张东旭1，孙岩2
（1.兖矿新疆煤化工有限公司，新疆 乌鲁木齐830000；2.兖矿新疆能化有限公司，新疆 乌鲁木齐830014）
［摘 要］兖矿新疆煤化工有限公司520 kt/a尿素装置造粒塔为圆柱形混凝土构筑物（内径22 m、塔高93.3 m，自然通风，塔顶设有粉尘回收系统），自2012年投产以来，因长期未进行造粒塔内壁防腐层维修及内部清理，出现了严重的尿素结晶挂壁、塔顶（粉尘回收环周圈）腐蚀粉化、刮料机运行异常等问题，影响生产的连续性、产品质量并危及操作人员安全（结晶块高处坠落伤人等）。为消除安全隐患，恢复造粒塔的正常运行效能，兖新煤化利用2021年10月尿素装置大修机会实施了造粒塔修缮维护，主要清理修缮区域包括框架12楼粉尘回收环周圈、尿素造粒塔内部大梁、塔顶以下40 m范围内的塔内壁、刮料层及刮料机双臂形成的尿素“驼峰”，总修复面积约4 000 m2。本次造粒塔修缮维护共耗时25 d，作业过程严格遵守有关要求，施工较为顺利，2021年11月尿素装置重启，造粒塔运行状况良好。
［关键词］尿素造粒塔；运行问题；成因分析；修缮方案；施工前期准备；基层清理与表面处理；修缮与防腐修复；效果评价
［中图分类号］TQ441.41 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2026）05-0028-04
0 引 言
兖矿新疆煤化工有限公司（简称兖新煤化）作为山东能源集团在新疆布局的重要煤化工项目载体，其600 kt/a醇氨联产项目主产品产能为300 kt/a甲醇、300 kt/a合成氨（中间产品）、520 kt/a尿素，副产26 kt/a硫酸、50 kt/a液氧，项目于2012年9月建成投产，主生产工艺为多喷嘴水煤浆加压气化、耐硫变换、大连理工低温甲醇洗、托普索WSA湿法制酸、华东理工低压甲醇合成、杭州杭氧液氮洗、卡萨利低压氨合成、CO2汽提法尿素生产工艺等。其尿素造粒塔为圆柱形混凝土构筑物，内径22 m、塔高93.3 m，自然通风，塔顶设有粉尘回收系统；设计吨尿素需冷却空气量8 000～10 000 m3（以熔融尿素由140 ℃冷却至60 ℃、冷却空气由20 ℃升温至70 ℃计），实际生产中吨尿素约需7 000 m3的冷却空气，通过塔顶百叶窗及进风门实现通风量的动态调节。
尿素造粒塔作为大多数尿素装置的核心构筑物，其运行状态直接关乎产品质量、生产安全与系统运行效益。兖新煤化尿素造粒塔自2012年投产以来，因长期未进行内壁防腐层维修及内部清理，出现了严重的尿素结晶挂壁、塔顶（粉尘回收环周圈）腐蚀粉化、刮料机运行异常等问题，影响生产连续性、产品质量并危及操作人员安全（结晶块高处坠落伤人等）。2021年10月尿素装置大修期间，采取了科学合理的修缮维护措施，有效解决了造粒塔内壁结疤、刮料机运行异常等突出问题，显著提升了设备运行的稳定性，降低了运维成本。以下对有关情况作一介绍。
1 尿素造粒塔系统运行问题及成因分析
1.1 系统运行主要问题
1.1.1 刮料机运行异常
