淺談板式水冷換熱器在復合肥冷卻系統的應用

摘 要：近年來，板式水冷換熱器逐步廣泛應用與純堿、尿素、復合肥等化工、化肥生產領域。復合肥冷卻過程中使用好板式換熱器相當關鍵，作者根據長期的生產實踐，剖析其優劣勢及曾經遇到的問題，對其在復合肥冷卻系統應用做了一些簡單總結。

關鍵詞：高塔；轉鼓；換熱器；冷卻；板結；溫度

陽煤豐喜是一個集化肥、化工、化機制造于一體的國家大型煤化工企業集團，化肥、化工產品實物總量360萬噸以上，化工機械設備制造能力5萬噸。主導產品尿素榮獲“國家免檢產品”等稱號，“豐喜”商標2006年被評為“中國馳名商標”。公司擁有124項專利。聞喜復肥分公司是陽煤豐喜的下屬全資分公司，其中高塔復合肥設計產能40萬噸/年，轉鼓復合肥設計產能20萬噸/年，水溶肥3萬噸/年。

1 冷卻效果差，是造成產品板結的重要原因

1.1 造粒塔高度低，產品下塔溫度高，冷卻效果差，致使產品板結

聞喜復肥分公司尿基生產線高塔為2006年建成，在全國屬于第三套復合肥造粒塔，總高95米，然而現在很多復合肥企業高塔都高于120米。因高度較低，產品下塔溫度較高，同時原設計的尿基、硝基生產線采用的冷卻是雙滾筒風冷，無法徹底解決包裝溫度高的瓶頸。尤其高塔復合肥在夏季生產過程中，由于外部環境溫度高、濕度大，成品包裝溫度高，特別硝基復合肥在6-8月份，難以組織生產，夏季包裝口溫度高于40℃，包裝后的產品，堆垛后熱量難以短時間散去，是造成產品板結的重要原因。

1.2 轉鼓工藝采用“單烘單冷”工藝，同樣造成產品板結

聞喜復合肥分公司轉鼓復合肥裝置為2010年6月建設，同年9月份投產。其當初設計規模是10萬噸/年，后經過歷次改造，其產能擴增為20萬噸/年。其裝置，主要是靠購買部分舊設備拼湊而成，所以其設計的“單烘單冷”工藝，烘干、冷卻效果不理想，故無法在夏季高溫情況下進行大批量生產。

2 冷卻系統歷經多次小規模改造，無法從根本解決成品溫度高

因冷卻效果差，包裝口溫度高，2010年-2014年聞喜復肥分公司相關技術人員在高塔、轉鼓進行了幾次重要改造。

2.1 歷年高塔冷卻裝置改造情況

2012年硝基高塔采用“兩滾筒風冷”改為“三滾筒風冷”，后又在滾筒冷卻后，增加循環流化床風冷裝置，但雖有效果，同期產品包裝口下降2-3℃，達到40℃以下，后又考慮到夏季空氣濕度大，又在硝基、尿基成品線，各增加了1臺除濕機，但效果仍不甚明顯。夏季氣溫高于35℃時，產品中水分含量較低，包裝口溫度仍高于38℃，經包裝后的產品部分出現板結。

2.2 轉鼓裝置改造情況

2013-2014年我公司轉鼓裝置經過填平補齊，在原設計10萬噸/年基礎上翻了一番，按時產能進行核算，年能力突破了20萬噸/年，但該套裝置僅限于每年1-5月份，9-12月份生產，6-8月份也因高溫高濕度，被迫停運。在改造前期技術人員注重到“單烘單冷”的工藝缺陷，如增加1臺冷卻滾筒，因滾筒占地面積較大，場地限制，難以施工，改造無法進行。

3 為解決高氣溫下冷卻工藝瓶頸，分別在高塔、轉鼓裝置增加板式水冷器

2014年末，聞喜復肥分公司相關技術人員在與同行業交流過程中，得知山東壽光聯盟、四川美豐，這兩家復合肥公司在高塔硝基復合肥冷卻裝置中，采用板式水冷器換熱器，其原理主要靠低溫循環水的通過不銹鋼板式換熱器移去固體物料熱量，來實現復合肥成品溫度降低。

