萬本軍，婁倫武，白付明，李 策

(貴州西洋實業(yè)有限公司 貴州息烽 551107)

貴州西洋實業(yè)有限公司(以下簡稱貴州西洋公司)是全國最大的硫基復(fù)合肥生產(chǎn)基地，僅復(fù)合肥生產(chǎn)車間就有3個，共計6條生產(chǎn)線，生產(chǎn)能力達到800 kt/a，全部采用噴漿造粒工藝。配套的6臺振動流化床均由同一企業(yè)供貨，其中一車間振動流化床規(guī)格為1.8 m×5.0 m，二車間和三車間的振動流化床規(guī)格為2.0 m×6.8 m。出造粒機的肥料經(jīng)篩分后進入振動流化床，以進一步降低肥料溫度并除去粉塵，然后經(jīng)成品篩除去粒度不合格的顆粒，最后經(jīng)包裹機包裹后進入成品包裝系統(tǒng)。

由于所選用的振動流化床存在設(shè)計缺陷，導(dǎo)致其出口物料溫度偏高。當(dāng)環(huán)境溫度在30 ℃左右、流化床進口物料溫度在80 ℃左右及產(chǎn)量約15 t/h時，振動流化床出口物料溫度經(jīng)常達到50 ℃左右，增大了復(fù)合肥結(jié)塊的可能性。為了解決振動流化床出口物料溫度偏高的問題，分別從設(shè)計、安裝、操作等方面分析原因，并進行了有針對性的改造。

1 工作原理

振動流化床就是將機械振動施加于流化床上，工作時由振動電動機提供激振力，使物料在空氣分布板上跳躍前行，同時與分布板下方送入的冷風(fēng)接觸，從而實現(xiàn)物料的冷卻。下箱體為床層提供了一個穩(wěn)定的具有一定壓力的風(fēng)室，通過對引風(fēng)機風(fēng)量的調(diào)節(jié)，使上箱體中物料上部保持微負壓，維持良好的冷卻環(huán)境并防止粉塵外泄。操作時，物料經(jīng)給料器均勻連續(xù)地加入到振動流化床中，物料落至分布板上后，在激振力和經(jīng)空氣分布板均布的冷氣流的雙重作用下，物料呈懸浮狀態(tài)與冷氣流均勻接觸。通過調(diào)整給料量、振動參數(shù)以及風(fēng)壓、風(fēng)速后，物料床層就可形成均勻的流化狀態(tài)，達到冷卻物料的目的[1]。

2 振動流化床的特點

(1)由于施加激振力，使最小流化氣速降低，可顯著降低空氣需要量。

(2)可以通過調(diào)整振動參數(shù)來改變物料在振動流化床內(nèi)的停留時間，從而使冷熱介質(zhì)實現(xiàn)充分換熱。

(3)振動有助于物料分散，避免產(chǎn)生團聚及溝流等現(xiàn)象。

(4)由于無激烈的返混，對物料粒子損傷小，要求不破壞晶形或?qū)αＷ颖砻婀饬炼扔幸蟮奈锪献顬檫m合。

(5)對顆粒不規(guī)則物料及粒度分布范圍較寬的物料有很好的適應(yīng)性[2]。

(6)設(shè)備占地面積小，節(jié)能高效，操作簡單。

3 設(shè)計條件

貴州西洋公司選用的振動流化床設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 振動流化床設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

技術(shù)協(xié)議上的進料溫度為≤80 ℃，冷風(fēng)溫度為35 ℃，而實際計算時的進料溫度為78 ℃，冷風(fēng)溫度為30 ℃，按此計算所得的實際風(fēng)量偏小。

4 設(shè)計計算

(1)物料冷卻所需散發(fā)的熱量Q

物料冷卻所需散發(fā)的熱量Q可按式(1)計算：

Q=CMΔT

(1)

式中：Q——物料冷卻散發(fā)的熱量，kJ/h；

C——復(fù)合肥的比熱，kJ/(kg·K)；

M——流化床的處理量，kg/h；

ΔT——流化床進出口物料溫差，K。

將表1中數(shù)據(jù)代入式(1)：

Q=1.427×20 000×(78-45)

=941 820(kJ/h)

(2)冷風(fēng)質(zhì)量流量m

空氣的比熱為1.0 kJ/(kg·K)，考慮熱損失為10%，根據(jù)熱量守恒定律，則：

=69 067(kg/h)

(3)冷風(fēng)風(fēng)量V

空氣的密度為1.2 kg/m3，則冷風(fēng)風(fēng)量V：

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

(4)振動流化床的壓降P

振動流化床的面積S=2.0×6.8=13.6(m2)。

P=150×13.6=2 040(Pa)

