尿素生产企业特殊排放口粉尘回收利用计算方法探讨

郭世财　景占强

摘要 为实现节能降耗任务，2014年青海云天化国际化肥有限公司提出300kt/a尿素装置尿素造粒塔顶粉尘回收项目，采用四川美丰造粒塔粉尘回收专利技术（专利号：ZL2007 10049626.1）。洗涤器为敞开式排放口，且排放口含大量水汽，洗涤器规格为17m×8m×4.5m，如此大的敞开式排气方式基本无监测方法去监测污染物减排量和排放量。本文主要探讨如何计算特殊排放口粉尘回收利用量，从而确定污染物削减量。

关键词 尿素生产企业；计算方法；粉尘回收

中图分类号 TQ44 文献标识码 A 文章编号 2095—6363（2016）12—0087—02

2014年，青海云天化国际化肥有限公司提出300kt/a尿素装置尿素造粒塔顶粉尘回收项目，根据尿素粉尘直径小、极易溶于水这一特性，项目采用湿法回收技术，在造粒塔顶增加粉尘洗涤回收装置，采用四川美丰造粒塔粉尘回收专利技术。

1基本情况

1.1工艺流程

造粒塔洗涤回收装置主要由洗涤器、洗涤循环槽、洗涤液收集槽等构成。洗涤液收集槽收集的尿素溶液（简称：尿液）直接流入洗涤循环槽。其中一小部分经洗涤循环槽的溢流口溢流至尿液槽，经尿液泵加压后送回尿素蒸发系统。大部份尿液则和补充的新鲜冷凝液混合后，经洗涤循环泵加压后，进入尾气洗涤器的洗涤层。洗涤层内安装雾化喷头，尿液通过雾化喷头喷出的雾化小液滴覆盖尾气洗涤器，雾化小液滴与造粒塔内上升的尾气和粉尘逆流接触，尿素粉尘被液滴捕集、溶解，洗涤液汇入洗涤液收集槽中，经排液管口流入洗涤循环槽。在尾气洗涤器的洗涤层管线上安装控制阀，调节洗涤液量，控制液滴直径及喷洒范围；洗涤液采用大循环液量，并用补充新鲜水严格控制洗涤液的浓度，吸收效果得到了强化。洗涤后的尾气通过尾气洗涤器上部的收水层的高效除沫器，除去大部分气体中夹带的雾沫，吸收造粒塔尾气中的粉尘和氨后排入大气。尾气洗涤器收水层上部安装了喷淋冲洗喷头，喷出的冲洗液能覆盖尾气洗涤器，在喷淋冲洗喷头管线上安装控制阀，定期冲洗收水层。

1.2运行控制

1）洗涤液的温度：洗涤液收集槽中温度主要受天气及造粒塔生产负荷影响，气温高、生产负荷高，洗涤液温度会略高，春夏季29℃～33℃，秋冬季24℃～28℃。洗涤液温度变化幅度小，对尿素粉尘溶解影响不大。

2）雾化液滴的控制：企业通过调节洗涤层管线上的安装控制阀，可调节洗涤液量，控制液滴直径及喷洒范围。设计参数：实心螺旋喷嘴共三层267个，喷洒液滴大小可控制在1.5mm～2.0mm，喷洒角度120°。目前运行基本能维持日补水量约120m³。除进行冲洗喷头作业外其余时间几乎不调整喷头流量，所以雾化效果在每个周期内稳定。

3）雾化喷头清洗：企业通过长时间的运行总结发现，随着洗涤液循环浓度的不断升高，尿素粉尘洗涤效果在7～10天后会下降，雾化喷头出现堵塞现象，当分析发现洗涤液尿素含量较前一数据下降时，当班人员即开始人工清洗喷头（主要采取蒸汽吹扫措施），同时回收高浓度洗涤液，待清洗完成后重新补水开始下一运行周期。

2监测方法的确定

造粒塔顶洗涤槽高度只有4.5m，且洗涤槽内分布三层喷淋装置，含湿量过大且气流不稳定，根据《固定源废气监测技术规范》HJ/T397-2007，无法找到符合标准要求的长直烟道，现有监测技术根本无法采集通过造粒塔顶洗涤槽排放的尿素粉尘颗粒物。但为测算项目对粉尘（尿素颗粒物）减排效果，尽可能得到准确的监测数据，结合现场实际情况，本文采用氮元素转换法进行监测测算。

