高塔熔融噴漿造粒生產尿基復合肥的工藝技術

高塔熔融噴漿造粒生產尿基復合肥的工藝技術尿基熔體塔式造粒工藝直接利用尿素熔液，省去了尿素溶液的噴淋造粒以及固體尿素制復合肥時的破碎操作，大大簡化了生產流程，改善了環(huán)境。該技術充分利用熔融尿素的熱能，物料水分含量低，無需干燥，節(jié)省了能耗和投資；同時產品合格率高，生產過程返料量少，產品顆粒養(yǎng)分均勻，表面圓潤，不易結塊，具有較強的市場競爭力。我公司2005年9月份投資4000萬元，建設1套年產15萬t高塔熔融噴漿造粒生產尿基復合肥裝置，由某化工研究院設計，于2006年6月份投產。投產后生產系統(tǒng)存在消耗高、產品質量不穩(wěn)定、混合槽管道易堵塞、造粒塔小漏斗結疤等諸多問題。8月初針對存在問題進行了技術改造。改造后，降低了成本，穩(wěn)定了產品質量，保障了系統(tǒng)的連續(xù)性，節(jié)能效果明顯，達到預期效果。現在二期工程已如期進行，2007年五一預期投產?？傊咚廴趪姖{造粒生產尿基復合肥生產工藝簡單，但是對工藝參數要求苛刻，稍有不慎就能導致系統(tǒng)停車造成經濟損失?，F就技術改造成功經驗歸納如下，供同行借鑒。1高塔熔融噴漿造粒生產尿基復合肥工藝工藝原理利用熔融尿素和磷酸一銨、氯化鉀及填充劑可以形成低共熔點化合物的特點，將預熱后的粉狀磷酸一銨、氯化鉀及填充劑與熔融尿素充分混合，通過反應生成流動性良好的NPK熔體料漿。該料漿通過專用噴頭噴入造粒塔后，在空氣中冷卻固化成顆粒，從而獲得養(yǎng)分分布均勻、顆粒形狀良好的復合肥。該技術的關鍵點在于制備流動性良好的熔融料漿，混合槽溫度、停留時間及料漿液固比是工藝過程的主要參數，參數控制得好有助于降低料漿的黏度，保證其流動性，減少副反應，降低氨損。生產工藝流程我公司以尿素、磷酸一銨、氯化鉀及填充劑為原料，塔式熔融造粒制高濃度尿基復合肥，生產工藝流程見圖1。

X1W?T応罐片壓「I佶ii■崗It功話囂:更■［泵辰石便誥|,1■戍就F諷X1W?T応罐片壓「I佶ii■崗It功話囂:更■［泵辰石便誥|,1■戍就F諷出I蛭式煤戢進著和高湫度尿基班自曲乳笆常件饑軸祁.【艸沛亂 彳空科T：斗夢忖F丈駅取■霑苓屈4JCKH-tft￡1訪i；就捋；「1砒汀爲研廉怕憎汕榊■4箜出除塵.阿母i幣蘇玄H~^碩匚~|固體尿素經尿素提升機提至尿素振動篩，去除雜質后進入尿素貯斗，經計量后進入尿素熔融器，熔融后的尿液進入緩沖槽，再經泵送到塔頂混合槽；粉狀氯化鉀和磷酸一銨經人工拆包后各自經提升機，篩分、計量后與填充劑一起經混料輸送帶進入混料提升機提至混料貯斗，經螺旋輸送機進入混料加熱器用蒸汽預熱。預熱后的物料進入1#混合槽中，在此與尿液充分混合后再進入2#混合槽，混合后的熔融料漿進入造粒塔造粒；從塔頂噴灑下來的料漿通過空氣冷卻在塔底成型后經小漏斗進入輸送帶輸送到冷卻機，冷卻處理后，由提升機提至成品振動篩篩分，成品再經包膜處理后包裝；塊肥與細粉返回塔頂重新回收造粒；冷卻尾氣經除塵及尾氣風機排放。另外，在混合槽加微量的甲醛是為了提高產品外觀質量；原設計沒有包膜機設備，成品易結塊，新增設1套包膜機系統(tǒng)，噴灑防結塊劑對成品進行防結塊處理。主要設備尿素熔融及泵送崗位主要設備（見表1）

表1固怖尿親締臥熔融圧泵迭尚位主耍設備設侖規(guī)格1Tlt2尿鸞匕屯1.5nFJ3尿聚訃址評TE>C-liifeKl54尿素焙朋器IHR-02015尿対袈神AI&120Ditistix1600mim1fiHl^S-4U-28OFQ2固體原料處理崗位主要設備（見表2）表2氯色鉀'磷旨、填充刑等回儒原斜處理崗隹主要設備世爺觀攝敦蛍/已1枳扯鈿ITI13IS?2ZS-3.523KSM-6024貯斗L.5川35秤TEC-R跑〕?6TD75]7隴塵湍0MC-2^362S慎4-化血耳丄21-3.3混料抽煥崗位主要址備｛見茂3)表3混料恤熱崗隹主靈設備設備盤號丁G亦15L1JH1'I31斗H2PKJ-畑I52S-!.51各27陰樂鳳機9- -141}2九如混合玻造臉崗位主耍設備t見表們表咼混合駁造粒崗覽壬要設備設備也號設備若稱設齢規(guī)搭14E4(10nunxI^OOinin22CD-Crr3^KL33#]F<J00jfciiELJ<yfi4{?tnmiD-501戍品端送帶W751K3.5成品處理崗位主要設備(見證5)盍宮成品ib理滸位主要設笛彩「住號製球/■臺1A-2 硼白x1iOOstim.J2嚨晁*.