降低磷复肥产品包装温度的技术与应用

2021-05-31白保生

磷肥与复肥 2021年4期

白保生，陈虹

（云南云天化红磷化工有限公司生产制造中心化肥厂，云南开远 661600）

当今磷复肥市场处于供过于求的状态，市场竞争异常激烈，产品质量决定着企业的竞争能力，产品外观质量作为最明显的特征，可谓重中之重。因此，不断提高产品外观质量一直是企业技术创新的重点。目前颗粒磷复肥生产厂家的产品冷却工艺通常选用回转冷却窑、流化床［1］等设备，但难以达到满意的效果。云南云天化红磷化工有限公司（以下简称公司）30万t/a磷复肥装置原有冷却设备为流化床，产品包装温度为50～60℃。因产品包装温度过高，往往造成诸多不利影响，如出现产品泛白、结块、杂花等现象［2］。不合格品返回系统加工处理不但降低生产效率，而且增加了生产成本。因此，降低产品包装温度、确保产品质量至关重要。如何选用先进、经济、高效的产品冷却技术为目前磷复肥企业所面临的技术难题。2019年公司对30万t/a磷复肥装置产品冷却系统进行优化改造，选用固体无尘冷却系统代替流化床冷却系统。项目实施后，产品包装温度明显降低，解决了因产品包装温度高带来的一系列问题，产品冷却系统实现负压操作，改善了现场环境条件，而且实现了节能降耗。

1 磷复肥生产装置采用各种冷却设备对冷却系统物料温度的影响分析

根据目前磷复肥行业常用的产品冷却设备，结合公司实际使用情况分析其对冷却系统物料温度的影响。

1.1 回转冷却窑的应用分析

公司27万t/a磷酸二铵（DAP）装置、18万t/a DAP装置于1993年投产，装置经过不断升级改造，目前可生产多种磷复肥产品，如DAP、GMAP（粒状磷酸一铵）、NPK复合肥等。2套装置的产品冷却设备为回转冷却窑，其结构如图1所示。

图1 回转冷却窑结构

冷却工作原理：驱动装置带动大小齿轮装置使筒体圆周旋转，转动的过程中抄板将产品抄起形成料幕，产品在筒体内由通入的自然风冷却降温。2018年在不同气温及生产负荷下进行产品冷却系统物料温度监控，结果如表1所示。

表1 不同气温及生产负荷下冷却系统物料温度

该冷却系统，进入回转冷却窑的物料温度约为82℃，冷却后温度约为75℃，温度降幅5～8℃，降温幅度小，效率较低。并且产品温度受环境温度及生产负荷波动影响大，不利于生产调节控制。

1.2 流化床冷却器的应用分析

公司30万t/a磷复肥装置为2015年建成投用，是一套能生产NPK复合肥、DAP、GMAP等产品的复合型装置，原产品冷却采用流化床冷却器，其冷却系统如图2所示。

图2 流化床冷却系统

冷却工作原理：颗粒产品经布料器均匀进入一级流化床，在一级流化床鼓风机的作用下形成悬浮流体向前浮动［1］，经过二级流化床后进入下一道生产工序。每台流化床上部分别设置1台引风机把流化床内的热风带走。2018年30万t/a磷复肥装置流化床冷却系统物料温度监控见表2。

由表2可知，进入流化床冷却器的物料温度约为82℃，冷却后温度约为65℃，温度降幅15～18℃，温度降幅相比回转冷却窑有所提高，但仍未达到理想效果，产品因包装温度过高而产生泛白、结块等现象仍未杜绝。另外该冷却方式能耗较高，4台离心风机的总功率约500 kW，每年耗用电能约430万kW·h，不利于节能环保及生产成本的控制。因2台鼓风机及2台引风机高速运行，设备周围会产生噪声、正压及扬尘现象，不利于周围环境卫生的维护，影响职工的身心健康。

表2 30万t/a磷复肥装置流化床冷却系统物料温度状况

1.3 固体无尘冷却器的应用分析

2019年公司对30万t/a磷复肥装置产品冷却系统进行改造，采用固体无尘冷却器代替流化床冷却器，其冷却系统如图3所示。

图3 固体无尘冷却系统

固体无尘冷却系统工作原理：固体颗粒物料经产品输送设备（斗提机或者输送皮带等）输送进入固体无尘冷却器，依靠自身重力作用自上而下通过冷却板通道，与冷却板内部呈逆流形式的冷却水在冷却板壁面实现间壁换热，从而实现固体颗粒物料的冷却。冷却器由4部分组成：①进料装置，保证物料均匀分布在冷却板组成的各个通道内；②冷却主体装置，该装置设有3层冷却板束，冷却板束串联工作；③下料装置，可根据进料情况调节出口物料流量，保证各个流道内的物料均匀下落；④PLC控制系统（可编程逻辑控制器），实时监测物料流量、料位及温度变化，通过自动调节下料器的开度控制设备处于最佳工作状态。同时，设备设有干燥空气管路，对板片和物料进行吹扫，防止发生结露、结块。30万t/a磷复肥装置采用固体无尘冷却器后物料温度有了显著下降，2019年该装置改造后冷却系统物料温度监控见表3。

由表3可以看出，该冷却系统物料进固体无尘冷却器的温度约为82℃，冷却后温度约为50℃，温度降幅30～32℃。温度降幅相比回转冷却窑及流化床冷却器有了大幅度提升，达到了理想效果。温度为50℃的产品再经过皮带输送机、产品散装库等生产工序后，包装时温度已降至36～40℃，完全解决了因包装温度过高而产生泛白、结块的问题。