尿素产品结块的原因及预防措施

高波+杜兆忠+杨军+赵永胜

摘 要：本文针对产品尿素结块原因进行初步分析，指出蒸发造粒过程中应注意的问题，并就结块的预防措施提出建议。

关键词：结块;原因分析;预防措施

中图分类号： TQ44            文献标识码： A            文章编号： 1673-1069（2016）30-175-2

1  尿素结块的危害

尿素产品质量直接关系着企业的信誉和经济效益，一直是我厂乃至全公司关注的话题，结块尿素是影响产品质量的重要因素之一。出现结块尿素后就要将其回收，过筛，然后回炼，不仅影响了产量，还增加了能耗。

2  蒸发系统流程介绍

来自尿液槽（V302）的尿液由尿液泵（P303A/B）泵至一段蒸发加热器（E401），尿液流量由FIC401/FPV401调节控制。来自一段蒸发分离器的尿液流至二段蒸发加热器（E402）/二段蒸发分离器（S402），再经P401A/B输送至造粒塔（G601）顶部的造粒喷头（G602）进行造粒。生产出的尿素粒子通过造粒塔的自然空气通风由140℃冷却至60℃，再经过刮料机（B604）、皮带输送机（B605）送至成品包装厂房进行包装。

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3  尿素粒子结块的主要影响因素

生产中出现结块尿素的主要原因有蒸发系统温度、真空度、喷头转速和进料量等诸多影响，下面我就详细介绍一下这些因素：

3.1 蒸发系统真空度的影响

蒸发一二段真空度高于正常指标，水分含量也随之升高，当水分过高时就会出现尿素粒子结块。所以控制好一、二段蒸发压力对尿素粒子的结块有着至关重要的作用。而影响一、二段蒸发压力因素有以下几点。

①蒸发负荷过重。

②进蒸发系统的尿液浓度未达到控制指标。

③蒸汽喷射器的动力蒸汽不足。

④蒸发气相的冷凝效果不好。

⑤蒸发设备有泄漏。

⑥分离器及出气管被结晶堵塞。

⑦仪表测量有误。

⑧低压系统C305的压力升高，导致蒸发气相流通不畅，背压增大。

3.2 蒸发系统温度的影响

蒸发一、二段分离器出液温度低于正常指标，会导致尿液中水分含量过高，喷头拉稀，导致粒子结块。引起蒸发温度降低的原因有以下几点：

①疏水阀故障，造成加热器壳侧冷凝液积存，换热能力下降。

②蒸发加热蒸汽压力偏低。

③加热器列管结垢，换热能力下降。

④进蒸发系统的尿液浓度未达到控制指标。

⑤冲洗操作不当，冲洗水量大，造成二段真空度下降。

3.3 喷头转速和进料量的影响

喷头转数与进料量不匹配造成粒子结块。一定的进料量，应对应一定的喷头转速，喷头转数过低会造成喷头溢流，导致粒子结块;喷头转速过高，会导致粒子粒度过小，粉尘增加。

3.4 外部蒸汽和冷凝液的影响

外部的蒸汽和冷凝液进入尿液管线会引起粒子结块。当外部的蒸汽和冷凝液进入尿液管线，会导致尿液中的水含量超标，造成粒子结块。我装置曾出现过的情况有：尿液管线的夹套蒸汽漏到尿液管线里。

3.5 杂质的影响

系统不干净，尿液中杂质多，造成喷头小孔严重堵塞。一般情况下我装置带进尿液的杂质有两种情况：

①回炼尿液时，会带进包装尿液袋的碎块。

②检修时残留在设备里的焊渣。

3.6 启动、倒换喷头的影响

启动倒换喷头对结块的影响有2种情况：

①在造粒前喷头未充分预热，喷头初始进料时，小孔被结晶尿素堵塞，造成喷头生产工况差，尿液溢流，形成结块尿素。

②初始造粒时负荷过高，喷头过料不稳，尿液溢流结块。

4 预防及处理措施

无论在什么情况下，一旦发现粒子结块，都应打循环，停止造粒，避免造成刮料机严重挂壁、造粒塔底板粘尿素引起刮料机超负荷。对于已结块的尿素采取回炼处理，我装置设有尿素回炼装置，将结块尿素用蒸汽冷凝液溶解后，用泵送入尿液槽，再返回蒸发系统重新造粒。这样可以将不合格产品回收利用，减少了损失。但溶解再造粒还是浪费了能耗，所以最好是优化操作，避免结块。

