楊云霞

摘 要：本文介紹了滄州正元化肥有限公司采用的尿素造粒塔頂粉塵回收項(xiàng)目的背景、工藝流程、運(yùn)行情況及經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：尿素造粒塔；粉塵回收；工藝流程；經(jīng)濟(jì)效益

滄州正元化肥有限公司“60-80”項(xiàng)目年產(chǎn)60萬(wàn)噸合成氨和80萬(wàn)噸尿素，于2015年建成投運(yùn)，尿素造粒塔頂原設(shè)計(jì)無(wú)除塵回收裝置，造粒塔頂排放氣夾帶尿素粉塵微粒，頂部出氣粉塵平均含量：120mg/Nm3，剛好能滿足目前執(zhí)行的《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）中粉塵含量不大于120mg/m3環(huán)保要求，但是這部分尿素粉塵排放到大氣中，既污染了環(huán)境又造成了資源浪費(fèi)。

2007年國(guó)家環(huán)?？偩职l(fā)布了兩個(gè)文件：《國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的環(huán)境保護(hù)技術(shù)目錄（2007年度）》和《國(guó)家先進(jìn)污染防治示范技術(shù)名錄（2007年度）》，向社會(huì)推薦多項(xiàng)環(huán)保技術(shù)。有三項(xiàng)技術(shù)涉及化肥生產(chǎn)，且可以申報(bào)中央政府財(cái)政支持。其中，《國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的環(huán)境保護(hù)技術(shù)目錄（2007年度）》中有一項(xiàng)，“氮肥企業(yè)廢氣、廢固處理及清潔生產(chǎn)綜合治理技術(shù)”，以洗滌回收方法、將尿素造粒塔尾氣中的尿素粉塵含量從100mg/Nm3以上降到30mg/Nm3以下。這項(xiàng)技術(shù)適用于采用自然通風(fēng)造粒塔的尿素企業(yè)。2017年9月29日國(guó)家發(fā)布了HJ864.1-2017《排污許可證申請(qǐng)與核發(fā)技術(shù)規(guī)范化肥工業(yè)-氮肥》，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了合成氨企業(yè)針對(duì)所有工段的有組織排放、無(wú)組織排放的環(huán)保處理技術(shù)，尿素造粒塔頂氣體排放已被環(huán)保部門(mén)列為粉塵監(jiān)測(cè)排放口，國(guó)家、省、市、園區(qū)各級(jí)環(huán)保部門(mén)加大了環(huán)保督查力度，頻繁對(duì)企業(yè)環(huán)保情況進(jìn)行檢查，多次提出造粒塔粉塵回收問(wèn)題。

鑒于當(dāng)前嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)，急需對(duì)造粒塔頂粉塵進(jìn)行回收，對(duì)于目前社會(huì)上諸多粉塵回收技術(shù)存在的不足，滄州正元60-80項(xiàng)目尿素造粒塔頂粉塵回收項(xiàng)目于2017年下半年開(kāi)始考察籌建，自行研發(fā)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)遵循的原則是：尿素造粒塔頂粉塵回收裝置采用原塔自然通風(fēng)，不外加強(qiáng)力通風(fēng)設(shè)施。該裝置布置在造粒塔塔頂，不增加造粒塔高度，相對(duì)安全性較高，巡檢、維修方便，操作簡(jiǎn)便，盡量與生產(chǎn)系統(tǒng)合為一體。

一、尿素造粒塔相關(guān)參數(shù)及排放指標(biāo)

