曾曉麗，楊陳云，夏秀茂

（四川美豐化工科技有限責(zé)任公司，四川綿陽(yáng) 621000）

0 引 言

目前，我國(guó)復(fù)合肥生產(chǎn)中降低復(fù)合肥成品粒子溫度的主要方法是使用冷空氣與成品粒子直接接觸換熱。傳統(tǒng)的冷空氣冷卻方式又分為滾筒冷卻和流化床冷卻2種，但滾筒冷卻和流化床冷卻基本上均需采用大型機(jī)泵和除濕器制造大量干燥冷卻空氣，具有介質(zhì)接觸時(shí)間短、裝置流程長(zhǎng)、冷量流失大、冷卻效率低、電耗高、裝置占地面積大（滾筒冷卻工藝裝置占地面積880 m2，流化床冷卻工藝裝置占地面積170 m2）、現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵重等缺點(diǎn)。

滾筒冷卻一般采用多級(jí)滾筒冷卻工藝，產(chǎn)品最低能冷卻到42℃（夏季炎熱時(shí)最低能冷卻到48℃），個(gè)別裝置為嚴(yán)格控制成品出料溫度在42℃左右，工藝配置上會(huì)多增加1～2組滾筒，這樣雖能保證冷卻效果，但會(huì)造成成品顆粒含濕量增加，且冷卻空氣系統(tǒng)由于密封不好導(dǎo)致?lián)P塵點(diǎn)多、粉塵回收困難，整個(gè)裝置占地面積大、工藝流程長(zhǎng)、投資大、能耗高、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣、后期維護(hù)費(fèi)用高，不利于生產(chǎn)管理和節(jié)能減排。

傳統(tǒng)的流化床冷卻工藝，產(chǎn)品最低能冷卻到45℃（夏季炎熱時(shí)產(chǎn)品最低溫度大于50℃）；流化床冷卻工藝較滾筒冷卻工藝密封性要好，揚(yáng)塵較少，但冷卻效果差，冷空氣含塵量高，粉塵回收處理困難；個(gè)別流化床冷卻裝置安裝在進(jìn)包裝袋之前，粉塵沉降后全靠人工收集，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。

滾筒、流化床等冷卻工藝復(fù)合搭配的冷卻工藝，產(chǎn)品最低能冷卻到40℃左右，雖然復(fù)合冷卻工藝兼具流化床冷卻工藝占地面積小和滾筒冷卻工藝?yán)鋮s效果好的優(yōu)勢(shì)，但在夏季炎熱天氣時(shí)，冷卻效果仍然較差，且產(chǎn)品含濕量大；另外，復(fù)合冷卻工藝仍然存在流程長(zhǎng)、能耗高、生產(chǎn)操作不便等缺點(diǎn)，不利于生產(chǎn)管理和節(jié)能減排。

1 新型冷卻裝置工藝流程概況

鑒于復(fù)合肥產(chǎn)品冷卻工藝的技術(shù)現(xiàn)狀，四川美豐化工科技有限責(zé)任公司在與眾多設(shè)計(jì)單位進(jìn)行技術(shù)交流及對(duì)多個(gè)冷卻設(shè)備廠家展開(kāi)實(shí)地調(diào)研的基礎(chǔ)上，選擇了一種新型冷卻設(shè)備，并配套開(kāi)發(fā)出新型復(fù)合肥成品冷卻裝置。

本新型冷卻裝置以凈化水為冷卻源，以儀表空氣為 “內(nèi)動(dòng)力”，以凈化水板式換熱器為冷卻設(shè)備，復(fù)合肥成品高溫粒子自上而下緩慢通過(guò)換熱板組，儀表空氣自下而上與高溫粒子接觸成為成品粒子在換熱器內(nèi)懸浮的 “內(nèi)動(dòng)力”，冷卻水通過(guò)換熱板間與復(fù)合肥高溫粒子進(jìn)行換熱而達(dá)到冷卻產(chǎn)品的目的。該冷卻裝置占地面積?。?35 m2），不僅能縮短工藝流程、減少冷量流失、提高冷卻效率、減少揚(yáng)塵、凈化生產(chǎn)環(huán)境、降低電能消耗（較傳統(tǒng)冷卻工藝電耗降低50%～80%）、大幅提高產(chǎn)品防結(jié)塊性能，同時(shí)還能降低后期生產(chǎn)中的維護(hù)費(fèi)用，便于生產(chǎn)操作與管理。

