降低磷復肥產品包裝溫度的技術與應用

白保生，陳 虹

（云南云天化紅磷化工有限公司 生產制造中心 化肥廠，云南 開遠 661600）

當今磷復肥市場處于供過于求的狀態，市場競爭異常激烈，產品質量決定著企業的競爭能力，產品外觀質量作為最明顯的特征，可謂重中之重。因此，不斷提高產品外觀質量一直是企業技術創新的重點。目前顆粒磷復肥生產廠家的產品冷卻工藝通常選用回轉冷卻窯、流化床［1］等設備，但難以達到滿意的效果。云南云天化紅磷化工有限公司（以下簡稱公司）30萬t/a磷復肥裝置原有冷卻設備為流化床，產品包裝溫度為50～60℃。因產品包裝溫度過高，往往造成諸多不利影響，如出現產品泛白、結塊、雜花等現象［2］。不合格品返回系統加工處理不但降低生產效率，而且增加了生產成本。因此，降低產品包裝溫度、確保產品質量至關重要。如何選用先進、經濟、高效的產品冷卻技術為目前磷復肥企業所面臨的技術難題。2019年公司對30萬t/a磷復肥裝置產品冷卻系統進行優化改造，選用固體無塵冷卻系統代替流化床冷卻系統。項目實施后，產品包裝溫度明顯降低，解決了因產品包裝溫度高帶來的一系列問題，產品冷卻系統實現負壓操作，改善了現場環境條件，而且實現了節能降耗。

1 磷復肥生產裝置采用各種冷卻設備對冷卻系統物料溫度的影響分析

根據目前磷復肥行業常用的產品冷卻設備，結合公司實際使用情況分析其對冷卻系統物料溫度的影響。

1.1 回轉冷卻窯的應用分析

公司27萬t/a磷酸二銨（DAP）裝置、18萬t/a DAP裝置于1993年投產，裝置經過不斷升級改造，目前可生產多種磷復肥產品，如DAP、GMAP（粒狀磷酸一銨）、NPK復合肥等。2套裝置的產品冷卻設備為回轉冷卻窯，其結構如圖1所示。

圖1 回轉冷卻窯結構

冷卻工作原理：驅動裝置帶動大小齒輪裝置使筒體圓周旋轉，轉動的過程中抄板將產品抄起形成料幕，產品在筒體內由通入的自然風冷卻降溫。2018年在不同氣溫及生產負荷下進行產品冷卻系統物料溫度監控，結果如表1所示。

表1 不同氣溫及生產負荷下冷卻系統物料溫度

該冷卻系統，進入回轉冷卻窯的物料溫度約為82℃，冷卻后溫度約為75℃，溫度降幅5～8℃，降溫幅度小，效率較低。并且產品溫度受環境溫度及生產負荷波動影響大，不利于生產調節控制。

1.2 流化床冷卻器的應用分析

公司30萬t/a磷復肥裝置為2015年建成投用，是一套能生產NPK復合肥、DAP、GMAP等產品的復合型裝置，原產品冷卻采用流化床冷卻器，其冷卻系統如圖2所示。

圖2 流化床冷卻系統

冷卻工作原理：顆粒產品經布料器均勻進入一級流化床，在一級流化床鼓風機的作用下形成懸浮流體向前浮動［1］，經過二級流化床后進入下一道生產工序。每臺流化床上部分別設置1臺引風機把流化床內的熱風帶走。2018年30萬t/a磷復肥裝置流化床冷卻系統物料溫度監控見表2。

由表2可知，進入流化床冷卻器的物料溫度約為82℃，冷卻后溫度約為65℃，溫度降幅15～18℃，溫度降幅相比回轉冷卻窯有所提高，但仍未達到理想效果，產品因包裝溫度過高而產生泛白、結塊等現象仍未杜絕。另外該冷卻方式能耗較高，4臺離心風機的總功率約500 kW，每年耗用電能約430萬kW·h，不利于節能環保及生產成本的控制。因2臺鼓風機及2臺引風機高速運行，設備周圍會產生噪聲、正壓及揚塵現象，不利于周圍環境衛生的維護，影響職工的身心健康。

表2 30萬t/a磷復肥裝置流化床冷卻系統物料溫度狀況

1.3 固體無塵冷卻器的應用分析

2019年公司對30萬t/a磷復肥裝置產品冷卻系統進行改造，采用固體無塵冷卻器代替流化床冷卻器，其冷卻系統如圖3所示。

圖3 固體無塵冷卻系統

固體無塵冷卻系統工作原理：固體顆粒物料經產品輸送設備（斗提機或者輸送皮帶等）輸送進入固體無塵冷卻器，依靠自身重力作用自上而下通過冷卻板通道，與冷卻板內部呈逆流形式的冷卻水在冷卻板壁面實現間壁換熱，從而實現固體顆粒物料的冷卻。冷卻器由4部分組成：①進料裝置，保證物料均勻分布在冷卻板組成的各個通道內；②冷卻主體裝置，該裝置設有3層冷卻板束，冷卻板束串聯工作；③下料裝置，可根據進料情況調節出口物料流量，保證各個流道內的物料均勻下落；④PLC控制系統（可編程邏輯控制器），實時監測物料流量、料位及溫度變化，通過自動調節下料器的開度控制設備處于最佳工作狀態。同時，設備設有干燥空氣管路，對板片和物料進行吹掃，防止發生結露、結塊。30萬t/a磷復肥裝置采用固體無塵冷卻器后物料溫度有了顯著下降，2019年該裝置改造后冷卻系統物料溫度監控見表3。

由表3可以看出，該冷卻系統物料進固體無塵冷卻器的溫度約為82℃，冷卻后溫度約為50℃，溫度降幅30～32℃。溫度降幅相比回轉冷卻窯及流化床冷卻器有了大幅度提升，達到了理想效果。溫度為50℃的產品再經過皮帶輸送機、產品散裝庫等生產工序后，包裝時溫度已降至36～40℃，完全解決了因包裝溫度過高而產生泛白、結塊的問題。

表3 采用固體無塵冷卻器后30萬t/a磷復肥裝置冷卻系統物料溫度狀況

2 磷復肥生產裝置采用各種冷卻設備的技術經濟對比分析

根據公司使用情況，從技術性能、冷卻效果及能耗方面分析各種冷卻設備的技術性能及經濟性，結果見表4、表5。

表4 設備技術性能對比

通過表4、表5對比分析，固體無塵冷卻器應用于磷復肥產品冷卻相比傳統的回轉冷卻窯、流化床冷卻器有著顯著的優勢，首先冷卻效果提高，其次固體無塵冷卻器具有占地面積小、能耗低的優點，并且不會造成周圍環境的正壓，現場環境好。

表5 冷卻效果、經濟效益及環境影響對比

3 結束語

公司采用固體無塵冷卻技術以后，磷復肥產品的包裝溫度明顯下降，完全杜絕了因包裝溫度過高造成的產品泛白、結塊等不良現象，產品質量得到有效提高，在改善裝置環境條件、降低生產能耗方面也取得了顯著成果。