尿素裝置設(shè)計(jì)產(chǎn)能：正常產(chǎn)量101 t/h

尿素造粒塔設(shè)計(jì)風(fēng)量：1000000m3/h

尿素造粒塔總高：101m，除塵裝置安裝高度：91.5m

尿素造粒塔內(nèi)徑：28 m

頂部出氣粉塵平均含量：120mg/Nm3

通過(guò)尿素造粒塔頂粉塵回收裝置完成后，尿素造粒塔頂排放的尾氣中的顆粒物濃度控制在30mg/Nm3以內(nèi)。

二、工藝方案選擇

塔式造粒和流化床造粒是當(dāng)今世界上最主要的尿素造粒技術(shù)。國(guó)內(nèi)以塔式造粒為主，產(chǎn)能占比高達(dá)85%左右，且全部是污染嚴(yán)重的自然通風(fēng)式傳統(tǒng)造粒塔。對(duì)尿素造粒塔除塵有濕法洗滌、電除塵、布袋除塵和電袋復(fù)合除塵等多種的處理方式，而造粒塔粉塵處理的難點(diǎn)在于排污點(diǎn)過(guò)高（達(dá)80-120米），且無(wú)可靠的除塵設(shè)備安裝位置。電除塵、布袋除塵和電袋復(fù)合除塵等干式除塵方法在造粒塔設(shè)備上增加的荷載大，清理、維修繁雜，基本在行業(yè)內(nèi)沒(méi)有成功的案例，因此造粒塔的濕法洗滌粉塵是一個(gè)行之有效的方法。

濕法洗滌除塵又包括自然通風(fēng)塔頂洗滌和塔頂強(qiáng)制通風(fēng)洗滌，但塔頂強(qiáng)制通風(fēng)洗滌方式會(huì)對(duì)造粒塔的安全性產(chǎn)生很大影響，塔內(nèi)強(qiáng)制通風(fēng)增加風(fēng)機(jī)的設(shè)備數(shù)量多，安裝高度也會(huì)增加很多，安全隱患增加，施工周期長(zhǎng)，運(yùn)行費(fèi)用也會(huì)增加，并且塔頂強(qiáng)制通風(fēng)裝置的耗費(fèi)大致與回收尿素的價(jià)值相當(dāng)。自然通風(fēng)空塔洗滌技術(shù)的效果比較差，達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，本技術(shù)選擇在自然通風(fēng)塔頂洗滌的基礎(chǔ)上，增加了填料洗滌裝置，而且每年回收尿素的價(jià)值與裝置耗費(fèi)的價(jià)值相比較，還略有剩余。

滄州正元化肥有限公司根據(jù)自己的實(shí)際情況提出以下兩個(gè)問(wèn)題：既解決了自然通風(fēng)空塔噴淋洗滌裝置的效果差的問(wèn)題，又解決了強(qiáng)制通風(fēng)洗滌裝置增加的造粒塔高度和動(dòng)荷載引起的安全隱患問(wèn)題?；谝陨蟽蓚€(gè)問(wèn)題，我公司根據(jù)國(guó)外運(yùn)行多年的大顆粒尿素粉塵回收沖洗裝置的經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)出了尿素造粒塔頂粉塵回收裝置采用橫流式高效填料洗滌裝置，該裝置利用原塔自然通風(fēng)，不外加強(qiáng)力通風(fēng)設(shè)施。裝置布置在造粒塔頂內(nèi)部，操作簡(jiǎn)便，與生產(chǎn)系統(tǒng)合為一體。吸收液循環(huán)使用，吸收液中尿素濃度達(dá)到一定值后返入生產(chǎn)系統(tǒng)回用。

三、工藝流程簡(jiǎn)介

滄州正元化肥有限公司采用的尿素造粒塔頂粉塵回收裝置利用新型尿素造粒塔橫流式高效填料洗滌裝置，其核心技術(shù)在氣流流速和高效絲網(wǎng)填料的合理匹配上。該裝置的填料是由熱塑性單絲編織而成的階梯狀三維結(jié)構(gòu)材料，結(jié)構(gòu)是交織結(jié)構(gòu)型絲網(wǎng)且具有方向性，使得幾乎全部的絲網(wǎng)是垂直于氣流方向，保證最大面積地有效攔截氣流中夾帶的霧狀液滴，可以對(duì)1μm以上霧滴達(dá)到最高祛除效率大于等于99%的效率；同時(shí)由于有效面積大，高空隙率（94-97%）提供最高的抗堵塞性能，在相同效率下，大大降低了產(chǎn)生的壓力降。

