利用滾筒生產(chǎn)線進(jìn)行生物有機(jī)肥項(xiàng)目改造

崔尚寶，董正遠(yuǎn)，肖 朋，楊恒哲，王婷婷，高進(jìn)華

美國(guó)等農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家有機(jī)肥料用量約占肥料總用量的50%；我國(guó)商品有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模，但有機(jī)肥料施用占比不到10%。

史丹利農(nóng)業(yè)集團(tuán)股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱公司）有機(jī)肥產(chǎn)品銷量占比約為1.65%。公司有機(jī)肥原料來源、成分復(fù)雜，且外協(xié)代加工產(chǎn)品的產(chǎn)品指標(biāo)和產(chǎn)品質(zhì)量，公司無法直接掌控，存在有機(jī)肥料質(zhì)量管理的隱患。為滿足市場(chǎng)需求，穩(wěn)定公司有機(jī)肥的產(chǎn)品指標(biāo)和產(chǎn)品質(zhì)量，分析、總結(jié)生產(chǎn)加工經(jīng)驗(yàn)，公司在原有生產(chǎn)廠區(qū)對(duì)閑置的滾筒復(fù)合肥生產(chǎn)裝置進(jìn)行升級(jí)改造，建設(shè)一條100 kt/a的生物有機(jī)肥生產(chǎn)線。

1 生物有機(jī)肥生產(chǎn)工藝

生物有機(jī)肥是以生物有機(jī)質(zhì)為主要原料，經(jīng)過發(fā)酵熟化后，加入微生物菌劑以及其他輔助原料生產(chǎn)的顆粒狀有機(jī)肥料。

1.1 微生物菌劑發(fā)酵

以菌體存活率為80%、菌體回收率為90%、發(fā)酵液放罐時(shí)活菌數(shù)為200億/mL枯草芽孢桿菌菌劑、發(fā)酵液發(fā)酵前后體積比為0.9計(jì)算，則年生產(chǎn)10萬t活菌數(shù)為3億/g的生物有機(jī)肥共需發(fā)酵液的體積約為2 315 m3。

發(fā)酵周期定為3 d，以每年300個(gè)工作日計(jì)算，裝液量按75%計(jì)，為了保障生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，經(jīng)計(jì)算分析可選擇3個(gè)容積10 m3的發(fā)酵罐。

發(fā)酵出來的中間產(chǎn)物為液體菌液，可直接添加到有機(jī)肥中。如計(jì)劃生產(chǎn)固體菌劑，需設(shè)置離心、干燥設(shè)備，對(duì)液體菌劑進(jìn)行再加工。

1.2 有機(jī)質(zhì)原料發(fā)酵

豆粕、稻殼粉、發(fā)酵菌等原料通過配料攪拌、熟化、翻堆等過程，完成發(fā)酵過程，以備生物有機(jī)肥造粒車間使用。有機(jī)肥原料發(fā)酵為好氧發(fā)酵工藝，采用槳葉式翻拋機(jī)（槳葉旋轉(zhuǎn)齒式、可正反轉(zhuǎn)）切削翻拋物料，翻拋時(shí)可使有機(jī)物料向后移動(dòng)，每翻一次向后移動(dòng)約2.2 m。

有機(jī)質(zhì)原料發(fā)酵流程簡(jiǎn)單，但過程控制復(fù)雜，特別是在配料的科學(xué)性和水分、通風(fēng)、溫度控制上需要很強(qiáng)的操作經(jīng)驗(yàn)。堆肥過程中，主要控制好溫度的變化。完整的堆肥過程由低溫、中溫、高溫和降溫4個(gè)階段組成。堆肥溫度一般維持在50～60℃，最高時(shí)可達(dá)到70～80℃。堆肥溫度逐漸升高的過程，是堆肥無害化處理過程。發(fā)酵前期為升溫階段，中期為高溫持續(xù)階段，后期為降溫階段。

在物料入槽24～48 h后開始用長(zhǎng)度50 cm以上的溫度計(jì)多位置測(cè)量堆肥溫度并做好記錄，視溫度測(cè)量情況進(jìn)行翻堆，直到溫度下降到45℃進(jìn)入后期腐熟階段。當(dāng)堆肥溫度在45～65℃時(shí)，48 h翻堆1次，但當(dāng)堆肥溫度上升到70℃以上時(shí)，須立即進(jìn)行翻堆，以提供氧氣、散熱使物料發(fā)酵均勻；翻堆務(wù)必均勻徹底，盡量將底層物料翻堆至中上部，以便充分腐熟，翻堆的頻率視有機(jī)肥腐熟度而定。發(fā)酵溫度控制在70℃以下，一般在15～20 d能達(dá)到無臭效果（具體視發(fā)酵溫度及持續(xù)時(shí)間而定），即發(fā)酵腐熟完全。腐熟后的物料較發(fā)酵前顏色偏深、偏暗，為褐色或暗褐色；物料較松散，手握不黏連；有發(fā)酵香味或泥腥味，無臭味。

