周少華，盧 康

（安徽中元化肥股份有限公司，安徽 宿州 234000）

安徽中元化肥股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱公司）有 2 套 200 kt/a 高塔復(fù)合肥裝置，1 套 100 kt/a 氨酸轉(zhuǎn)鼓復(fù)合肥裝置，其中氨酸轉(zhuǎn)鼓復(fù)合肥裝置為兩級(jí)烘干工藝設(shè)置，原配套2 臺(tái)燃煤熱風(fēng)爐。2018 年，由于環(huán)保壓力加大，該公司實(shí)施了熱風(fēng)系統(tǒng)“煤改氣”技術(shù)改造，為節(jié)約企業(yè)成本，公司探索并實(shí)施了單臺(tái)天然氣熱風(fēng)爐供兩級(jí)烘干機(jī)的技術(shù)方案，現(xiàn)簡(jiǎn)要總結(jié)如下。

1 工藝流程變動(dòng)情況

1.1 原有工藝流程

固體原料人工拆包后經(jīng)計(jì)量設(shè)備計(jì)量，輸送至造粒機(jī)內(nèi)；液體原料硫酸、液氨及洗滌液通過(guò)管式反應(yīng)器反應(yīng)后噴灑到造粒機(jī)料幕上進(jìn)行造粒，造粒機(jī)料床內(nèi)埋有蒸汽管道及氨分布器，分別通入蒸汽和氣氨，對(duì)造粒情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。造粒機(jī)出料依次輸送至兩級(jí)烘干機(jī)進(jìn)行干燥，干燥后經(jīng)粗篩、細(xì)篩兩級(jí)篩分后合格品進(jìn)入冷卻機(jī)，冷卻后依次進(jìn)入成品篩分、包膜及包裝工序。篩分下來(lái)的大顆粒經(jīng)破碎機(jī)破碎后與小粒子一起進(jìn)入返料系統(tǒng)。兩級(jí)烘干機(jī)配置有熱風(fēng)系統(tǒng)、引風(fēng)除塵系統(tǒng)，造粒機(jī)設(shè)有尾氣洗滌系統(tǒng)。

烘干工段、熱風(fēng)工段原有工藝流程：造粒機(jī)出料經(jīng)皮帶機(jī)輸送至一級(jí)烘干機(jī)，一級(jí)烘干機(jī)出料由斗式提升機(jī)輸送至二級(jí)烘干機(jī)，二級(jí)烘干機(jī)出料由皮帶機(jī)輸送至篩分系統(tǒng)。一級(jí)烘干機(jī)配有1臺(tái)燃煤熱風(fēng)爐及鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)，另配有冷配風(fēng)機(jī)1 臺(tái)；二級(jí)烘干機(jī)配有1臺(tái)燃煤熱風(fēng)爐及引風(fēng)機(jī)。其中一級(jí)烘干機(jī)引風(fēng)機(jī)及二級(jí)烘干機(jī)引風(fēng)機(jī)均為變頻風(fēng)機(jī)。原烘干系統(tǒng)具體流程見(jiàn)圖1。

圖1 原烘干系統(tǒng)工藝流程

1.2 “煤改氣”后工藝流程

烘干工段、熱風(fēng)工段技改后工藝流程：造粒機(jī)出料經(jīng)皮帶機(jī)輸送至一級(jí)烘干機(jī)，一級(jí)烘干機(jī)出料由斗式提升機(jī)輸送至二級(jí)烘干機(jī)，二級(jí)烘干機(jī)出料由皮帶機(jī)輸送至篩分系統(tǒng)。熱風(fēng)工段技改后撤銷二級(jí)烘干機(jī)燃煤熱風(fēng)爐，撤銷一級(jí)烘干機(jī)冷配風(fēng)機(jī)，設(shè)置天然氣熱風(fēng)爐及其鼓風(fēng)機(jī)替代原一級(jí)烘干機(jī)燃煤熱風(fēng)爐及其鼓風(fēng)機(jī)，同時(shí)向一、二級(jí)烘干機(jī)提供熱風(fēng)。其中一級(jí)烘干機(jī)引風(fēng)機(jī)、二級(jí)烘干機(jī)引風(fēng)機(jī)及新設(shè)天然氣熱風(fēng)爐鼓風(fēng)機(jī)均為變頻風(fēng)機(jī)。

另外，公司2套高塔裝置熔融尿素、一二級(jí)混合槽保溫及加熱均需使用中壓蒸汽（壓力0.9～1.2 MPa，溫度180 ～250 ℃），中壓蒸汽熱量被利用后變?yōu)榈蛪赫羝▔毫?.1 ～0.2 MPa，溫度100 ～200 ℃），一般直接排放掉。為降低天然氣消耗，節(jié)約成本，利用本公司2套高塔裝置低壓余熱蒸汽的低位熱能，在天然氣爐及其鼓風(fēng)機(jī)中間設(shè)置一臺(tái)蒸汽換熱器，將高塔裝置使用后的低壓蒸汽接入換熱器，給冷空氣進(jìn)行預(yù)熱，提高進(jìn)入天然氣爐的空氣溫度，在烘干熱量需求一定的情況下，可以降低天然氣消耗?！懊焊臍狻焙蠛娓上到y(tǒng)具體流程見(jiàn)圖2。

