兗新煤化尿素板冷器裝置投運與優化

　　摘 要: 兗礦新疆煤化工有限公司 60 萬 t 醇氨聯產項目于 2012 年竣工投產運營。其產能規模為 30 萬 t /a 甲醇和 52 萬 t /a 尿素，同時副產 2. 6 萬 t /a 硫酸及 5 萬 t /a 液氧。2020 年 4 月，對包裝系統增設了尿素板冷器裝置，將包裝尿素顆粒溫度降至 40 ～ 45 ℃，尿素粒度由 90. 25% 提升至 93. 32% ，滿足 GB/T 2440—2017《尿素》成品質量要求。通過回收尿素粉塵，每年可增收 686 526 元。

　　關鍵詞: 尿素板冷器裝置; 粉塵回收; 包裝系統; 尿素粒度; 溫度

　　張東旭; 楊雪嬌; 鄭和虎; 高余力， 氮肥與合成氣 發表時間：2021-11-09

　　兗礦新疆煤化工有限公司于 2012 年在新疆投資運營 60 萬 t 醇氨聯產項目。為提高產品質量，解決尿素包裝存在尿素顆粒溫度高、粉塵大、易結塊等現象，公司新增尿素板冷器裝置。

　　1 工藝簡介

　　1. 1 物料流程

　　尿素顆粒經過 1#皮帶傳輸到 1#轉運站上部，沿下料管進入尿素板冷器上部的料倉中，尿素顆粒依次經過 1#和 2#換熱板組，與其中的脫鹽水進行換熱降溫后，進入板冷器下部的門式下料器，落至 4#皮帶，送去包裝工序( 見圖 1) [1]。對應的設備見表 1。

　　1. 2 氣體流程

　　尿素板冷器裝置利用離心風機加快空氣流動，以及時移除粉塵和水汽組分。從外界大氣中抽吸的干燥空氣經離心風機加壓后，一路送至 2# 換熱板組上部，空氣體積流量約為2 000 m3 /h，可吹除尿素顆粒降溫后產生的粉塵及水汽組分，防止尿素顆粒結塊; 另一路送至 2#換熱板組下部，空氣體積流量約為 500 m3 /h，可吹除換熱板組表面的雜質和水汽組分。進入板冷器的空氣被抽至進料倉頂部出氣口后送至除塵器，可吹除夾帶的粉塵。

　　1. 3 冷卻水流程

　　尿素板冷器裝置采用脫鹽水( 蒸汽冷凝液) 作為冷卻水。從管網來的脫鹽水進入脫鹽水循環槽，經泵輸送后與循環水在板式換熱器中換熱，冷卻水進入換熱板組后，與尿素顆粒進行換熱，使其溫度低于 50 ℃。

　　2 優化與調整

　　2020 年 5 月—7 月，逐步調整與優化尿素板冷器的工藝指標，取得了明顯的效果。

　　2. 1 調整料位倉參數

　　裝置投用初期，料位倉控制在 30% 左右，門式下料器自調開度波動很大，導致 4#皮帶出現溢料現象。根據實際情況，逐步修正料位倉料位參數，最終將料位倉控制在 8% 至 14% 。此時門式下料器開度不會過快，溢料現象也明顯改善，系統操作穩定[2-3]。

　　2. 2 優化出料溫度

　　結合新疆晝夜溫差大的實際情況，適時優化出料溫度為 40 ～ 45 ℃，結果完全可行。當中央控制室( DCS) 界面上出料溫度 < 40 ℃ 時，聯系現場查看板冷器裝置情況，及時調整循環水量或冷卻水量至正常指標，維護系統正常運行。

　　2. 3 控制進料溫度

　　由于條件限制，現階段主要通過沖洗粉塵回收裝置來控制進料溫度。由于新疆季節性溫差明顯，夏季時進料溫度易超標，一般巡檢需測量尿素顆粒溫度，進而判斷沖洗粉塵的時間及次數，控制去進料倉的溫度在正常范圍內[4]。

　　3 質量改善

　　通過尿素板冷器提前除去部分粉塵，最終產品質量明顯改善，相關數據見表 2。

　　由表 2 可見: 對比 2019 年與 2020 年同時期尿素 粒 度，夜 班 提 升 了 3. 53% ，白 班 提 升 了 3. 26% ; 2019 年 7 月，尿素平均粒度為 90. 25% ，至 2020 年 7 月提升為 93. 32% 。實際生產證明，增加尿素板冷器可改善尿素成品的尿素粒度。

