滾筒造粒復合肥裝置半料漿雙氨化工藝技術升級改造

崔尚寶，董正遠，王洪富，王婷婷，高進華，解學仕

（1.史丹利農業集團股份有限公司，山東 臨沂 276700；2.臨沂市測土配方（企業）重點實驗室，山東 臨沂 276700）

0 引言

自2012年首套應用半料漿雙氨化（管式反應器）造粒技術的20萬t/a復合肥裝置建成投產以來，多家復合肥企業選用此技術新建了數套生產裝置；同時數家復合肥生產企業也選用此技術對其原有裝置進行技術升級改造，均取得了一次開車成功［1］。

史丹利農業集團股份有限公司（以下簡稱史丹利）對蒸汽團粒法滾筒造粒生產線進行技術升級改造，實現一條生產線可靈活運行半料漿雙氨化（管式反應器）造粒技術、氨酸法造粒技術、氨化造粒技術，兼容在線硫酸脲造粒技術，相關經驗介紹如下。

1 半料漿雙氨化工藝技術簡介

1.1 半料漿雙氨化工藝生產原理

肥料造粒過程中的液相量和溫度是保證成粒的關鍵條件［2］。在一定范圍內，液相量增多，顆粒就會增大，成粒率就越高。但液相量過多將產生大團塊，并使顆粒水含量升高；液相量不足，成粒率偏低。

半料漿雙氨化造粒技術是應用硫酸與氨反應、磷銨料漿與氨反應所放出的大量反應熱及固體磷銨氨化這一特性來實現造粒的。生產過程中主要是調節管式反應器及噴氨軸二次氨化產生的液相量，其控制的基本原則如下［3］：（1）在液相量略有不足的情況下，視造粒狀況，調節進入噴氨軸的蒸汽量，或通過調節配方增大固體原料帶入的液相量；（2）在液相量嚴重不足的情況下，視造粒狀況，調節管式反應器的負荷，即固定管式反應器通氨量，增大管式反應器料漿投入量或硫酸投入量，同時增大噴氨軸通氨量；（3）根據磷銨的組成，確定噴氨軸的通氨量，視造粒狀況，調節噴氨軸所加入的蒸汽量；（4）根據配方調節管式反應器的磷銨中和度；（5）根據配方確定中和耗氨率（見表1）。

表1 不同物料中和耗氨率

1.2 半料漿雙氨化工藝特點

半料漿雙氨化造粒技術氨反應充分，氨一次利用率高；造粒成粒率高、可操控性強，裝置的自動化程度高；產品接近于中性、水含量低、顆粒強度高，因而產品結塊性降低，抗結塊能力強；造粒無須添加黏土，實現了無填料造粒，產品水溶性好。

2 改造前滾筒造粒生產工藝

改造前裝置為10萬t/a滾筒造粒復合肥裝置，該裝置原工藝技術為蒸汽團粒法轉鼓造粒技術，工藝配置為雙烘、雙冷工藝方案，設備平（立）面布置。

2.1 改造前生產工藝簡述

生產所需的氮、磷、鉀等原料分別經過計量后，經混料傳送帶、提升機、鏈破粉碎后進入原料倉，料倉內的物料經由原料計量秤計量后與篩分下來的小顆粒、粉面及破碎后的返料同時進入造粒機，輔料經螺旋計量秤計量后也進入造粒機。造粒機內的物料經過蒸汽造粒后經由輸送帶進入一級烘干機，烘干后由輸送帶傳送進入一級冷卻機進行冷卻，冷卻后的物料經過傳送帶上、提升機進入粗篩，篩分后的大顆粒經粗料傳送帶傳送至破碎機粉碎并落在總返料傳送帶上，成品及粉面經過兩級傳送進入細篩，細篩篩分出的小顆粒及粉面經過細返傳送帶傳送至總返料傳送帶傳送進入造粒機，細篩篩分后合格的物料顆粒直接進入二級烘干機，經過第二次烘干后的物料進入二級冷卻機冷卻，然后經過精篩、包膜機包膜、成品振篩后進入料倉，通過自動包裝秤包裝后由機械手碼垛入庫。工藝流程見圖1。

圖1 史丹利10萬t/a滾筒造粒復合肥工藝流程

一級烘干、一級冷卻、二級烘干、二級冷卻的尾氣分別經過布袋除塵、水洗除塵后達標排放，篩分及造粒機的尾氣經布袋收塵后達標排放。

2.2 改造原因分析

原蒸汽團粒法滾筒生產工藝，主要利用蒸汽熱量進行成球造粒，然后進行烘干和冷卻，原工藝生產存在的不足主要有以下幾點：（1）能耗相對較大，造粒機內蒸汽用量相對較多，后續烘干溫度相對要高，一般烘干爐頭溫度在300～500℃，造成生產成本相對較高；（2）產品顆粒強度不高，產品易板結和粉化，一般強度為15～25 N；（3）臺時產量不高，再提高受限，尿基工藝臺時產量一般為15～20 t。

