海德鲁流化床造粒装置典型故障原因分析及对策

孙丰泽，李罗真

（海洋石油富岛有限公司，海南 东方 572600）

海洋石油富岛有限公司化肥一期造粒装置采用挪威海德鲁流化床大颗粒造粒技术，设计产能1 765 t/d［1］。随着运行时间的延长，设备老化、管线泄漏等情况逐年增加。造粒装置出现洗涤塔除沫网变形、振动筛筛网频繁破损、造粒机喷头支管泄漏等典型故障，笔者分析故障产生的原因，并采取相应措施，以保证设备安全运行。

1 造粒工艺介绍

来自熔融尿液泵质量分数为96%的尿素溶液与脲甲醛溶液经静态混合器混合后，经调节阀送入造粒机各组尿液喷头，压力控制在0.11～0.15 MPa，与雾化空气混合后喷淋到流化床造粒机内的晶种上［2］。

从造粒机出来的颗粒尿素，由抽料机抽至安全筛，在此将粒径＞10 mm颗粒或结块尿素筛出后流入流化床冷却器冷却。从流化床冷却器出来的尿素颗粒由斗提机提升至筛分系统。粒径2.00 ～4.75 mm颗粒经最终冷却器冷却后，由输送皮带送到成品仓库［2］。

从造粒机排出的气体夹带尿素细粒（平均粒径3 μm），约为装置产量的4%，该气流进入湿式洗涤塔，用稀尿素溶液洗涤，当洗涤液w（尿素）达到45%～50%时送到循环尿素溶液贮槽，再用泵抽出，经预热器预热后送蒸发系统回收。洗涤后几乎不含尿素的尾气由抽风机抽出，经烟囱放空［2］。

在洗涤器内部设有除沫器，为了防止其堵塞而影响风量，用水解解吸来的冷凝液连续冲洗除沫器。

2 典型故障原因分析及处理

2.1 洗涤塔除沫网变形

2.1.1 设备简介

造粒尾气洗涤塔内件包括除沫网、百叶窗、循环喷淋喷头、除沫器喷头。除沫网由多张钢丝网压制而成，网厚约200 mm，喷淋喷头8 个，除沫器喷头10个，洗涤塔容积308 m3。

2.1.2 洗涤塔工作原理

造粒装置生产运行过程中产生的粉尘以及尿液中的一些游离氨，由造粒机顶部抽风道排出，送往造粒尾气洗涤塔用稀尿素溶液进行有效清洗。尿素细粉被抽风机抽出在风道经过喷淋洗涤进入洗涤塔夹层空间。夹层厚度616 mm，出口在洗涤塔底部液位686 mm 处，且夹层出口是逐渐变窄的。夹层上方环周分布大循环喷头，进行不间断喷洒，以吸收尾气中的粉尘和游离氨。气流经液面吸收后折返向上经扇形百叶窗改变方向，在此经除沫器喷淋水洗涤，然后经除沫网水气分离。液滴由几个下液管流回液体中，干净的尾气被抽风机抽出经烟囱排入大气。造粒尾气洗涤塔结构见图1。

图1 造粒尾气洗涤塔结构

2.1.3 故障原因分析

2019 年1 月造粒烟囱尾气环保取样ρ（NH3）＞50 mg/m3，超过设计指标（ρ（NH3）＜50 mg/m3），经过一系列工艺调整措施，取样分析仍偶然超标。2019年4 月装置停车检查发现，造粒尾气洗涤塔C150除沫网严重变形，固定网板弯曲，网与网的间隙增大，导致部分洗涤液未经除沫网便被抽风机抽至造粒烟囱放空，影响烟囱尾气放空指标中的氨含量。

在拆除除沫网清理时，发现大量污垢积存在除沫网的夹层中，有尿素结晶物、缩二脲、锈渣等。造粒尾气洗涤塔除沫网下方有喷头冲洗装置，受除沫网喷淋水压力不稳定及喷头堵塞的影响，部分除沫网将无法被喷淋冲洗，洗涤塔内含有稀尿素溶液的水汽将附着在除沫网上，日积月累，在除沫网内积存尿素结晶物，造成堵塞，影响除沫网的通透性，除沫网压差增大，加上筛网固定件因长期使用存在松动，在造粒抽风机的抽动下筛网变形。

2.1.4 对策

针对以上问题进行了技改，在C150 除沫网上方增加冲洗装置，在除沫网上方1 m 处安装直径50 mm环形管，环形管对称安装16个小喷头，喷淋水通过小喷头喷洒覆盖整个除沫网上部，形成反冲。喷淋水采用115 ℃的蒸汽冷凝液，能够有效溶解除沫网中残留的尿素结晶物。增加冲洗装置，定期冲洗除沫网，会有效缓解除沫网的堵塞问题，确保除沫网的通透性，防止除沫网因上下压差大而变形。

自2020 年改造完成后，在每月清洗造粒机时，投用除沫网上部喷淋水，冲洗除沫网15～20 min，确保除沫网内尿素结晶物冲洗干净，保证运行时除沫网压差在正常范围内。改造后，几次装置检修时对造粒洗涤塔检查，除沫网形状完好，未再发现变形、网中积存大量尿素结晶物等现象。

2.2 振动筛筛网频繁破损

2.2.1 设备简介

振动筛由LOCKER ROTEX 工厂制造，型号为72SP，双系列并行工作。主要包括驱动电机、曲轴箱、底架、筛体（上筛框、下筛框）、吊绳、牵引杆［3］。振动筛的支架由4 根吊绳牵引与地板平行，振动筛相对于支架成4°坡度的筛倾角；振动筛筛体采用2 层筛框结构，筛网用螺栓固定在筛框上；筛网及筛框采用304 不锈钢材质，两层筛框筛网孔径不同，上层筛框丝网孔径4.5 mm，丝径1.00 mm，下层筛框丝网孔径2.6 mm，丝径0.8 mm；每个筛框分24个筛格，每个筛格中放置3个直径50 mm的橡胶小球（主成分氯丁橡胶质量分数为75%，其含量越高，弹性越好［4］）。橡胶小球的作用是振动筛晃动时，小球不断碰撞筛网和侧壁，保持筛网网孔清洁和下料顺畅，避免尿素粉尘堵塞网孔［3］。

