固體無塵冷卻器在磷酸二銨生產中的應用

王平飛

(云南云天化紅磷化工有限公司 云南開遠 661699)

1 現狀分析

云南云天化紅磷化工有限公司(以下簡稱云天化紅磷公司)180 kt/a磷酸銨生產裝置于2001年投產，設計生產能力為90 kt/a。通過一系列的技術改造和工藝指標的優化，至2011年底，磷酸銨裝置生產能力已提升至180 kt/a。該裝置采用預中和+管式反應器(PR+PN)生產工藝技術，既可生產粒狀磷酸二銨，也可生產粒狀磷酸一銨和復合肥。在實際生產過程中，由于化學反應溫度較高，磷酸銨料漿噴灑在造粒機料床上經黏結、涂布、自成粒3種方式成粒后，通過干燥窯降低產品水分含量，再經篩分、冷卻、包裝等工序得到磷酸二銨產品。該裝置中現有的冷卻設備為轉鼓冷卻窯，通過將磷酸二銨抄起以實現產品的降溫，不僅能耗高，而且降溫效果不理想，導致產品包裝溫度較高。產品包裝溫度高容易產生以下問題：①包裝后會出現產品泛白現象，影響產品外觀質量；②包裝后容易出現結塊現象；③包裝袋易損壞；④散裝庫運行費用高。180 kt/a磷酸銨裝置溫度監測記錄如表1所示。

2 固體無塵冷卻器工作原理及選型方案

2.1 工作原理

如圖1所示，固體無塵冷卻器創新性地結合了密相輸送原理及傳統的板式換熱器設計理念，是一種應用于顆粒料冷卻的設備。在換熱過程中，冷卻水在不銹鋼傳熱板內通過，如同傳統的液體或氣體換熱，物料與冷卻介質逆向流動以獲得較高的傳熱效率；物料以密相輸送的方式自上而下通過不銹鋼傳熱板之間的間隙通道，其移動速度較緩慢，不僅可保證有足夠的停留時間，而且不易產生粉塵。在運行過程中，料位控制系統控制設備內部物料滿倉運行，以確保固體無塵冷卻器保持最佳的運行狀態。

表1 180 kt/a磷酸銨裝置溫度監測記錄

2.2 工藝流程

如圖2和圖3所示，固體無塵冷卻器包括濕線工藝流程和干線工藝流程。濕線工藝流程：循環水和脫鹽水分別通過循環水泵和脫鹽水泵送至板式換熱器進行熱交換，出板式換熱器的循環水經涼水塔冷卻后循環利用；經板式換熱器冷卻后的脫鹽水從下部進入無塵冷卻器，與顆粒物料逆向換熱后從無塵冷卻器上部流出并返回脫鹽水槽。干線工藝流程：空氣通過除濕機后進入無塵冷卻器，用于吹散物料，尾氣經冷卻袋式除塵器后進入尾氣洗滌系統。

2.3 選型方案

云天化紅磷公司針對180 kt/a磷酸銨生產裝置磷酸二銨成品包裝溫度偏高的問題，決定采用無塵冷卻器代替原有的轉鼓冷卻窯。經核算，需配置1臺處理能力為35 t/h的無塵冷卻器，其設備參數如表2所示。

表2 無塵冷卻器設備參數

經計算，與無塵冷卻器配套的設備包括斗式提升機、皮帶輸送機、除濕機、板式換熱器和離心水泵各1臺，主要設備參數如下。

(1)斗式提升機：TH400型，提升高度17 m，提升能力80 m3/h。

(2)皮帶輸送機：B650×6P(4.5+2)×55.4M型，EP200耐酸堿聚酯輸送帶，輸送量50 t/h，帶速1.0 m/s，傾角2.44°，功率7.5 kW，整機水平長度26.95 m；減速機型號DCY160-40-1N，速比40，電機型號Y132M-4-7.5kW。

(3)除濕機：處理氣量2 500 m3/h，壓力0.01 MPa，空氣露點10 ℃，含風機和消聲器。

(4)板式換熱器：熱水端為脫鹽水，設計壓力0.8 MPa，工作壓力0.5 MPa，流量60 m3/h，進口溫度45 ℃，出口溫度30 ℃；冷水端為循環水，設計壓力0.8 MPa，工作壓力0.5 MPa，進口溫度28 ℃。

(5)離心水泵：流量60 m3/h，揚程40 m，功率17.5 kW。

3 運行效果

無塵冷卻器于2018年6月投入運行，部分運行數據如表3所示。

無塵冷卻器投運后，磷酸銨裝置運行平穩，產品包裝溫度及各項指標均達到工藝要求。從表3可看出，固體無塵冷卻器可使磷酸二銨產品的溫度由82 ℃下降至53 ℃，平均進出口物料溫差為29 ℃，磷酸二銨產品包裝溫度由54 ℃下降至39 ℃，實現了磷酸二銨產品包裝溫度控制在低于40 ℃的指標。

表3 無塵冷卻器投運后的部分運行數據 ℃

4 效益分析

2016年，180 kt/a磷酸銨裝置因產品結塊返系統及降價處理的量累計約為7 300 t，按損失100元/t計，共計損失73萬元。無塵冷卻器投入運行后，大幅降低了磷酸二銨產品包裝溫度，改善了現場環境，解決了產品泛白、結塊、包裝袋損壞等問題，提升了磷酸二銨產品外觀質量，減少了因質量事故及處理問題產品帶來的損失。原冷卻系統約有30 000 m3/h的尾氣需洗滌處理，改造后尾氣處理量僅約2 500 m3/h，大大減輕了企業的環保壓力。

5 結語

固體無塵冷卻器具有高效、節能、環保的特點，采用固體無塵冷卻器代替傳統轉鼓冷卻窯，不僅大幅降低了磷酸二銨產品的包裝溫度，改善了現場環境，而且減少了尾氣洗滌處理量，裝置運行穩定，降低了生產成本。