夏禮鵬，楊 濤

(中海石油化學(xué)股份有限公司，海南東方 572600)

中海石油化學(xué)股份有限公司富島一期尿素造粒裝置采用海德魯流化床大顆粒造粒工藝，設(shè)計(jì)年產(chǎn)52萬(wàn)t尿素。尿素成品篩分設(shè)備中的振動(dòng)篩會(huì)在運(yùn)行中出現(xiàn)篩網(wǎng)堵料情況，導(dǎo)致振動(dòng)篩電流高損壞設(shè)備，以及破碎機(jī)進(jìn)料多引起系統(tǒng)返料比升高、造粒運(yùn)行周期縮短、尿素產(chǎn)品質(zhì)量不合格等后果。認(rèn)識(shí)到振動(dòng)篩堵料的危害，通過(guò)深入剖析其堵料影響因素，采取針對(duì)性措施，優(yōu)化操作和維護(hù)，實(shí)現(xiàn)造粒系統(tǒng)“安穩(wěn)長(zhǎng)優(yōu)”運(yùn)行。

1 海德魯流化床造粒工藝

質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為96%的尿素溶液，與甲醛與尿素的反應(yīng)物(UF溶液)混合，控制壓力為0.11～0.13 MPa后送入造粒機(jī)各噴頭，經(jīng)過(guò)霧化空氣進(jìn)行噴霧造粒。造粒機(jī)出來(lái)的顆粒尿素送冷卻器進(jìn)行降溫，再通過(guò)斗提機(jī)送到2臺(tái)振動(dòng)篩進(jìn)行篩分。每臺(tái)振動(dòng)篩內(nèi)有2層篩網(wǎng)，上層篩分出直徑為4.75 mm以上的顆粒去破碎機(jī)，破碎后達(dá)到要求粒徑的尿素返回造粒機(jī)作晶種；下層篩分出直徑為2.00 mm以下的顆粒返回造粒機(jī)作晶種。下層篩網(wǎng)中直徑為2.00～4.75 mm的粒徑尿素經(jīng)過(guò)成品皮帶計(jì)量后送至成品倉(cāng)庫(kù)。造粒系統(tǒng)固體回路流程見(jiàn)圖1。

圖1 造粒系統(tǒng)固體回路流程

2 振動(dòng)篩堵料現(xiàn)象和處理原則

2.1 堵料現(xiàn)象

振動(dòng)篩堵料后，其電機(jī)電流會(huì)上漲。若上篩網(wǎng)堵料，成品和小顆粒尿素會(huì)進(jìn)入破碎機(jī)，使其料位上漲較快，而成品皮帶中尿素減少；若下篩網(wǎng)堵料，小顆粒尿會(huì)進(jìn)入成品，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不合格。

2.2 堵料處理原則

當(dāng)振動(dòng)篩運(yùn)行中間斷出現(xiàn)高電流報(bào)警，可初步判斷篩網(wǎng)出現(xiàn)輕微堵料。適當(dāng)減少造粒機(jī)出料，同時(shí)迅速檢查破碎機(jī)進(jìn)料中是否含成品和小顆粒，以及成品皮帶中小顆粒數(shù)量是否偏多。必要時(shí)調(diào)整斗提機(jī)出料分布板，使2臺(tái)振動(dòng)篩重新分配進(jìn)料，減少電流高的篩網(wǎng)負(fù)荷。當(dāng)振動(dòng)篩電流持續(xù)上漲且篩網(wǎng)下料較少，說(shuō)明堵料較嚴(yán)重，則大幅度減少造粒機(jī)出料，同時(shí)將造粒系統(tǒng)減至50%負(fù)荷運(yùn)行。待斗提機(jī)電流降至22 A以下時(shí)，切斷堵料振動(dòng)篩進(jìn)料后進(jìn)行空篩，合格后再恢復(fù)運(yùn)行。

3 振動(dòng)篩堵料原因分析及處理

3.1 工藝操作原因

(1)尿素顆粒強(qiáng)度不夠粉化

海德魯流化床大顆粒造粒技術(shù)要求在尿液進(jìn)料中添加甲醛以作為防結(jié)塊劑[1]。甲醛含量低會(huì)造成尿素顆粒凝結(jié)強(qiáng)度不夠，顆粒之間及顆粒與設(shè)備之間碰撞后，尿素易被粉化，進(jìn)入振動(dòng)篩后其粉塵含量高，易黏結(jié)在篩網(wǎng)篩孔上，引起堵料。因此，生產(chǎn)中要控制甲醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45%～0.55%(盡量高限控制)。