当尿素颗粒进入振动筛上层筛网时，筛网将粒径大于4.75 mm 的颗粒筛分出来，通过大颗粒输送管送至破碎机破碎后送入造粒机作为晶种。剩下的尿素颗粒进入下层筛网，下层筛网将粒径2.00～4.75 mm 的成品颗粒筛分出来，通过成品输送管送至成品皮带，最终送往成品散装库。粒径小于2.00 mm 的颗粒，穿过下层筛网来到箱体底部，通过小颗粒输送管进入造粒机作为晶种，用于尿素生产。

2.2.2 故障原因分析

自投产以来，筛网和橡胶小球的运行周期约6个月。但2020 年以来，振动筛第二层筛网出现了频繁破损的现象，2 个月左右就需要更换一次筛网和橡胶小球。

振动筛网运行过程中，随着运行时间的推移，橡胶小球逐渐磨损变小，小球跳动空间逐步增大，与筛网的磨损进一步加剧，最终导致筛网破损。

振动筛筛网破损后，尿素成品颗粒会进入小颗粒中，增加了系统返料比，造粒系统负荷增加，工况恶化，大幅度缩短造粒装置运行时间，另外频繁更换筛网和橡胶小球，导致维修和时间成本也大幅度增加。

2.2.3 对策

针对第二层筛网频繁破损，在保证第二层筛网筛分能力的前提下，将第二层筛网的钢丝直径由原来的0.8 mm 增加为0.9 mm，筛网孔径略微减小。通过取样分析，改进对尿素颗粒分布几乎无影响，筛网强度得到明显提升。

同时，将第二层筛网的材质由304 更换为316L，因316L 不锈钢Ni 含量高，由此制成的筛网韧性强、弹性更好，同时由于316L 是低碳钢，对抗晶间腐蚀性能更好，耐用性更出色。

将橡胶小球中氯丁橡胶质量分数由75%提升为80%，使筛网能够满足造粒高负荷工况，既可以保证筛网的筛分效果，又可以最大限度延长筛网的使用时间。

通过对筛网和橡胶小球材质调整，振动筛恢复正常使用寿命。

2.3 造粒机喷头支管泄漏

2.3.1 设备简介

喷头支管在造粒机的下壳体，多孔板下方。尿液管底部配有蒸汽伴热管线，每组尿液管线上的喷头分支，穿入雾化空气管线中，与雾化空气管线一同穿过多孔板，喷头固定在多孔板上，尿液管与蒸汽伴热管线完全由保温层包裹。喷头支管结构如图2所示。

图2 喷头支管结构

2.3.2 故障原因分析

在近几年生产过程中，造粒机出料会突然出现尿素颗粒不同程度的黏结现象，且呈逐渐扩大趋势，超大颗粒尿素增多，造粒机各室流化空气量下降，使造粒机运行周期缩短。主要原因是随着运行周期的增加，设备逐渐老化、腐蚀等因素导致尿液喷头支管焊缝泄漏，质量分数96%的尿液从支管焊缝喷出，随下壳体流化空气喷洒在多孔板上，造成多孔板局部堵塞，流化状态变差，逐步加剧造粒机工况恶化。

2.3.3 对策

（1）进入造粒机下箱体检查各组喷头支管检漏孔是否有尿素结晶物，判断是哪一组支管有漏点。用木槌敲击尿液支管外部不锈钢保温层，通过声音判断是否有泄漏。通常无泄漏尿液管外壳敲击声为空心声，如尿液管泄漏，保温层会积存大量尿素结晶物，敲击时会有实心发闷的声音。当尿液漏量大，则需要对整条尿液管保温外壳进行切割。切割时从保温外壳底部向上2/3 处切割，以防止损伤到周边管线。长期泄漏的尿液跟保温层形成块状凝结物，异常坚硬，需要使用气动手锤将尿素结块打碎并清理干净，使尿液管线及喷头焊缝露出。

（2）受管线热胀冷缩影响，采用空气、水难以查到漏点，因此采用蒸汽查漏。模拟正常运行工况温度，将造粒机所要查漏的23 个喷头全部拆除，沿尿液流向除第一个喷头和末端喷头不安装堵头，其余喷头都安装堵头，将蒸汽发生器放置造粒机门外，蒸发器出气口用耐压胶管与第一个喷头连接，末端喷头安装带阀门的短接管，再用耐压胶管从短接管引至造粒机门外，用于排放蒸汽冷凝液保证蒸汽流动。

蒸汽发生器出气压力控制在0.25 MPa，以保证蒸汽温度在130 ℃以上。向尿液支管充入蒸汽提压至正常生产运行压力时，保压30 min后可进入下壳体查漏。尿液支管焊缝泄漏点一般呈现的是水雾间断喷出或鼓小水泡，通过PT（渗透检验）检测确认具体泄漏位置，记录泄漏位置。对焊缝漏点进行补焊处理，再次查漏，确认正常无漏点。

3 结束语

中海石油化学股份有限公司化肥一期造粒生产装置，随着运行时间延长，设备逐渐出现问题。通过不断摸索、技改和总结，有效处理了所发生的典型故障，保证了造粒系统的安全稳定长周期运行，同时也为处理同类装置问题提供了借鉴经验。