摘要：中国化肥厂在生产尿素时，造粒塔一般利用造粒喷头将尿素熔融料喷洒出来，通过自然通风降温，以产生尿素颗粒。但造粒塔的废气含有大量的粉尘，随着化肥厂规模的不断扩大，这种现象带来的损失与环境污染也日趋严重。为此，本文初步探讨了将粉尘回收装置增设在尿素造粒塔的技术。
关键词：尿素造粒塔；尿素；粉尘；措施
随着我国雾霾的不断出现，环保问题也日益严峻，尿素生产的环保压力也越来越大。为了减排增效和环境保护，有些尿素生产企业在造粒塔引入了粉尘回收装置。这样既体现了环保、节能、降耗功效，又提高了企业的收益。
1 基本概况
我厂为中能化工厂，目前使用的是3#尿素，日产1400吨（设计），年产51万吨尿素的造粒塔；在生产尿素的过程中，从造粒塔顶部，会有一些尿素粉尘及氨被直接排放到大气中，对附近环境产生了一定的污染，这在危害该作业区员工健康的同时，还损失了大量的尿素产品。为此，采取了相应的技改措施，即在造粒塔顶，增设了回收粉尘的装置。
2 介绍尿素生产运行、分析产生粉尘的原因
2.1 尿素造粒工艺
先将尿液中的甲胺除去，再进入闪蒸槽，控制负压为0.03MPa，通过闪蒸对NH3和CO2进行回收，浓缩尿液至75%，然后经一、二段2级蒸发，使尿液浓度高于99.7%，而形成溶融物，再送入造粒塔，经喷洒后，干燥为颗粒成品。在温升的作用下，空气在自然通风式造粒塔中，由塔底进入，然后尾气从塔顶排放。
2.2 产生尿素粉尘的原因
化学反应形成粉尘；浓缩凝结尿素蒸汽而产生粉尘；喷头喷射粉尘；不正常的喷头操作产生粉尘；机械力破碎产生粉尘；尿素颗粒不够级而成为粉尘。在循环泵出口增加用废弃造粒喷头技改的过滤器，能将排气中粉尘的含量减小。
3 尿素粉尘的环境影响分析与对策
3.1 监测尿素造粒塔排放的氨与粉尘
连续四天全面监测了尿素造粒塔附近的大气。采集尿素粉尘，利用比色法，对氨浓度与尿素粉尘进行了分析。四天的监测结果基本一致。
3.2 机械通风式造粒塔除尘设备及其问题
目前，主要有以下四种粉尘回收装置：喷雾过滤器、水洗过滤除尘器、液气喷射器、布袋过滤系统。其中前3种属于湿法，第四种为干法。它们的阻力降都远大于自然通风式造粒塔所能承受的压力降，故仅适用于机械通风式造粒塔。由于上述方法回收尿素的价值与除尘消耗基本相当。所以，自然通风式造粒塔没有必要为了使用上述除尘装置而改为机械通风式。
4 将除尘装置增设在自然通风式造粒塔的可行性分析及其问题
4.1 方案的实施及其分析工艺
根据尿素的生产工艺特征，提出了以下治理方案：1.把电除尘装置设立在造粒塔的顶部；2.把超声雾化除尘装置设立在造粒塔顶部。经过综合分析后，初选方案1为技改措施。目前我公司为了提高电除尘的效率、应用范围的扩大以及造价的降低，改造了传统的电除尘器。因为在运行时，超声雾化除尘器可能会产生少量的水雾，而影响尿素产品质量，故暂不考虑方案2。
4.1.1 电除尘的工艺性能
电除尘系统目前可以达到尿素塔小压降、高排风、大通风、低投入的成本要求。而应用的关键是安全可靠性与除尘效果。相关比电阻测定显示，尿素产品及其粉尘的比电阻均位于静电除尘器的最好范围中。这说明通过静电除尘器来回收尿素粉尘的设计方案完全可行。从其它相似的工厂试用的情况来看在电除尘模拟中，工艺技术数据证明通过电除尘器对尿素粉尘进行回收的方案完全可行。某化肥厂增设了静电高压除尘器一台，现已获得了十分显著的除尘效果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
4.1.2 预评价电除尘器投资和经济性
（1）设备不复杂投资小
主要包括控制屏、放电极板、超高压发生器、收尘极板；传统的除尘器、排风机的风管不再需要，与普通干湿法除尘器相比，节约一半以上的钢材，适用于对除尘装置的新建以及改建。总设备重量约为10t，尿素造粒塔也不必增加高度。
（2）能量消耗低