盤兒扭機TJFFIO15歳晶掠動笳2S-1024戰(zhàn)舟:斜倉■5.5汐153H：S-^0-r26冷I7(H)inIktX3.110ftmm7￥PGS64_61吊TRICWM63工藝參數固體尿素輸送、熔融及泵送崗位尿素：w(N)246%,w(H20)W1.0%，顆粒狀尿液溫度：夏季134?137°C；冬季135?138°C1.4.2 氯化鉀、磷銨、填充劑等固體原料處理崗位磷酸一銨：w(N)三11%,w(P2O5)三44%,w(H2O)W1.5%,粒度W0.8mm占90%氯化鉀：w(K20)260%,w(H20)W1.5%，粒度W0.8mm占90%硫酸鉀：w(K20)250%,w(H20)W1.5%，粒度W0.8mm占90%填充劑(白云石或碳酸鈣粉)：細度一80目(0.175mm)占100%,w(H20)W1.5%混料加熱崗位按工藝配方對混料進行計量?；炝霞訜崞魑锪峡刂茰囟龋合募?0?70°C；冬季70?90C?；旌霞霸炝徫弧；旌喜廴廴诹蠞{溫度：夏季為1#槽115?125°C,2#槽105?115°C；冬季為1#槽125?132°C,2#槽115?120°C。造粒成品顆粒粒徑：1?4.5mm，要求V1mm的細粒少于3%。以上工藝參數是針對含氯基復合肥。含硫基復合肥的工藝參數與含氯基復合肥工藝參數不同。對于含氯基的復合肥因配方不同,其工藝參數也有區(qū)別,常常需根據具體情況進行調整。2裝置主要設備功能及特點配料秤本生產裝置的原料配料系統(tǒng)選用了集控變頻調速配料系統(tǒng)，實現自動配料，確保產品養(yǎng)分比例。集控變頻調速配料系統(tǒng)的功能特點是：應用電子皮帶秤，保證計量精確；計算機主機應用正壓防塵機箱，適合于NPK復合肥的生產廠所；彩色CRT顯示，全中文界面、集中控制和生產工況的顯示，便于生產操作和管理；自動聲光超限報警，模擬圖形顯示；工業(yè)級I/0板應用，設備穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強；采用變頻調速技術，節(jié)能降耗。斗式提升機選用TH系列鋼絲膠帶斗式提升機，其特點是：提升物料適用范圍廣泛，不僅能提升各種粉狀和粒狀物料，而且對提升高度適應能力強，最大提升高度可達120m，對物料溫度要求不大于120°C，如超過120°C可采用耐高溫膠帶制造；輸送能力大，提升輸送量范圍為10?480m3/h；驅動功率小，節(jié)省能源，此類提升機采取流入式喂料，重力離心式混合卸料，物料提升過程中幾乎無回料和挖料現象；鋼絲膠帶與驅動滾筒為柔性接觸，無磨損，運行平穩(wěn)，功能消耗低；密封性好，對環(huán)境無污染，操作環(huán)境潔凈，噪聲低。HZPKJ—020混抖加熱器混料加熱器的工作原理該加熱器是復合肥專用加熱器，屬間接傳導型連續(xù)加熱設備。被加熱物料由設備上蓋上方的加料口進入設備，物料在自重及軸旋轉攪拌的作用下向出口逐漸移動；物料在向前移動的過程中與設備加熱界面——中心軸及夾套內壁充分接觸（中空軸通高壓蒸汽，在器身內安置換熱器），進行熱量交換；符合要求的混合熱物料從設備下部的出口排出。加熱過程中應滿足：物料不能出現團聚、結塊、結片等現象；物料的加熱溫度穩(wěn)定，溫度的波動范圍應控制在±3°C之內；物料通過加熱器后，流量穩(wěn)定；物料加熱時，不能出現物料的分解現象；當混合槽出現工藝波動時，加熱器具有儲料和立即停料功能；粉體物料在加熱過程中，應控制物料的粉塵污染。