3 技術升級改造

3.1 造粒部分

將原裝置蒸汽團粒法造粒改造為半料漿管式反應器造粒，同時，還兼容管式反應器+氨軸生產技術（半料漿）、在線混酸器+氨軸生產技術、氨化造粒技術（氨軸）。具體改造措施如下：（1）造粒機內加裝半料漿管式反應器，調節管式反應器中和度，有利于減少管式反應器堵塞和提高氨的利用率，同時增加床層二次氨化，以保證料漿的中和度，這有利于增高造粒床層溫度，減輕烘干負荷及提高氨的利用率；（2）造粒機內加裝最新型噴氨軸，將其固定于管梁，由出料側伸入造粒機內，操作位于現有造粒平臺，造粒操作可直接控制噴氨軸；（3）造粒機內加裝在線混酸器，通過在線濃硫酸稀釋調配，有效利用濃硫酸的稀釋熱，提高床層溫度，提高反應效果，以保證低品位產品的生產，增加裝置的生產彈性；（4）增加氨管、硫酸管、洗液流量計；（5）增設磷銨料漿制漿系統，新增地下料漿槽一個、料漿中間槽一個及料漿流量計量、控制設備；（6）總返料傳送帶加裝托輥秤，以計量系統返料量，為造粒液固比控制提供參數。

3.2 濃硫酸輸送部分

在硫酸罐區新增2臺濃硫酸泵（氟塑磁力泵，變頻器調節流量），將濃硫酸直接送入管式反應器，流量計量采用電磁流量計。

3.3 控制與計量

磷銨料漿配制部分新增一臺尾洗液定量控制儀，以保證料漿的相對密度穩定。

3.4 烘干部分

一級烘干機前段加設抄板，以防二次成粒。同時修補一級烘干機出料箱與筒體的鱗片密封。另外，出料箱加導流板，以增加干燥的有效風量。

3.5 尾氣處理工序

固料部分原尾氣處理采用旋風除塵+重力除塵+噴淋水洗的技術方案，造粒尾氣處理后氣體進入固料部分的重力沉降室；造粒尾洗液進入固料部分的洗液池。此部分改造為：造粒尾洗液與固料部分的洗液分開，造粒尾氣文丘里洗液槽獨立運行，其洗液除作為文丘里循環液外，另引出至磷銨制漿槽（見圖2）。

圖2 改造后尾氣處理洗液流向

固料系統的各旋風除塵器加裝橡膠排灰閥、清掃鏈等組件，保證其工況正常，同時有效地保證干燥及冷卻的有效通風量，避免系統風短路，提高除塵效率，減少粉塵后移，降低粉塵排放量。

3.6 改造新增設備

改造新增設備見表2。

表2 改造新增設備

4 技術升級改造后流程

4.1 磷銨料漿制備

選擇用地下料漿槽配制磷銨料漿，經液下泵送入料漿中間槽，以備造粒機的管式反應器使用。具體方案如下：

（1）按設定的磷銨料漿相對密度，設定地下磷銨料漿槽投入的洗滌液量，然后啟動尾洗液定量控制儀，向槽內加入洗滌液；同時，向地下料漿槽投入定量的固體磷銨。配制過程中，須進行料漿密度及溫度的測定，以保證能夠滿足管式反應器工藝需求，若溫度低，則利用蒸汽進行直接加熱。

（2）打開地下料漿槽液下泵至混酸槽的閥門，將磷銨料漿送入混酸槽，實現氨化轉鼓硫基功能。

（3）打開地下料漿槽液下泵至新增料漿中間槽的閥門，將磷銨料漿送入料漿中間槽，實現半料漿雙氨化（管式反應器）功能。在料漿進入料漿中間槽前設置一過濾網，以便去除料漿中的異物，防止料漿中間槽的料漿泵堵塞。為保證磷銨料漿進入管式反應器時，其溫度、黏度、密度等關鍵參數穩定，料漿中間槽配置蒸汽加熱盤管。

