苗立冬

(河北正元氢能科技有限公司，河北沧州 061000)

1 造粒塔除尘现状

造粒塔是尿素颗粒生产中的关键设备，通过自然通风或机械强制通风使融熔尿素在下落过程中冷却、干燥后形成颗粒，在此过程中尿素造粒塔顶部的排放气中会夹带大量的尿素粉尘。这些尿素粉尘大部分降落在附近的地面上，腐蚀道路和建筑物、危害部分作物的生长，对周边环境造成了污染，其夹带的尿素粉尘造成了产品浪费，也增加了生产成本消耗。尿素造粒塔的粉尘排放对环境的污染问题是长期困扰各尿素生产企业的技术难题。

现行高塔造粒粉尘执行标准为GB 16297—1996 《大气污染物综合排放指标》中二级排放限值要求，即排放质量浓度≤120 mg/m3，排放质量流量≤236 kg/h。

2017年9月29日国家发布了HJ 864.1—2017 《排污许可证申请与核发技术规范 化肥工业-氮肥》，规定了合成氨企业针对所有工段的有组织排放、无组织排放的环保处理技术，尿素造粒塔气体排放已被环保部门列为粉尘监测排放口。《化学肥料工业大气污染物排放标准》(征求意见稿)(氮肥)研讨会于2017年12月6日在北京召开，公布的尿素造粒塔颗粒物排放质量浓度限值为30 mg/m3，将“特别排放限值(质量浓度)”确定为20 mg/m3。

行业内应对尿素高塔造粒产生的粉尘有电除尘、布袋除尘、电袋复合除尘、湿法洗涤等多种处理方法。但目前几乎没有成熟的、可靠的技术方案解决尿素造粒塔粉尘问题。上海境业环保能源科技股份有限公司采用袋式除尘器应用于造粒塔顶，合肥瑞鑫化工科技有限公司推广水洗塔式除尘方式，阳煤正元化工集团将自然通风过滤网水洗除尘方式应用于旗下企业。

尿素造粒塔塔顶粉尘回收技术有干法和湿法两类，目前应用较普遍的是采用水吸收的湿法粉尘回收技术，即在造粒塔顶出风口上方安装塔式水洗除尘装置，通过水自上往下喷淋的方式与上升的含尘气体逆流接触，吸收其中的尿素粉尘。该尿素粉尘回收装置存在尿素造粒塔阻力大的弊端，虽然在尿素造粒塔排放气出口加装风机可有效降低尿素造粒塔阻力，但是投资和运行费用将大大增加，此外还存在除尘效果不理想及由于安装位置较高带来的检维修不方便等问题。干法粉尘回收技术主要为袋式除尘，虽然除尘效果较好，但是尿素粉尘附着于滤袋上很难清除，气流阻力很大，需要更大更多的风机用来通风，得不偿失[1-3]。

从经济角度来讲，自然通风的方式更加节能；从除尘效果来讲，过滤式袋除尘效果更好。增加除尘装置等于增大了风阻，尿素造粒温度升高；水洗除尘带出水汽，造成拖尾现象，而袋式除尘存在尿素粉尘黏附于袋除尘滤袋上难以清除的问题[4]。因此,结合各除尘方式优点的新型尿素造粒塔粉尘回收装置应运而生。

2 新型尿素造粒塔粉尘回收装置创新方案

2.1 实施方案

(1) 在造粒塔顶百叶窗处安装专用除尘过滤网，配合安装水洗喷头，将尿素粉尘洗涤吸收；安装专用除尘过滤网，对经洗涤吸收后的排放气进行除雾。

(2) 在造粒间顶部增设吸收液收集槽。

(3) 设置2台循环吸收泵，洗涤吸收液循环使用，尿素质量分数达到约10%后送至尿素系统尿液槽，生产尿素。

(4) 设置2台清洗泵，利用尿素装置的解吸液对除尘过滤网及喷头进行定期清洗。

(5) 粉尘回收配套电气仪表等设施。

2.2 主要流程

尿素造粒塔顶粉尘回收装置采用原塔自然通风，不外加强制通风设施。整套装置布置在造粒间和造粒塔顶部，操作、维护简便，与生产系统合为一体。吸收粉尘后的溶液循环使用，当溶液中尿素浓度达到一定值后返回尿液槽，重新造粒。