該加熱器設備緊湊，占地面積小；熱效率高，能耗及操作成本低；被加熱物料在中空軸的作用下，不斷地被攪拌，瞬時更新熱界面，保證了物料與設備的加熱界面充分接觸和物料加熱的均勻性，同時，有效地防止了物料在加熱過程中的閉聚與結塊等現象；設備的尾氣排放少，對環(huán)境污染小，尾氣的處理簡單易行；設備的安裝及調試簡單；低速運轉設備噪聲不超過85db?；炝霞訜崞鞯奶攸c采用間接傳導加熱方式，不污染物料，并且換熱效率高，最高可達90％；操作彈性大，在物料與軸及夾套熱量傳遞的過程中，通過調節(jié)設備安裝傾角、加料量和出料口的高度，可以調節(jié)物料在設備內的停留時間，通過調節(jié)蒸汽壓力，可以調節(jié)物料加熱溫度；設備連續(xù)運轉，適用于規(guī)模化生產；采用拼裝積木式上蓋，操作靈活，維修簡單，易于更換備件；密閉操作，無粉塵污染?；炝霞訜崞鞯慕Y構HZPKJ—020加熱器由兩組相對旋轉的中空軸（加熱界面）、帶夾套的器身（加熱界面）、上蓋、傳動系統(tǒng)和蒸汽管路系統(tǒng)組成。中空軸：由主動軸和被動軸組成，兩軸由齒輪嚙合作相對轉動；兩軸都裝有數組帶一定傾角的扇形葉，并由蒸汽提供熱源；在運轉時攪拌、混合物料，進行熱交換。器身：在器身外表設有夾套，運行時通入蒸汽；在器身尾部下方，開有小料口，用于卸料。上蓋：上蓋能使加熱過程密閉進行，熱效率高，并改善操作環(huán)境；上蓋上設有進料口、尾氣出口、人孔和觀察孔。傳動系統(tǒng)：由電機、聯(lián)軸器和減速機組成，再經過鏈輪副驅動設備運行。蒸汽管路系統(tǒng)：夾套和軸都有蒸汽進口和冷凝水出口，軸的管線系統(tǒng)帶有旋轉接頭和金屬軟管，確保在兩軸旋轉時蒸汽管路系統(tǒng)的正常運行?；炝霞訜崞鞯闹饕夹g特性設備外形尺寸：7500mmX2215mmX2250mm操作壓力：夾套、軸內W0.3MPa；設備內為常壓操作溫度：夾套、軸內、設備內均W130°C中空軸轉速：約12r/min電機功率：37kWCD－CT3/ZKL造粒機造粒機的工作原理由于熔體法復合肥工藝的三元素物質在熔融過程中其黏度是尿素熔體的數目至數千倍，且含有相當數量的固體懸浮顆粒，故一般的噴淋造粒方法無法保證噴孔不被堵塞。常規(guī)的離心噴頭采用加大噴孔直徑的方法乃不能解決噴孔被堵塞的問題；我公司選用大自徑噴孔的差動雙速旋轉造粒機。與以往離心式造粒機原理截然不同，差動從速旋轉造粒機由兩套獨立的傳動機構以及供料系統(tǒng)和電器控制組成，每個傳動機構由相應的變頻電源對其轉速和轉向進行無級控制兩套機構在同一軸心上差動工作（亦可同步）：一套負責將高黏度的帶有固相顆粒的熔融液平均分配給造粒噴頭的每個噴孔；另一套則負責將熔融液從噴頭**出，射出的熔融液遇空氣阻力斷裂收縮成一定直徑范圍的球形顆粒。高黏度的熔融液極易堵塞造粒噴頭的噴孔，故造粒噴頭的噴孔只能盡量的大才能較長時間不被堵塞以滿足連續(xù)生產的要求，大的噴孔還必需能制造出工藝要求的一定直徑范圍的球形顆粒。差動造粒獨特的造粒原理可令從D直徑噴孔射出的液柱斷裂為D/2球徑的顆粒，而通常的造粒方法則不能做到這一點。造粒機的工作特點雙電機、雙主軸、二軸同心設置、通過傳動機構帶動造粒噴頭和物料分配裝置；此結構可令高黏度、含有固相顆粒的熔融物料較容易的通過造粒噴頭，在工藝保證的前提下長時間不堵噴頭。造粒機的結構差動造粒機2臺（1開1備），差動造粒噴頭2套（1開1備），造粒機快換支架1套，電控部分1套，詳細情況可參考：差動雙速旋轉造粒機及造粒方法，專利號：00106184.4。造粒機噴頭的性能及特點造粒量（正常）：28t/h,最大30t/h,最小25t/h；粒子合格率：大于?1.0mm的占總量的90%以上；噴頭供料方式：側供料；噴頭布料方式:L型筋板復合布料；噴頭調速方式：變頻無級調速；噴頭錐形整體旋壓成形，材質為321；成品顆粒強度大于20N。