一、前言
盡管《化學(xué)肥料工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》還在征求意見中，但該《標(biāo)準(zhǔn)》的盡快實(shí)施已經(jīng)不可避免。在2017年7月12日由中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)主辦的《化學(xué)肥料工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（征求意見稿）討論會(huì)上，最新公布的尿素造粒塔的顆粒物“排放限值”確定為30mg/Nm3，而“特別排放限值”確定為20mg/Nm3，這對(duì)于在我國(guó)產(chǎn)能占比高達(dá)85%的塔式尿素生產(chǎn)企業(yè)來說影響和震動(dòng)極大。在面對(duì)行業(yè)產(chǎn)能過剩、優(yōu)惠政策取消、生產(chǎn)成本不斷上漲、市場(chǎng)價(jià)格低迷以及越來越嚴(yán)格的環(huán)保督察等一系列經(jīng)濟(jì)和環(huán)保壓力的同時(shí)，所有的塔式造粒尿素生產(chǎn)企業(yè)都將無一例外地投入巨額資金進(jìn)行造粒塔的環(huán)保改造或造粒技術(shù)替換。然而，由于長(zhǎng)期的環(huán)保欠賬，加之造粒塔改造的難度和風(fēng)險(xiǎn)極大，使得國(guó)內(nèi)尿素造粒塔的改造問題陷入了一個(gè)“大工程公司不愿接，小技術(shù)公司改造達(dá)標(biāo)難和安全風(fēng)險(xiǎn)大”的困局。
筆者自2012年就開始關(guān)注國(guó)內(nèi)尿素造粒塔的污染問題，并調(diào)研其環(huán)保改造的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性，先后與國(guó)內(nèi)外的尿素生產(chǎn)企業(yè)、工程公司、技術(shù)專利商及資深技術(shù)專家等進(jìn)行了廣泛的討論，參與了中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)和中國(guó)氮肥工業(yè)協(xié)會(huì)關(guān)于新《標(biāo)準(zhǔn)》征求意見稿的討論會(huì)。本文將就筆者幾年來的調(diào)研情況，結(jié)合國(guó)外尿素造粒技術(shù)總體情況和尿素造粒塔改造辦法以及國(guó)內(nèi)尿素生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)際情況，進(jìn)行綜合的介紹。
二、我國(guó)尿素行業(yè)的塔式造粒技術(shù)和環(huán)保水平現(xiàn)狀及改變的必要性
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。而國(guó)外則以更加環(huán)保的流化床造粒技術(shù)為主，產(chǎn)能占比高達(dá)80%，且新建裝置基本都采用了流化床造粒技術(shù)。目前國(guó)外只有獨(dú)聯(lián)體國(guó)家和南亞/東南亞地區(qū)還在以塔式造粒為主，塔式造粒產(chǎn)能占比分別為81%和90%。
此外，150mg/Nm3的顆粒物排放標(biāo)準(zhǔn)在化肥行業(yè)已實(shí)施幾十年，既嚴(yán)重滯后于國(guó)際尿素生產(chǎn)行業(yè)，也不符合我國(guó)科學(xué)發(fā)展的理念，客觀上造成了污染嚴(yán)重的自然通風(fēng)式傳統(tǒng)造粒塔在國(guó)內(nèi)普遍使用和積重難返的窘狀。經(jīng)過40余年的技術(shù)引進(jìn)和消化吸收，我國(guó)尿素生產(chǎn)行業(yè)在氨合成和尿素合成領(lǐng)域的技術(shù)水平已居于世界前列，然而在尿素造粒環(huán)節(jié)的技術(shù)和環(huán)保水平是全世界偏低的，這是與我國(guó)工農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展方向是相悖的。滯后的標(biāo)準(zhǔn)和落后的技術(shù)不僅使我國(guó)成為受尿素粉塵污染傷害最嚴(yán)重的國(guó)家，也造成了巨額的經(jīng)濟(jì)損失，據(jù)測(cè)算，按照我國(guó)現(xiàn)有尿素產(chǎn)能計(jì)算，即使所有生產(chǎn)企業(yè)都按照150mg/Nm3的標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)排放顆粒物，每年相當(dāng)于有一套80萬噸裝置的尿素產(chǎn)能飄散到大氣中。
