一種“一爐供兩烘”的熱風系統

周少華，盧 康

（安徽中元化肥股份有限公司，安徽 宿州 234000）

安徽中元化肥股份有限公司（以下簡稱公司）有 2 套 200 kt/a 高塔復合肥裝置，1 套 100 kt/a 氨酸轉鼓復合肥裝置，其中氨酸轉鼓復合肥裝置為兩級烘干工藝設置，原配套2 臺燃煤熱風爐。2018 年，由于環保壓力加大，該公司實施了熱風系統“煤改氣”技術改造，為節約企業成本，公司探索并實施了單臺天然氣熱風爐供兩級烘干機的技術方案，現簡要總結如下。

1 工藝流程變動情況

1.1 原有工藝流程

固體原料人工拆包后經計量設備計量，輸送至造粒機內；液體原料硫酸、液氨及洗滌液通過管式反應器反應后噴灑到造粒機料幕上進行造粒，造粒機料床內埋有蒸汽管道及氨分布器，分別通入蒸汽和氣氨，對造粒情況進行調節。造粒機出料依次輸送至兩級烘干機進行干燥，干燥后經粗篩、細篩兩級篩分后合格品進入冷卻機，冷卻后依次進入成品篩分、包膜及包裝工序。篩分下來的大顆粒經破碎機破碎后與小粒子一起進入返料系統。兩級烘干機配置有熱風系統、引風除塵系統，造粒機設有尾氣洗滌系統。

烘干工段、熱風工段原有工藝流程：造粒機出料經皮帶機輸送至一級烘干機，一級烘干機出料由斗式提升機輸送至二級烘干機，二級烘干機出料由皮帶機輸送至篩分系統。一級烘干機配有1臺燃煤熱風爐及鼓風機、引風機，另配有冷配風機1 臺；二級烘干機配有1臺燃煤熱風爐及引風機。其中一級烘干機引風機及二級烘干機引風機均為變頻風機。原烘干系統具體流程見圖1。

圖1 原烘干系統工藝流程

1.2 “煤改氣”后工藝流程

烘干工段、熱風工段技改后工藝流程：造粒機出料經皮帶機輸送至一級烘干機，一級烘干機出料由斗式提升機輸送至二級烘干機，二級烘干機出料由皮帶機輸送至篩分系統。熱風工段技改后撤銷二級烘干機燃煤熱風爐，撤銷一級烘干機冷配風機，設置天然氣熱風爐及其鼓風機替代原一級烘干機燃煤熱風爐及其鼓風機，同時向一、二級烘干機提供熱風。其中一級烘干機引風機、二級烘干機引風機及新設天然氣熱風爐鼓風機均為變頻風機。

另外，公司2套高塔裝置熔融尿素、一二級混合槽保溫及加熱均需使用中壓蒸汽（壓力0.9～1.2 MPa，溫度180 ～250 ℃），中壓蒸汽熱量被利用后變為低壓蒸汽（壓力0.1 ～0.2 MPa，溫度100 ～200 ℃），一般直接排放掉。為降低天然氣消耗，節約成本，利用本公司2套高塔裝置低壓余熱蒸汽的低位熱能，在天然氣爐及其鼓風機中間設置一臺蒸汽換熱器，將高塔裝置使用后的低壓蒸汽接入換熱器，給冷空氣進行預熱，提高進入天然氣爐的空氣溫度，在烘干熱量需求一定的情況下，可以降低天然氣消耗。“煤改氣”后烘干系統具體流程見圖2。

圖2 “煤改氣”后烘干系統工藝流程方塊圖

2 熱量計算及設備選型

2.1 熱量計算

基本參數：產量20 t/h、煤耗30 kg/t、煤熱值25 115 kJ/kg、燃煤爐熱效率80%。

2.2 設備選型

2.2.1 燃氣熱風爐選型

根據2.1中熱量計算，選用RQ-400（Z）型直燃式燃氣熱風爐，具體參數：最大供熱量15 069 066 kJ/h，熱效率90%，工作溫度≤800 ℃，設計壓力1 000 Pa，工作介質天然氣，燃料天然氣熱值35 579 kJ/m3，天然氣消耗量≤470 m3/h。

2.2.2 燃氣熱風爐鼓風機選型

原配套風機風量參數：一級烘干機冷配風機（技改后拆除）風量28 000 ～36 000 m3/h； 一級烘干機的配套引風機（帶變頻）風量129 668 m3/h；二級烘干機的配套引風機（帶變頻）風量31 197 ～38 997 m3/h。

經一、二級烘干機引風機風量等參數計算（計算過程略），天燃氣爐配套鼓風機風量約50 000 m3/h，選用4-72-12C-75型鼓風機，具體參數如下：風量53 978～ 75 552 m3/h，風壓2 172 ～ 2 746 Pa。

3 本方案優勢分析

3.1 減少1臺天然氣爐的投資成本

原有實施裝置為2 套燃煤熱風爐系統供兩級烘干機熱量，實施“煤改氣”后本應設置2 套天然氣熱風爐匹配兩級烘干機烘干需求，而本方案充分利用兩級烘干機引風機的變頻設置，經過充分論證，提出了單臺天然氣熱風爐供兩級烘干機熱量的方案，減少了1 臺天然氣熱風爐的投資，節約資金約30萬元。

3.2 節約人員工資

原有裝置每臺燃煤熱風爐需配備1 名司爐工，2臺燃煤熱風爐三班倒就需要6 名司爐工，本方案施行后，天然氣熱風爐使用簡單，操作方便，運行穩定，其工作量僅為開停機及巡檢，可以并入其他崗位，這樣就減少了6 名司爐工，按照每人月薪3 000元計算，年節約人員工資21.6萬元。

3.3 利用“低位熱能”降低天然氣消耗

換熱器投用后，經2018 年10—12 月生產實踐表明，可提高風溫20 ～40 ℃，按提高30 ℃進行計算，技改后鼓風機風量為53 978 ～75 552 m3/h，按照平均風量50 000 m3/h 計算，20 ℃空氣比熱容為1.004 kJ/（kg·K），密度為1.29 kg/m3，則換熱器為冷空氣提供熱量為1 942 737 kJ。

燃氣爐熱效率為90%，則提供上述熱量需要天然氣量為60.7 m3/h。

按照氨化裝置年產量100 000 t，日產量400 t 計算，年生產時間為6 000 h，天然氣價格為3.26 元/m3，則年節約天然氣消耗成本為1 187 292元。

3.4 產品外觀的“美白”

燃煤爐煙氣中夾雜燃燒不充分的雜質及揮發物，在烘干過程中對產品外觀顏色有輕微的影響，改成燃氣爐后這種影響則不復存在。

4 結束語

本方案充分利用兩級烘干機引風機變頻功能的優勢，將原有2套燃煤熱風爐系統變為1套燃氣熱風爐系統，減少1套燃氣爐直接投資，減少6名熱風崗位司爐工，增設的余熱蒸汽換熱器節約了大量天然氣消耗費用，為企業節約了大量成本，同時也解除了原煤、煤渣堆場及燃煤尾氣帶來的污染問題。這種設計思路為設置類似“兩級烘干”工藝的轉鼓復合肥企業在“煤改氣”實踐中提供了一種具有較大降本增效優勢的新穎設計方案。