(5)引風(fēng)機風(fēng)壓

應(yīng)綜合考慮空氣過濾器阻力、管道阻力、振動流化床阻力等，引風(fēng)機風(fēng)壓應(yīng)>2 800 Pa。

(6)流化床冷風(fēng)氣速V

V=57 556/(3 600×13.6)=1.17(m/s)，滿足傾斜振動流化床使用氣速要求。

計算結(jié)果表明，引風(fēng)機風(fēng)量應(yīng)>57 556 m3/h，風(fēng)壓應(yīng)>2 800 Pa。如果按技術(shù)協(xié)議上的進料溫度為≤80 ℃、冷風(fēng)溫度為35 ℃計算，風(fēng)量應(yīng)該為91 566 m3/h。

5 原因分析

通過對設(shè)計、制造、安裝等參數(shù)進行復(fù)核，對布料情況、流化情況、停留時間等進行檢查以及測試，并對操作方法進行了分析，認為造成貴州西洋公司振動流化床出口物料溫度偏高的主要原因如下。

(1)技術(shù)協(xié)議上明確振動流化床傾斜角度為5°，但現(xiàn)場實測為7°，在相同的負荷和振動強度下，造成物料停留時間縮短。

(2)由于下料管與進料口存在角度，進料端存在死角，導(dǎo)致物料在進料端分布不均，尤其在低負荷運行的情況下，篩板出現(xiàn)大面積無料狀態(tài)，冷空氣通過無料區(qū)域走短路，達不到應(yīng)有的冷卻效果。

(3)由于振動電動機安裝方向角處于30°的最大位置，導(dǎo)致物料在振動流化床內(nèi)的停留時間短。

(4)振動電動機偏心塊重合度過大，導(dǎo)致物料在振動流化床的停留時間短。

(5)振動流化床左右兩側(cè)的振動電動機不同步，導(dǎo)致物料在篩板上分布不均。

(6)引風(fēng)機風(fēng)量不足，導(dǎo)致振動流化床出口物料溫度偏高。

(7)設(shè)計不合理，主要體現(xiàn)在長寬比的取值不合理，導(dǎo)致物料停留時間較短。振動流化床越寬，布料越困難；而振動流化床越短，物料停留時間越短。

6 對策措施

(1)清理振動流化床篩板孔，確保篩板孔無堵塞，便于冷風(fēng)均勻分布。

(2)在振動流化床的進料口增設(shè)擋料板，以消除進料端死角，使物料能夠在流化床篩板面上實現(xiàn)均勻分布。

(3)振動流化床兩側(cè)的振動電動機改為同步啟動。

(4)將電動機的安裝角度由30°改為水平安裝，將偏心塊重合度調(diào)整為50%。

(5)振動流化床篩板上均勻加裝4塊擋料板，擋料板高40 mm，擋料板與篩板面之間的間隙為10 mm。

7 運行效果

振動流化床改造實施完成后，對相關(guān)參數(shù)進行了跟蹤監(jiān)測。從監(jiān)測結(jié)果(表2)來看，改造效果十分明顯。

從表2可看出：改造前，振動流化床進口物料平均溫度為78.25 ℃，出口物料平均溫度為49.75 ℃，環(huán)境平均溫度為24.50 ℃，肥料平均產(chǎn)量約為14.07 t/h；振動流化床改造之后， 進口物料平均溫度為79.80 ℃，出口物料平均溫度為40.80 ℃，環(huán)境平均溫度為24.40 ℃，肥料的平均產(chǎn)量約為14.28 t/h。在環(huán)境溫度相差不大、進口物料溫度和產(chǎn)量均比改造前高的情況下，改造后振動流化床出口物料溫度降低了約9 ℃，說明此次改造取得了明顯效果。

表2 振動流化床改造前、后運行參數(shù)

項目進口物料溫度/℃出口物料溫度/℃環(huán)境溫度/℃產(chǎn)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 結(jié)語

針對振動流化床出口物料溫度偏高的問題，通過對其原因進行分析論證并采取了有針對性的整改措施。改造后，物料分布均勻，料層厚度適中，流化狀態(tài)大為改觀，降溫效果明顯。但當(dāng)環(huán)境溫度在28 ℃左右、流化床進口物料溫度在80 ℃左右以及產(chǎn)量在14.5 t/h左右時，振動流化床出口物料溫度仍有高于控制指標(biāo)(45 ℃)的可能，此時只能通過降低產(chǎn)量來滿足振動流化床出口物料溫度低于45 ℃的要求。