尿素造粒塔利用普通干湿式除尘耗电在350kW以上，能量消耗远大于电除尘器。
（3）整体收尘效率高
造粒塔排出粉尘的颗粒一般位于0.01～10μm之间，利用超高压电除尘，可以将收尘效率提高至90%～99%，并且不会出现二次污染现象。
4.2 电除尘建设方案
屋顶电除尘器是一种轻型的电除尘器，一般放置于尘源旁放的屋顶之上具有十分强大的处理能力，比如，在某钢厂转炉安装屋顶除尘器后，烟气处理量高达50万m3/h，且有80℃的烟气温度，800mg/m3的烟气浓度，具有90%以上的除尘效率；天窗开口占24×7.2m2，具有30Pa以下的除尘器阻力。上述这些工艺参数中，不包括烟气浓度，其他条件都接近中能化厂51万t/a尿素造粒塔的除尘需要。
根据化肥厂的工艺特点以及电除尘器的优点，选用屋顶除尘简易装置，对尿素排气粉尘加以回收，可行性高。尿素造粒塔以20m为直径，顶板与井字梁将塔顶划分为扇形排风口八个，总排风面积达140m2，按目前工况，通风量以60万m3/h进行计算，以1.42m/s为断口风速（且温度为80℃）。应采取如下的除尘装置安放措施：将收尘极板设置在造粒塔排气口墙面的两侧，将电极安装在收尘极板之间，将高压电源接上而产生电场，当在电场通过含尘气体时，基于电场力的作用，粉尘在收尘极上聚集，气体被净化后排出；集尘室对粉尘进行收集后，将其送至尿素粉尘回收器加以回用。
通过1mm的不锈钢板进行收尘极的制作，使其宽位于400～750mm之间，用扁钢将下端压紧，并通过螺栓加以固定，控制同极距500毫米。电极放在框架结构处，采用直径为2～3毫米的不锈钢丝，并由螺栓固定两端，使其在利用直径为34mm钢管而形成的框架上，控制线间距200～250毫米；与一块极板配放电线2板相当，用横梁将放电线组成整体。在绝缘室内，通过瓷柱支撑并进行吊挂，并通过风机吹扫送热风，以避免积尘或触电。
同时还将电磁振动器安置在收尘极板上，通过定时振动，将收尘极粉尘清扫干净，粉尘落到塔底后，再将其送往回收装置。为了方便操作人员，控制室最好在造粒塔下。
5 分析效益
5.1 经济效益
目前，针对50万t/a的尿素造粒塔，按约排放粉尘600t/a算，除尘回收率将位于77%～92%之间，以尿素为1100～1500元/t算，可直接获取51～89万元。而静动态投资回收期分别为3～4a与4～6a。
5.2 环保效益
尿素造粒塔在实际的工作中排放出的粉尘浓度大约在100MG/M3，时刻危害着附近居民的身体健康，而且排放出发点粉尘还会对生产设备进行损害和腐蚀，在天气及其恶劣的情况下，还可以对农作物进行污染，造成产量的减少。通过增加除尘设备以后，能够大大降低粉尘的污染现象，提高附近居民生活质量。
6 结 语
综上所述，随着我国战略的进一步细化与规划，对环保安全也提出了更高的要求，人们周边生活环境质量的要求也日益增高。而将粉尘回收装置增设在尿素造粒塔以后，通过相关技术措施，回收利用尿素粉尘，实现了环保排放尾气，而且并不影响日常的正常生产，还改善并提高了生态环境质量，避免危害附近生活环境。这有助于生产的安全文明、经济技术指标保持合格、减少消耗，因而具有十分明显的环境效益、经济效益与社会效益。
参考文献：
[1]王献.尿素造粒塔粉尘回收技术刍议[J].中氮肥，2018（04）：19-23.
[2]刘鲁建，梅明，左义权.自然通风尿素造粒塔粉尘回收清洁生产方案浅析[J].化肥设计，2007（01）：26-28.
[3]石湘伟，孙斌，项文裕，王永全.尿素系统挖潜、增效改造[J].中氮肥，2004（04）：19-21.
论文作者:赵俊海
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/22
标签：尿素论文; 粉尘论文; 造粒论文; 收尘论文; 电除尘器论文; 装置论文; 极板论文; 《基层建设》2019年第13期论文;