1 工藝流程
  各種大顆粒尿素生產(chǎn)工藝都具有基本相似的工藝流程， 主要由造粒系統(tǒng)、晶種循環(huán)系統(tǒng)和粉塵回收系統(tǒng)等幾部分組成， 每種工藝的特點(diǎn)取決于其造粒技術(shù)。大顆粒尿素晶種造粒技術(shù)結(jié)合噴射床造粒機(jī)和傳統(tǒng)的流化床造粒技術(shù)， 于1983年開發(fā)成功。TEC噴射流化床造粒機(jī)由噴射床、多孔板、流化床、噴嘴和氣室組成。大顆粒尿素裝置TEL流化床造粒工藝流程。
  （1） 由大顆粒給料泵將質(zhì)量濃度為96% 的尿液送入造粒機(jī)， 尿液通過噴嘴噴到噴射床內(nèi)， 并附著在造粒機(jī)內(nèi)處于流化狀態(tài)的循環(huán)晶種表面。經(jīng)過多級噴射床和噴嘴噴射尿液后， 循環(huán)的晶種逐漸增大。尿素的晶種由流化床從噴射床的上級向下級運(yùn)送， 噴到晶種表面的尿液被迅速冷卻固化， 同時尿液中的水分被蒸發(fā)， 大顆粒尿素中的水分含量降低到< 0. 25 % .
  （2） 噴射空氣由噴射空氣鼓風(fēng)機(jī)引入， 并通過噴射空氣加熱器加熱。流化空氣由流化空氣鼓風(fēng)機(jī)引入， 并通過第1流化空氣加熱器和第2流化空氣加熱器加熱。為便于大顆粒尿素的固化和干燥，每種空氣的溫度由各自的空氣加熱器進(jìn)行調(diào)節(jié)， 以保持床層溫度在110~ 120e .
  （3） 在固化和干燥后， 大顆粒尿素由造粒機(jī)流化床第4室冷卻到90 e ， 在造粒機(jī)內(nèi)形成的大顆粒尿素由于重力的作用沉降到多孔板上（流化床下部）， 借助流化空氣在多孔板斜孔產(chǎn)生的水平推力排出造粒機(jī)， 通過造粒機(jī)出口的振動給料器、造粒機(jī)出口稱重器、斗式提升機(jī)送到振動篩。
  （4） 振動篩根據(jù)粒度將大顆粒尿素分為4類：結(jié)塊尿素、超大顆粒、產(chǎn)品顆粒、小顆粒。結(jié)塊尿素通過滑道進(jìn)入溶解槽， 溶解成尿素溶液， 并通過溶解槽泵送到熔融尿素裝置； 超大顆粒及部分產(chǎn)品顆粒在超大顆粒冷卻器中冷卻后送入破碎機(jī)進(jìn)行破碎， 循環(huán)回造粒機(jī)作為晶種； 產(chǎn)品顆粒通過產(chǎn)品冷卻器降到50e 以下， 通過產(chǎn)品稱重器送到包裝或散裝庫； 小顆粒被循環(huán)送入造粒機(jī)作為晶種。循環(huán)的尿素晶種（包括破碎的超大顆粒尿素、產(chǎn)品尿素和小顆粒尿素）返料比為0. 5.
