[其他]塔式造粒旋转喷头

说明书

本发明属于化肥造粒技术。

目前，在化肥生产中，例如硝铵、尿素的造粒一般在造粒塔中进行。造粒塔呈园筒形，待造粒的化肥熔融料液穿过喷头壁面上的喷孔形成需要大小的液滴，这些液滴在塔内自上而下降落，依喷淋状况的不同，液滴降落的轨迹不同，在自塔下部逆流上升的冷空气流的作用下逐步固化，固化了的液滴呈球形粒子被收集在塔底，由皮带运输机运走。造粒塔内自下而上的冷空气流可以是自然通风形成，也可以在塔的顶部设置排风装置形成（总图未示出）。

在塔式造粒生产中，除了造粒塔外，最重要的生产装置就是造粒喷头，有旋转喷头和固定喷头两种。现有的旋转喷头主要由熔融液进料管、喷头及转动机构三部分组成。喷头一般是由1～3毫米厚的耐腐蚀钢板卷制成的空心倒园锥体，锥面上根据需要的粒子大小均匀地开有小孔，孔径为0.9～2.0毫米，孔间距6毫米左右，开孔直径由下而上逐渐增加。下底和上盖与锥面焊成一体，上盖法兰（或下底）与转动轴相联，转动轴通过传动装置与转动机构相联接，熔融的料液可从按装在转动轴内部或外层或开在上盖上环形孔上方的熔融液进料管进入喷头的底部，当喷头旋转时，由于离心力的作用将熔融液从小孔中喷出。有的喷头内部沿锥壁也有加设数块推液板或垂直隔板的，可以保证料液在锥壁上形成与喷头同步旋转的液层，随负荷高、低的变化该旋转液层自动升降。有关现有技术可参见〔《气提法尿素生产工艺》，大连工学院编，石油化学工业出版社，P146～P147（1978）〕和〔《硝酸铵生产工艺与操作》，吉林化学工业公司化肥厂编，化学工业出版社，P183～P189（1980）〕。

在现有技术中，由于物料被送至喷头的底部，随喷头一起旋转料液自下向上流动并经锥壁喷孔喷出，如此则造成液层下厚上薄的动态变形，使各排孔实际喷量偏离按相对静态计算的数值，从而引起整个喷洒状况的改变。均布喷孔下部给料的喷头喷洒时在塔内出现极为突出的重量密度分布尖峰;如果每排孔按动态层厚考虑，将使液层厚度的计算变得十分复杂与繁琐而难以实现。

为了改善喷头的喷洒状况，使喷洒能布满塔截面，美国专利US3687993号就其喷孔在锥面上的分布进行了改进。发明者仅以改变由离心力在喷口上所造成的流速（即相对于旋转着的喷口及液层座标系的速度）的方向与液体在喷口处的切线速度（即相对于塔座标系的速度）的方向之间的夹角来改变相对于塔座标系的该二个速度的合成速度的大小，直至二者大小相等方向相反而达于零的原理，使每一纵向呈螺旋线分布的各个喷口将射流液滴喷至从塔中心开始至不同喷洒半径的位置上。其喷头做成在喷洒壁面上均匀排布有数个拱形柱的园筒形或稍具锥形等形式，喷头的喷孔设置在拱形柱上，并且自上而下成螺旋形排列。但该方案只能解决塔中空地带的喷洒问题，不能达到等密度喷洒;由于该喷头的喷洒原理和其结构形式所致，使喷头顶部的最大合成速度受到了限制，所以该种喷头不适于大能力生产装置的造粒;该方案的喷孔直径均等，因而也不可能得到等粒子造粒的效果;并且结构复杂，制造不便。

目前国内外化肥造粒所用的喷头都是均布喷孔，对不同生产能力的造粒喷头的设计主要凭经验，没有一个完整的设计理论基础。直到1983年本发明人在〔《氮肥工艺设计手册硝酸硝酸铵分册》，化工部化工设计公司主编，化学工业出版社，P518～P525（1983）〕中才首次公开了旋转造粒喷头设计计算方法，但至今，国内外尚没有应用该理论基础制造的造粒喷头。

目前国内外的旋转造粒喷头存在以下问题：

1.由于缺少正确严格的计算理论与实验数据，喷头的正常工作能力常不能准确符合生产规模，造成能力过大或不足。前者将出现颗粒状况变坏，空心及细粉增多，合格率下降，以致达不到产品标准，同时伴生大量粉尘带出塔外造成环境污染与产品损失。后者将会发生喷头溢流污染操作室并造成停产。现有适于一定产量的喷头都是凭反复试验摸索改进而成。

2.喷头与塔径不能很好配合，塔径过小时，造成塔壁粘结，已引起生产事故多起;塔径过大，造成空气走短路。

3.由于喷头内结构和喷孔的设计制造不合理，常产生部分射流交错现象，造成颗粒碰撞长大不凝粘结于塔底，即使设有刮料机的塔底集料装置，一般数月，严重者不足一个月即在刮料机臂上粘起1～2米高驼峰状坚硬结块，难以破碎，被迫停车。

塔壁及塔底的粘结需要周期地冲塔除疤，不仅干扰了生产的正常进行，造成产品损失和污染;还时常酿成人身伤亡事故。