1、空氣流程

造粒塔內(nèi)與尿素顆粒逆流接觸后的空氣經(jīng)過(guò)百葉窗進(jìn)入粉塵回收裝置吸收區(qū)，吸收區(qū)安裝有填料層及霧狀除塵噴頭，熱空氣與側(cè)面布置的噴頭橫流噴出的水霧以順流方式接觸，然后在填料上形成水幕吸收。經(jīng)吸收后的空氣進(jìn)入除霧層，除去大量霧滴后的飽和空氣溫度得到降低，進(jìn)一步冷凝含尿素微粒的液滴，從塔頂排放，充分解決了吸收液滴帶出塔外的現(xiàn)象。

2、液體流程

本項(xiàng)目的吸收液為現(xiàn)有尿素生產(chǎn)系統(tǒng)的解吸廢液，來(lái)自現(xiàn)有尿素生產(chǎn)系統(tǒng)的解吸廢液經(jīng)補(bǔ)水泵進(jìn)入循環(huán)水槽，循環(huán)液經(jīng)過(guò)噴淋循環(huán)泵加壓進(jìn)入霧狀除塵噴頭吸收洗滌粉塵，吸收后的循環(huán)液又收集至循環(huán)水槽循環(huán)使用，尿素濃度達(dá)到約10%后送至尿素系統(tǒng)尿液槽，生產(chǎn)尿素。

四、運(yùn)行情況

該技術(shù)于2018年5月份在滄州正元化肥有限公司60-80項(xiàng)目尿素造粒塔頂上成功投運(yùn)，達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)最新要求。

截止到2019年3月裝置已經(jīng)平穩(wěn)運(yùn)行10個(gè)月，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及環(huán)保效益如下：

廢氣經(jīng)噴淋在絲網(wǎng)上水幕吸收處理后，由101米高造粒塔頂排放，外排廢氣中顆粒物最高排放濃度為24.2mg/m3，最高排放速率為24.2kg/h，均符合《大氣污染物綜合排放指標(biāo)》（GB16297-1996）表2二級(jí)排放限值要求（排放濃度≤120mg/m3，排放速率≤236kg/h）。

本技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)采用自然通風(fēng)技術(shù)的尿素造粒塔排氣粉塵指標(biāo)低于30mg/Nm3且運(yùn)行成功的案例之一。

五、項(xiàng)目效益分析

5.1 本項(xiàng)目總投資為618萬(wàn)元。

5.2 運(yùn)行數(shù)據(jù)及經(jīng)濟(jì)效益

5.2.1 回收尿素的效益

滄州正元化肥有限公司尿素造粒塔頂粉塵回收裝置沒(méi)有獨(dú)立生產(chǎn)的產(chǎn)品，回收的稀尿素溶液送原廠區(qū)內(nèi)的尿素裝置蒸發(fā)系統(tǒng)，然后按照系統(tǒng)流程進(jìn)行蒸發(fā)造粒，生產(chǎn)尿素產(chǎn)品外售。隨水分蒸發(fā)及時(shí)補(bǔ)充水分，排放尿液濃度10%，每次排放量24m3，尿素回收量為2.4噸/天，每年可回收尿素的量為（每年按330天運(yùn)行計(jì)算）：2.4噸/天×330天/年=792噸/年，尿素價(jià)格按1800元/噸計(jì)算，年經(jīng)濟(jì)效益為：792噸/年×1800元/噸=142.56萬(wàn)元/年

5.2.2 運(yùn)行成本

（1）蒸汽消耗：每天排放24m3尿素溶液按消耗蒸汽量為1噸/m3計(jì)算，每1噸蒸汽按80元計(jì)算：24噸/天×330天/年×80元/噸=63.36萬(wàn)元/年