  （5） 從造粒機(jī)、產(chǎn)品冷卻器、超大顆粒冷卻器和粉塵收集風(fēng)機(jī)排出的尿素粉塵在粉塵洗滌器中進(jìn)行洗滌， 然后經(jīng)過除沫器， 由粉塵洗滌器引風(fēng)機(jī)排出， 排出氣體中的尿素粉塵含量小于30mg/m3.來自熔融尿素裝置的工藝?yán)淠鹤鳛檠a(bǔ)充水被送入粉塵洗滌器， 通過控制補(bǔ)充水的流量調(diào)節(jié)洗滌的尿素溶液的質(zhì)量濃度約為45 %.尿素溶液被送到溶解槽中， 溶解槽中的尿素溶液循環(huán)回到熔融尿素裝置。
  TEC流化床造粒工藝操作彈性大， 通過減少噴嘴數(shù)目， 可以將生產(chǎn)負(fù)荷降至50 % 以下， 且能夠快速開、停車， 啟動后1 h即能達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。
  如果將造粒機(jī)以及斗提機(jī)、尿素篩有小晶種所途經(jīng)的部分視為1個設(shè)備（為了方便可稱為大造粒機(jī)）， 將斗提機(jī)、尿素篩有產(chǎn)品顆粒和超大顆粒所途經(jīng)的部分視為大造粒機(jī)的出料口， 大造粒機(jī)的進(jìn)料有尿液和補(bǔ)給晶種， 補(bǔ)給的晶種是經(jīng)破碎機(jī)破碎超大顆粒及部分產(chǎn)品顆粒的破碎晶種， 將簡化后得到TEC流化床造粒原則流程。
  由上述可知， 造粒系統(tǒng)的新晶種是通過破碎機(jī)破碎超大顆粒（或一部分產(chǎn)品顆粒）提供， 故破碎機(jī)是晶種造粒技術(shù)的核心設(shè)備。
  2 晶種循環(huán)造粒技術(shù)新理論
  2. 1 合格顆粒數(shù)目與進(jìn)破碎機(jī)顆粒數(shù)目的關(guān)系
  造粒系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行時， 其進(jìn)出造粒機(jī)的顆粒數(shù)目處于平衡狀態(tài)， 進(jìn)入造粒機(jī)的晶種數(shù)目關(guān)系如下。
  N總=N小+N產(chǎn)+ N超（1）
  N總晶=N總（2）
  N產(chǎn)=N成+N2（3）
  N破=N超+N2（4）
  N總晶=N小+ n N破（5）
  由式（ 1） ~式（5）得到：N成= （n- 1）N破（6）
  式中， N總為造粒機(jī)出口顆粒數(shù)目（不包括結(jié)塊尿素及粉塵）； N小為小顆粒數(shù)目； N產(chǎn)為產(chǎn)品顆粒數(shù)目；N成為去成品的產(chǎn)品顆粒； N2為去超大顆粒冷卻器的產(chǎn)品顆粒數(shù)目； N超為超大顆粒數(shù)目； N2+ N超為進(jìn)入破碎機(jī)的顆粒數(shù)目； N破為破碎機(jī)破碎后的有效晶種數(shù)目是破碎機(jī)入口顆粒數(shù)目的n倍（n為破碎數(shù)目系數(shù)）；N總晶為造粒機(jī)進(jìn)口晶種總數(shù)目； N小為小晶種數(shù)目。
  由式（ 6）可知， 去成品的合格產(chǎn)品數(shù)目與小顆粒晶種數(shù)目無關(guān)， 只與進(jìn)破碎機(jī)的顆粒數(shù)目有關(guān)。
  2. 2 破碎的顆粒質(zhì)量與成品顆粒質(zhì)量的關(guān)系
  尿素顆粒形狀往往是不規(guī)則的， 一般用顆粒的粒度來表示， 為了研究方便， 我們?nèi)∧蛩仡w粒群的體積平均粒徑來分析。
  由于去成品的合格產(chǎn)品數(shù)目只與進(jìn)破碎機(jī)的顆粒數(shù)目有關(guān)， 在系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定時造粒機(jī)造粒需要補(bǔ)充的新晶種是由破碎機(jī)提供的， 如果設(shè)去成品的產(chǎn)品顆粒體積平均粒徑為D成， 經(jīng)破碎機(jī)破碎后的晶種體積平均粒徑為D破， 在結(jié)塊尿素及粉塵損耗不計的理想狀態(tài)下， 進(jìn)破碎機(jī)破碎的顆粒質(zhì)量M破與破碎顆粒數(shù)目N破的關(guān)系2 . 3 破碎數(shù)目系數(shù)n 的極值求法設(shè)去破碎機(jī)破碎的超大顆粒（包括部分產(chǎn)品顆粒）的體積平均粒徑為D超， 則有D超3= nD破3，可知：M成= （n- 1）M破（D成/D超）3實(shí)際生產(chǎn)中： D成[ D超， 故n\ M成/M破+ 1.
