一种吹吸组合式强制通风高塔造粒装置的制作方法

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种吹吸组合式强制通风高塔造粒装置。

背景技术：

自上世纪50-60年代以来，世界上通用尿素及复合肥造粒技术一般分为流化床造粒技术和塔式造粒技术两大类型。流化床造粒技术具有排放粉尘浓度能达到≤10mg/nm³的优点，但是由于工艺流程复杂、投资和运行成本高，国内的厂家极少使用，中国国内企业往往采用设备简单、投资小、运行成本低的自然通风的塔式造粒为主。

根据市场调研获知：从1953-2000年期间，在生产过程中，尿素粉料及氨基本放空至大气，自然通风尿素及尿基复合肥造粒塔的粉尘排放约为150-350mg/nm³，氨排放量约为80-150mg/nm³。按照国家对现有环境保护法的要求来衡量，这种结构的尿素造粒塔是该行业中的环境污染大户。自2000年以来，随着环保压力增加，一般采用在部分造粒塔上增设水喷淋装置来降低排放；采用水喷淋装置之后，虽说粉尘排放下降至约50mg/nm³，氨排放也有所下降，但同时又会带来严重的“拖尾”气溶胶烟气的污染现象，并造成了pm2.5浓度上升，因此该种改造过的造粒塔成为国内pm2.5环境污染中的一大污染源。

国外自1971年开始，俄罗斯niik公司采用强制通风加水洗装置，粉尘排放浓度达25-50mg/nm³，没有拖尾现象。但是由于强制通风加水洗装置均安装在造粒塔的顶部，造成塔体整体重量高，且塔体重心上移，为了稳固性就必须提供和增加额外的自塔底到塔顶的支撑结构。此外，在夏季生产中，随着环境温度的上升，造成尿素造粒的效率下降；为了解决这个问题，必须确保夏季产品温度在60度以下，此时必须在塔底增加塔内流化床冷却器。

现有自然通风造粒塔造粒工艺流程如图7所示：现有自然通风造粒塔造粒工艺流程包括：熔融物的喷洒、熔融物造粒和粒状尿素收集三部分组成。其原理是熔融尿素从位于造粒塔顶的旋转造粒喷头喷洒分散成液滴之后，在重力和浮力的共同作用下降落，在降落过程中与从塔底进入的冷空气流逆向接触，彼此产生传热传质作用，熔融物经过降温、凝固、冷却三个阶段，从开始的熔融态经风冷变成温度较低的粒状固态。

上述自然通风造粒塔造粒工艺流程，在实际使用中存在以下缺点：

1)塔式自然通风造粒工艺其产能除了受颗粒度大小、分布、及塔体本身结构影响，还受气候影响；颗粒状产品的产量和质量受环境温度、湿度、大气压、塔顶横向风影响较大，表现在夏季产能较低，冬季产能较高，甚至是中午产能受限，夜晚产能较高，这种随气候状态发生的不确定性极大地干扰了正常生产；

2)塔顶开放式的尾气排放，不仅会导致烟气严重偏流，以至于出现物料黏壁及堵塞顶部百叶窗现象；

3)塔顶开放式的排烟结构，受风、雨、雪侵蚀的同时，受温度变化影响较为严重，导致塔体结构强度下降；

4)现有塔式自然通风造粒塔，颗粒状物排放基数在100-500mg/nm³左右；

5)现有塔式自然通风造粒塔，氨(气态)排放浓度通常在80-120mg/nm³间；

6)如果加强环保型塔体结构，通过环保改造在塔顶增加了水喷淋装置，其颗粒状物排放指标一般可控制在50-80mg/nm³左右，氨(气溶胶存在形式)排放量下降至处理前的40～60％，虽然单体检测数据向好，但伴随大量水气的产生，排出烟气中富含易溶解的粉末、氨及其它颗粒状物，它们之间的相互结合出现严重气溶胶污染情况(目视有烟气严重“拖尾”现象，导致区域性pm2.5严重超标)。

技术实现要素：

为了解决上述缺陷，本申请人经过多次设计和研究，提供了一吹吸组合式强制通风高塔造粒装置，其既能够克服现有自然通风造粒塔造以及顶部加建水洗装置的造粒塔的多种缺陷，同时能够减轻总质量并达到环境排放要求。

依据本发明的技术方案，提供一种吹吸组合强制通风高塔造粒装置，其包括塔体1和设置于塔体底部通风口处的鼓风机8，在塔体1内腔中自上而下依序设置过滤吸附区a、喷淋成型区b和成品收集区c。