發(fā)酵中如發(fā)現(xiàn)物料過干，應(yīng)及時(shí)在翻堆時(shí)噴灑水分，確保順利發(fā)酵。

1.3 有機(jī)肥造粒

1.3.1 生產(chǎn)工藝

各種原料配比由中控室分散控制（DCS）系統(tǒng)控制，完成自動(dòng)配料。經(jīng)計(jì)量的原料經(jīng)過皮帶機(jī)先進(jìn)入立式破碎機(jī)，將原料中的大塊和粗篩返料粉碎；混合原料與來自細(xì)篩的細(xì)返料、旋風(fēng)除塵器和布袋除塵器的返料匯合于輸送帶，后進(jìn)入2臺(tái)圓盤造粒機(jī)，再經(jīng)過輸送機(jī)送入滾筒造粒機(jī)進(jìn)行二次造粒。成粒后的濕物料送到一級(jí)烘干機(jī)，完成顆粒狀物料的脫水干燥過程。烘干后的物料經(jīng)輸送帶進(jìn)入一級(jí)冷卻機(jī)，冷卻后的物料不容易堵篩網(wǎng)，物料經(jīng)爬坡皮帶機(jī)先進(jìn)入粗篩將大顆粒篩除，后進(jìn)入細(xì)篩去除細(xì)粉。篩出的合格物料經(jīng)進(jìn)入二級(jí)烘干機(jī)烘干，水分達(dá)標(biāo)的物料進(jìn)入二級(jí)冷卻機(jī)冷卻，冷卻過程主要是由自然空氣與物料熱交換以達(dá)到降溫作用，同時(shí)也可將顆粒表層尚未擴(kuò)散的水分移除，進(jìn)一步降低物料水分。冷卻后物料溫度一般在45℃左右。

冷卻后的物料經(jīng)過精篩進(jìn)料帶進(jìn)入成品滾筒篩再次篩分，成品進(jìn)入計(jì)量帶計(jì)量后進(jìn)入包裹機(jī)包膜。包膜控制系統(tǒng)根據(jù)成品量自動(dòng)調(diào)節(jié)計(jì)量泵噴膜量、撲粉喂料機(jī)撲粉量，菌劑流量與成品量按比例聯(lián)鎖，菌劑流量控制可通過變頻控制菌劑泵實(shí)現(xiàn)。成品經(jīng)輸送帶送入成品料倉，經(jīng)過包裝秤包裝后，即可由機(jī)械手碼垛機(jī)碼垛貯存至成品庫。

有機(jī)肥造粒生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

圖1 有機(jī)肥造粒生產(chǎn)工藝流程

1.3.2 過程關(guān)鍵控制點(diǎn)

根據(jù)配方通知單在DCS中控界面設(shè)定原料配比，按操作規(guī)程對(duì)生產(chǎn)設(shè)備依次開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，計(jì)量秤事先校核完成，設(shè)備開啟之后按照作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)書調(diào)節(jié)各設(shè)備參數(shù)。

投料崗位：投料時(shí)先核對(duì)原料信息與配方通知單是否一致，如果不一致及時(shí)通知值班主任更換原料。生產(chǎn)過程中及時(shí)投料，確保料倉不斷料，并清理好現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生。

造粒崗位：根據(jù)造粒機(jī)內(nèi)及出料皮帶上的物料狀態(tài)及時(shí)調(diào)節(jié)蒸汽和水流量；及時(shí)與一級(jí)烘干機(jī)司爐溝通一級(jí)烘干機(jī)爐尾物料狀態(tài)，并以此調(diào)整蒸汽和水流量。

烘干崗位：一級(jí)烘干機(jī)機(jī)頭溫度保持在600～800℃，機(jī)尾溫度保持在60～80℃；二級(jí)烘干機(jī)機(jī)頭溫度保持在400～500℃，機(jī)尾溫度保持在50～70℃。注意觀察烘干機(jī)機(jī)尾物料狀態(tài)，并與造粒崗位及時(shí)溝通。

成品崗位：根據(jù)用戶需要選擇合適的包裝袋，控制包裝質(zhì)量偏差在0.1%以內(nèi)，確保包裝袋完好無損，包裝后轉(zhuǎn)運(yùn)至成品倉庫。

2 平面布置

2.1 車間布置

車間布置如圖2所示。

圖2 車間布置

2.2 車間主要設(shè)備布置

改造后主要設(shè)備見表1。

表1 改造后主要設(shè)備

造粒車間設(shè)備平面布置圖見圖3。

圖3 有機(jī)肥造粒車間設(shè)備平面布置

3 改造投資與收益

3.1 主要投資

（1）微生物發(fā)酵裝置150萬元；（2）有機(jī)質(zhì)原料發(fā)酵翻拋設(shè)備50萬元；（3）造粒車間工藝改造500萬元，包括原有廢棄設(shè)備拆除、新增環(huán)保設(shè)備等；（4）電力系統(tǒng)，高壓線改造及高低壓配電柜投資約90萬元；（5）車間土建施工（含拆除轉(zhuǎn)運(yùn)）200萬元。以上投資合計(jì)約990萬元。

3.2 成本核算

有機(jī)肥生產(chǎn)成本核算見表2、表3。

表2 原料及能源消耗成本核算

表3 有機(jī)肥生產(chǎn)人工、包裝、制造及其他費(fèi)用成本核算元/t

由表2、表3可知，生物有機(jī)肥w（有機(jī)質(zhì)）60%，生產(chǎn)成本約965元/t，市場(chǎng)出廠價(jià)約1 300元/t，有機(jī)肥凈利潤(rùn)按335元/t，生物有機(jī)肥市場(chǎng)穩(wěn)定后銷量10萬t/a，利潤(rùn)可達(dá)3 350萬元/a。項(xiàng)目效益非常可觀。

4 結(jié)論

生物有機(jī)肥主要以發(fā)酵豆粕、米糠粉、糠醛渣等植物原料，經(jīng)過發(fā)酵、陳化后再進(jìn)行造粒。產(chǎn)品w（有機(jī)質(zhì)）50%以上，w（N+P2O5+K2O）≥5%，生產(chǎn)過程安全環(huán)保，經(jīng)濟(jì)效益明顯，為公司增加新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。經(jīng)過改造后試生產(chǎn)，班產(chǎn)量超過100 t，生產(chǎn)成本測(cè)算完全符合預(yù)期，因此該項(xiàng)目的改造是完全成功的，具體可推廣性和復(fù)制性。