FWE200DH水冲洗技术，结晶难题从此不再是障碍

尿素是一种大宗化学品，2023年我国尿素产量约为 436.2万吨。其用途主要包括用作化肥（约占 90%），此外，它还用于生产树脂和其他商业产品。它通过氨（NH₃）和二氧化碳（CO₂）的反应进行工业化生产，因此，尿素厂通常位于氨化工厂附近。

尿素的工业生产有几种不同的许可证，工艺技术也各不相同。主要的许可方有 Casale、Saipem-Snamprogetti、Stamicarbon、TEC和 UFT。不过，所有许可方都在使用造粒塔或造粒装置，将生产的尿素熔体转化为最终的造粒或颗粒尿素产品。粒状尿素和颗粒尿素都是小球状聚集体或球状物。由于颗粒的粒度分布较窄、直径较大且硬度较高，因此现在人们更倾向于使用颗粒而非粒状尿素。

本文介绍了基于 Snamprogetti 许可的尿素装置升级项目中的应用。在这一案例中，在现有的造粒塔上增加了一个造粒装置，以逐步从粒状尿素过渡到颗粒尿素。本文的重点是介绍 SICK FWE200DH 解决方案，用于测量造粒装置烟囱的湿粉尘。

在本流程中，从尿素合成装置出来的尿素熔体一部分被送往造粒塔，一部分被送往造粒装置。在造粒塔中生产的部分颗粒被送入造粒装置，作为颗粒的种子。另一部分则用作最终成型的尿素。

（造粒装置与造粒塔流程图）

在造粒塔中，尿素熔体在冷却空气的逆流作用下从塔顶喷出，使熔体凝固。塔底则收集尿素颗粒。由于造粒塔每年的运行时间有限，废气无需进一步处理，直接排放到大气中。

老一代的造粒塔可能会排放废气而不做进一步清洁。较新的塔至少配备了旋风分离器或袋式除尘器进行除尘。随着粉尘和氨气排放的要求越来越严格，现有的造粒塔也可以升级为湿式洗涤器。

尿素熔体的另一部分被送入造粒装置。造粒装置是一个流化床干燥器。尽管造粒装置有很多优点，但也有一个主要缺点。干燥空气的含尘量远高于造粒塔冷却空气的含尘量。因此，造粒装置的干燥空气被送入湿式洗涤器（洗涤器），洗涤掉尿素粉尘和氨蒸气。为了提高除氨效率，洗涤水被酸化。湿式洗涤器的废水最终被送入烟囱。

尿素生产的最后一道工序在造粒塔和造粒装置中进行。在本应用实例中，两种类型都有。

• 在造粒塔中，由于尿素熔体中不含有大量水分，也没有使用湿式洗涤器，因此要测量干燥废气中的粉尘。为了完成这项测量任务，使用了DUSTHUNTER SB系列粉尘仪。

• 要求较高的应用是对造粒装置湿法洗涤器后的湿烟气进行粉尘测量。FWE200DH 的特殊型号用于测量尿素粉尘浓度。

在粉尘测量中，尿素的两个特性尤为重要：约 133°C 的熔点和吸湿性。

解决方案

在造粒装置之后，废气中的粉尘含量通过湿式洗涤器来减少。在这里，SICK FWE200DH 用于测量湿式除尘器后的剩余粉尘。测量的目的是确定湿废气中以 mg/m³ 为单位的尿素浓度，以符合当地的环保规定。在测量湿粉尘时有两个难题需要解决。

首先，气流中的水滴会被误认为是粉尘，从而导致粉尘测量值升高。对于此类应用，FWE200DH是一个不错的选择。在这里抽取具有代表性的样气，并在一个特殊设计的热旋风分离器中蒸发掉所有液态水。然后就可以在测量池中测量加热样气中的干粉尘。热旋风分离器的出口温度设定为 120°C，以避免尿素熔化。

（FWE200DH结构原理图）

尿素粉尘测量中的第二个也可能是更大的挑战是，抽取式湿气粉尘测量系统可能会因冷点处形成的粘盐而堵塞。尤其是在射流泵处，因为未加热的射流泵通常会将冷的运动气体与热的样品气体混合。温度降低会导致水凝结，进而导致尿素盐凝结致使射流泵堵塞。为了防止堵塞， FWE200DH 配备了吹扫气加热，这是通过吹扫空气加热器实现的。它位于射流泵前的软管侧，温度设定为 125°C。

有了 SICK 的这一解决方案，我们的客户就能够连续测量尿素粉尘，并大大延长了维护周期。在本文描述的应用中，FWE200DH 的抽取管线没有加热。在其他尿素工厂情况可能略有不同，根据具体条件（例如抽取样气中的含水量较高），可能需要加热抽取管路，使热旋风分离器的出口温度达到 120°C。

具体应用优势

• SICK 为尿素造粒装置中的湿尿素粉尘测量提供了可靠、维护成本低的粉尘分析仪

• 测量湿烟气中的真实粉尘 ，不会因水滴而影响测量值

• 由于使用加热的吹扫空气，大大减少了盐分的形成，因此维护成本低

• 利用 FWE200DH 粉尘浓度信号优化洗涤器工艺，降低运行生产成本

更多应用

除上述应用外，SICK 还为尿素生产提供了更多解决方案

• 测量一氧化碳原料流中的O₂和H₂

• 烟囱NH₃排放测量

FWE200DH ：湿烟气中的粉尘测量

FWE200DH 粉尘测量装置用于连续测量湿烟气中的粉尘浓度。气体通过气体采样探头抽取，并加热至露点以上。气体中的液滴会被气化，从而无法伪造测量结果。利用高灵敏度的散射光测量原理，即使粉尘浓度很低，也能进行精确测量。FWE200DH 符合 EN 14181 和 EN 15267 标准的要求。

FWE200DH WBP 水冲洗版本

FWE200DH 测量系统专门用于连续测量湿气中的粉尘浓度。在这一应用领域中可能会出现沉积物（例如在化肥或玻璃棉生产中），从而限制或堵塞输送样气的管路和部件。FWE200DH 可选水冲洗版本，这可确保对输送样气的管路和部件进行定时水冲洗，溶解水溶性沉积物并将其冲回样气管道。具体特点如下：

• 采样管线加热

• 降低加热腔温度

• 对射流泵入口吹扫气进行加热

• 水冲洗装置，可对射流泵，测量单元，采样管和返回管进行冲洗，将测量系统中的所有铵盐结晶都清理掉

• 专用软件，对整个清理流程都可以达到可控可定制化

• 附加空气吹扫加热装置，在水冲洗后可对整个气路进行吹扫，保证整个系统的快速干燥
  

（FWE200DH水冲洗实际应用）