盡管現(xiàn)在國(guó)內(nèi)尿素生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保壓力已經(jīng)很大，但仍需認(rèn)識(shí)到我國(guó)當(dāng)前尿素造粒塔的技術(shù)含量偏低和污染嚴(yán)重的現(xiàn)實(shí)，積極配合國(guó)家新《標(biāo)準(zhǔn)》的實(shí)施進(jìn)行有效的技術(shù)改造或技術(shù)置換，逐步走入綠色、環(huán)保的發(fā)展軌道，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步升級(jí)。
三、關(guān)于我國(guó)尿素造粒塔環(huán)保改造方案探討
實(shí)際上，行業(yè)內(nèi)針對(duì)尿素粉塵有濕法洗滌、電除塵、布袋除塵和電袋復(fù)合除塵等多種有效的處理方式，而造粒塔粉塵處理的難點(diǎn)在于排污點(diǎn)過高（達(dá)80-120米），且無可靠的除塵設(shè)備安裝位置。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，造粒塔的粉塵處理問題在國(guó)外也是一個(gè)難題，沒有很經(jīng)濟(jì)的解決辦法。以下將結(jié)合國(guó)外在尿素造粒環(huán)節(jié)的環(huán)保解決經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行討論，供我國(guó)尿素生產(chǎn)企業(yè)參考。
（一）借鑒國(guó)外成熟經(jīng)驗(yàn)，規(guī)范改造國(guó)內(nèi)尿素造粒塔
如前文所述，俄羅斯NIIK公司設(shè)計(jì)并實(shí)施了獨(dú)聯(lián)體國(guó)家的新型造粒塔建設(shè)和傳統(tǒng)造粒塔改造。NIIK公司對(duì)自然通風(fēng)式傳統(tǒng)造粒塔的改造內(nèi)容包括：1）增加尿素顆粒的降落高度，2）增加廢氣洗滌系統(tǒng)，并封閉塔頂，3）增加廢氣洗滌系統(tǒng)的塔內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)，4）增加造粒塔內(nèi)部冷空氣的線速度，5）塔內(nèi)底部增加流化床冷卻器等。通過洗滌改造，將自然通風(fēng)式傳統(tǒng)造粒塔改造為強(qiáng)制通風(fēng)式新型造粒塔，使游離氨排放值降低至40mg/Nm3、尿素粉塵排放降低到25mg/Nm3。同時(shí)，由于在造粒塔原始設(shè)計(jì)中未考慮到新增塔頂洗滌系統(tǒng)的巨大重量，NIIK公司在造粒塔內(nèi)部設(shè)計(jì)了從底部到頂部的支撐結(jié)構(gòu)，由該支撐和造粒塔頂共同分擔(dān)新增洗滌系統(tǒng)的重量，以確保改造后造粒塔的結(jié)構(gòu)安全；考慮到塔頂封閉和塔內(nèi)支撐縮小了塔徑，對(duì)產(chǎn)品溫度和質(zhì)量影響較大，NIIK公司在塔底增加了塔內(nèi)流化床冷卻器，以確保夏季時(shí)產(chǎn)品溫度在45-50℃。
以上是國(guó)外成規(guī)模進(jìn)行新型尿素造粒塔新建和傳統(tǒng)尿素造粒塔改造的唯一可參考實(shí)例，設(shè)計(jì)和改造兼顧了環(huán)保、安全和產(chǎn)品質(zhì)量，但是改造費(fèi)用大、時(shí)間長(zhǎng)，運(yùn)行成本升高，這也印證了傳統(tǒng)造粒塔的改造不存在技術(shù)障礙，但是沒有很經(jīng)濟(jì)的改造技術(shù)，改造代價(jià)高。