4.2 造粒部分

4.2.1 氨化轉鼓硫基復合肥

混酸槽經泵送的混酸，由變頻器調節流量后進入管式反應器；氨站的氣氨經計量控制后分別進入噴氨軸和管式反應器，通過調節一次氨和二次氨的加入量，控制造粒成粒效果。

4.2.2 半料漿雙氨化（管式反應器）造粒技術

磷銨料漿中間槽經泵送的磷銨料漿，由變頻器調節流量后進入管式反應器；同時，w（H2SO4）98%的濃硫酸也經計量后加入管式反應器內。氨站的氣氨經計量控制后分別進入噴氨軸和管式反應器，通過調節一次氨和二次氨的加入量，控制造粒成粒效果。

4.2.3 氨酸法造粒技術

硫酸罐區經泵送的濃硫酸（變頻器調節流量）和來自尾洗系統的洗液分別經計量送入在線混酸器，經在線混酸器調配濃度后，直接將高溫稀硫酸噴到造粒床層上。氨站來的氣氨與蒸汽一起進入噴氨軸，并噴入造粒床層，對床層內的硫酸和固體磷銨進行氨化，通過調節在線混酸器的負荷和噴氨軸的氨與蒸汽量，控制成粒。

4.2.4 尾洗系統

造粒機及固料部分尾氣洗滌液均經各自的尾洗泵（在泵出口去各自洗滌器的管線上增設旁路）送入地下料漿槽，供磷銨料漿制備使用。在此洗液管線上加設籃式過濾器，以去除洗液中的異物。由于造粒機及固料部分尾氣洗滌液用于制備料漿，造粒機及固料部分尾氣洗滌系統須外補水。

5 改造后生產中異常情況及處理

5.1 粉料

針對粉料發生時造粒床層溫度分3種情況進行分析。

（1）造粒床層溫度低，產生粉料的原因是氨化不足，料漿量小，原料帶入水含量高。可通過加大噴氨軸通氨量、增大管式反應器料漿投入量、調節配方、增大干氯化銨的配方量等措施進行調整。

（2）造粒床層溫度高，產生粉料的原因是配方物料成粒性差，反應區位置不當，原料帶入水含量少。一是可通過將反應區后移，延長管式反應器料漿對造粒物料改性時間，改善造粒物料的氨化性能；二是調節配方，增大濕氯化銨的加入量。

（3）造粒床層溫度正常，產生粉料的原因是配方物料成粒性差，反應區位置不當。除將反應區后移外，可調節配方，在配方中加入粉狀尿素，生成四脲磷酸鹽及四脲硫酸鹽以改善造粒物料的黏性，增強造粒操作彈性。

5.2 出料粒度普遍偏大或偏小

出料粒度的主要影響因素為液相量、返料量、反應區集中度。粒度偏大時可減小料漿、蒸汽加入量，增大噴氨軸通氨量；反之則增大料漿、蒸汽加入量，減少噴氨軸通氨量。

6 改造后效果分析

6.1 裝置生產操作彈性強，可生產多種復合肥產品

經過工藝技術升級改造，將原裝置由單一氨酸法造粒工藝改造為兼具硫磷酸銨半噴漿造粒及氨化技術和氨酸法造粒技術等，使裝置生產操作彈性充分放大，可生產幾乎所有的復合肥產品。

6.2 生產成本下降

造粒無須添加黏土，原料成本降低。以28-6-6和18-18-18產品為例，噸原料成本可降低20元以上，最高可達75元。

6.3 裝置生產能力有所提升

從已進行技術升級改造的生產裝置運行情況看，在同等配方、同種原料的情況下，裝置生產能力可提高10%～25%。

6.4 造粒機出口物料水含量下降，降低了烘干負荷

造粒機出口物料水含量下降，一般情況w（H2O）在3%以下，降低了烘干負荷，降低了煤耗。

6.5 除塵尾洗液得到全部回收

以史丹利臨沭公司為例，裝置應用半料漿雙氨化（管式反應器）造粒技術升級改造后，每日裝置回收尾洗液25 t，既解決了濕法除塵尾洗液回收困難的問題，又極大降低尾洗液濃度，有效地提高了濕法除塵效果，保證尾氣達標排放，從根本上解決了困擾復合肥生產的環保達標排放問題，同時雨污分流池的水回用，降低了用水成本。

6.6 產品質量提升

產品顆粒強度顯著提高，達到30 N，抗結塊能力顯著增強。目前，已運行裝置基本無產品結塊問題發生。

7 結論

半料漿雙氨化造粒技術采用管式反應器+氨軸+在線混酸器工藝，具有氨酸法造粒的特性，同時對原料變化有較強的適應性，易于對粒子外觀進行調整，可大幅度提高產品質量和產量，利用反應熱，降低生產能耗，節約成本。