此外，造粒機(jī)溫度過(guò)高，導(dǎo)致噴頭霧化噴灑的微小液滴在接觸到晶種表面之前，水分即被完全蒸發(fā)，導(dǎo)致粉塵大量生成[2]，同時(shí)加速了尿素顆粒粉化。造粒機(jī)溫度過(guò)低，會(huì)造成產(chǎn)品水分含量不合格。因此，應(yīng)控制蒸發(fā)真空合格，保持尿液溫度為128～133 ℃，造粒機(jī)床層溫度為105～110 ℃[3]。

(2)造粒機(jī)出料量變多

造粒機(jī)出料閥突然開(kāi)大、抽料器頻率變大以及共振,都會(huì)造成出料增多，引起篩網(wǎng)堵料。因此，總控人員要精心操作出料閥，多與現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)閥位，閥位偏差大時(shí)要及時(shí)調(diào)整?，F(xiàn)場(chǎng)巡檢人員多關(guān)注抽料器頻率，2臺(tái)振動(dòng)篩的頻率不能相同，防止共振。如需調(diào)整抽料器頻率，總控人員要及時(shí)關(guān)小出料閥，防止出料過(guò)多引起篩網(wǎng)堵料。

造粒機(jī)為雙出料閥控制，針對(duì)出料閥操作進(jìn)行優(yōu)化：生產(chǎn)中，總控將其中1個(gè)投自控(自控閥對(duì)應(yīng)的抽料頻率不能過(guò)小，防止造粒機(jī)料位波動(dòng)時(shí)自控閥反應(yīng)不及時(shí))；另一個(gè)手控操作，有效避免造粒機(jī)因料位波動(dòng)引起出料過(guò)多。

(3)冷卻器出料量變多

冷卻器流化空氣風(fēng)量變大及末端溢流擋板松動(dòng)，使出料量增多，造成振動(dòng)篩積料堵塞。總控人員調(diào)整風(fēng)門(mén)的幅度不能過(guò)大，并和現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)風(fēng)門(mén)開(kāi)度，控制風(fēng)量在正常范圍內(nèi)。巡檢時(shí),要多檢查確認(rèn)冷卻器出料末端擋板是否固定。

(4)斗提機(jī)進(jìn)料分布不均

斗提機(jī)進(jìn)料尿素分布不均或堵塞，使進(jìn)入斗提機(jī)料斗的物料質(zhì)量相差較大，送往振動(dòng)篩的量忽多忽少，引起篩網(wǎng)堵料。當(dāng)出現(xiàn)斗提機(jī)進(jìn)料分布不均時(shí)，及時(shí)觀察冷卻器流化狀態(tài)，流化效果變差時(shí)，及時(shí)處理。同時(shí)檢查斗提機(jī)進(jìn)料口溫度是否一致，若溫差大則說(shuō)明進(jìn)料分布不均。

(5)系統(tǒng)負(fù)荷高

系統(tǒng)負(fù)荷過(guò)高，容易造成篩網(wǎng)堵料。生產(chǎn)中要控制進(jìn)入造粒機(jī)的尿液質(zhì)量流量小于78.5 t/h(滿負(fù)荷設(shè)計(jì)值)。若將尿液槽尿液送入蒸發(fā)系統(tǒng)，則尿液總的質(zhì)量流量小于82.0 t/h，保證進(jìn)入振動(dòng)篩的尿素不超負(fù)荷。

3.2 設(shè)備原因

3.2.1 斗提機(jī)大皮帶跑偏

斗提機(jī)大皮帶跑偏會(huì)造成出料分布板進(jìn)入2臺(tái)振動(dòng)篩，造成尿素顆粒不均衡，進(jìn)料多的振動(dòng)篩不能及時(shí)篩分而積存堵料。針對(duì)此情況，生產(chǎn)中保證斗提機(jī)導(dǎo)向器處于中間位置，同時(shí)監(jiān)控斗提機(jī)大皮帶，發(fā)現(xiàn)其跑偏時(shí)，適當(dāng)調(diào)整出料擋板，使2臺(tái)振動(dòng)篩受料均勻。必要時(shí)，聯(lián)系設(shè)備人員調(diào)整斗提機(jī)大皮帶，減少跑偏幅度。

3.2.2 振動(dòng)篩故障

(1)篩網(wǎng)內(nèi)部尿素顆粒分布不均，使其不能及時(shí)散開(kāi)，易造成局部堆積堵料。因此，在停機(jī)更換篩網(wǎng)的同時(shí)，關(guān)注篩網(wǎng)進(jìn)料分布板是否有損壞(見(jiàn)圖2)。

圖2 篩網(wǎng)進(jìn)料分布板

(2)振動(dòng)篩內(nèi)每層篩網(wǎng)中都有洗滌球，每個(gè)球的直徑為50.00 mm，材質(zhì)主要為氯丁橡膠。其作用是清潔篩網(wǎng)，防止篩孔被尿素顆粒堵塞。若洗滌球因磨損導(dǎo)致其體積變小，則清潔能力變差。因此，要嚴(yán)格把控清洗球的質(zhì)量和直徑大小，一旦磨損嚴(yán)重，及時(shí)更換(見(jiàn)圖3)。

