高塔復合肥生產操作中溫度控制

馬子華，劉曉波，程希蘭，楊武偉

（1.中化農業（新疆）生物科技有限公司，新疆 烏魯木齊 830000；2.中化化肥有限公司 臨沂農業研發中心，山東 臨沂 276024；3.臨沂大學，山東 臨沂 276000）

0 引言

我國有400余套高塔復合肥裝置，裝備水平、生產管理水平參差不齊，產品質量、物料能耗水平千差萬別，目前高塔復合肥裝置新、改、擴建熱度仍在持續。筆者就高塔復合肥生產操作中溫度控制對系統能耗、料漿流動性、品種配方等方面的影響進行總結。

1 高塔復合肥生產工藝流程

塔式造粒裝置以熔融尿液為氮源，和磷銨、鉀鹽熔融混合后噴淋造粒生產高濃度復合肥（見圖1）［1］。該工藝具有如下特點。

圖1 高塔復合肥生產工藝流程

（1）塔式造粒充分利用熔融尿素的熱能，物料水含量很低，無須干燥過程，節省能耗。（2）既可以生產高氮復合肥，又可生產高濃度平衡肥、全水溶肥、氨基酸肥、微生物菌肥等特色化品種的復合肥。（3）物料在熔融狀態下進行攪拌混合，因此混合充分，肥料顆粒養分均勻，合格產品占比大于90%，返料量低。（4）產品顆粒外觀晶瑩剔透、光滑、圓潤，粒度均勻，成球率高，粒徑1.00～4.75 mm的顆粒占比達90%以上，水含量低，顆粒強度高，具有較高的市場競爭力。（5）采用單級上塔斗提機，減少了物料轉運次數，設備易維護。（6）熔體造粒裝置基建投資和操作費用通常比常規的固體配料蒸汽造粒裝置要低。

2 高塔復合肥生產中溫度指標控制

高塔復合肥生產控制要點較多，如原料水含量、pH 值、細度，液固質量比，攪拌強度，噴頭內外圈轉速，溫度等，在此僅對高塔復合肥生產系統溫度指標控制作闡述［2］。

高塔復合肥生產裝置中熔融槽、一級混合槽、二級混合槽溫度控制直接影響到熔融液流動性、系統能耗、產品外觀及系統產量；包裹油溫度決定包裹油融化、霧化效果；成品包裝溫度對產品顆粒熱量釋放、顆粒松散度有較大影響［3］。

高塔復合肥生產過程中主要溫度控制指標如表1所示，主要通過調節加入系統的蒸汽溫度、壓力和流量來控制各關鍵點的溫度。一般蒸汽壓力為0.8～1.2 MPa。

表1 高塔復合肥生產過程中主要溫度控制指標

2.1 熔融槽、一級混合槽、二級混合槽溫度控制

適宜的熔融液溫度，可確保熔融液在較低黏度系數下具有良好的流動性，便于后續造粒操作，利于提高成粒率且使產品顆粒外觀均勻圓整，并且可以保持3 個槽所需蒸汽量最少，降低系統蒸汽能耗。混合槽內溫度控制過高，料漿顯稀，所成粒子中扁粒、碎粒、粉粒多，易出現黏結等問題，影響顆粒外觀及成品率；溫度過低，熔融液顯稠，物料混合不均，不熔物多，熔融液流動性差，易堵塞造粒機噴頭，影響系統正常穩定運行。

（1）每種配方肥品種的熔融液溫度控制標準不同，同一配方肥所用原料物性、顆粒大小等不同，熔融液溫度控制標準也不同，具有較小的操作彈性。25-5-10、25-5-5 配方肥，使用氯化銨作原料時二級混合槽溫度控制在95～105 ℃；不使用氯化銨作原料時二級混合槽溫度控制在100～110 ℃。17-17-17配方肥，二級混合槽溫度控制在110～120 ℃。26-0-0 配方肥（使用尿素和填充料），二級混合槽溫度控制在130 ℃左右。

