青海盐湖工业股份有限公司二期尿素装置采用传统的CO2汽提工艺，设计产能为33万t/a大颗粒尿素。大颗粒尿素造粒系统采用荷兰荷丰公司的流化床造粒技术，总投资4554万元。装置于2009年动工建设，通过2013—2014年的试车、试生产，现已生产出合格的大颗粒尿素（粒度2～4.75 mm的颗粒占比大于90%），并于2015年10月通过了达产达标生产考核。现对大颗粒尿素生产中粉尘产生的原因及应对措施作一简介。
1.除尘洗涤系统工艺流程简述
（1）造粒和固料循环。由尿素熔融泵打入的尿素溶液和通过甲醛计量泵加入的浓度37%的甲醛溶液在静态混合器混合后去造粒机，混合液被均匀地分配到喷嘴并由雾化空气喷射到流化床上。造粒成型后的产品被送到流化床冷却器，被流化空气冷却到约70 ℃，由振动取料器取出，经皮带输送至斗提机，被斗提机提升到安全筛，筛出的粒径大于10 mm的粒状尿素及直径13 mm以上的块状、团状尿素送循环槽。由安全筛出来的尿素颗粒被送到振动筛，在此被筛分成3部分：合格产品被送到最终产品冷却器进一步冷却到45 ℃，送尿素包装仓库；尺寸过小的颗粒直接送回造粒机作为晶种；尺寸过大的颗粒被辊式破碎机破碎后加入到尺寸过小的颗粒中，被送回到造粒机作为晶种。固体循环比约为1∶2（累计的超尺寸物料+小尺寸物料与合格产品流量之比）。
（2）粉尘排放和回收。携带尿素粉尘的空气主要来自造粒机、流化床冷却器、最终产品冷却器、斗式提升机的上部，辊式破碎机、振动筛、最终产品传送带出料点以及造粒机的传送带等。造粒机排出的空气含有约5.3%产量的尿素细粉（平均粒径3 μm），由造粒机引风机抽吸到造粒机洗涤器被尿素稀溶液洗涤而得到净化，净化后的空气由洗涤器抽风机排入烟囱。流化床冷却器排出的废气也可能夹带尿素粉尘（平均粒径20 μm），由流化床冷却器引风机抽出与其他除尘点除尘风机抽出的粉尘一并进入冷却器洗涤器，以尿素稀溶液的形式被回收，溶液浓度约45%；净化后的空气则由冷却洗涤器抽风机排到烟囱。尿素稀溶液通过洗涤泵循环，洗涤器的循环溶液被收集在洗涤器底部储罐中。用于吸收来自造粒机、流化床冷却器、最终产品冷却器以及除尘点废气的工艺水来自界区，通过不同方式或部位（除雾器冲洗、造粒机排气管喷头、流化床冷却器和最终产品冷却器排气管喷头）被加入到洗涤器中。尿素稀溶液对造粒机洗涤器的最终除雾器进行连续冲洗，而对流化床冷却器洗涤器的除雾器进行间歇冲洗。
2.粉尘产生的原因
大颗粒尿素造粒过程中产生的粉尘主要集中在造粒机、流化床冷却器、最终产品冷却器，以及其他除尘风机收集来的粉尘。究其原因，有以下几方面。
（1）尿液中加入的甲醛量不够。甲醛在尿液中起着工艺助剂的作用，设计吨尿液中37%的甲醛加入量为12 kg，如果甲醛加入量不足，尿液粘结力减小，尿液在雾化空气作用下就会产生大量粉尘。另外，尿液中甲醛加入量不够还会造成尿素颗粒强度下降，在出料、斗提机提升、筛分、分料器下料过程中会由于摩擦而产生大量粉尘。
（2）雾化空气风压和雾化空气温度过高，尿液进入造粒机加热后长时间处于雾化状态，不能及时凝固粘结在晶种上，从而产生大量粉尘。
（3）喷头压力控制过高。设计喷头压力≤200 kPa，每组喷头（17个）尿液流量为7 t/h，若喷头压力控制过高，雾化尿液直接穿透床层不能有效粘结而产生大量粉尘。。