圖3 變小的洗滌球

(3)若上篩網(wǎng)破損，大顆粒尿素會(huì)進(jìn)入成品，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不合格(見(jiàn)圖4)。若下篩網(wǎng)破損，大量的成品尿素進(jìn)入造粒機(jī)再次長(zhǎng)大，超大晶種經(jīng)過(guò)新一輪造粒后長(zhǎng)成粒徑≥4.75 mm的大顆粒，經(jīng)破碎機(jī)后造粒系統(tǒng)整體尿素顆粒量增加；小晶種經(jīng)過(guò)新一輪造粒后沒(méi)有長(zhǎng)成成品顆粒，而返料中的成品變成大顆粒。系統(tǒng)返料比升高，引起振動(dòng)篩高負(fù)荷，導(dǎo)致堵料。

圖4 篩網(wǎng)出現(xiàn)破損

跟蹤破損篩網(wǎng)后發(fā)現(xiàn)，由于洗滌球中氯丁橡膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%時(shí)，其彈性大。當(dāng)洗滌球撞擊篩網(wǎng)后，篩網(wǎng)易破裂。降低氯丁橡膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%后，彈性略有降低，既可以保證篩網(wǎng)的篩分效果，又可以最大限度延長(zhǎng)篩網(wǎng)的使用時(shí)間。更換洗滌球，保證質(zhì)量合格的同時(shí)，還要保證篩網(wǎng)的強(qiáng)度。

(4)篩網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，因內(nèi)部粉塵集聚、黏結(jié)，造成網(wǎng)眼變小或堵眼，部分成品顆粒進(jìn)入破碎機(jī)，造成晶種逐漸增加。系統(tǒng)的返料比升高，引起篩網(wǎng)超負(fù)荷，導(dǎo)致堵料。在生產(chǎn)中，應(yīng)確保振動(dòng)篩除塵管線暢通，除塵管軟連接不能干癟影響吸塵效果；每次造粒停機(jī)時(shí)，檢查篩孔大小變化，必要時(shí)清理篩網(wǎng)粉塵。

(5)在停機(jī)更換篩網(wǎng)時(shí)，若篩網(wǎng)之間的間隙、篩網(wǎng)與邊框的間隙增大，會(huì)造成部分尿素顆粒漏料走短路，返料比升高而引起篩網(wǎng)堵料。安裝篩網(wǎng)時(shí)，上下層不能錯(cuò)裝，每層篩網(wǎng)的傾斜角度要準(zhǔn)確；向下坡度安裝，后一層篩網(wǎng)角度必須比前一層低，上下層篩網(wǎng)上部要在同一平面，防止角度變化大引起堵料。

(6)篩網(wǎng)傾斜角度基本是固定的，只要振動(dòng)篩底架保持水平，即保證傾斜度為4°(見(jiàn)圖5)。若傾斜度小于4°，尿素自行流動(dòng)不暢，會(huì)在篩網(wǎng)內(nèi)堆積引起堵料；若傾斜角度大于4°，進(jìn)入上篩網(wǎng)的部分成品和小顆粒來(lái)不及篩分就進(jìn)入破碎機(jī)，造粒機(jī)晶種增多，返料比升高，從而造成篩網(wǎng)負(fù)荷高引起堵料。因此，在生產(chǎn)中多檢查振動(dòng)篩石墨滑塊厚度，若減薄嚴(yán)重、傾斜角度過(guò)大，及時(shí)停機(jī)并聯(lián)系設(shè)備人員更換。在停機(jī)更換或調(diào)整振動(dòng)篩鋼絲繩時(shí)，保持篩網(wǎng)底架水平。

圖5 篩網(wǎng)傾斜角度

(7)振動(dòng)篩齒輪箱電機(jī)皮帶過(guò)松、打滑，引起振動(dòng)篩擺幅不夠，篩網(wǎng)內(nèi)洗滌球動(dòng)力不足，清潔篩網(wǎng)的能力變差，造成篩網(wǎng)堵料。在生產(chǎn)中要時(shí)常檢查皮帶運(yùn)行情況，皮帶及皮帶輪的溫度不能超過(guò)60 ℃，若溫度過(guò)高，及時(shí)降溫。此外，發(fā)現(xiàn)皮帶過(guò)松或出現(xiàn)裂紋時(shí)，及時(shí)更換。

(8)環(huán)境濕度高易使篩網(wǎng)黏接，造成篩孔堵塞，引起篩網(wǎng)堵料。天氣潮濕或雨天時(shí)，及時(shí)關(guān)好門(mén)窗。另外，適當(dāng)關(guān)小振動(dòng)篩除塵管線閥門(mén)，防止從振動(dòng)篩底部吸入大量濕空氣，使篩網(wǎng)受潮黏結(jié)，引起堵料。