圖2 “煤改氣”后烘干系統(tǒng)工藝流程方塊圖

2 熱量計(jì)算及設(shè)備選型

2.1 熱量計(jì)算

基本參數(shù)：產(chǎn)量20 t/h、煤耗30 kg/t、煤熱值25 115 kJ/kg、燃煤爐熱效率80%。

2.2 設(shè)備選型

2.2.1 燃?xì)鉄犸L(fēng)爐選型

根據(jù)2.1中熱量計(jì)算，選用RQ-400（Z）型直燃式燃?xì)鉄犸L(fēng)爐，具體參數(shù)：最大供熱量15 069 066 kJ/h，熱效率90%，工作溫度≤800 ℃，設(shè)計(jì)壓力1 000 Pa，工作介質(zhì)天然氣，燃料天然氣熱值35 579 kJ/m3，天然氣消耗量≤470 m3/h。

2.2.2 燃?xì)鉄犸L(fēng)爐鼓風(fēng)機(jī)選型

原配套風(fēng)機(jī)風(fēng)量參數(shù)：一級(jí)烘干機(jī)冷配風(fēng)機(jī)（技改后拆除）風(fēng)量28 000 ～36 000 m3/h； 一級(jí)烘干機(jī)的配套引風(fēng)機(jī)（帶變頻）風(fēng)量129 668 m3/h；二級(jí)烘干機(jī)的配套引風(fēng)機(jī)（帶變頻）風(fēng)量31 197 ～38 997 m3/h。

經(jīng)一、二級(jí)烘干機(jī)引風(fēng)機(jī)風(fēng)量等參數(shù)計(jì)算（計(jì)算過(guò)程略），天燃?xì)鉅t配套鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量約50 000 m3/h，選用4-72-12C-75型鼓風(fēng)機(jī)，具體參數(shù)如下：風(fēng)量53 978～ 75 552 m3/h，風(fēng)壓2 172 ～ 2 746 Pa。

3 本方案優(yōu)勢(shì)分析

3.1 減少1臺(tái)天然氣爐的投資成本

原有實(shí)施裝置為2 套燃煤熱風(fēng)爐系統(tǒng)供兩級(jí)烘干機(jī)熱量，實(shí)施“煤改氣”后本應(yīng)設(shè)置2 套天然氣熱風(fēng)爐匹配兩級(jí)烘干機(jī)烘干需求，而本方案充分利用兩級(jí)烘干機(jī)引風(fēng)機(jī)的變頻設(shè)置，經(jīng)過(guò)充分論證，提出了單臺(tái)天然氣熱風(fēng)爐供兩級(jí)烘干機(jī)熱量的方案，減少了1 臺(tái)天然氣熱風(fēng)爐的投資，節(jié)約資金約30萬(wàn)元。

3.2 節(jié)約人員工資

原有裝置每臺(tái)燃煤熱風(fēng)爐需配備1 名司爐工，2臺(tái)燃煤熱風(fēng)爐三班倒就需要6 名司爐工，本方案施行后，天然氣熱風(fēng)爐使用簡(jiǎn)單，操作方便，運(yùn)行穩(wěn)定，其工作量?jī)H為開(kāi)停機(jī)及巡檢，可以并入其他崗位，這樣就減少了6 名司爐工，按照每人月薪3 000元計(jì)算，年節(jié)約人員工資21.6萬(wàn)元。

3.3 利用“低位熱能”降低天然氣消耗

換熱器投用后，經(jīng)2018 年10—12 月生產(chǎn)實(shí)踐表明，可提高風(fēng)溫20 ～40 ℃，按提高30 ℃進(jìn)行計(jì)算，技改后鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量為53 978 ～75 552 m3/h，按照平均風(fēng)量50 000 m3/h 計(jì)算，20 ℃空氣比熱容為1.004 kJ/（kg·K），密度為1.29 kg/m3，則換熱器為冷空氣提供熱量為1 942 737 kJ。

燃?xì)鉅t熱效率為90%，則提供上述熱量需要天然氣量為60.7 m3/h。

按照氨化裝置年產(chǎn)量100 000 t，日產(chǎn)量400 t 計(jì)算，年生產(chǎn)時(shí)間為6 000 h，天然氣價(jià)格為3.26 元/m3，則年節(jié)約天然氣消耗成本為1 187 292元。

3.4 產(chǎn)品外觀的“美白”

燃煤爐煙氣中夾雜燃燒不充分的雜質(zhì)及揮發(fā)物，在烘干過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品外觀顏色有輕微的影響，改成燃?xì)鉅t后這種影響則不復(fù)存在。

4 結(jié)束語(yǔ)

本方案充分利用兩級(jí)烘干機(jī)引風(fēng)機(jī)變頻功能的優(yōu)勢(shì)，將原有2套燃煤熱風(fēng)爐系統(tǒng)變?yōu)?套燃?xì)鉄犸L(fēng)爐系統(tǒng)，減少1套燃?xì)鉅t直接投資，減少6名熱風(fēng)崗位司爐工，增設(shè)的余熱蒸汽換熱器節(jié)約了大量天然氣消耗費(fèi)用，為企業(yè)節(jié)約了大量成本，同時(shí)也解除了原煤、煤渣堆場(chǎng)及燃煤尾氣帶來(lái)的污染問(wèn)題。這種設(shè)計(jì)思路為設(shè)置類似“兩級(jí)烘干”工藝的轉(zhuǎn)鼓復(fù)合肥企業(yè)在“煤改氣”實(shí)踐中提供了一種具有較大降本增效優(yōu)勢(shì)的新穎設(shè)計(jì)方案。