3选择氮元素转换法的原因

1）氮元素的来源单一：本项目采用湿法洗涤回收技术，尿素粉尘溶于洗涤液得到一定浓度的尿素溶液，回收到尿素装置经蒸发浓缩得到尿素产品，整个过程中氮元素的来源单一固定，故测定洗涤液中的总氮可在一定程度上客观反映尿素粉尘溶于洗涤液的量。氮[Nl元素物料衡算尿素[CO（NH₂）₂]的量计算公式为：C_尿素=2.14C_N。

2）尿素粉尘中其他杂质分析：尿素浓缩过程中会产生少量碱性气体，气体经尿素装置常压、低压吸收塔吸收后回到水解解析塔，经水解解析生成氨气和冷凝液，氨气由尿素装置泵泵回合成系统再利用，冷凝液回锅炉汽包再利用，所以尿液上造粒塔后几乎不含游离氨或其他杂质。

3）洗涤循环槽体积固定：洗涤循环槽空间的体积约为120m³，洗涤循环槽内水循环运转，收集大量从尾气洗涤器中溶解来的尿素，随时间的增加，洗涤循环槽内溶解的尿素的含量不断增加，当尿素含量达到约5%时，将槽内循环水通过泵全部打入生产系統，回收利用。之后，又将洗涤循环槽充满新鲜水，重新吸收溶解尿素。整个运行过程相对稳定，密闭，且经过半年多的运行和监控，当生产系统正常运行时，洗涤循环槽内尿素的含量在7～10天内将达到5%左右。所以，每天尿素的溶解量或收集量间接反映本项目削减量。

4）现有监测技术根本无法采集通过造粒塔顶洗涤槽排放的尿素粉尘颗粒物。

4监测情况与分析

项目监测于2016年4月16日实施，见图1。6：00起，企业将所有槽内循环水全部清空，并补充新鲜水，8：00时，新鲜水补充完毕，造粒塔顶洗涤回收系统正式运行，8：00也作为本项目监测起始时间。之后每日8：00对槽内循环水取样进行总氮和尿素体积浓度监测，直到槽内尿液浓度达到规定限值，清空槽内循环水时间作为本项目监测终止时间，从起始时间至终止时间作为一个运行周期。

监测结果分析：从监测结果可以看出，4月16日至18日两天内尿素的收集量较高，原因是新鲜水的补充使尿素粉尘颗粒溶解量加大，之后每日尿素的收集量基本平稳。4月23日，尿素的收集量已达到饱和状态，吸收呈下降态势，此时应该及时将所有循环液排入生产系统。从6d的监测结果来看，总氮平均浓度增加值为4700mg/L，平均每天吸收1194kg尿素粉尘。另外，本次监测生产工况负荷较高，故总氮浓度和尿素体系浓度较快达到峰值较为提前。但监测结果基本能客观反映尿素收集量的真实水平。

5结论

通过一个周期（8d）的总氮监测，我们基本能得到以下结论：当生产系统正常运行时，尿素颗粒物的吸收趋于线性分布，一个周期内总氮浓度从零逐渐上升到峰值，平均每天升高4700mg/L，平均每天吸收1194kg尿素粉尘。按每年运行300d计算，全年尿素粉尘颗粒物削减量为358t。所以，用氮元素转换法可以有效监测每个生产周期内的粉尘削减量，从而实现节能减排任务。

6建议

此种方法只能较准确地了解尿素颗粒物削减量，而不能核算实际排放量，所以建议：企业保持平稳生产，工况负荷不宜过大，负荷过大会造成尿素颗粒物的吸收不充分；洗涤槽喷淋装置定期检修，防止堵塞造成缩小喷洒范围或喷淋过大造成吸收不充分；企业定期监控循环水中尿素的含量，达到一定浓度时尽快补充新鲜水，防止循环水中尿素含量过大而产生结晶或颗粒物溢出。endprint