辅助系统的增加使设备相应增多, 一次性投资的费用自然也相应增加。另外, 由于流化床造粒自身的工艺特点, 在实际生产运行过程中, 造粒机存在负压波动的问题, 影响造粒系统的安全稳定运行。现结合实际生产运行情况, 针对流化床造粒机负压波动的形成原因、现象及危害作简要介绍, 并提供一些具体解决办法, 请同行指正。
1 海德鲁流化床造粒系统简要介绍
造粒系统的造粒机前后分为5 个腔室, 前3室有4 组喷头/ 室, 共12 组312 个喷头( 通过喷头的投用数量来加减造粒机的负荷) ; 后2 室无喷头, 为冷却干燥腔室。造粒机上下分为两层, 中间由多孔板隔开, 多孔板起到支撑尿素产品、均匀分布流化空气和形成侧向力便于排料的作用。浓度为96% 的尿液由泵直接送往造粒机的喷头, 喷头将尿液喷洒在造粒机的核心床层, 雾化空气( 由雾化空气风机提供) 在喷头喷洒尿液的同时将尿液形成雾化状态, 流化空气( 由流化空气风机提供) 将造粒机内晶种吹起而形成腾涌的流化状态, 雾状尿液通过粘结累积方式在晶种表面均匀增大形成尿素粒子。前三室内尿素粒子受流化空气侧向力的作用进入后两室进行冷却和干燥, 然后通过造粒机出料阀排到安全筛, 将大块尿素筛分到尿液废水槽进行溶解( 尿液废水
槽内溶液送往前系统重新浓缩进行循环利用) ,其余尿素粒子进入第一冷却器里进行冷却, 然后由斗提机将尿素粒子送往振动筛进行筛分, 振动筛将尿素粒子分为四种: 超大颗粒、大颗粒、尿素成品、尿素细粉。超大颗粒进入尿液废水槽, 大颗粒进入破碎机破碎后和尿素细粉进入造粒机作为造粒晶种, 尿素成品进入最终冷却器进行冷却, 然后由成品皮带送往成品车间进行包装。
造粒机内的粉尘从造粒机顶部出口风道, 被造粒机抽风机抽到洗涤器进行洗涤, 洗涤液送到尿液废水槽, 洗涤后粉尘含量很低的废气送到烟囱直接放空; 第一、第二两个冷却器和振动筛等地方的粉尘, 被冷却器洗涤抽风机抽到冷却器内进行洗涤, 洗涤液送到造粒机洗涤器内, 洗涤后粉尘含量很低的废气送到烟囱直接放空。
造粒机系统简图( 见图1)
2 流化床造粒机负压波动的主要原因
引起流化床造粒机负压波动的根本原因在于造粒机的进出口风量的不匹配。然而引起造粒机进出口风量不匹配的原因很多, 其中主要有以下几个方面:
( 1) 流化空气风机、造粒机抽风机风量不稳定。流化空气风机和造粒机抽风机的风量不稳定, 必然导致造粒机的负压波动。当然, 雾化空气风机风量的不稳定在理论上也是进出口风量不匹配的原因之一, 但由于雾化空气风机的正常风量只有60t/h左右, 远小于流化空气风机360t/h 左右的风量, 而且雾化空气风机的主要作用在于为造粒机喷头提供尿液雾化的动力, 所以, 一般不把雾化空气风机风量不稳定的因素归结到这一原因之内。
( 2) 造粒机床层料位波动的原因。造粒机床层料位不稳定将造成流化空气风机负荷的不稳定, 必然导致流化空气风机的风量的不稳定, 由于造粒机抽风机的负荷处于相对稳定状态, 所以就造成造粒机负压波动的现象。尤其当造粒机料位明显过高或过低时, 造粒机内的流化状态将会产生明显的变化, 床层料位过低时, 流化空气可能直接穿透造粒机床层形成沟流现象; 床层料位过高时, 流化空气可能在床层内形成大气泡, 大气泡累积到一定程度就会破裂, 之后又形成新的大气泡造成恶性循环, 这两种原因将形成造粒机严重的负压波动现象, 同时也将造成造粒机整体工况的恶化。造粒机床层料位不稳定的原因主要有: 造粒机出料阀有问题或控制不稳定, 造粒机本身负荷的大幅度加减造成出料阀跟踪不及时、造粒机返料量的大幅度增减造成出料阀跟踪不及时等原因引起。
( 3) 造粒机喷头雾化效果不好, 使造粒机内有较多的大块尿素。众所周知, 流化介质密度的变化直接影响流化状态, 当流化床造粒机内有较多大块尿素时, 明显改变了造粒机内流化介质的密度,在局部范围内超出了流化空气风机的设计范围,造粒机的流化状态就会随之改变, 可能形成局部的沟流或气泡的现象, 或者形成局部范围内或全面的“ 死床”现象, 从而引起造粒机的负压波动。造粒机喷头雾化效果不好的原因主要有: 雾化空气风机负荷不稳定或压力过低、造粒机喷头有堵塞或泄漏、前系统送造粒系统的尿液浓度明显较低、造粒机顶部大块粉尘掉落压住喷头等原因。