3.1 尿基、硝基高塔生產線增加板式水冷換熱器獲得喜人效果

在對以上兩家單位進行充分調研后，2015年3月，我們首先對尿基、硝基高塔生產線進行增加板式水冷換熱器的技術改造。根據我公司高塔設計產能，這兩臺板式換熱器設計能力為25噸/時，物料進口溫度≤55℃，物料出口溫度≤35℃，循環水溫度進口≤28℃，出口≤32℃。

2015年8月，尿基高塔復合肥板式水冷換熱器投運。對照情況，參照2014年8月份與2015年8月份對照，室溫33℃。2015年10月，硝基高塔復合肥板式水冷換熱器投運。對照情況，參照2014年10月份與2015年10月份對照，室溫28℃。

3.2 轉鼓裝置新增板式水冷器改造完成，目前試生產穩定，情況良好

高塔板式水冷換熱器的改造成功，激發了技術員工對轉鼓冷卻裝置的改造。2016年4月份對20萬噸/年轉鼓生產線進行了增加板式水冷換熱器的改造。截至2016年6月中旬改造已經完成，目前正在進行試生產。根據目前聞喜復肥分公司生產系統獲取的數據，較去年同期溫度下降了5℃左右，產品包裝溫度控制在35℃以下，取得了良好的冷卻效果。

4 改造效益、效果

尿基生產線增加板式水冷換熱器以后，產品溫度得到大幅度下降，夏季包裝口溫度均控制在30℃左右，同時原雙滾筒冷卻工藝，變更為1臺滾筒冷卻，1臺板式水冷換熱冷卻工藝。停用了1臺滾筒電機、1臺冷氣風機、2條皮帶，取得明顯的節電效益，較該設備投運前，同期電耗下降4kW·h/噸肥。

硝基生產線增加板式水冷換熱器以后，產品溫度得到大幅度下降，夏季包裝口溫度均控制在33℃以下，同時原三滾筒冷卻工藝，1臺循環流化床冷卻工藝，改造后更替為1臺滾筒冷卻，1臺板式水冷換熱冷卻工藝。停用了2臺滾筒電機、1臺循環床鼓風機，3臺冷氣風機、3條皮帶，節電效益尤為明顯，較該設備投運前，同期電耗下降6kW·h/噸肥。

轉鼓生產線采用一風冷、一水冷的冷卻工藝，在國內尚屬首創，從目前試生產效果來看，效益、效果比較滿意。

5 部分存在問題與解決方案

5.1 不是所有的復合肥配方都適用于板式水冷換熱器

板式水冷換熱器在使用過程中，最棘手的問題就是產品堵塞板間。2016年2月份，在我公司硝基生產線生產15-7-25配方中，出現了板式換熱器堵死。生產28-6-6、18-22-5、20-5-20、17-5-21等低鉀配方過程均不存在堵料問題，但在生產含K2O高于25%就出現堵料。故經過近一年的使用摸索，不適應生產K2O含量較高的產品配方，當K2O含量較高時，滾筒風冷仍是最好的選擇。

5.2 嚴格控制成品溫度，防止成品溫度過低

在冬季室溫較低時，如成品出料口的溫度控制低于25℃，仍會造成產品板結，其主要原因在于產品溫度較低時，液體包膜液難以均勻噴涂在產品表面，而致使產品結塊。經驗總結，板式水冷器產品出口溫度不得低于28℃。

5.3 進板式水冷器產品溫度過高，循環水溫過低，同樣造成產品板結

尤其在夏季復合肥生產過程中，產品下塔溫度過高，空氣濕度較大，經風冷后，溫度仍高于65℃，而循環水溫不高于28℃，產品與循環水溫差較大，超過35℃，造成空氣中部分水分子冷凝在產品表面，無形中增加了產品的含水量，致使產品板結。

6 結束語

板式水冷換熱器在復合肥企業應用，無疑是復合肥冷卻工藝的一次革命。經過作者近一年來的技術改造、生產實踐證明，只要做好以上所述，就能較好使用板式水冷換熱器，對防止復合肥成本結塊，降低電耗，節約生產成本，起到積極作用。