白保生，陳 虹

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

當(dāng)今磷復(fù)肥市場處于供過于求的狀態(tài)，市場競爭異常激烈，產(chǎn)品質(zhì)量決定著企業(yè)的競爭能力，產(chǎn)品外觀質(zhì)量作為最明顯的特征，可謂重中之重。因此，不斷提高產(chǎn)品外觀質(zhì)量一直是企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的重點。目前顆粒磷復(fù)肥生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品冷卻工藝通常選用回轉(zhuǎn)冷卻窯、流化床［1］等設(shè)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(fù)肥裝置原有冷卻設(shè)備為流化床，產(chǎn)品包裝溫度為50～60℃。因產(chǎn)品包裝溫度過高，往往造成諸多不利影響，如出現(xiàn)產(chǎn)品泛白、結(jié)塊、雜花等現(xiàn)象［2］。不合格品返回系統(tǒng)加工處理不但降低生產(chǎn)效率，而且增加了生產(chǎn)成本。因此，降低產(chǎn)品包裝溫度、確保產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。如何選用先進、經(jīng)濟、高效的產(chǎn)品冷卻技術(shù)為目前磷復(fù)肥企業(yè)所面臨的技術(shù)難題。2019年公司對30萬t/a磷復(fù)肥裝置產(chǎn)品冷卻系統(tǒng)進行優(yōu)化改造，選用固體無塵冷卻系統(tǒng)代替流化床冷卻系統(tǒng)。項目實施后，產(chǎn)品包裝溫度明顯降低，解決了因產(chǎn)品包裝溫度高帶來的一系列問題，產(chǎn)品冷卻系統(tǒng)實現(xiàn)負壓操作，改善了現(xiàn)場環(huán)境條件，而且實現(xiàn)了節(jié)能降耗。

1 磷復(fù)肥生產(chǎn)裝置采用各種冷卻設(shè)備對冷卻系統(tǒng)物料溫度的影響分析

根據(jù)目前磷復(fù)肥行業(yè)常用的產(chǎn)品冷卻設(shè)備，結(jié)合公司實際使用情況分析其對冷卻系統(tǒng)物料溫度的影響。

1.1 回轉(zhuǎn)冷卻窯的應(yīng)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(chǎn)，裝置經(jīng)過不斷升級改造，目前可生產(chǎn)多種磷復(fù)肥產(chǎn)品，如DAP、GMAP（粒狀磷酸一銨）、NPK復(fù)合肥等。2套裝置的產(chǎn)品冷卻設(shè)備為回轉(zhuǎn)冷卻窯，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 回轉(zhuǎn)冷卻窯結(jié)構(gòu)

冷卻工作原理：驅(qū)動裝置帶動大小齒輪裝置使筒體圓周旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動的過程中抄板將產(chǎn)品抄起形成料幕，產(chǎn)品在筒體內(nèi)由通入的自然風(fēng)冷卻降溫。2018年在不同氣溫及生產(chǎn)負荷下進行產(chǎn)品冷卻系統(tǒng)物料溫度監(jiān)控，結(jié)果如表1所示。

表1 不同氣溫及生產(chǎn)負荷下冷卻系統(tǒng)物料溫度

該冷卻系統(tǒng)，進入回轉(zhuǎn)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(chǎn)品溫度受環(huán)境溫度及生產(chǎn)負荷波動影響大，不利于生產(chǎn)調(diào)節(jié)控制。

1.2 流化床冷卻器的應(yīng)用分析

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

圖2 流化床冷卻系統(tǒng)

冷卻工作原理：顆粒產(chǎn)品經(jīng)布料器均勻進入一級流化床，在一級流化床鼓風(fēng)機的作用下形成懸浮流體向前浮動［1］，經(jīng)過二級流化床后進入下一道生產(chǎn)工序。每臺流化床上部分別設(shè)置1臺引風(fēng)機把流化床內(nèi)的熱風(fēng)帶走。2018年30萬t/a磷復(fù)肥裝置流化床冷卻系統(tǒng)物料溫度監(jiān)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(zhuǎn)冷卻窯有所提高，但仍未達到理想效果，產(chǎn)品因包裝溫度過高而產(chǎn)生泛白、結(jié)塊等現(xiàn)象仍未杜絕。另外該冷卻方式能耗較高，4臺離心風(fēng)機的總功率約500 kW，每年耗用電能約430萬kW·h，不利于節(jié)能環(huán)保及生產(chǎn)成本的控制。因2臺鼓風(fēng)機及2臺引風(fēng)機高速運行，設(shè)備周圍會產(chǎn)生噪聲、正壓及揚塵現(xiàn)象，不利于周圍環(huán)境衛(wèi)生的維護，影響職工的身心健康。

表2 30萬t/a磷復(fù)肥裝置流化床冷卻系統(tǒng)物料溫度狀況

1.3 固體無塵冷卻器的應(yīng)用分析

2019年公司對30萬t/a磷復(fù)肥裝置產(chǎn)品冷卻系統(tǒng)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(tǒng)如圖3所示。

圖3 固體無塵冷卻系統(tǒng)

固體無塵冷卻系統(tǒng)工作原理：固體顆粒物料經(jīng)產(chǎn)品輸送設(shè)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(nèi)部呈逆流形式的冷卻水在冷卻板壁面實現(xiàn)間壁換熱，從而實現(xiàn)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(nèi)；②冷卻主體裝置，該裝置設(shè)有3層冷卻板束，冷卻板束串聯(lián)工作；③下料裝置，可根據(jù)進料情況調(diào)節(jié)出口物料流量，保證各個流道內(nèi)的物料均勻下落；④PLC控制系統(tǒng)（可編程邏輯控制器），實時監(jiān)測物料流量、料位及溫度變化，通過自動調(diào)節(jié)下料器的開度控制設(shè)備處于最佳工作狀態(tài)。同時，設(shè)備設(shè)有干燥空氣管路，對板片和物料進行吹掃，防止發(fā)生結(jié)露、結(jié)塊。30萬t/a磷復(fù)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(tǒng)物料溫度監(jiān)控見表3。

由表3可以看出，該冷卻系統(tǒng)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(zhuǎn)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(chǎn)品再經(jīng)過皮帶輸送機、產(chǎn)品散裝庫等生產(chǎn)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(chǎn)生泛白、結(jié)塊的問題。

表3 采用固體無塵冷卻器后30萬t/a磷復(fù)肥裝置冷卻系統(tǒng)物料溫度狀況

2 磷復(fù)肥生產(chǎn)裝置采用各種冷卻設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟對比分析

根據(jù)公司使用情況，從技術(shù)性能、冷卻效果及能耗方面分析各種冷卻設(shè)備的技術(shù)性能及經(jīng)濟性，結(jié)果見表4、表5。

表4 設(shè)備技術(shù)性能對比

通過表4、表5對比分析，固體無塵冷卻器應(yīng)用于磷復(fù)肥產(chǎn)品冷卻相比傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)冷卻窯、流化床冷卻器有著顯著的優(yōu)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(yōu)點，并且不會造成周圍環(huán)境的正壓，現(xiàn)場環(huán)境好。

表5 冷卻效果、經(jīng)濟效益及環(huán)境影響對比

3 結(jié)束語

公司采用固體無塵冷卻技術(shù)以后，磷復(fù)肥產(chǎn)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(chǎn)品泛白、結(jié)塊等不良現(xiàn)象，產(chǎn)品質(zhì)量得到有效提高，在改善裝置環(huán)境條件、降低生產(chǎn)能耗方面也取得了顯著成果。