淺談板式水冷換熱器在復(fù)合肥冷卻系統(tǒng)的應(yīng)用

摘 要：近年來(lái)，板式水冷換熱器逐步廣泛應(yīng)用與純堿、尿素、復(fù)合肥等化工、化肥生產(chǎn)領(lǐng)域。復(fù)合肥冷卻過(guò)程中使用好板式換熱器相當(dāng)關(guān)鍵，作者根據(jù)長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐，剖析其優(yōu)劣勢(shì)及曾經(jīng)遇到的問(wèn)題，對(duì)其在復(fù)合肥冷卻系統(tǒng)應(yīng)用做了一些簡(jiǎn)單總結(jié)。

關(guān)鍵詞：高塔；轉(zhuǎn)鼓；換熱器；冷卻；板結(jié)；溫度

陽(yáng)煤豐喜是一個(gè)集化肥、化工、化機(jī)制造于一體的國(guó)家大型煤化工企業(yè)集團(tuán)，化肥、化工產(chǎn)品實(shí)物總量360萬(wàn)噸以上，化工機(jī)械設(shè)備制造能力5萬(wàn)噸。主導(dǎo)產(chǎn)品尿素榮獲“國(guó)家免檢產(chǎn)品”等稱(chēng)號(hào)，“豐喜”商標(biāo)2006年被評(píng)為“中國(guó)馳名商標(biāo)”。公司擁有124項(xiàng)專(zhuān)利。聞喜復(fù)肥分公司是陽(yáng)煤豐喜的下屬全資分公司，其中高塔復(fù)合肥設(shè)計(jì)產(chǎn)能40萬(wàn)噸/年，轉(zhuǎn)鼓復(fù)合肥設(shè)計(jì)產(chǎn)能20萬(wàn)噸/年，水溶肥3萬(wàn)噸/年。

1 冷卻效果差，是造成產(chǎn)品板結(jié)的重要原因

1.1 造粒塔高度低，產(chǎn)品下塔溫度高，冷卻效果差，致使產(chǎn)品板結(jié)

聞喜復(fù)肥分公司尿基生產(chǎn)線(xiàn)高塔為2006年建成，在全國(guó)屬于第三套復(fù)合肥造粒塔，總高95米，然而現(xiàn)在很多復(fù)合肥企業(yè)高塔都高于120米。因高度較低，產(chǎn)品下塔溫度較高，同時(shí)原設(shè)計(jì)的尿基、硝基生產(chǎn)線(xiàn)采用的冷卻是雙滾筒風(fēng)冷，無(wú)法徹底解決包裝溫度高的瓶頸。尤其高塔復(fù)合肥在夏季生產(chǎn)過(guò)程中，由于外部環(huán)境溫度高、濕度大，成品包裝溫度高，特別硝基復(fù)合肥在6-8月份，難以組織生產(chǎn)，夏季包裝口溫度高于40℃，包裝后的產(chǎn)品，堆垛后熱量難以短時(shí)間散去，是造成產(chǎn)品板結(jié)的重要原因。

1.2 轉(zhuǎn)鼓工藝采用“單烘單冷”工藝，同樣造成產(chǎn)品板結(jié)

聞喜復(fù)合肥分公司轉(zhuǎn)鼓復(fù)合肥裝置為2010年6月建設(shè)，同年9月份投產(chǎn)。其當(dāng)初設(shè)計(jì)規(guī)模是10萬(wàn)噸/年，后經(jīng)過(guò)歷次改造，其產(chǎn)能擴(kuò)增為20萬(wàn)噸/年。其裝置，主要是靠購(gòu)買(mǎi)部分舊設(shè)備拼湊而成，所以其設(shè)計(jì)的“單烘單冷”工藝，烘干、冷卻效果不理想，故無(wú)法在夏季高溫情況下進(jìn)行大批量生產(chǎn)。

2 冷卻系統(tǒng)歷經(jīng)多次小規(guī)模改造，無(wú)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(fù)肥分公司相關(guān)技術(shù)人員在高塔、轉(zhuǎn)鼓進(jìn)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(fēng)冷”改為“三滾筒風(fēng)冷”，后又在滾筒冷卻后，增加循環(huán)流化床風(fēng)冷裝置，但雖有效果，同期產(chǎn)品包裝口下降2-3℃，達(dá)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(xiàn)，各增加了1臺(tái)除濕機(jī)，但效果仍不甚明顯。夏季氣溫高于35℃時(shí)，產(chǎn)品中水分含量較低，包裝口溫度仍高于38℃，經(jīng)包裝后的產(chǎn)品部分出現(xiàn)板結(jié)。

2.2 轉(zhuǎn)鼓裝置改造情況

2013-2014年我公司轉(zhuǎn)鼓裝置經(jīng)過(guò)填平補(bǔ)齊，在原設(shè)計(jì)10萬(wàn)噸/年基礎(chǔ)上翻了一番，按時(shí)產(chǎn)能進(jìn)行核算，年能力突破了20萬(wàn)噸/年，但該套裝置僅限于每年1-5月份，9-12月份生產(chǎn)，6-8月份也因高溫高濕度，被迫停運(yùn)。在改造前期技術(shù)人員注重到“單烘單冷”的工藝缺陷，如增加1臺(tái)冷卻滾筒，因滾筒占地面積較大，場(chǎng)地限制，難以施工，改造無(wú)法進(jìn)行。