其中过滤吸附区a起到除尘及粉尘回收再利用的功能，喷淋成型区b用于将液态料浆喷淋成型，成品收集区c用于收集在喷淋成型区b成型的颗粒状物。

优选地，过滤吸附区a设有滤袋除尘装置11和粉尘集聚盘10，滤袋除尘装置11垂直设置在过滤吸附区a内，通过滤袋除尘装置11抖动将滤袋吸附的粉尘抖落在其下方设置的粉尘集聚盘10中，通过清粉尘管道或清粉尘装置将粉尘集聚盘10内的粉尘收集回收利用。

此外，喷淋成型区b设有料浆液态喷淋装置3，料浆液态喷淋装置3设置在喷淋成型区b顶部且为旋转喷淋装置，通过输送管道将液态料桨输送至料浆液态喷淋装置3，料浆液态喷淋装置3一边旋转一边将液态料桨喷洒在喷淋成型区b内。成品收集区c主要包括承料盘5和刮板7。承料盘5优选为刮板式承料盘5，刮板7优选为刮板或带有加强肋的刮板。刮板7为两片式或三片式或多片式，该两片式或三片式或多片式刮板以中心轴杆为对称均匀分布，其通过电动机构或机械机构驱动中心轴杆转动实现或带动刮板沿着承料盘5转动。每个刮板与承料盘相接触的部分为带有锐状刀刃般的铲型物，在铲状物的作用下沉积在承料盘上被剥离承料盘表面，并沿着内低外高的承料盘表面滑落至承料盘中心的收集管道中。进一步地，在每一刮板上设置多个铲型物

进一步地，在塔体底部均匀设置有多个开口(窗口)，并在开口(窗口)上设置防导流装置，用于防止物料颗粒通过该开口(窗口)散落在塔体外侧。有选择地在某些开口(窗口)处设置导风管，在导风管外端连接设置外设鼓风机，鼓风机提供风流动力且通过导风管向塔体内腔内切向鼓风，也就是使产生的鼓风气流切向进入塔体内腔内。选择性设置鼓风气流的速度、流量，使鼓风气流吹向刮板的铲状物，也就是对刮板进行强制降温，同时对承料盘及其上的物料颗粒进行强制降温，进而防止物料颗粒凝集在刮板上。进一步地，所述鼓风机8通过与其出风口衔接的导风管9伸入塔体内腔底部，并在造粒塔底部及装载物料颗粒成品收集输出区c的承料盘5的盘面周围形成环绕塔体内壁的环状上升气流，对承载于盘面上的成品料进行有效的冷却处理，并在鼓风机后续不断补充的风量的作用形成上升气流。

更进一步地，在塔体1的顶部设置受轴流风机13操控的抽吸式风机装置d，以下部鼓风机8形成的螺旋状上升的气流和上部轴流风机13产生的负压抽吸风作为塔体内的向上风源，既使底部上升的环状气流自下而上地对成品收集区c、喷淋成型区b实现产品的冷却成型，并且又在抽吸式风机装置d的负压抽吸导引下、将由环状上升的气流从位于粉尘集聚盘上部的环状格栅2四周的栅孔中穿越过滤袋除尘机构，将塔体内的尾气自敞开的塔体顶部排出；由此实现吹吸气流共同配合的吹吸组合强制通风高塔造粒装置。

优选地，所述鼓风机8通过与其出风口衔接的导风管9伸入塔体内腔底部，并在造粒塔底部及装载成品收集输出区c的刮板式或转盘式、流化式承料盘5的盘面周围形成环状上升气流，对承载于盘面上的成品料进行有效的冷却处理。更进一步地，塔体1底部的外圈设有n个鼓风机7，所述每个鼓风机7通过斜切穿透塔身的导风管8与塔体内腔相关通，形成尿素造粒塔的塔体内部自下而上的有压风源；同时，在所述塔体1的顶部设置受轴流风机13操控的抽吸式风机装置d。

优选地，所述导风管9与塔体1内壁呈斜切状态伸入塔体内腔，所述导风管9的喷口按略向下或水平向设置。所述抽吸式风机装置d包括轴流风机13、防雨帽21和套筒砧板阀16；所述轴流风机13固定在一个上下通透的套筒14内，该套筒14上开口为风机出风口18、下开口为下部通风口17，所述风机出风口18处的筒体设有一防倒流翻板19，用以防止在轴流风机停机时外部气体倒流入风机出风口18内；所述下部通风口17处的筒体上设有套筒砧板阀16；同时，在所述套筒14通过向上延伸的防雨帽支架20与防雨帽21连接。所述防倒流翻板19一边与轴流风机顶部的套筒14开口通过铰链连接。防倒流翻板19略大于套筒14顶部开口平面，实现对轴流风机顶部开口的全覆盖。防倒流翻板17的翻转面最长端必须大于防雨帽21与轴流风机13顶部开口平面的最小间隙，并且防倒流翻板19与轴流风机13顶部开口平面的翻转夹角不大于90度。