（4）造粒机超温产生大量粉尘。蒸发系统温度和真空度控制偏离指标［ 二段真空度＞40 kPa（A）、温度＞130 ℃ ］，尿液浓度过高（大于95%）时，由于进入造粒机尿液水含量减少，水分蒸发量减小，热量不能及时移出，造成造粒机超温，使得尿液不能及时粘结在晶种上而产生大量粉尘。
（5）除尘效果不好，粉尘大量集聚。长时间运行产生的大量粉尘使得部分除尘管线堵塞，除尘效果下降，大量粉尘不能及时移除而越积越多，直至无法除尘而停车。
3.粉尘的危害
（1）产生的大量粉尘使得热量不能及时移出而造成造粒机超温，造粒机顶部、侧壁结块严重，达到一定程度后落在造粒机底部压死床层而停车，系统无法长周期运行。
（2）产生的大量粉尘会造成流化床冷却器下料温度超过设计指标，从而使得粉体系统整体温度上升，造成粉体系统溜管粘结严重和堵塞现象频繁发生，系统无法正常运行；另外，还会造成取料器、安全筛振动电机温度过高而频繁跳车。
（3）大量粉尘造成洗涤系统负荷增加，增加洗涤回收液量，进入尿液槽后使得尿液泵负荷增加，蒸发系统负荷相应增加，返回氨水槽的稀氨水量增加，增加整个解吸水解系统的负荷，进而影响到低压系统的水平衡。
（4）粉尘的产生使得尿素产量减少，吨尿氨耗上升。
4.预防粉尘产生的措施
（1）合理调整甲醛加入量。据进入造粒机的尿液流量计算，吨尿液甲醛加入量为12～15 kg，由于流量计等误差不能准确加入时，可以考虑依据成品亚甲基二脲（指标＜0.6%，正常情况下在0.45%）分析值及时调整甲醛加入量。
（2）严格控制雾化风压和温度。雾化空气的作用是将尿液在出喷头时打成雾状，以便于粘结在晶种上而形成大颗粒尿素，只要雾化空气温度接近尿液温度即可，无需再次给尿液加热，必须严格控制雾化空气风压为0.045 MPa、雾化空气温度为130～135 ℃。
（3）严格控制喷头压力。喷头压力过高会造成尿液穿透床层，雾状尿液无法粘结在晶种上而产生大量粉尘，严重时还会结块；喷头压力过低则会使尿液流量减小，无法被雾化空气打成雾状而形成死床。实践表明，喷头压力控制在100～180 kPa可以确保床层不被穿透且不会造成死床。
（4）确保除尘系统正常运行。大颗粒尿素造粒过程中产生一定量的粉尘是正常现象，也是设计允许的，只要除尘系统运行正常，粉尘不累积增加，即可以保证系统正常运行。如果出现除尘效果差，可以在每个除尘点阀后配工厂空气管线（φ25 mm），运行时稍开工厂空气，确保除尘管线不堵塞，提高除尘效率。另外，在除尘总管处配冲洗水管线，每次停车后冲洗除尘管线，确保管线畅通。
5.优化调整效果
上述措施落实后，造粒机温度由100～110 ℃降至85～95 ℃，流化床出料温度由90 ℃降至70 ℃；洗涤回收量由5 m3/h降至3.5 m3/h；安全筛振动电机连续运行周期由10 d左右提升至30 d以上，造粒机运行周期由15 d左右提升至30 d以上；吨尿氨耗由590 kg降至580 kg。
总之，只要分析、认识清楚粉尘产生的原因及危害，严格控制各项工艺操作指标，确保粉尘量在合理区间（设计指标范围之内），并确保除尘系统正常运行，粉尘不积累，大颗粒造粒系统即可实现长周期、稳定运行。
（青海盐湖 刘舜昀）