利用滾筒生產線進行生物有機肥項目改造

崔尚寶，董正遠，肖 朋，楊恒哲，王婷婷，高進華

美國等農業發達國家有機肥料用量約占肥料總用量的50%；我國商品有機肥產業初具規模，但有機肥料施用占比不到10%。

史丹利農業集團股份有限公司（以下簡稱公司）有機肥產品銷量占比約為1.65%。公司有機肥原料來源、成分復雜，且外協代加工產品的產品指標和產品質量，公司無法直接掌控，存在有機肥料質量管理的隱患。為滿足市場需求，穩定公司有機肥的產品指標和產品質量，分析、總結生產加工經驗，公司在原有生產廠區對閑置的滾筒復合肥生產裝置進行升級改造，建設一條100 kt/a的生物有機肥生產線。

1 生物有機肥生產工藝

生物有機肥是以生物有機質為主要原料，經過發酵熟化后，加入微生物菌劑以及其他輔助原料生產的顆粒狀有機肥料。

1.1 微生物菌劑發酵

以菌體存活率為80%、菌體回收率為90%、發酵液放罐時活菌數為200億/mL枯草芽孢桿菌菌劑、發酵液發酵前后體積比為0.9計算，則年生產10萬t活菌數為3億/g的生物有機肥共需發酵液的體積約為2 315 m3。

發酵周期定為3 d，以每年300個工作日計算，裝液量按75%計，為了保障生產的連續性和穩定性，經計算分析可選擇3個容積10 m3的發酵罐。

發酵出來的中間產物為液體菌液，可直接添加到有機肥中。如計劃生產固體菌劑，需設置離心、干燥設備，對液體菌劑進行再加工。

1.2 有機質原料發酵

豆粕、稻殼粉、發酵菌等原料通過配料攪拌、熟化、翻堆等過程，完成發酵過程，以備生物有機肥造粒車間使用。有機肥原料發酵為好氧發酵工藝，采用槳葉式翻拋機（槳葉旋轉齒式、可正反轉）切削翻拋物料，翻拋時可使有機物料向后移動，每翻一次向后移動約2.2 m。

有機質原料發酵流程簡單，但過程控制復雜，特別是在配料的科學性和水分、通風、溫度控制上需要很強的操作經驗。堆肥過程中，主要控制好溫度的變化。完整的堆肥過程由低溫、中溫、高溫和降溫4個階段組成。堆肥溫度一般維持在50～60℃，最高時可達到70～80℃。堆肥溫度逐漸升高的過程，是堆肥無害化處理過程。發酵前期為升溫階段，中期為高溫持續階段，后期為降溫階段。

在物料入槽24～48 h后開始用長度50 cm以上的溫度計多位置測量堆肥溫度并做好記錄，視溫度測量情況進行翻堆，直到溫度下降到45℃進入后期腐熟階段。當堆肥溫度在45～65℃時，48 h翻堆1次，但當堆肥溫度上升到70℃以上時，須立即進行翻堆，以提供氧氣、散熱使物料發酵均勻；翻堆務必均勻徹底，盡量將底層物料翻堆至中上部，以便充分腐熟，翻堆的頻率視有機肥腐熟度而定。發酵溫度控制在70℃以下，一般在15～20 d能達到無臭效果（具體視發酵溫度及持續時間而定），即發酵腐熟完全。腐熟后的物料較發酵前顏色偏深、偏暗，為褐色或暗褐色；物料較松散，手握不黏連；有發酵香味或泥腥味，無臭味。