3 為解決高氣溫下冷卻工藝瓶頸，分別在高塔、轉(zhuǎn)鼓裝置增加板式水冷器

2014年末，聞喜復(fù)肥分公司相關(guān)技術(shù)人員在與同行業(yè)交流過(guò)程中，得知山東壽光聯(lián)盟、四川美豐，這兩家復(fù)合肥公司在高塔硝基復(fù)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(huán)水的通過(guò)不銹鋼板式換熱器移去固體物料熱量，來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)合肥成品溫度降低。

3.1 尿基、硝基高塔生產(chǎn)線(xiàn)增加板式水冷換熱器獲得喜人效果

在對(duì)以上兩家單位進(jìn)行充分調(diào)研后，2015年3月，我們首先對(duì)尿基、硝基高塔生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行增加板式水冷換熱器的技術(shù)改造。根據(jù)我公司高塔設(shè)計(jì)產(chǎn)能，這兩臺(tái)板式換熱器設(shè)計(jì)能力為25噸/時(shí)，物料進(jìn)口溫度≤55℃，物料出口溫度≤35℃，循環(huán)水溫度進(jìn)口≤28℃，出口≤32℃。

2015年8月，尿基高塔復(fù)合肥板式水冷換熱器投運(yùn)。對(duì)照情況，參照2014年8月份與2015年8月份對(duì)照，室溫33℃。2015年10月，硝基高塔復(fù)合肥板式水冷換熱器投運(yùn)。對(duì)照情況，參照2014年10月份與2015年10月份對(duì)照，室溫28℃。

3.2 轉(zhuǎn)鼓裝置新增板式水冷器改造完成，目前試生產(chǎn)穩(wěn)定，情況良好

高塔板式水冷換熱器的改造成功，激發(fā)了技術(shù)員工對(duì)轉(zhuǎn)鼓冷卻裝置的改造。2016年4月份對(duì)20萬(wàn)噸/年轉(zhuǎn)鼓生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)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(jīng)完成，目前正在進(jìn)行試生產(chǎn)。根據(jù)目前聞喜復(fù)肥分公司生產(chǎn)系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)，較去年同期溫度下降了5℃左右，產(chǎn)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(chǎn)線(xiàn)增加板式水冷換熱器以后，產(chǎn)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(shí)原雙滾筒冷卻工藝，變更為1臺(tái)滾筒冷卻，1臺(tái)板式水冷換熱冷卻工藝。停用了1臺(tái)滾筒電機(jī)、1臺(tái)冷氣風(fēng)機(jī)、2條皮帶，取得明顯的節(jié)電效益，較該設(shè)備投運(yùn)前，同期電耗下降4kW·h/噸肥。

硝基生產(chǎn)線(xiàn)增加板式水冷換熱器以后，產(chǎn)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(shí)原三滾筒冷卻工藝，1臺(tái)循環(huán)流化床冷卻工藝，改造后更替為1臺(tái)滾筒冷卻，1臺(tái)板式水冷換熱冷卻工藝。停用了2臺(tái)滾筒電機(jī)、1臺(tái)循環(huán)床鼓風(fēng)機(jī)，3臺(tái)冷氣風(fēng)機(jī)、3條皮帶，節(jié)電效益尤為明顯，較該設(shè)備投運(yùn)前，同期電耗下降6kW·h/噸肥。

轉(zhuǎn)鼓生產(chǎn)線(xiàn)采用一風(fēng)冷、一水冷的冷卻工藝，在國(guó)內(nèi)尚屬首創(chuàng)，從目前試生產(chǎn)效果來(lái)看，效益、效果比較滿(mǎn)意。

5 部分存在問(wèn)題與解決方案

5.1 不是所有的復(fù)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(guò)程中，最棘手的問(wèn)題就是產(chǎn)品堵塞板間。2016年2月份，在我公司硝基生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)15-7-25配方中，出現(xiàn)了板式換熱器堵死。生產(chǎn)28-6-6、18-22-5、20-5-20、17-5-21等低鉀配方過(guò)程均不存在堵料問(wèn)題，但在生產(chǎn)含K2O高于25%就出現(xiàn)堵料。故經(jīng)過(guò)近一年的使用摸索，不適應(yīng)生產(chǎn)K2O含量較高的產(chǎn)品配方，當(dāng)K2O含量較高時(shí)，滾筒風(fēng)冷仍是最好的選擇。

5.2 嚴(yán)格控制成品溫度，防止成品溫度過(guò)低

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

5.3 進(jìn)板式水冷器產(chǎn)品溫度過(guò)高，循環(huán)水溫過(guò)低，同樣造成產(chǎn)品板結(jié)

尤其在夏季復(fù)合肥生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)品下塔溫度過(guò)高，空氣濕度較大，經(jīng)風(fēng)冷后，溫度仍高于65℃，而循環(huán)水溫不高于28℃，產(chǎn)品與循環(huán)水溫差較大，超過(guò)35℃，造成空氣中部分水分子冷凝在產(chǎn)品表面，無(wú)形中增加了產(chǎn)品的含水量，致使產(chǎn)品板結(jié)。

6 結(jié)束語(yǔ)

板式水冷換熱器在復(fù)合肥企業(yè)應(yīng)用，無(wú)疑是復(fù)合肥冷卻工藝的一次革命。經(jīng)過(guò)作者近一年來(lái)的技術(shù)改造、生產(chǎn)實(shí)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(duì)防止復(fù)合肥成本結(jié)塊，降低電耗，節(jié)約生產(chǎn)成本，起到積極作用。