2.2.1 空气流程

造粒塔内与尿素颗粒逆流接触后的热空气经过造粒间侧面通道，热压头增加后进入吸收区，吸收区安装有专用粗过滤网及锥形实心喷头，上升的热空气中夹带微粒尿素，与侧面喷头喷出的循环吸收液充分接触后，进入分离段除去夹带的液滴。含尘热空气经吸收粉尘微粒后进入第二层细滤网进行分离错流捕获水雾，除去大量雾滴后的饱和空气温度已经降低，含尿素微粒的冷凝液滴落入收集池，处理后的气体从造粒塔顶排放，充分解决了吸收液滴带出造粒塔外的情况。

2.2.2 液体流程

以现有尿素装置的解吸液为吸收液，解吸液进入冲洗水槽，经冲洗水泵直接进入洗涤喷头，冲洗除雾滤网及补液，清洗吸收液收集至循环水槽作为循环液循环使用，循环液经过喷淋循环泵加压进入洗涤喷头吸收洗涤粉尘，吸收后的循环液又收集至循环水槽及循环泵缓冲槽，然后循环使用，尿素质量分数达到约10%后送至尿素系统尿液槽，生产尿素。

2.2.3 粉尘回收流程

粉尘回收装置原始开车时，先通过布置在粉尘回收装置侧面的洗涤喷头向循环水槽补加尿素解吸塔出来的解吸液，当补加到一定液位时，开启喷淋循环泵，吸收液通过吸收喷头，喷淋洗涤粉尘，并循环吸收。

3 技术的先进性

该装置采用自然通风，空气环形侧出、侧喷吸收的结构方式，相比垂直喷淋结构，通气面积增大，阻力减小，不需要增加强制通风设施即可正常运行，降低了运行成本，同时减小了投资；采用了多层高空隙率专有填料，由于在网格上形成连续封闭的水膜，吸收效果大大优于垂直喷淋方式。该装置装设在造粒塔顶部出风口边缘，增加塔高度小，巡检、维修更加方便；施工周期短，对生产影响较小，适用于新建造粒塔及对现有造粒塔的改造。

4 装置运行效益

该尿素造粒塔年产80万t尿素,装置日耗电量2 880 kW·h，夏季日耗水量约264 t。

随水分蒸发及时补充水分，每日排放吸收液1次，排放尿液质量分数为10%，每次排放量30 t。

以海淡水6.45元/t、电价0.58元/(kW·h)、尿素1 650元/t(2020年5月价格)计算,则每天产生经济效益1 576.8元。

改造前尿素造粒塔外排废气中颗粒物最高排放质量浓度≥200 mg/m3，不符合GB 16297—1996的要求。改造后废气经喷淋循环泵处理后，由100 m高造粒塔顶排放，外排废气中颗粒物最高排放质量浓度为24.2 mg/m3，最高排放质量流量为24.2 kg/h，均符合GB 16297—1996中二级排放限值要求(排放质量浓度≤120 mg/m3，排放质量流量≤236 kg/h)；氨最高排放质量流量为3.76 kg/h，符合GB 14554—1993 《恶臭污染物排放标准》中排放限值要求(排放质量流量≤75 kg/h)。

经检测,厂界外无组织排放颗粒物最高排放质量浓度为0.446 mg/m3，符合GB 16297—1996中无组织排放限值要求(颗粒物质量浓度≤1.0 mg/m3)；氨最高排放质量浓度为0.74 mg/m3，符合GB 14554—1993中排放限值要求(排放质量浓度≤1.5 mg/m3)。

经检测,厂界四周昼间噪声为57.4～62.4 dB，夜间噪声为49.0～54.9 dB，均符合GB 12348—2008 《工业企业厂界环境噪声排放标准》中3类标准要求(昼间噪声≤65 dB，夜间噪声≤55 dB)。

5 结语

该装置运行满足除尘要求，监测数据符合GB 16297—1996中二级排放限值的要求(排放质量浓度≤120 mg/m3，排放质量流量≤236 kg/h)。改造后新增经济效益83.304万元/a。尿素造粒塔顶采用粉尘回收装置后，对正常生产几乎无影响，既降低了环境污染问题,又回收了尿素粉尘,增加了成品产量，降低了对周边环境的危害，符合国家环保产业政策,具有良好的经济效益、环保效益和社会效益。