（2）電消耗：電費(fèi)按0.58元/kw·h計(jì)算，68kw×24h/天×0.58元/kw·h×330天/年=31.23萬(wàn)元/年

5.2.3 由于該系統(tǒng)工藝簡(jiǎn)單，靜止設(shè)備均采用不銹鋼材質(zhì)，工藝介質(zhì)的腐蝕性相對(duì)較小，且運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備少，需投入的維護(hù)費(fèi)用也較少。因該系統(tǒng)不增加專職操作人員，故該項(xiàng)費(fèi)用可忽略。

5.2.4 直接經(jīng)濟(jì)效益：142.56 -63.36 -31.23 =47.97萬(wàn)元/年

5.2.5 環(huán)境效益

按照目前《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）中粉塵含量不大于120mg/Nm3要求，滄州正元化肥有限公司新上粉塵回收裝置后，尿素造粒塔排放粉塵量小于30mg/Nm3，每天回收尿素2.4t，污染物濃度降低了超過(guò)75%。

根據(jù)2018年1月1日實(shí)施的《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)稅法》中大氣污染物污染當(dāng)量值表中一般性粉塵污染物當(dāng)量值為4kg，滄州當(dāng)?shù)孛课廴井?dāng)量的稅額為4.8元。稅法中規(guī)定納稅人排放應(yīng)稅大氣污染物或者水污染物的濃度值低于國(guó)家和地方規(guī)定的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)30%的，減按75%征收環(huán)境保護(hù)稅。納稅人排放應(yīng)稅大氣污染物或者水污染物的濃度值低于國(guó)家和地方規(guī)定的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)50%的，減按50%征收環(huán)境保護(hù)稅。因此計(jì)算降低稅額為：2.4×1000÷4×4.8=2880元/天，折合每年降低86.4萬(wàn)元（年操作天數(shù)按照300天計(jì)）。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源危機(jī)、環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，影響了整個(gè)社會(huì)的生存環(huán)境，降低了人們的生活質(zhì)量，節(jié)能降耗、治理環(huán)境勢(shì)在必行。本項(xiàng)目實(shí)施后，減少了尿素造粒塔排放氣中尿素粉塵含量，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，減輕對(duì)周邊環(huán)境污染，對(duì)于當(dāng)?shù)丨h(huán)境的保護(hù)具有不可估量的環(huán)境效益。

5.2.6 社會(huì)效益

本項(xiàng)目建成后，尿素造粒塔廢氣達(dá)標(biāo)排放，有利于企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，對(duì)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定、人們生活環(huán)境的改善同樣有著良好的作用。

6 項(xiàng)目總結(jié)

滄州正元化肥有限公司尿素粉塵回收項(xiàng)目實(shí)施后，造粒塔排氣排放達(dá)標(biāo)，粉塵濃度顯著減低，顆粒物濃度≤30mg/Nm3，適應(yīng)了當(dāng)前的環(huán)境保護(hù)形勢(shì)。公司獨(dú)有的造粒塔除塵技術(shù)相比目前常用的造粒塔除塵技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、該高效除塵裝置工藝流程簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，管理方便，除塵效率高，除塵廢水可循環(huán)利用，能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，并能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作運(yùn)行。

2、除塵裝置采用側(cè)噴，相比垂直噴淋，吸收面積增大了近一倍，吸收效果大大優(yōu)于垂直噴淋技術(shù)。

3、除塵裝置采用低阻力、高空隙率新型填料，不需增加強(qiáng)力通風(fēng)設(shè)施即可正常使用，因此運(yùn)行費(fèi)用低，檢修維修方便。

4、除塵裝置設(shè)置在造粒塔內(nèi)部，不增加造粒塔高度，相對(duì)安全性較高，巡檢、維修方便。