万本军，娄伦武，白付明，李 策

(贵州西洋实业有限公司 贵州息烽 551107)

贵州西洋实业有限公司(以下简称贵州西洋公司)是全国最大的硫基复合肥生产基地，仅复合肥生产车间就有3个，共计6条生产线，生产能力达到800 kt/a，全部采用喷浆造粒工艺。配套的6台振动流化床均由同一企业供货，其中一车间振动流化床规格为1.8 m×5.0 m，二车间和三车间的振动流化床规格为2.0 m×6.8 m。出造粒机的肥料经筛分后进入振动流化床，以进一步降低肥料温度并除去粉尘，然后经成品筛除去粒度不合格的颗粒，最后经包裹机包裹后进入成品包装系统。

由于所选用的振动流化床存在设计缺陷，导致其出口物料温度偏高。当环境温度在30 ℃左右、流化床进口物料温度在80 ℃左右及产量约15 t/h时，振动流化床出口物料温度经常达到50 ℃左右，增大了复合肥结块的可能性。为了解决振动流化床出口物料温度偏高的问题，分别从设计、安装、操作等方面分析原因，并进行了有针对性的改造。

1 工作原理

振动流化床就是将机械振动施加于流化床上，工作时由振动电动机提供激振力，使物料在空气分布板上跳跃前行，同时与分布板下方送入的冷风接触，从而实现物料的冷却。下箱体为床层提供了一个稳定的具有一定压力的风室，通过对引风机风量的调节，使上箱体中物料上部保持微负压，维持良好的冷却环境并防止粉尘外泄。操作时，物料经给料器均匀连续地加入到振动流化床中，物料落至分布板上后，在激振力和经空气分布板均布的冷气流的双重作用下，物料呈悬浮状态与冷气流均匀接触。通过调整给料量、振动参数以及风压、风速后，物料床层就可形成均匀的流化状态，达到冷却物料的目的[1]。

2 振动流化床的特点

(1)由于施加激振力，使最小流化气速降低，可显著降低空气需要量。

(2)可以通过调整振动参数来改变物料在振动流化床内的停留时间，从而使冷热介质实现充分换热。

(3)振动有助于物料分散，避免产生团聚及沟流等现象。

(4)由于无激烈的返混，对物料粒子损伤小，要求不破坏晶形或对粒子表面光亮度有要求的物料最为适合。

(5)对颗粒不规则物料及粒度分布范围较宽的物料有很好的适应性[2]。

(6)设备占地面积小，节能高效，操作简单。

3 设计条件

贵州西洋公司选用的振动流化床设计基础数据如表1所示。

表1 振动流化床设计基础数据

技术协议上的进料温度为≤80 ℃，冷风温度为35 ℃，而实际计算时的进料温度为78 ℃，冷风温度为30 ℃，按此计算所得的实际风量偏小。

4 设计计算

(1)物料冷却所需散发的热量Q

物料冷却所需散发的热量Q可按式(1)计算：

Q=CMΔT

(1)

式中：Q——物料冷却散发的热量，kJ/h；

C——复合肥的比热，kJ/(kg·K)；

M——流化床的处理量，kg/h；

ΔT——流化床进出口物料温差，K。

将表1中数据代入式(1)：

Q=1.427×20 000×(78-45)

=941 820(kJ/h)

(2)冷风质量流量m

空气的比热为1.0 kJ/(kg·K)，考虑热损失为10%，根据热量守恒定律，则：

=69 067(kg/h)

(3)冷风风量V

空气的密度为1.2 kg/m3，则冷风风量V：

V=69 067/1.2=57 556(m3/h)

(4)振动流化床的压降P

振动流化床的面积S=2.0×6.8=13.6(m2)。

P=150×13.6=2 040(Pa)

(5)引风机风压

应综合考虑空气过滤器阻力、管道阻力、振动流化床阻力等，引风机风压应>2 800 Pa。

(6)流化床冷风气速V

V=57 556/(3 600×13.6)=1.17(m/s)，满足倾斜振动流化床使用气速要求。

计算结果表明，引风机风量应>57 556 m3/h，风压应>2 800 Pa。如果按技术协议上的进料温度为≤80 ℃、冷风温度为35 ℃计算，风量应该为91 566 m3/h。

5 原因分析

通过对设计、制造、安装等参数进行复核，对布料情况、流化情况、停留时间等进行检查以及测试，并对操作方法进行了分析，认为造成贵州西洋公司振动流化床出口物料温度偏高的主要原因如下。

(1)技术协议上明确振动流化床倾斜角度为5°，但现场实测为7°，在相同的负荷和振动强度下，造成物料停留时间缩短。

(2)由于下料管与进料口存在角度，进料端存在死角，导致物料在进料端分布不均，尤其在低负荷运行的情况下，筛板出现大面积无料状态，冷空气通过无料区域走短路，达不到应有的冷却效果。

(3)由于振动电动机安装方向角处于30°的最大位置，导致物料在振动流化床内的停留时间短。

(4)振动电动机偏心块重合度过大，导致物料在振动流化床的停留时间短。

(5)振动流化床左右两侧的振动电动机不同步，导致物料在筛板上分布不均。

(6)引风机风量不足，导致振动流化床出口物料温度偏高。

(7)设计不合理，主要体现在长宽比的取值不合理，导致物料停留时间较短。振动流化床越宽，布料越困难；而振动流化床越短，物料停留时间越短。

6 对策措施

(1)清理振动流化床筛板孔，确保筛板孔无堵塞，便于冷风均匀分布。

(2)在振动流化床的进料口增设挡料板，以消除进料端死角，使物料能够在流化床筛板面上实现均匀分布。

(3)振动流化床两侧的振动电动机改为同步启动。

(4)将电动机的安装角度由30°改为水平安装，将偏心块重合度调整为50%。

(5)振动流化床筛板上均匀加装4块挡料板，挡料板高40 mm，挡料板与筛板面之间的间隙为10 mm。

7 运行效果

振动流化床改造实施完成后，对相关参数进行了跟踪监测。从监测结果(表2)来看，改造效果十分明显。

从表2可看出：改造前，振动流化床进口物料平均温度为78.25 ℃，出口物料平均温度为49.75 ℃，环境平均温度为24.50 ℃，肥料平均产量约为14.07 t/h；振动流化床改造之后， 进口物料平均温度为79.80 ℃，出口物料平均温度为40.80 ℃，环境平均温度为24.40 ℃，肥料的平均产量约为14.28 t/h。在环境温度相差不大、进口物料温度和产量均比改造前高的情况下，改造后振动流化床出口物料温度降低了约9 ℃，说明此次改造取得了明显效果。

表2 振动流化床改造前、后运行参数

项目进口物料温度/℃出口物料温度/℃环境温度/℃产量/(t·h-1)改造前77482213.1579502514.2480502414.3277512714.57平均值78.2549.7524.5014.07改造后79462814.8184452614.5080432614.4879342312.7077361914.91平均值79.8040.8024.4014.28

8 结语

针对振动流化床出口物料温度偏高的问题，通过对其原因进行分析论证并采取了有针对性的整改措施。改造后，物料分布均匀，料层厚度适中，流化状态大为改观，降温效果明显。但当环境温度在28 ℃左右、流化床进口物料温度在80 ℃左右以及产量在14.5 t/h左右时，振动流化床出口物料温度仍有高于控制指标(45 ℃)的可能，此时只能通过降低产量来满足振动流化床出口物料温度低于45 ℃的要求。