（2）3 個槽的設計、配置不同，熱效率不同，使料漿在熔融槽或混合槽中升溫、降溫速率不同，正常生產操作中溫度控制應不同。

（3）返料作為一種原料加入一級混合槽中，本身的物性及加入量不同，操作中溫度控制標準也不同。

（4）在硝基肥生產中，硝氯基品種肥對3個槽物料溫度及停留時間控制比硝硫基品種肥更為重要。除控制好物料加入順序外（將磷酸一銨加入一級混合槽、氯化鉀加入二級混合槽中），控制好物料溫度及縮短二級混合槽氯化鉀與硝銨磷溶液混合時間尤為重要。如生產硝氯基16-16-16 品種肥，二級混合槽物料溫度控制在135～145 ℃，物料流動性較好，更有利于造粒和提高成品率。硝氯基品種肥生產時，在保證物料良好流動性的前提下，盡可能降低混合液溫度，更有益于造粒［4］。

（5）出現意外停車或短時間停車，3 個槽須保溫，確保開車后物料的流動性正常。一般尿基品種肥，混合槽可在85～110 ℃保溫6 h；硝硫基品種肥，混合槽可在125～135 ℃保溫3 h；硝氯基品種肥，混合槽可在135～145 ℃保溫1～2 h。尿基品種肥的物料溫度隨停車時間延長逐漸下降；硝基品種肥物料溫度正常情況下隨停車時間的延長會逐漸下降，但因硝銨磷的分解加劇并與鉀肥反應，可能物料溫度起始會緩慢上升，后快速上升到160 ℃。出現這種情況時應在現場加強巡檢，若溫度接近170 ℃，高位水槽啟動聯鎖，立即向槽內加水降溫。若加水后溫度仍上升，溫度達到180 ℃以上時立即放槽，人員馬上撤離。

2.2 包裹油溫度控制

不同廠家生產的包裹油的成分、物理性質有所不同，融化溫度也有所差異，一般控制在80～90 ℃。外界氣溫高對融化溫度有所影響，氣溫高時融化溫度可相應降低3～10 ℃，氣溫低時可相應提高3～5 ℃。若包裹油溫度控制過高，蒸汽用量增大、能耗增加，還會導致包裹油中的有效成分出現炭化，影響包裹、防結效果；若包裹油溫度控制過低，包裹油融化效果差，內含部分未融化的凝固體，易堵塞噴頭，霧化效果差，噴灑不均，包裹、防結效果差。

2.3 成品包裝溫度控制

成品顆粒的包裝溫度控制極為重要。受外界溫度、濕度的影響，包裝袋內顆粒溫度梯度變化較大，對產品結塊影響較為明顯。為防止產品在貯存過程中結塊，除使用油粉結合的防結劑外，還需要控制產品包裝溫度。包裝溫度要求低于40 ℃，但它是相對值，包裝溫度應接近存放環境溫度，確保包裝后的產品與外界傳遞能量較少，從而失去水分遷移、化學反應的推動力。目前行業基本配置多為滾筒冷卻后加粉體流冷卻技術，可確保成品顆粒與外界熱交換完畢，粒子內外“冷透”，杜絕在包裝袋內“二次溫升”；嚴禁冷卻后的成品顆粒溫度過低（遠低于環境溫度），防止外界空氣中的飽和水遇成品顆粒冷凝吸附在顆粒表面，造成吸潮。

3 與溫度控制有關的問題及其解決措施

3.1 塔底粉塵量較高

原因分析：（1）熔融液溫度高，造粒機噴出后霧化效果太好，過細顆粒增多；（2）造粒機噴頭外圈部分噴孔被堵塞引起不規則射流；（3）原料雜物多，熔融液不熔物多；（4）進造粒機的熔融液量不穩定，過大或過小；（5）造粒機噴頭內圈轉速過高。

