固体无尘冷却器在磷酸二铵生产中的应用

王平飞

(云南云天化红磷化工有限公司 云南开远 661699)

1 现状分析

云南云天化红磷化工有限公司(以下简称云天化红磷公司)180 kt/a磷酸铵生产装置于2001年投产，设计生产能力为90 kt/a。通过一系列的技术改造和工艺指标的优化，至2011年底，磷酸铵装置生产能力已提升至180 kt/a。该装置采用预中和+管式反应器(PR+PN)生产工艺技术，既可生产粒状磷酸二铵，也可生产粒状磷酸一铵和复合肥。在实际生产过程中，由于化学反应温度较高，磷酸铵料浆喷洒在造粒机料床上经黏结、涂布、自成粒3种方式成粒后，通过干燥窑降低产品水分含量，再经筛分、冷却、包装等工序得到磷酸二铵产品。该装置中现有的冷却设备为转鼓冷却窑，通过将磷酸二铵抄起以实现产品的降温，不仅能耗高，而且降温效果不理想，导致产品包装温度较高。产品包装温度高容易产生以下问题：①包装后会出现产品泛白现象，影响产品外观质量；②包装后容易出现结块现象；③包装袋易损坏；④散装库运行费用高。180 kt/a磷酸铵装置温度监测记录如表1所示。

2 固体无尘冷却器工作原理及选型方案

2.1 工作原理

如图1所示，固体无尘冷却器创新性地结合了密相输送原理及传统的板式换热器设计理念，是一种应用于颗粒料冷却的设备。在换热过程中，冷却水在不锈钢传热板内通过，如同传统的液体或气体换热，物料与冷却介质逆向流动以获得较高的传热效率；物料以密相输送的方式自上而下通过不锈钢传热板之间的间隙通道，其移动速度较缓慢，不仅可保证有足够的停留时间，而且不易产生粉尘。在运行过程中，料位控制系统控制设备内部物料满仓运行，以确保固体无尘冷却器保持最佳的运行状态。

表1 180 kt/a磷酸铵装置温度监测记录

2.2 工艺流程

如图2和图3所示，固体无尘冷却器包括湿线工艺流程和干线工艺流程。湿线工艺流程：循环水和脱盐水分别通过循环水泵和脱盐水泵送至板式换热器进行热交换，出板式换热器的循环水经凉水塔冷却后循环利用；经板式换热器冷却后的脱盐水从下部进入无尘冷却器，与颗粒物料逆向换热后从无尘冷却器上部流出并返回脱盐水槽。干线工艺流程：空气通过除湿机后进入无尘冷却器，用于吹散物料，尾气经冷却袋式除尘器后进入尾气洗涤系统。

2.3 选型方案

云天化红磷公司针对180 kt/a磷酸铵生产装置磷酸二铵成品包装温度偏高的问题，决定采用无尘冷却器代替原有的转鼓冷却窑。经核算，需配置1台处理能力为35 t/h的无尘冷却器，其设备参数如表2所示。

表2 无尘冷却器设备参数

经计算，与无尘冷却器配套的设备包括斗式提升机、皮带输送机、除湿机、板式换热器和离心水泵各1台，主要设备参数如下。

(1)斗式提升机：TH400型，提升高度17 m，提升能力80 m3/h。

(2)皮带输送机：B650×6P(4.5+2)×55.4M型，EP200耐酸碱聚酯输送带，输送量50 t/h，带速1.0 m/s，倾角2.44°，功率7.5 kW，整机水平长度26.95 m；减速机型号DCY160-40-1N，速比40，电机型号Y132M-4-7.5kW。

(3)除湿机：处理气量2 500 m3/h，压力0.01 MPa，空气露点10 ℃，含风机和消声器。

(4)板式换热器：热水端为脱盐水，设计压力0.8 MPa，工作压力0.5 MPa，流量60 m3/h，进口温度45 ℃，出口温度30 ℃；冷水端为循环水，设计压力0.8 MPa，工作压力0.5 MPa，进口温度28 ℃。

(5)离心水泵：流量60 m3/h，扬程40 m，功率17.5 kW。

3 运行效果

无尘冷却器于2018年6月投入运行，部分运行数据如表3所示。

无尘冷却器投运后，磷酸铵装置运行平稳，产品包装温度及各项指标均达到工艺要求。从表3可看出，固体无尘冷却器可使磷酸二铵产品的温度由82 ℃下降至53 ℃，平均进出口物料温差为29 ℃，磷酸二铵产品包装温度由54 ℃下降至39 ℃，实现了磷酸二铵产品包装温度控制在低于40 ℃的指标。

表3 无尘冷却器投运后的部分运行数据 ℃

4 效益分析

2016年，180 kt/a磷酸铵装置因产品结块返系统及降价处理的量累计约为7 300 t，按损失100元/t计，共计损失73万元。无尘冷却器投入运行后，大幅降低了磷酸二铵产品包装温度，改善了现场环境，解决了产品泛白、结块、包装袋损坏等问题，提升了磷酸二铵产品外观质量，减少了因质量事故及处理问题产品带来的损失。原冷却系统约有30 000 m3/h的尾气需洗涤处理，改造后尾气处理量仅约2 500 m3/h，大大减轻了企业的环保压力。

5 结语

固体无尘冷却器具有高效、节能、环保的特点，采用固体无尘冷却器代替传统转鼓冷却窑，不仅大幅降低了磷酸二铵产品的包装温度，改善了现场环境，而且减少了尾气洗涤处理量，装置运行稳定，降低了生产成本。