造粒塔内壁附着大量尿素结晶块，在重力作用下部分结晶块会脱落至刮料层，或在刮料机双臂运行轨迹上逐渐堆积，形成“驼峰”状堆积物，导致刮料机运行时受力不均衡，负荷显著增加，严重影响其正常运行。尿素装置大修前的生产过程中，曾多次出现大块结晶块掉落卡涩刮料机的情况，导致刮料机跳车，甚至损坏其齿轮箱轴承，迫使系统减量生产，直接影响了尿素产量。此外，结晶块的撞击及卡涩还导致刮料机齿轮箱轴承使用寿命缩短，设备故障率显著上升，增加了运维成本与停机风险。
1.1.2 尿素产品质量受影响
造粒塔内壁的尿素结晶块会不定时掉落至刮料层，与正常冷却成型的尿素颗粒混合后一同进入包装系统，而这些掉落的结晶块尺寸较大、形状不规则，且可能夹杂塔壁脱落的防腐层碎片及粉尘杂质，导致尿素成品中出现大块异物，严重影响了产品的均匀性与纯度，导致产品质量不能满足国标《尿素》（GB/T 2440—2017）优等品的要求，给企业的声誉带来了潜在风险。
1.1.3 塔顶（粉尘回收环周圈）腐蚀粉化严重
造粒塔顶部的粉尘回收环周圈因长期受到粉尘回收系统冲洗水、雨雪水的侵蚀，以及尿素粉尘溶液的化学腐蚀，出现了严重的腐蚀粉化现象。造粒塔顶部结构的损坏不仅影响了粉尘回收系统的运行状况，还导致部分积水（冲洗水等）沿塔壁下落，进一步加剧了塔壁下部区域的结疤与腐蚀，形成恶性循环。
1.2 成因分析
1.2.1 防腐层老化损坏
造粒塔内壁防腐层投运后长期处于140 ℃左右的高温高湿环境中，且持续受到尿素粉尘溶液的化学侵蚀，导致防腐层逐渐老化、开裂、脱落，而失去防腐层保护的混凝土塔壁基层直接暴露在腐蚀性环境中，表面变得粗糙多孔，为尿素粉尘的吸附与结晶提供了有利条件，进而形成大量结疤挂壁现象。
1.2.2 粉尘回收系统运行维护不当
造粒塔塔顶设有粉尘回收系统，虽能有效减少尿素粉尘的排放，但需定期进行冲洗以保证流道通畅，若冲洗不及时或冲洗方式不合理，会导致粉尘在回收环周圈堆积，与冲洗水、雨雪水混合形成腐蚀性较强的尿素溶液，长期侵蚀塔顶混凝土结构，导致塔顶粉尘回收环周圈腐蚀粉化严重。此外，冲洗水未能及时有效回收，部分积水沿塔壁下落，进一步加剧了塔壁的潮湿程度，促进了尿素粉尘的吸附与结晶。
1.2.3 工况与环境方面的不利影响
新疆地区夏季环境温度较高，导致造粒塔内冷却空气需求量显著增加，塔内气流速度与温度分布发生变化，进一步促进了尿素粉尘的扩散与吸附；冬季环境温度较低，塔壁表面易出现冷凝现象，增加了尿素粉尘的吸附概率，加速了结晶块的形成与生长。同时，造粒塔内的高温高湿环境为尿素粉尘的结晶提供了理想的热力学条件，使得结疤挂壁现象日益严重，如造粒间喷头周边挂有数厘米厚的尿素结晶块，偶有结晶块掉落塔底，并在刮料机刮臂上形成“驼峰”，严重影响刮料机的运行。
2 尿素造粒塔修缮维护技术方案
针对尿素造粒塔系统运行中存在的上述问题，为消除安全隐患，恢复造粒塔的正常运行效能，2021年9月兖新煤化制定了系统性的修缮维护技术方案，利用2021年10月尿素装置大修期间（计划大修时间为35 d）予以实施，通过招标方式外委新疆环宇建设工程（集团）有限责任公司完成本次修缮维护工作。本次修缮维护的核心目标是彻底清除塔内结晶结疤、修复损坏的防腐层与结构基层、优化粉尘回收系统排水功能，主要清理修缮区域包括框架12楼粉尘回收环周圈、尿素造粒塔内部大梁、塔顶以下40 m范围内的塔内壁、刮料层及刮料机双臂形成的尿素“驼峰”，总修缮面积约4 000 m2。
2.1 施工前期准备
2.1.1 安全防护措施
更多内容详见《中氮肥》2026年第5期