1.1 新型冷卻裝置的工藝流程（圖1）

圖1 新型冷卻裝置工藝流程簡(jiǎn)圖

1.2 新型冷卻裝置流程說(shuō)明

（1）復(fù)合肥成粒后經(jīng)篩分系統(tǒng)除去粉塵和小粒子，從凈化水板式換熱器上部的復(fù)合肥進(jìn)料管線進(jìn)入，在換熱器板組內(nèi)緩慢向下流動(dòng)，與凈化水板式換熱器板間的凈化水間接換熱。

（2）凈化水循環(huán)泵將凈化水緩沖罐中的水加壓后，通過(guò)循環(huán)水板式換熱器與循環(huán)冷卻水換冷，冷卻后的凈化水進(jìn)入凈化水板式換熱器底部，與從頂部來(lái)的復(fù)合肥成品粒子進(jìn)行間接換熱，換熱后的凈化水從凈化水板式換熱器頂部出來(lái)又進(jìn)入凈化水緩沖罐，形成閉路循環(huán)。

（3）常溫儀表空氣從凈化水板式換熱器的底部進(jìn)入，直接與凈化水板式換熱器內(nèi)的成品粒子進(jìn)行換熱，并增強(qiáng)成品粒子在板式換熱器內(nèi)的“蠕動(dòng)”，防止成品粒子結(jié)疤，換熱后的空氣從凈化水板式換熱器頂部流出，之后進(jìn)入袋式除塵器，除塵后的空氣排入大氣，回收的復(fù)合肥粉料則進(jìn)入返料系統(tǒng)。

1.3 新型冷卻裝置的技術(shù)特點(diǎn)

1.3.1 成品顆粒 “懸浮”冷卻

500～2 000 m3／h常溫儀表空氣從凈化水板式換熱器的底部進(jìn)入，直接與內(nèi)部成品粒子進(jìn)行接觸，作為 “內(nèi)動(dòng)力”增強(qiáng)成品粒子在凈化水板式換熱器內(nèi)的 “懸浮”程度，防止成品粒子在凈化水板式換熱器內(nèi)結(jié)疤；可根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷對(duì)儀表空氣流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，增加成品粒子在板式換熱器中的停留時(shí)間，利于提高冷卻效果，達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)。長(zhǎng)期以來(lái)，通過(guò)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的收集，我們總結(jié)出成品粒子在凈化水板式換熱器內(nèi)部停留時(shí)間在0.5～1 h時(shí)冷卻效果好，冷卻后成品粒子的溫度低于40℃（不分季節(jié)），72 h考核成品冷卻后溫度35.8℃，最低可達(dá)33.8℃。而滾筒冷卻工藝和流化床冷卻工藝72 h考核成品冷卻后溫度分別為43.2℃、45.8℃。

1.3.2 密閉式物料回收

常溫儀表空氣從凈化水板式換熱器的底部進(jìn)入，與成品粒子換熱后從凈化水板式換熱器頂部流出，再進(jìn)入布袋式除塵器，經(jīng)除塵后排入大氣，回收的復(fù)合肥粉料則進(jìn)入返料系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)物料的密閉回收，達(dá)到零排放要求；且由于含塵空氣量小，除塵設(shè)備體積小，投資也少。

1.3.3 配套冷卻水系統(tǒng)及智能控制

新型復(fù)合肥成品冷卻裝置中的凈化水板式換熱器由DCS系統(tǒng)對(duì)凈化水流量、凈化水溫度、儀表空氣流量等進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)式自動(dòng)調(diào)節(jié)，且能夠根據(jù)不同季節(jié)生產(chǎn)需要進(jìn)行人工調(diào)節(jié)與自動(dòng)調(diào)節(jié)的切換，確保成品冷卻時(shí)間足夠長(zhǎng)、冷卻徹底，成品入袋溫度控制在要求范圍內(nèi)。

2 設(shè)備選型簡(jiǎn)介

新型復(fù)合肥成品冷卻裝置的主要設(shè)備有凈化水板式換熱器、凈化水緩沖罐、循環(huán)水板式換熱器、袋式除塵器、凈化水循環(huán)泵，各設(shè)備詳細(xì)參數(shù)如下。

（1）凈化水板式換熱器：① 冷卻產(chǎn)品（NPK）流量35 000 kg／h，進(jìn)料溫度≥80℃、出料溫度≤40℃，成品比熱0.41 kcal／（kg·℃），成品堆密度1 000 kg／m3、安息角35°，成品含濕量＜2%，成品粒度1.6～4 mm；② 冷卻介質(zhì)（工藝水）流量31 000 kg／h，進(jìn)水溫度≥25℃、出水溫度≤50℃，工藝水比熱1 kcal／（kg·℃）、壓力降0.07 MPa。