發酵中如發現物料過干，應及時在翻堆時噴灑水分，確保順利發酵。

1.3 有機肥造粒

1.3.1 生產工藝

各種原料配比由中控室分散控制（DCS）系統控制，完成自動配料。經計量的原料經過皮帶機先進入立式破碎機，將原料中的大塊和粗篩返料粉碎；混合原料與來自細篩的細返料、旋風除塵器和布袋除塵器的返料匯合于輸送帶，后進入2臺圓盤造粒機，再經過輸送機送入滾筒造粒機進行二次造粒。成粒后的濕物料送到一級烘干機，完成顆粒狀物料的脫水干燥過程。烘干后的物料經輸送帶進入一級冷卻機，冷卻后的物料不容易堵篩網，物料經爬坡皮帶機先進入粗篩將大顆粒篩除，后進入細篩去除細粉。篩出的合格物料經進入二級烘干機烘干，水分達標的物料進入二級冷卻機冷卻，冷卻過程主要是由自然空氣與物料熱交換以達到降溫作用，同時也可將顆粒表層尚未擴散的水分移除，進一步降低物料水分。冷卻后物料溫度一般在45℃左右。

冷卻后的物料經過精篩進料帶進入成品滾筒篩再次篩分，成品進入計量帶計量后進入包裹機包膜。包膜控制系統根據成品量自動調節計量泵噴膜量、撲粉喂料機撲粉量，菌劑流量與成品量按比例聯鎖，菌劑流量控制可通過變頻控制菌劑泵實現。成品經輸送帶送入成品料倉，經過包裝秤包裝后，即可由機械手碼垛機碼垛貯存至成品庫。

有機肥造粒生產工藝流程如圖1所示。

圖1 有機肥造粒生產工藝流程

1.3.2 過程關鍵控制點

根據配方通知單在DCS中控界面設定原料配比，按操作規程對生產設備依次開機運轉，計量秤事先校核完成，設備開啟之后按照作業標準指導書調節各設備參數。

投料崗位：投料時先核對原料信息與配方通知單是否一致，如果不一致及時通知值班主任更換原料。生產過程中及時投料，確保料倉不斷料，并清理好現場衛生。

造粒崗位：根據造粒機內及出料皮帶上的物料狀態及時調節蒸汽和水流量；及時與一級烘干機司爐溝通一級烘干機爐尾物料狀態，并以此調整蒸汽和水流量。

烘干崗位：一級烘干機機頭溫度保持在600～800℃，機尾溫度保持在60～80℃；二級烘干機機頭溫度保持在400～500℃，機尾溫度保持在50～70℃。注意觀察烘干機機尾物料狀態，并與造粒崗位及時溝通。

成品崗位：根據用戶需要選擇合適的包裝袋，控制包裝質量偏差在0.1%以內，確保包裝袋完好無損，包裝后轉運至成品倉庫。

2 平面布置

2.1 車間布置

車間布置如圖2所示。

圖2 車間布置

2.2 車間主要設備布置

改造后主要設備見表1。

表1 改造后主要設備

造粒車間設備平面布置圖見圖3。

圖3 有機肥造粒車間設備平面布置

3 改造投資與收益

3.1 主要投資

（1）微生物發酵裝置150萬元；（2）有機質原料發酵翻拋設備50萬元；（3）造粒車間工藝改造500萬元，包括原有廢棄設備拆除、新增環保設備等；（4）電力系統，高壓線改造及高低壓配電柜投資約90萬元；（5）車間土建施工（含拆除轉運）200萬元。以上投資合計約990萬元。

3.2 成本核算

有機肥生產成本核算見表2、表3。

表2 原料及能源消耗成本核算

表3 有機肥生產人工、包裝、制造及其他費用成本核算元/t

由表2、表3可知，生物有機肥w（有機質）60%，生產成本約965元/t，市場出廠價約1 300元/t，有機肥凈利潤按335元/t，生物有機肥市場穩定后銷量10萬t/a，利潤可達3 350萬元/a。項目效益非常可觀。

4 結論

生物有機肥主要以發酵豆粕、米糠粉、糠醛渣等植物原料，經過發酵、陳化后再進行造粒。產品w（有機質）50%以上，w（N+P2O5+K2O）≥5%，生產過程安全環保，經濟效益明顯，為公司增加新的經濟增長點。經過改造后試生產，班產量超過100 t，生產成本測算完全符合預期，因此該項目的改造是完全成功的，具體可推廣性和復制性。