　　按照 GB /T 2440—2017《尿素》標準，所制得的尿素為優等品，增強了產品競爭力。

　　4 經濟效益

　　根據粉塵回收清理報告，整理尿素板冷器穩定運行時的數據( 見表 3) 。

　　由表 3 可知: 回收尿素粉塵的平均質量( 按 50 kg /袋計算) 為1. 94 t /d，按尿素粉塵的價格為 1 050 元/t 計算，可節約支出 2 037 元/d; 每噸尿素蒸 汽 消 耗 為1. 08 t，按 2. 5 MPa 蒸 汽 價 格 為 120 元/t 計算，可節約蒸汽消耗為 251. 42 元/d。一年按 300 d 計算，每年回收尿素粉塵與節約蒸行干燥，但原設計中沒有相應的排放口，可將機冷卻器出口處的漏點檢測儀、溫度測點的法蘭接口作為排放口。此種方法通量有限且干燥效果較差，易造成氮氣循環通道結冰堵塞。

　　在增壓機水冷器后管線低點處設置排氣口，選用通徑為 DN100 的管道，并將排放口引到高點處。此種方法縮短了開車干燥所需的時間，保證干燥的效果，避免冷箱堵塞影響負荷。

　　4. 3 閃蒸氣壓縮機增加精濾除油器

　　LNG 儲罐正常蒸發產生的閃蒸氣經往復式壓縮機提壓到 0. 35 MPa 后進入液氮洗冷箱，經氮氣冷卻器、原料氣冷卻器降溫，在甲烷精餾塔內液化為 LNG。

　　往復式壓縮機為 DW-26. 5 /0. 2-3. 5 型，氣缸采取無油潤滑，但是活塞桿內刮油環出現磨損，曲軸箱內的潤滑油被帶入氣缸一段時間后，堵塞冷箱內閃蒸氣通道，造成閃蒸氣無法回收[3]。為此在閃蒸氣出口增加精濾除油器，通過高效除油濾芯將閃蒸氣中夾帶的油徹底除去。

　　4. 4 尾氣壓縮機自動調節回路

　　甲烷精餾塔頂部尾氣中 CO、H2 等有效成分質量分數為 80% 以上，體積流量為 5 800 m3 /h，通過 MW-80 /0. 64-32 型往復式壓縮機提壓到 3. 2 MPa，返回到變換裝置后回收利用。啟動尾氣壓縮機回收尾氣，但因尾氣放空調節閥是氣動蝶閥，調節線性差，造成甲烷回收塔壓力波動幅度大。當壓力低于 0. 13 MPa 時，造成甲烷回收塔底部 LNG 送不出去。實際運行中尾氣放空調節閥必須保留 10% 的開度以保證甲烷精餾塔壓力的穩定，但尾氣不能被全部回收，造成能耗增高。 通過反復論證研究，將尾氣壓縮機一回一調節閥由手動調節改造為自動調節，保證甲烷精餾塔壓力的穩定。同時，尾氣放空閥只作為開關使用，不用于甲烷精餾塔壓力的調節[4]。在保證壓力穩定的前提下，通過改造將尾氣全部回收。

　　4. 5 改造煤氣冷卻放空管線

　　液氮洗開車導氣前先對原料氣管道進行置換，置換介質為低溫甲醇洗出來合格的凈化氣，溫度為 - 45 ℃ 以下。置換排放位置在分子篩吸附器進口處，此段管線材質為碳鋼，通徑為 DN25，接入火炬總管。置換過程中低溫凈化氣直接通過碳鋼管線去火炬，火炬總管材質為碳鋼，允許承受最低溫度為 - 20 ℃。為防止碳鋼管道在低溫下凍裂，將置換管線更換為耐低溫合金鋼鋼管，并接到水浴池的入口。置換時的低溫氣體，經水浴池復熱后再送到火炬總管，消除安全隱患。

　　6 結語

　　針對副產 LNG 液氮洗裝置采用氮氣循環回路補充冷量運行中出現的問題進行相應解決，并在實際運行中進一步摸索經驗，全方位實施精細化管理，保證裝置安穩長滿優運行。