鉴于尿素结块的问题，装置技术人员和操作人员针对其影响因素展开了研究和技术探讨，并采取了以下预防及处理措施：

4.1 蒸发系统真空度的控制

将蒸发一、二段真空控制在正常指标范围内，根据对结块的原因分析制定了相应的措施：

若低压系统C305的压力升高，导致蒸发气相流通不畅时，打开C305气相放空，降低低压系统的压力。

当蒸发气相的冷凝效果不好时检查冷却水阀是否已经全开，冷却水压力是否够，排除不凝性气体。

当蒸发设备有泄漏时，及时查漏，消除设备缺陷。

生产中提高冲洗效果，一般每个班冲洗两次。停车时用热煮来消除结晶物。

由于负荷过重引起的结块可以酌情降低负荷。

由尿液浓度低引起的结块时要优化高压、低压系统操作，提高尿液浓度，检查闪蒸槽真空是否在指标范围内;如果分离器温度太低，且加热蒸汽量不够，可适当降低蒸发系统负荷。

4.2 蒸发系统温度的控制

将蒸发一、二段分离器出液温度控制在正常指标范围内，根据对结块的原因分析制定了相应的措施。

①开车过程抽真空与提温度相互配合，先提温度，后提真空，做到平稳操作。

②控制好冲洗水量和冲洗时间，防止真空度突然下降，把二段温度拉垮。

③当进蒸发系统的尿液浓度未达到控制指标时要优化高压、低压系统操作，提高尿液浓度，检查闪蒸槽真空是否在指标范围内。

④当疏水阀故障时，开副线排液，检修疏水阀。

⑤当加热器列  管结垢，换热能力下降时停车清除积垢。

4.3 喷头转速和进料量的控制

正常生产时，要使喷头转速与生产负荷相适应。一定的负荷对应一定的转速。

正常生产时负荷与喷头的对应表1。

表1

[蒸发负荷＼&喷头转速（现场）＼&喷头转速（DCS）＼&100%

95%

90%

85%

80%＼&270

260

255

250

248＼&710

700

690

680

670＼&]

4.4 外部蒸汽和冷凝液的防漏控制

在喷头造粒前，一定要切死关闭喷头的预热蒸汽，关闭熔融泵加水阀。严禁外部的蒸汽和冷凝液进入尿液管线，正常生产时，认真巡检，通过仔细检查导淋，可发现蒸汽或冷凝液进入尿液管线的位置，及时处理，防止结块。

4.5 尿液杂质的控制

系统不干净，尿液中杂质多，造成喷头小孔严重堵塞，引起喷头溢流，为防止尿液中杂质过多，首先将杂质的来源控制住，回炼尿素时，使用过滤器，并定时清洗过滤器。大检修做好设备管道的卫生清洗工作，防止焊渣留在设备管道里。正常生产中定时更换喷头，并拆洗换下的喷头，如果尿液带的杂质多，则缩短喷头更换周期，并检查尿液进口过滤网是否完好。

4.6 对开喷头操作控制

在造粒前喷头充分预热喷头，保证5分钟的预热时间。针对初始造粒时负荷过高，喷头过料不稳，尿液溢流结块现象，我装置于2008年加设了连接造粒管线和循环管线的副线，初始造粒前先将副线打开，然后启动造粒喷头，一边观察喷头有无溢流，一边缓慢关小副线，这样就可以避免初始造粒时负荷过高引起的尿素结块。

5  总结

本文通过长期对尿素蒸发造粒系统操作的跟踪对比和分析总结后，找出了系统最优操作。达到了减少或避免尿素结块的效果，最终提高了产品的合格率，有效地解决了实际生产中遇到的难题，减少了不必要的原料浪费。实现了装置的平稳运行，对实际操作和降低能耗有着重要的意义。