尿素造粒塔是将熔融的尿素经冷却制造成颗粒状产品的关键设备。采用自然通风的尿素造粒塔一般为圆柱或矩形的高大混凝土构筑物，优点是工作稳定、管理方便、运行费用低，缺点是受环境条件影响较大。大庆石化公司化肥厂尿素造粒塔建于上世纪70年代，属于典型自然通风型。近年来，由于该尿素造粒塔超负荷运行，导致尿素产品温度过高，造成产品装袋困难并且质量难以保障，现有造粒塔内热环境已不能满足新的工作负荷需求。由此可见，为了保障产品的质量，改善尿素造粒塔内热环境刻不容缓，而合理的改造方案是改善其热环境的关键。本文以降低尿素的出料温度为研究目标，对尿素造粒塔内热环境及其主要影响因素进行仿真研究，并与测量结果进行对比分析，提出尿素造粒塔的优化方案，通过预测改造后的出料温度，进而验证改造方案是否满足要求。主要研究内容包括以下几部分：1.研究颗粒的落差和降落时间之间的函数关系。考虑大气温度和产量的时变状态的基础上，建立尿素造粒塔内造粒过程数学模型，分析颗粒降落的时间、颗粒的运动状态、通风过程和传热过程的相互影响，研究落差和降落时间对尿素造粒塔内热环境的影响。2.基于尿素造粒过程的实测数据，建立尿素造粒塔内颗粒与空气的耦合三维仿真模型。利用Fluent进行求解造粒塔内的颗粒与空气耦合。在计算颗粒轨道时，先考虑颗粒沿轨道的热量和动量的计算，然后将其代入连续相计算。从两方面分析造粒塔内部热环境。一方面，分析空气的温度场和速度场受到熔融尿素伞状下落的影响。另一方面是研究颗粒的运动状况，分析尿素从喷头喷出后，颗粒的运动状态。3.结合现场测量数据，考虑实际的进口空气、尿素负荷和颗粒粒径，通过Fluent分析进风口空气温度、湿度、塔外单侧风、喷头处熔融尿素温度和所喷出尿素粒径对尿素造粒塔内温度场、流场等热环境的影响。4.根据尿素造粒塔热环境影响因素分析结果和“烟囱效应”的原理，优化尿素造粒塔内的气流组织，提出了改造方案，对方案进行Fluent数值模拟，分析改造后尿素造粒塔内的环境和尿素的出料温度。本课题结合大庆石化公司化肥厂尿素造粒塔的运行特点，分析尿素造粒塔内热环境影响因素，利用Fluent软件，对尿素造粒塔的改造前后的状况进行数值模拟分析，提出塔内气流组织的优化方案，进一步降低尿素的出料温度，所得结论对尿素造粒塔的改造工作具有一定的理论指导作用。