(9)當(dāng)振動(dòng)篩大顆粒、成品、小顆粒下料管堵塞或流通量減小時(shí)，尿素顆粒會(huì)溢流至篩網(wǎng)，引起振動(dòng)篩無(wú)法下料，造成篩網(wǎng)堵料。此時(shí)，要及時(shí)疏通下料管線。在停運(yùn)振動(dòng)篩時(shí)，徹底清理下料管管口濾網(wǎng)處的大塊結(jié)晶尿素，防止濾網(wǎng)堵塞不出料，引起振動(dòng)篩堵料。

3.2.3 成品導(dǎo)向器下料管跑位

生產(chǎn)中,振動(dòng)篩下料導(dǎo)向器(H156A/B)內(nèi)成品導(dǎo)料管跑位，部分成品尿素被送往造粒機(jī)，造成返料比升高，導(dǎo)致振動(dòng)篩超負(fù)荷，引起堵料。因此，應(yīng)定期清理H156A/B內(nèi)粉塵，防止成品導(dǎo)料管支撐板底部粉塵集聚、結(jié)塊，引起支撐板受力不平衡，造成成品下料時(shí)沖擊導(dǎo)料管跑偏移動(dòng)(見(jiàn)圖6)。此外，振動(dòng)篩出料成品管線振動(dòng)大也會(huì)引起成品導(dǎo)料管跑位，此時(shí)應(yīng)檢查振動(dòng)篩是否下墜而與成品下料管擠壓產(chǎn)生摩擦。若出現(xiàn)上述情況，聯(lián)系設(shè)備人員調(diào)整振動(dòng)篩吊繩，減少摩擦。

圖6 清理H156A/B內(nèi)粉塵并加固成品導(dǎo)料管

3.2.4 破碎機(jī)輥間距過(guò)小

破碎機(jī)輥間距過(guò)小，直接導(dǎo)致大顆粒尿素破碎后粉塵增多，返回造粒機(jī)成為晶種，引起系統(tǒng)粉塵增多[4]。同時(shí)，在造粒機(jī)同樣工況下產(chǎn)生的小顆粒尿素增多，返料比升高，引起振動(dòng)篩負(fù)荷增高，造成堵料。此外，系統(tǒng)粉塵含量增加，也加大了粉塵堵塞篩網(wǎng)孔的風(fēng)險(xiǎn)。因此，破碎機(jī)輥間距過(guò)小時(shí)要及時(shí)調(diào)大，嚴(yán)格控制破碎后的顆粒粒徑在0.90～1.30 mm之間。定期分析產(chǎn)品粒度分布，調(diào)整破碎機(jī)輥間距；定期清理滾筒間的結(jié)疤，清洗造粒機(jī)時(shí)徹底清洗結(jié)疤(見(jiàn)圖7)，保證破碎機(jī)效果，避免粉塵增多[3]。

圖7 破碎機(jī)停機(jī)時(shí)清理滾筒上結(jié)疤尿素

4 防止振動(dòng)篩堵料的改進(jìn)措施

4.1 定期沖洗除塵管線

各個(gè)除塵點(diǎn)設(shè)置有除塵管線，用于收集粉塵。以前在大修時(shí)才安排徹底沖洗這些管線?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，運(yùn)行一段時(shí)間后，各除塵點(diǎn)粉塵沉積較多，除塵管線被粉塵堵死。可增加沖洗頻次，并在造粒裝置停運(yùn)時(shí)徹底沖洗斗提機(jī)、振動(dòng)篩給料器、振動(dòng)篩除塵管線，保證各除塵管暢通，減少振動(dòng)篩內(nèi)粉塵含量(見(jiàn)圖8)。

圖8 停車(chē)時(shí)接管引流，沖洗疏通振動(dòng)篩除塵管線

4.2 增設(shè)除塵點(diǎn)

通過(guò)對(duì)H156A/B增設(shè)除塵管線(見(jiàn)圖9)并定期疏通，減少尿素顆粒間的粉塵含量，同時(shí)也減少進(jìn)入造粒機(jī)的粉塵量。

圖9 H156A/B上部新增除塵管

4.3 更新除塵風(fēng)機(jī)和電機(jī)

原除塵風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)空氣質(zhì)量流量為8 250 kg/h，無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)除塵需求。通過(guò)更新成質(zhì)量流量為16 500 kg/h的風(fēng)機(jī)，有效減少生產(chǎn)中振動(dòng)篩及其前后設(shè)備內(nèi)部尿素粉塵含量[4]。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上優(yōu)化控制和改進(jìn)措施，尿素振動(dòng)篩堵料頻次明顯減少并得到有效控制，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，延長(zhǎng)了造粒機(jī)的運(yùn)行周期。