（2）凈化水緩沖罐：壓力為常壓，容積為15 m3。

（3）循環(huán)水板式換熱器：換熱面積70 m2，單板面積0.6 m2，板片數(shù)117；板片厚度0.6 mm，板片材質(zhì)SUS304；設(shè)計(jì)工作溫度150℃。

（4）袋式除塵器：型號(hào)DMC80-Ⅱ，過(guò)濾面積＞60 m2，處理風(fēng)量4 050～5 400 m3／h，風(fēng)速1.1～1.5 m／min；壓縮空氣壓力0.6 MPa，壓縮空氣耗量0.20～0.80 m3／min。

（5）凈化水循環(huán)泵：流量65 m3／h，揚(yáng)程30 m，汽蝕余量5.5 m。

3 技術(shù)指標(biāo)

3.1 冷卻系統(tǒng)工藝指標(biāo)

凈化水板式換熱器進(jìn)口復(fù)合肥成品溫度85℃、出口復(fù)合肥成品溫度38℃；凈化水進(jìn)口溫度32℃、凈化水出口溫度48℃。

3.2 幾種冷卻裝置公用工程消耗對(duì)比（表1）

表1 幾種冷卻裝置72 h考核公用工程消耗對(duì)比

4 效益分析

（1）設(shè)備運(yùn)行無(wú)故障。2014年2月16日新型復(fù)合肥成品冷卻裝置投運(yùn)，至今設(shè)備運(yùn)行良好，各項(xiàng)指標(biāo)均在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，確保了2×225 kt／a硝基復(fù)合肥裝置（共配套2套復(fù)合肥冷卻裝置）的穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行。

（2）產(chǎn)品質(zhì)量得到保證。新型復(fù)合肥成品冷卻裝置投運(yùn)后，復(fù)合肥成品冷卻后溫度始終低于40℃（不分季節(jié)），最低可達(dá)33.8℃，且產(chǎn)品外觀光澤圓潤(rùn)，防結(jié)塊性能有所提高。

（3）能耗低。新型復(fù)合肥成品冷卻裝置設(shè)計(jì)能耗為 0.06 kgce／t，實(shí)際能耗為 0.05 kgce／t，實(shí)際能耗為設(shè)計(jì)能耗的83.3%；與傳統(tǒng)滾筒冷卻工藝綜合能耗1.11 kgce／t相比，降幅達(dá)95%以上，單套裝置年節(jié)電150×104kW·h以上；與流化床冷卻工藝綜合能耗1.29 kgce／t相比，降幅達(dá)96%以上，單套裝置年節(jié)電220×104kW·h以上。

（4）現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境好。新型復(fù)合肥冷卻裝置為全封閉式，冷卻效果好，冷卻空氣量小、流速低，尾氣含塵量低，粉塵全部密閉回收返回生產(chǎn)系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)揚(yáng)塵。

（5）社會(huì)效益良好。新型復(fù)合肥成品冷卻裝置的良好運(yùn)行，保障了復(fù)合肥裝置的穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行，達(dá)到了節(jié)能減排的目的，為創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境貢獻(xiàn)了一份力量。

5 結(jié)束語(yǔ)

新型復(fù)合肥成品冷卻裝置在國(guó)內(nèi)復(fù)合肥生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用尚屬首次。2014年2月新型冷卻裝置在四川美豐化工科技有限責(zé)任公司硝基復(fù)合肥項(xiàng)目（2×225 kt／a）上投運(yùn)以來(lái)，運(yùn)行狀況良好，未發(fā)生過(guò)一次故障。應(yīng)用情況表明，其技術(shù)成熟可靠、設(shè)備使用壽命長(zhǎng)、產(chǎn)品質(zhì)量好、后期操作維護(hù)簡(jiǎn)單且費(fèi)用低。

目前，國(guó)內(nèi)復(fù)合肥生產(chǎn)裝置眾多，有不少成品冷卻裝置投用，但往往存在運(yùn)行能耗高、系統(tǒng)流程長(zhǎng)、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣等問(wèn)題，亟待解決。四川美豐化工科技有限責(zé)任公司采用的新型冷卻設(shè)備配套開(kāi)發(fā)的復(fù)合肥成品冷卻裝置，可解決上述問(wèn)題，具有良好的市場(chǎng)推廣價(jià)值。