( 4) 造粒机床层多孔板局部堵塞现象较为严重。造粒机多孔板的作用之一就是均匀分布流化空气, 形成良好的流化状态, 如果多孔板有局部堵塞,在这一部分流化空气就不能进入造粒机内形成正常的流化状态, 造粒机内必然会出现局部的流化不好或“ 死床”现象, 在造粒机局部范围内就会形成沟流现象, 那么造粒机的负压也就会产生波动。
( 5) 造粒机返料量明显变化。流化床造粒过程中尿素粒子的增大是以粘结累积方式形成的,返料则是流化床造粒的晶种、也就是造粒机尿素粒子增大的原始颗粒, 那么, 返料量的明显变化直接影响尿素颗粒的大小, 造粒机内的密度也会发生相应的变化; 同时, 返料量的明显变化也直接影响了造粒机内床层料位的高低, 导致流化空气风机风量的变化。所以, 返料量的明显变化会引起造粒机负压出现波动现象。
( 6) 其他原因。由于流化床造粒系统是一个相对封闭的系统, 关联设备和辅助系统相对较多, 所以, 还能引起造粒机负压波动的原因很多,比如: 运行时间较长导致造粒系统工况的自然恶化、造粒机进出口风道异常、洗涤系统洗涤液位波动和除沫网堵塞等因素。
3 流化床造粒机负压波动的主要现象及危害
3.1 主要现象
( 1) 造粒机床层料位明显波动。
( 2) 造粒机流化空气风机和抽风机的电流明显波动, 现场声音异常。
( 3) 造粒系统粉尘量明显增加, 尤其是造粒厂房内会有明显的粉尘( 正常时, 造粒厂房内基本没有粉尘) 。
( 4) 洗涤系统液位波动大, 洗涤效果不好。
( 5) 造粒机抽风机进口和洗涤系统风道软连接晃动明显。
3.2 主要危害
( 1) 造粒机流化空气风机和抽风机电流的明显波动, 直接影响风机的安全稳定运行和使用寿命。
( 2) 长时间负压波动, 影响尿素产品的粒度大小。
( 3) 影响造粒机出口风道和抽风机进口软连接的使用寿命。严重时, 可能使造粒机洗涤器内的降液管裂缝甚至脱落。
( 4) 影响洗涤系统洗涤效果, 导致造粒系统放空粉尘含量增加, 对环境保护不利。
4 解决造粒机负压波动的主要对策
针对实际操作, 主要可从以下几个方面避免负压波动问题的出现。
( 1) 避免造粒机进出口风量在短时间内的大幅度加减。在必须进行风量大幅度调整时, 进口风机和抽风机的风量要进行及时的匹配调整。
( 2) 避免造粒机负荷在短时间内的大幅度加减。在必须进行负荷大幅度调整时, 注意控制造粒机出料阀, 避免造粒机床层料位的大幅度波动。比如在开车投料时, 可采用分段投用喷头、提前出料等方式, 使造粒机料位平稳控制到经验料位。
( 3) 避免造粒机返料量的大幅度波动。这种情况一般出现在造粒系统开车或筛网更换的时候, 此时可以把造粒机负荷增加采取分段处理,避免一次性完成造粒机系统负荷增加, 中间给造粒系统留一定的自身循环调整时间。
( 4) 保证造粒机床层料位在合理的高度, 避免造粒机床层料位控制过高或过低。
( 5) 优化高压、蒸发系统工况, 保证送往造粒系统的尿液浓度在正常范围之内。
( 6) 定期或根据系统实际情况, 进行清洗造粒机、喷头检查、洗涤系统除沫网冲洗等维护工作, 加强日常巡检力度, 及时发现问题并及时处理, 避免问题扩大化、严重化。
如果造粒机负压已经产生波动现象, 针对实际操作, 一般采用稳定其他点不动、反复调整某一固定点的方式( 主要调整造粒机床层料位、流化空气风机风量、造粒机抽风机风量这三个点的其中一点, 具体需要先调整那个点要先进行仔细观察, 视具体情况而定) , 让造粒机内建立一个新的平衡, 使造粒机内的负压趋于稳定。需要注意第6 期李长友: 海德鲁流化床造粒机负压波动原因及对策45的是: 切忌几个点同时调整, 导致对原因分析难度的增加, 从而找不到具体原因, 以至于解决不了实际问题; 忌讳对一个点进行频繁调整, 系统
平衡需要一定的时间, 调整过于频繁时, 系统可能根本还没来得及做出反应, 从而错过具体原因的发现, 导致问题不能解决。
如果造成造粒机负压波动的原因非系统调整能直接解决, 那么, 就必须针对具体原因进行相应处理。
5 小结
造粒机负压波动的问题, 实际上是一个“ 平稳操作”的问题。在日常操作过程中, 坚持“ 平稳操作”,
能在很大程度上避免造粒机负压波动的发生。当然, 具体问题需具体分析和具体处理, 决不能一概而论或墨守成规。 |