  3 破碎機(jī)在晶種循環(huán)造粒中的調(diào)節(jié)作用
  3. 1 破碎機(jī)輥間距與產(chǎn)品粒度的關(guān)系
  當(dāng)造粒機(jī)負(fù)荷和破碎機(jī)負(fù)荷一定時， 破碎機(jī)破碎的輥間距與產(chǎn)品顆粒平均粒徑成正比。增大破碎機(jī)的輥間距即破碎系數(shù)變小， 晶種數(shù)目變小，此時如果保持產(chǎn)品顆粒平均粒徑不變則系統(tǒng)將不能保持平穩(wěn)運(yùn)行， 要保持平穩(wěn)運(yùn)行， 只能將產(chǎn)品顆粒平均粒徑相對變大； 反之， 減小破碎機(jī)輥間距，系統(tǒng)要想保持平穩(wěn)運(yùn)行， 只能將產(chǎn)品顆粒平均粒徑相對變小。由于破碎機(jī)輥間距的調(diào)節(jié)原則是由滿足工藝生產(chǎn)要求和破碎效果等因素共同決定的， 故一般在操作條件生產(chǎn)設(shè)定后不要輕易更改。
  通過破碎數(shù)目系數(shù)n的極值求法以及同類裝置生產(chǎn)實(shí)踐證明， 破碎后有效晶種在1 . 2~ 2 . 0mm范圍內(nèi)的數(shù)目占75 % ~ 80 % 時， 大顆粒尿素成品粒度情況比較理想。
  3. 2 破碎機(jī)負(fù)荷與產(chǎn)品粒度的關(guān)系
  當(dāng)造粒機(jī)負(fù)荷和破碎機(jī)輥間距設(shè)定后， 破碎數(shù)目系數(shù)n采用極值求法（n\ M成/M破+ 1）， 則破碎機(jī)的破碎負(fù)荷與產(chǎn)品顆粒平均粒徑成反比。增加破碎機(jī)負(fù)荷也就是增加破碎后的晶種數(shù)目。如果顆粒粒度保持不變， 系統(tǒng)將不能保持平穩(wěn)運(yùn)行， 要保持平穩(wěn)運(yùn)行， 只能將產(chǎn)品顆粒平均粒徑相對變小； 反之， 減少破碎機(jī)負(fù)荷， 系統(tǒng)要保持平穩(wěn)運(yùn)行，只能將產(chǎn)品顆粒平均粒徑相對變大。如果通過調(diào)節(jié)床層高度等方式來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品顆粒平均粒徑不變，只能在短時間內(nèi)保持系統(tǒng)的穩(wěn)定， 否則會由于造粒機(jī)進(jìn)出口顆粒數(shù)目不平衡而導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行狀況惡化。
  3. 3 晶種返料比
  設(shè)計返料比的控制指標(biāo)為0 . 5~ 1 . 0 .在流化床造粒過程中， 顆粒的粒度分布與返料量有直接的關(guān)系。返料量較大時形成的粒徑較小的顆粒所占比例較高； 反之亦然。通過產(chǎn)品質(zhì)量與經(jīng)破碎機(jī)破碎的顆粒質(zhì)量的關(guān)系式可知： 當(dāng)造粒機(jī)負(fù)荷和破碎機(jī)輥間距確定后， 破碎數(shù)目系數(shù)n采用極值求法；當(dāng)破碎機(jī)負(fù)荷設(shè)定后， 則產(chǎn)品顆粒的粒度將是一個定值。也就是說， 破碎機(jī)的負(fù)荷決定了N破的大小，最終確定了D成的大小。
  破碎晶種D破長大到D成需要循環(huán)的流程是： 造粒機(jī)y 造粒機(jī)出口皮帶y 斗提機(jī)y 尿素振動篩y造粒機(jī)， 即小晶種的循環(huán)流程。在造粒機(jī)負(fù)荷一定時， 其小晶種的循環(huán)次數(shù)及小晶種的循環(huán)量也是一個定值， 因此造粒機(jī)負(fù)荷和破碎機(jī)輥間距設(shè)定后，調(diào)節(jié)破碎機(jī)負(fù)荷后直接確定小晶種的循環(huán)量。經(jīng)過優(yōu)化及采用造粒機(jī)進(jìn)出口顆粒數(shù)目平衡理論表明： 返料比控制在0 . 3~ 0 . 4 ， 對延長造粒機(jī)的運(yùn)行周期以及提高產(chǎn)品質(zhì)量具有明顯的促進(jìn)作用。
  4 結(jié)語
  （1） 大顆粒尿素造粒工藝以顆粒數(shù)目為依據(jù)，建立造粒系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行時進(jìn)出造粒機(jī)的顆粒數(shù)目處于平衡狀態(tài)， 得出的結(jié)論是： 去成品的合格產(chǎn)品數(shù)目與小顆粒晶種數(shù)目無關(guān)， 只與進(jìn)破碎機(jī)的顆粒數(shù)目有關(guān)， 破碎機(jī)破碎的顆粒質(zhì)量M破與成品顆粒質(zhì)量M成的關(guān)系M成= M破(n- 1)/n [D成/D破]^(3).
  （2） 在實(shí)際生產(chǎn)中， 調(diào)整破碎機(jī)輥間距和破碎機(jī)負(fù)荷可以提供最優(yōu)化操作條件， 降低裝置能耗。