更优选地，防倒流翻板19与轴流风机13顶部开口平面的翻转夹角为60度至85度之间。防倒流翻板19采用轻质耐腐蚀材质制成，其重量不得大于轴流风机的吹力。套筒砧板阀16由四块pp板和滑道组成，可封闭轴流风机下部通风口17。

相比较于现有技术，本发明提出的吹吸组合的强制通风高塔造粒环保装置，采用在塔体底部设计通风口，并由鼓风机向塔内鼓入足量空气，同时又在布置于造粒塔顶部的过滤净化区设置抽吸式风机装置，形成的底部鼓风、顶部引风的组合方式用于高塔造粒环保。此外，本发明采用自下而上的有源风源和抽吸式负压作为塔体内腔造粒的全过程，完全克服了传统自然通风尿素造粒塔生产中受气象、气候等环境影响的缺陷；同时也可避免在塔顶增设引封装置、喷淋装置等技术带来的导致塔体头重脚轻等隐患。进一步地，本发明的装置使粉尘排放≤10mg/nm³、且没有拖尾现象，使粉料回收率高达98％，投资成本大幅度降低。

附图说明

图1为依据本发明的吹吸组合式强制通风高塔造粒装置结构及工作原理示意图；

图2为带有滤袋除尘机构的强制通风尿素造粒部分的结构及工作原理示意图；

图3为承料层粒子分布示意图；

图4为气流方向示意图；

图5为图1中所使用的抽吸式风机装置的结构示意图；

图6为带有滤袋除尘机构的强制通风尿素造粒部分的结构及工作原理示意图；

图7为传统通风尿素造粒塔机构及工作原理示意图。

图中：1-塔体2-格栅3-尿素液态喷淋机构4-百叶窗位置5-承料盘6-输送带7-刮料机8-鼓风机9-导风管10-粉尘集聚盘11-滤袋除尘机构12-出风口13-轴流风机14-套筒15-安装支架16-套筒砧板阀17-下部通风口18-风机出风口19-防倒流翻板20-防雨帽支架21-防雨帽a-过滤除尘区b-尿素喷淋成型区c-尿素成品收集区d-抽吸式风机装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外地，不应当将本发明的保护范围仅仅限制至下述具体结构或部件或具体参数。

以下结合说明书附图进一步阐述本发明。如附图1-2所示的吹吸组合强制通风高塔造粒装置，其主要包括塔体1和鼓风机8，在塔体1内腔中自上而下依序设置过滤吸附区a、喷淋成型区b和成品收集区c，过滤吸附区a起到除尘及粉尘回收再利用的功能，过滤吸附区a设有滤袋除尘装置11和粉尘集聚盘10，滤袋除尘装置11垂直设置在过滤吸附区a内，通过滤袋除尘装置11抖动将滤袋吸附的粉尘抖落在其下方设置的粉尘集聚盘10中，通过清粉尘管道或清粉尘装置将粉尘集聚盘10内的粉尘收集回收利用。喷淋成型区b设有料浆液态喷淋装置3，料浆液态喷淋装置3悬浮设置在喷淋成型区b顶部且为旋转喷淋装置，通过输送管道将液态料桨输送至料浆液态喷淋装置3，料浆液态喷淋装置3一边旋转一边将液态料桨喷洒在喷淋成型区b内；此时向下散落的液态料桨液滴与自下而上的温热气流相遇，受到螺旋向上的气流不断干燥而形成微小颗粒，微小颗粒在悬浮下降中继续凝结周围的液态料桨而变大为颗粒状物，之后由于自身重力作用散落在下方的承料盘5中。

成品收集区c用于收集在喷淋成型区b成型的颗粒状物，在本发明中，成品收集区c主要包括承料盘5和刮板7，承料盘5优选为刮板式承料盘5，刮板7优选为刮板或带有加强肋的刮板，刮板为略带一点弹性的钢制主体的板状物，优选地在刮板上端缘设置有多条加强肋，以强化刮板的机械强度。在另外的实施例中，刮板7为两片式或三片式或多片式，该两片式或三片式或多片式刮板以中心轴杆为对称轴均匀分布，其通过电动机构或机械机构驱动中心轴杆转动实现或带动刮板沿着承料盘5转动。每个刮板与承料盘相接触的部分(下端缘)为带有锐状刀刃般的铲型物，在铲状物的作用下沉积在承料盘上被剥离承料盘表面，并沿着内低外高的承料盘表面滑落至承料盘中心的收集管道中。进一步地，在每一刮板上设置多个铲型物，并且该多个铲型物之间具有一定间距(间隙)，相邻刮板上设置间隙互补的铲型物，即第一刮板的铲型物对应于与其相邻的第二刮板的铲型物之间的间隙，以使在刮板运动时实现对整个承料盘表面的刮动。为了更好地刮除承料盘上的物料颗粒，铲状物倾斜设置在承料盘表面上，即铲状物的刮板刃与承料盘表面呈一定夹角，设置铲状物与承料盘表面之间的夹角不大于90度，一般在30度---80度之间，优选30度、45度、60度。

