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520 kt/a中颗粒尿素装置成品粒子冷却器应用小结

[日期:2018-12-17] 来源:《中氮肥》2018年第6期  作者: [字体: ]

 

张龙,郭文龙

(山西阳煤丰喜泉稷能源有限公司,山西 稷山043200

 

[摘  要] 山西阳煤丰喜泉稷能源有限公司520 kt/a尿素装置采用高塔喷淋造粒工艺生产中颗粒尿素,夏季成品粒子温度高达7075 ℃,且冷却过程中产生大量粉尘,原造粒系统的设计无法满足成品粒子的冷却需求。经过对尿素粒子流化床冷却技术和Solex粒子冷却技术的调研和综合比较后,在其520 kt/a尿素装置产品冷却系统改造中增设了Solex尿素板冷器,应用后成品粒子出料温度控制在50 ℃以下,产品结块和粉化现象得到有效改善,有力地保障了夏季高温时节尿素装置的连续、稳定生产,不失为尿素成品粒子冷却系统改造的优选方案。

[关键词]  尿素装置;高塔喷淋造粒;成品粒子冷却;结块和粉化;流化床冷却器;Solex尿素板冷器

[中图分类号]  TQ441.41[文献标志码]  B[文章编号]  1004-9932201806-0029-03

 

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目前颗粒尿素的造粒工艺主要有传统的高塔喷淋造粒工艺和流化床大颗粒造粒工艺2种。无论哪种造粒工艺,最终产品的温度是生产中一个重要的质量控制指标,温度过高,会导致尿素颗粒产品在包装、储存和运输的过程中产生板结、粉化、粘袋和包装袋发硬变脆等现象,造成产品外观质量下降,既给产品包装运输带来困难,又影响了尿素产品的销售,甚至遭到用户的投诉,给企业效益和品牌形象造成负面影响。因此,选择合适的产品冷却工艺对成品质量保障至关重要。山西阳煤丰喜泉稷能源有限公司(以下简称丰喜泉稷)520 kt/a尿素装置采用高塔喷淋造粒工艺生产中颗粒尿素,夏季成品粒子温度达7075 ℃,同时由于冷却过程产生大量粉尘,准备增设塔顶粉尘回收装置,即原造粒系统的设计已经无法满足成品粒子的冷却需求,尿素装置成品粒子冷却系统改造势在必行。为此,我们对尿素粒子流化床冷却技术和Solex粒子冷却技术进行了调研和综合分析比较。

1  尿素粒子冷却方案分析与对比

1.1  流化床冷却器简介及其技术特点

起初,我们主要考虑的是传统的流化床冷却器。流化床冷却器用空气作为冷却介质,尿素颗粒在流化状态下与空气接触,利用空气和成品颗粒的温差进行冷却;流化空气由风机提供,因尿素颗粒呈流化状态,冷却过程会产生大量粉尘,需增设粉尘回收(旋风分离或湿法洗涤)装置和引风机;另外,为满足夏季湿热天气下能够生产合格产品,需增设空气除湿设备。总之,尿素粒子流化床冷却工艺具有设备多、流程长、装置占地面积大、操作维修复杂、动力消耗高等先天性缺陷。如今,随着能源价格的节节攀升,节能减排、降本增效越来越受到尿素企业的重视,其固有缺点的逐渐暴露使得尿素企业对流化床冷却器的使用变得非常慎重。

1.2  Solex尿素板冷器简介及其技术特点

丰喜泉稷在对周边技术领先的大型尿素装置产品冷却工艺进行考察和学习时,了解到河南心连心3 300 t/d中颗粒尿素装置、江苏灵谷化工2 400 t/d小颗粒尿素装置、安徽昊源400 kt/a小颗粒尿素装置均采用了Solex尿素板冷器,因此着重对该工艺装置进行了调研和冷却方案评估。

加拿大Solex尿素板冷器是一种使用冷却水对产品进行间壁换热的装置,该技术将颗粒物料的密相输送原理、板式传热技术和精确的粉体传热模拟软件创新性地结合在一起。密相输送原理是JenikeJohansen19世纪60年代发现的,他们建立了固体粒子的特征理论并预见它们的流动能力,使得箱体和筒仓可被设计用于自由下料并可避免产生死区和架桥。典型的密相输送仓有垂直筒仓和下料锥,当有少量物料从密相输送仓内通过时,仓内的所有物料就会发生整体流动。为了达到均一的冷却效果,物料必须以均匀的速度通过冷却器的整个横截面;为了达到密相输送,必须在换热器的底部安装可以提供均匀流动的下料装置。如此一来,底部稳定而均匀的流动可使物料均一地通过冷却器的整个横截面。

Solex尿素板冷器的传热板组由一组立式传热板片组成,尿素颗粒从传热板片间均匀可控地自上而下依靠重力缓慢通过,当冷却水从传热板内通道自下而上流过时,通过热传导方式对传热板间的尿素颗粒进行冷却。Solex尿素板冷器由进料仓、传热板组、下料装置、控制系统4个部分组成。尿素颗粒从设备顶部进入进料仓,经进料仓均匀分布进入传热板板间通道,冷却水在传热板间流动,尿素颗粒的热量通过板壁传递,由冷却水移走,达到冷却目的;尿素颗粒在立式平行放置的板片之间缓慢下降,以适当的停留时间实现最佳的出料温度。在Solex尿素板冷器中,尿素颗粒缓慢、可控地流动,有效地防止了产品颗粒的磨损和破碎,可从根本上保证尿素产品颗粒的完整性和温度的均匀性,消除结疤、结块现象,保证最佳产品质量。

1.3  2种冷却方案的技术经济分析

Solex尿素板冷器技术与流化床冷却器技术的最大不同是不需要动设备,只要1Solex尿素板冷器即可满足工艺要求。2种冷却技术方案在相同的尿素产量(1 750 t/d)、相同的进料温度(75 ℃)、相同的出料温度(<50 ℃)、相同的年运行时间(每年的410月高温季节,共5 136 h)条件下,其技术经济指标的对比见表1

更多内容详见《中氮肥》2018年第6

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