詳細情況可參考：差動雙速旋轉造粒噴頭,專利號：60100。2.5冷卻機復合肥生產裝置的冷卻機一般采用轉鼓冷卻機或流化床冷卻機。流化床冷卻機具有尺寸小、布置靈活、不易將產品破碎等優(yōu)點；但操作彈性小,產品顆粒均勻度要求高。相反轉鼓冷卻機操作彈性大,產品均勻度要求低,運行穩(wěn)定可靠。因此,我公司選用轉鼓冷卻機。3高塔熔融噴漿造粒生產尿基復合肥的技術改造尿素熔融器與尿熔緩沖槽的技術改造原設計在尿素熔融器上沒有抽氣筒,氨逸出惡化操作環(huán)境；尿素含水分高,導致成品含水分超標。為解決此問題，我們在尿素熔融器上部增加了一個?325mmX7000mm抽氣筒。尿液泵是高塔熔融噴漿造粒生產復合肥的關鍵設備之一，為保障其正常運行，尿熔緩沖槽中之尿液必須無雜質?，F在的尿熔緩沖槽沒有設計過濾單元，因此，在尿熔緩沖槽特定的部位增設過濾單元，過濾除去如線頭等雜物?；旌喜鄣募夹g改造混合槽是高塔熔融噴漿造粒生產復合肥的核心設備，在生產中2個槽的底部連接管線為?89mm且不保溫，易堵塞，混合槽攪拌機直線型螺旋槳存在攪拌不勻。針對此問題，我們在兩個混合槽中部及上部增加了?159mm管線并進行了蒸汽夾套保溫，把2個槽的底部連接管線由原?89mm改為?159mm，并進行蒸汽夾套保溫；對3組直線型螺旋槳進行了優(yōu)化設計：在長度不變的條件下改成向上翹半圓型，這樣一來可以減少阻力，攪拌均勻，同時最大限度減輕攪拌物料濺到器壁的現象，因料漿濺到器壁后結塊，在振動或溫度變化時，結塊料漿就會脫落堵塞管道，導致系統(tǒng)停車，這是打通全系統(tǒng)工藝之關鍵。通過改造，一是打通了全系統(tǒng)工藝；二是杜絕次品及半成品，降低生產成本；三是提高了成球率，減少了扁平顆粒與細粒；四是料漿混合均勻，提升了成品內在質量；五是確保2h換一次噴頭，提高了塔的利用率及產能。對造粒塔下部小漏斗的技術改造全國生產熔體復合肥的造粒塔，塔高均在90m以上，塔上部噴漿造粒，通過自然冷卻結晶，落到塔下部離地面20m高的大漏斗（上面?17000mm、下面?8600mm、高8000mm）處再接小漏斗（上面?9000mm、下面?800mm、高7400mm），經皮帶運輸機運輸到下一工序。囚噴漿造粒溫度一般在110°C以上，自然冷卻結晶降溫太慢，導致物料溫度高結晶不好而在漏斗內壁結疤，一般而言噴漿造粒在20t/h,隨時間推移漏斗內壁結疤愈來愈厚，最后把漏斗堵死，嚴重時造成系統(tǒng)停車。目前全國在此方面沒有更好的解決方法，一般均采用在漏斗內壁鋪塑料布，只要結疤就抖動塑料布，因塑料布強度低，常出問題，導致系統(tǒng)停車或大塊肥料出現。這些問題是共性問題，也是該領域的難題。顆粒從塔頂自由下落是靠自然冷卻，在此過程中如自然冷卻效果不好，顆粒沒有完全凝固，強度不夠，顆粒與小漏斗相碰就會在此處結疤，重則使系統(tǒng)停車，輕則影響產品外觀質量。為了增加自然通風效果，我們在小漏斗高度的1/3處特殊部位進行改造：在該圓周上均勻增設了一定數量的長方形孔，同時為防止顆粒從該孔泄露，用特定目數的篩網攔截；同時，在塔19層，把原來?219mmX4500mm抽氣筒改為?325mmX6500mm。改造后，增加了通風量，降低了造粒塔通風阻力，減少了塔底結疤，確保了產品外觀質量，解決了因結疤而導致系統(tǒng)停車，保障了系統(tǒng)長周期運行。防止成品結塊、降低成品含水量的技術改造成品含水量與諸多因素有關，除自然因素外，混合槽、混合加熱器等設備設計性能很關鍵。我們在混合槽上部新增1根?219mm自然抽風筒，對混合加熱器改造除塵抽風機管道，由原來的?219mm改為?325mm。改造后，提高了除濕效果，大大降低造粒塔通風阻力，使成品中的水分由原來的1.0％以上降為0.7％以下，有效控制了成品的結塊。成品振