进一步，如图3所示承料层粒子分布，本发明中设置有中控系统，可以通过中控系统控制料浆液态喷淋装置3的喷洒量、喷射速度及喷洒半径，进而使液态料浆成正态或环状分布，在如图4所示的涡旋向上的气流干燥下，进而使液态料浆干燥形成颗粒状物洒落在承料盘上时呈如图3所示粒子分布。

如图1-图2所示，在塔体底部均匀设置有多个开口(窗口)，并在开口(窗口)上设置防导流装置，防导流装置用于防止物料颗粒通过该开口(窗口)散落在塔体外侧，防导流装置能够使强制进入的气流进入塔体内。有选择地在某些开口(窗口)处设置防导流装置的导风管，在导风管外端连接设置外设鼓风机，鼓风机提供主动风流动力且通过导风管向塔体内腔内切向鼓风，切向鼓风也就是使产生的鼓风气流切向进入塔体内腔内，进而使鼓风气流形成涡旋气流，涡旋气流与塔体上方的吸附气流一起形成吹吸涡旋向上的气流体。通过模拟计算气流量来计算出气流体的涡旋向上的“托力”，进而使该“托力”与洒落的浆料颗粒相匹配。调整部分导风管的导风角度，选择性设置鼓风气流的速度、流量，使经导风管喷射出的鼓风气流吹向刮板的铲状物和承料盘的表面，也就是对刮板进行强制降温，同时对承料盘及其上的物料颗粒进行强制降温，进而防止物料颗粒凝集在刮板上。进一步地，所述鼓风机8通过与其出风口衔接的导风管9伸入塔体内腔底部，并在造粒塔底部及装载物料颗粒成品收集输出区c的承料盘5的盘面周围形成环绕塔体内壁的环状上升气流，对承载于盘面上的成品料进行有效的冷却处理，并在鼓风机后续不断补充的风量的作用形成上升气流。

更进一步地，自塔体底部至塔顶的过滤吸附区a完全为一个封闭整体、塔体塔顶部留有一个向上开口的定向半封闭式腔体；可选择地，在塔体1的顶部设置有抽吸式风机装置d，所述抽吸式风机装置d由轴流风机13提供动力，抽吸式风机装置d产生向上的风流的吸力；适当选择设置在塔体外部底部的鼓风机8的数量，使其产生吹向塔体内的切向鼓风气流形成螺旋状上升的气流“涡流”，所述螺旋状上升的气流和上部轴流风机13产生的负压抽吸气流汇合，形成一种强有力的塔体内向上导引气流。向上导引气流对造粒待成型产品产生一种悬浮冷却作用，即从底部上升的环状气流自下而上地对成品收集区c、喷淋成型区b的造粒待成型产品的冷却成型，此外在抽吸式风机装置d的负压抽吸导引下，涡旋环状上升的气流从位于粉尘集聚盘上部的环状格栅2四周的栅孔中穿越过滤袋除尘机构，将塔体内的尾气自敞开的塔体顶部排出；由此实现吹吸气流共同配合的吹吸组合强制通风高塔环保造粒。

在另外的第二实施例中，导风管9与塔体1内壁呈斜切状态伸入塔体内腔，所述导风管9的喷口按略向下或水平向设置。所述鼓风机8通过与其出风口衔接的导风管9伸入塔体内腔底部，并在造粒塔底部及装载成品收集输出区c的刮板式或转盘式、流化式承料盘5的盘面周围形成环状上升气流，对承载于盘面上的成品料进行有效的冷却处理。更进一步地，塔体1底部的外圈设有n个鼓风机7，所述每个鼓风机7通过斜切穿透塔身的导风管8与塔体内腔相关通，形成尿素造粒塔的塔体内部自下而上的有压风源；同时，在所述塔体1的顶部设置受轴流风机13操控的抽吸式风机装置d。