解決措施：（1）嚴格控制熔融槽、混合槽溫度；（2）經常更換噴頭，檢查孔眼形狀；（3）提高原料細度，降低雜物含量；（4）嚴格控制工藝指標，穩定投料量，返料均勻加入；（5）根據不同品種，及時調整內外圈轉速。

3.2 顆粒強度過低，扁粒、碎粒增多

原因分析：（1）熔融液溫度過高，液固界相量增多；（2）原料水含量超標，熔融液水、汽量大；（3）熔融槽、混合槽的抽風量小，汽、氣外排量小或不能排出；（4）噴漿量過大，塔內換熱效果達不到；（5）熔融液在熔融槽、混合槽中停留時間過長，汽、液量變少。

解決措施：（1）調整熔融槽、混合槽溫度，適當降低熔融液溫度；（2）更換使用低水含量原料；（3）及時清理風管、風機；（4）減小生產負荷，控制噴漿量；（5）熔融槽、混合槽液位保持適當，確保攪拌效果良好，液位過高及時溢流。

3.3 塔壁易黏結顆粒物料

原因分析：（1）噴漿量過大，噴頭內部液層增厚，離心壓力加大，噴灑出的物料扇形面積超出預定范圍；（2）噴頭外圈轉速過高，離心力過大，噴灑出的物料超出預定范圍；（3）噴頭上部端板溢料，通常為噴頭內堵塞嚴重，偏流；（4）塔底進風不均或偏流，造成局部粘塔壁；（5）熔融液溫度過高，液固界相量增多，噴灑出的物料超出預定范圍。

解決措施：（1）減小生產負荷，控制噴漿量；（2）調整造粒機噴頭外圈轉速；（3）及時清理造粒機噴頭；（4）調整通風口，塔內風量均勻分布；（5）適當降低融熔槽溫度。

3.4 顆粒出塔溫度高

原因分析：（1）空氣濕度大，環境溫度高，進風量不足；（2）顆粒直徑偏大，表面積變小，熱交換效果差；（3）造粒機噴頭選型有問題，噴灑過度集中，影響熱交換；（4）料漿溫度偏高；（5）噴漿量超出設計產能。

解決措施：（1）補加部分冷風、除濕后的風；（2）減小出塔顆粒粒度；（3）更換噴頭，使噴灑出的物料均勻分布；（4）調整二級混合槽料漿溫度；（5）控制噴漿量。

3.5 顆粒偏大（或偏小）

原因分析：（1）造粒機噴頭內圈、外圈轉速慢（或快）；（2）熔融液溫度低（或高），料漿偏稠（或偏稀）。

解決措施：（1）提高（或降低）造粒機噴頭內、外圈轉速；（2）調節蒸汽用量，提高（或降低）熔融槽、混合槽內溫度。

3.6 產品水含量超標

原因分析：（1）熔融液溫度低，水含量大；（2）噴漿量過大，超出系統設計負荷；（3）3個槽的負壓小，水汽不能及時抽走；（4）原料水含量大。

解決措施：（1）提高3 個槽的溫度，降低水含量；（2）調整生產負荷，減小噴漿量；（3）檢查負壓系統，提高負壓；（4）使用水含量低的原料。

4 結語

綜上所述，溫度是高塔復合肥生產操作中最重要的一個控制指標，每個用戶、每套系統、每個生產品種都不可能完全一致。這就需要各用戶在實際生產中積極、主動摸索各點的溫度控制指標，在保證熔融液具備良好流動性基礎上盡量降低其溫度，減少蒸汽加入量，從而降低能耗。規范操作規程，提升操作人員生產控制和處理異常情況的應急能力，并借鑒其他廠家先進的生產控制及設備升級換代經驗，逐步優化操作控制指標及選用高效能設備，實現產能最大化、能耗最小化，真正實現穩產、高產、精產、優產。