青海盐湖工业股份有限公司二期33万t/a尿素装置采用CO2汽提工艺，以液氨和CO2为原料，经过高压合成、低压循环、蒸发提浓、造粒系统及其他辅助系统生产大颗粒尿素（粒径2.0～4.75 mm）。其蒸发系统采用两段蒸发器进行加热蒸发、浓缩，大颗粒尿素造粒系统采用流化床造粒技术，系统产生的粉尘通过除尘风机引入洗涤系统，洗涤后回收至尿液槽。装置中需洗涤冲洗的部位包括蒸发一、二段分离器气相和大颗粒尿素造粒洗涤系统。
1.洗涤冲洗的作用
尿液在加热蒸发的过程中分离器气相容易形成尿素结晶和缩二脲结晶，堵塞管线，影响蒸发系统真空度和温度。真空度太低，尿液浓度达不到指标，影响造粒系统正常运行；温度太高，成品缩二脲含量上升，产品质量下降；真空度太高，尿液浓度超标，影响造粒系统的正常运行；温度太低，尿液浓度达不到指标，易发生结晶堵塞，影响造粒系统正常运行。因此，系统运行过程中需定期手动冲洗（大约每6 h冲洗1次）一、二段蒸发分离器，以防止尿素和缩二脲结晶。
大颗粒尿素造粒过程中，流化床造粒器和流化床冷却器内产生的粉尘通过除尘风机和造粒机洗涤器引风机以及冷却器洗涤器引风机抽入造粒机洗涤器和冷却器洗涤器，通过喷淋的方式进行洗涤回收，洗涤器内利用除沫网进行气液分离，避免水分和粉尘被吸入风机。为防止尿素粉尘粘结在除沫网上而影响造粒系统负压和风机负荷，系统运行过程中每隔4 h手动冲洗造粒机洗涤器和冷却器洗涤器丝网5～10 min。
2.手动冲洗存在的问题
尿素装置蒸发系统每6 h冲洗一、二段蒸发分离器1次。原设计为手动工艺阀门（DN25，304 SS）控制，阀门位置处在框架标高35 m的一、二段分离器顶部。冲洗过程中，为防止真空度和温度下降，人为将蒸发温度提高5 ℃，真空度提高8～10 kPa，这样就影响了尿液的浓度和缩二脲的含量。手动操作时冲洗水流量较难控制，阀门开度过大，蒸发温度和真空度大幅下降，影响进入大颗粒尿素造粒系统尿液的浓度，严重时会使造粒器因尿液浓度不达标而“死床”停车；阀门开度过小，又达不到冲洗效果，影响蒸发系统真空度和温度的稳定控制，从而影响产品质量和系统运行周期。另外，手动操作大大增加了现场操作人员的劳动强度。
大颗粒尿素造粒系统运行过程中，每隔4 h手动冲洗造粒机洗涤器和冷却器洗涤器丝网1次，否则丝网会被粉尘堵塞，造成造粒机和冷却器负压达不到指标、风机负荷增大，系统运行周期缩短，严重时造成风机超电流损坏以及大颗粒尿素造粒系统停车事故。手动冲洗时，阀门开度大小完全由操作人员根据经验进行掌握，开度过小，达不到冲洗效果，影响造粒系统负压，只能反复冲洗，由此增加了劳动量；阀门开度过大，冲洗时间过长，很容易将冲洗水（蒸汽冷凝液）带入引风机，造成风机损坏，且2台洗涤器液位控制也受到较大影响，生产中经常发生由于冲洗不到位造成的停车事故。
3.冲洗系统采用自动控制技术的优点
从提高产品质量、延长系统运行周期、优化工艺指标及控制、减轻劳动强度等方面考虑，拟将尿素冲洗系统由手动操作改为自动调节控制，由中控人员在DCS上通过开关调节阀进行冲洗。其优点具体如下。
首先，采用自动控制技术后蒸发系统冲洗可以进行多频次、小幅度的冲洗，冲洗时不再需要人为提高蒸发温度和真空度，中控人员据系统运行情况随时进行冲洗，操作更加灵活，而且不会因蒸发系统冲洗而影响大颗粒尿素造粒系统的运行和产品的质量。
其次，大颗粒尿素造粒洗涤系统采用自动冲洗控制技术后，其操作更加便捷、灵活，据造粒系统负压、风机负荷（运行电流）等指标，可随时通过DCS开关阀门进行自动冲洗，有利于稳定控制造粒系统工艺指标、提高产品质量和保护设备等。
再者，自动冲洗控制技术的运用将极大地减轻操作人员的劳动强度，改善操作环境。
4.自动控制技术的运用及效益
改造方案：①在确保现有蒸发一、二段冲洗管线不变的前提下，在接近分离器部位各增加1台（共2台）DN25、PN1.6、304材质的调节阀，将调节阀信号引入DCS；②在确保大颗粒尿素造粒洗涤冲洗管线不变的前提下，在接近洗涤液管线最近部位各增加1台（共3台）DN50、PN1.6、304材质的调节阀，将调节阀信号引入DCS。
改造内容：采购调节阀5台，仪表信号线、电源线、穿线管等若干（其数量据现场实测情况确定），将冲洗管线调节阀信号引入DCS，并更新蒸发和大颗粒尿素造粒系统DCS画面（由公司机修厂仪表车间施工）。
投资估算：蒸发系统调节阀按13000元/台计，投资2×13000=26000元；造粒系统调节阀按20000元/台计，投资 3×20000=60000元；电缆及其他费用10000元。合计投资费用96000元。
效益分析：由于蒸发系统手动冲洗造成的大颗粒尿素造粒系统波动（或停车），或由于真空度、温度波动而造成的尿素质量事故时有发生，据2014年、2015年生产实际统计，每年因手动冲洗所产生的不合格尿素约600 t，尿素价格按1300元/t计，由此造成的直接经济损失为600×1300=780000元；实施上述改造后，彻底杜绝了因手动冲洗而造成的产品质量事故和直接经济损失，而且为系统的平稳运行提供了有利条件。
5.结语
尿素冲洗系统自动控制技术的运用，为尿素装置的稳定、长周期运行提供了有力的保障，对优化工艺指标，控制、提高产品质量，减轻劳动强度，都起到了关键性的作用，并进一步增强了劳动安全性，值得推广应用。
（青海盐湖 刘舜昀 苗承红 张明杰）