林 枫，焦可君

（安徽省司尔特肥业股份有限公司，安徽 宁国 242300）

磷酸一铵在磷酸铵肥料产品中所占比例较高，磷酸一铵产品中尤以粉状磷酸一铵产品占比较大。我国磷酸一铵生产工艺历经30 多年的发展已相当成熟，大多数装置采用强制循环氨中和、双效逆流料浆浓缩、压力喷雾干燥工艺。粉状磷酸一铵装置的主要耗能工序为料浆中和浓缩工序和喷雾干燥工序，主要用能种类为浓缩用低压蒸汽，干燥热风用燃料（天然气或燃煤或蒸汽），机泵、风机、搅拌等用电类设备用电能。上述3 种用能种类有其对应的节能方式，如磷铵料浆中和浓缩工序的节能措施主要是提高换热设备的效率、充分利用相变潜热提高热能利用率、充分利用二次蒸汽或低温乏汽；干燥热风生产尽量采用效率高的炉型及减少热风炉、热风管的散热量，提高热能利用率；机泵类用电设备采用效率更高的设备，减少无功消耗，采用高效节能电机等措施提高电能利用率。

1 中和浓缩工序利用低温位热能的节能措施

某企业粉状磷酸一铵装置采用的工艺为经典的强制循环氨中和、双效逆流浓缩加喷雾干燥，尾气采用一级重力沉降加两级湿法洗涤除尘工艺。因生产管理人员对中和浓缩系统加热器及料浆管道结垢堵塞原因分析与处理方式的不同理解，中和料浆在进入浓缩系统Ⅱ效料浆循环管时未采用过料管直接过料，而是将中和料浆经高位溢流管溢流到中和料浆缓冲槽，再由过料泵送到浓缩系统Ⅱ效料浆循环管进而进入浓缩系统。料浆在从中和料浆蒸发器溢流到缓冲槽时发生轻微的闪蒸现象，释放出的大量水蒸气经20 m 烟囱排放。该排放废气中虽然大部分为水蒸气，但也含有少量的氟化物，形成了废气无组织排放污染，同时中和料浆在溢流到缓冲槽时也浪费了一定的热量，进入浓缩系统时料浆温度有所下降，使得浓缩过程中一次蒸汽消耗量增加，从而使能耗增加。

为改善工厂环境，减少废气无组织排放，改变中和料浆进入浓缩系统的方式，即由原来的中和料浆溢流至缓冲槽后泵送至Ⅱ效料浆循环管进而进入浓缩系统的方式，改为直接从强制循环氨中和蒸发系统经由过料管进入Ⅱ效料浆循环管进而进入浓缩系统。为保证正常生产时的过料量，在过料管上增加1 台卧式离心泵进行加压过料。此过料方式弃用了过料缓冲槽，也就自然地消除了缓冲槽处的废气无组织排放问题。同时因强制循环氨中和蒸发器采取封闭式管道过料，消除了二次蒸汽的能量损失。中和反应蒸发器的二次蒸汽在分汽缸内与Ⅰ效料浆蒸发器的二次蒸汽混合后作为Ⅱ效料浆加热器的热源［1］，更多地回收了中和反应热能。中和浓缩工序技改前后蒸汽消耗对比见表1。

表1 中和浓缩工序技改前后蒸汽消耗对比

由表1 可以看出，在蒸汽压力、酸浓稳定，正常生产的情况下，平均每吨磷酸一铵产品蒸汽消耗减少（0.352-0.324）t=0.028 t，下降7.95%，若按年计划产量16.5 万t 计算，则年节约蒸汽165 000×0.028 t=4 620 t，年节约用煤量折标准煤为4 620×0.103 t=475.86 t。同时停用缓冲槽内2 台搅拌桨，每台搅拌桨配套电机功率为11 kW，年节约用电量为11 kW×2×7 900 h×70%=121 660 kW·h，折标准煤为12.166×1.229 t=14.95 t。此次改造中和浓缩工序节约蒸汽和用电量两项合计折标准煤约490.81 t/a。如此估算吨实物粉状磷酸一铵成本降低5元，单套装置满负荷生产年节约成本约80万元。

2 喷雾干燥工序利用低温位热能的节能措施

粉状磷酸一铵装置喷雾干燥工序所需的干燥供热热源主要有3 种，即蒸汽换热器供热、天然气热风炉供热、燃煤热风炉供热。因粉状磷酸一铵为热敏性物料，故该工艺干燥温度较低，喷雾逆流干燥塔进风温度约为130 ℃，且风量较大，尾气温度一般为55 ℃，尾气带走的热量相对较大，故热量损失相对较大。

某企业的粉状磷酸一铵装置喷雾干燥工序采用天然气热风炉供热，热风炉燃烧产生的高温炉气在进入干燥流化床鼓风机前与配入的空气混合，通过控制进热风炉燃烧的天然气量与空气配风量来控制入干燥塔的热风温度，总风量由鼓风机的阀门开度控制。另根据环保要求对干燥排放尾气进行“脱白”处理，“脱白”工艺为冷凝再热工艺，即以空气换热器将温度约55 ℃的尾气与冷空气换热降温到接近空气温度，使干燥尾气中的水蒸气冷凝，降低干燥尾气过饱和度，尾气中的湿含量降低；同时冷空气被加热到接近干燥尾气温度，加热后的热空气进入排气筒与降温后的尾气混合，从而达到“脱白”的目的。

生产过程中考虑到干燥热风温度较低（约130 ℃），“脱白”换热器空气侧的最终温度接近50 ℃，而进塔前的配风温度为大气温度，特别是冬季气温较低（10 ℃以下）而且昼夜温差大，表现出的天然气消耗量波动也随之增大，鉴于此提出以“脱白”换热器热空气替代冷空气进入热风炉配风系统，以提高配风温度来减少热风炉的供热量，从而降低热风炉天然气的消耗量。改造后，冬季生产每吨实物粉状磷酸一铵，干燥热风炉耗用天然气量由18.5 m3降低到15.7 m3，降低约2.8 m3，降幅约15%。根据气候变化以每年4 个月低温期的实物粉状磷酸一铵产量为6 万t 计，共节约天然气约16.98万m3，折标准煤为16.98×12.143 t=206.19 t。天然气市价按5.1 元/m3计，生产每吨实物粉状磷酸一铵节约成本约14.28 元，4 个月低温期共计节约成本支出约85.7万元。

3 总结与展望

某企业粉状磷酸一铵装置利用本装置内的低温位热能进行的节能改造是基于设备现状进行的，仅此年节约标准煤约697 t，减少二氧化碳排放量约1 912 t。若在利用低温位热能同时对中和浓缩工序的料浆加热器面积、蒸发器蒸发面积等进行优化，则蒸汽的消耗量会进一步降低；喷雾干燥工序利用温度更高一些的废热资源提高干燥热风的配风温度也可更进一步降低热风炉燃料消耗量。