如附图5、6所示的抽吸式风机装置d的结构示意图；所述抽吸式风机装置d包括轴流风机13、防雨帽21和套筒砧板阀16；所述轴流风机13固定在一个上下通透的套筒14内，该套筒14上开口为风机出风口18、下开口为下部通风口17，所述风机出风口18处的筒体设有一防倒流翻板19，用以防止在轴流风机停机时外部气体倒流入风机出风口18内；所述下部通风口17处的筒体上设有套筒砧板阀16；同时，在所述套筒14通过向上延伸的防雨帽支架20与防雨帽21连接。所述防倒流翻板19一边与轴流风机顶部的套筒14开口通过铰链连接。所述防倒流翻板19略大于套筒14顶部开口平面，实现对轴流风机顶部开口的全覆盖。所述防倒流翻板17的翻转面最长端必须大于防雨帽21与轴流风机13顶部开口平面的最小间隙，并且防倒流翻板19与轴流风机13顶部开口平面的翻转夹角不大于90度。所述防倒流翻板19与轴流风机13顶部开口平面的翻转夹角为60度至85度之间。所述防倒流翻板19采用轻质耐腐蚀材质制成，其重量不得大于轴流风机的吹力。所述套筒砧板阀16由四块pp板和滑道组成，可封闭轴流风机下部通风口17。

更进一步地，利用设置在塔底内腔沿塔壁切向设置的导风管9送出的有压风力、构成环流状上升的气流，使环状上升的气流既在有压风力的作用下首先对位于成品收集区c的承料盘5部位进行有效的冷却，加速成品的冷却成型、并有利于刮板的运行；同时，随着继续上升的环状气流实现对从喷淋装置喷出的尿素液滴实现下滴过程中的冷却成型；最终，所述环状上升的气流又从位于粉尘集聚盘10上部的环状格栅2四周的栅孔中穿越过滤袋除尘机构11。

与此同时，当轴流风机13开启后，将造粒塔内的空气通过轴流风机13下部通风口17和风机出风口18引流至造粒塔外部；此时，在轴流风机13的风力作用下，防倒流翻板19被自下而上的风力吹开，整个防倒流翻板板面沿着铰接部的铰链轴轴线进行翻转。由于防倒流翻板19的翻转面最长端必须大与防雨帽与轴流风机顶部开口平面的最小间隙，并且防倒流翻板19与轴流风机13顶部开口平面的翻转夹角不大于90度。当防倒流翻板19被轴流风机13的风力吹开上翻时，防倒流翻板19的反转面的最长端可依靠风力抵住防雨帽21内侧，依靠轴流风机13的持续风力形成固定的翻转开口角度，轴流风机13持续将造粒塔内空气引流而出；此外防雨帽防倒流翻板形成的气流出口排出。

在实际应用中，防倒流翻板19与轴流风机13顶部开口平面的翻转夹角为60度至85度之间。当开口低于60度，轴流风机13从造粒塔内引出的风量不够，能效比不高；当开口高于85度，关闭轴流风机13后，防倒流翻板19受到四周环境风况影响，难以依靠自身重力下落，从而封闭轴流风机1上部的风机出风口。

防倒流翻板19采用轻质耐腐蚀材质制成，其重量不得大于轴流风机13的吹力。若防倒流翻板19自身重量过重，轴流风机13的吹出的风力无法将其翻开，或翻转至指定角度。

相比较于现有技术，即本申请人于2017年提出了一种公开号为cn201720418722的“尿素造粒塔塔顶袋式收粉装置”及俄罗斯niik公司的产品，本发明采用全新的设计理念及设计思想，本发明的装置使粉尘排放≤10mg/nm³、且没有拖尾现象，使粉料回收率高达98％，投资成本大幅度降低。同时克服了“尿素造粒塔塔顶袋式收粉装置”存在的下述不足之处：

1)塔顶增设的袋式收粉装置总质量仍然偏高，塔体重心偏上移，影响现有部分设计强度偏低的造粒塔的环保改造；

2)塔顶的设计中的引风机数量多，总流量大，相对电耗较高；

3)塔体流体呈负压、空气介质密度降低，在影响换热效果；

4)不能改变塔内气流呈明显的层流现象而导致的冷热气流混合不均匀而引起的气流“短路”。

经过实际实验表明：

由于采用自下而上的有源风源和抽吸式负压作为塔体内腔造粒的全过程，因此克服了传统自然通风尿素造粒塔生产中受气象、气候等环境影响的缺陷；同时也可避免在塔顶增设引封装置、喷淋装置等技术带来的导致塔体头重脚轻等隐患。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本领域普通的技术人员可以理解，在不背离所附权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节中做出各种各样的修改。