浅谈板式水冷换热器在复合肥冷却系统的应用

摘 要：近年来，板式水冷换热器逐步广泛应用与纯碱、尿素、复合肥等化工、化肥生产领域。复合肥冷却过程中使用好板式换热器相当关键，作者根据长期的生产实践，剖析其优劣势及曾经遇到的问题，对其在复合肥冷却系统应用做了一些简单总结。

关键词：高塔；转鼓；换热器；冷却；板结；温度

阳煤丰喜是一个集化肥、化工、化机制造于一体的国家大型煤化工企业集团，化肥、化工产品实物总量360万吨以上，化工机械设备制造能力5万吨。主导产品尿素荣获“国家免检产品”等称号，“丰喜”商标2006年被评为“中国驰名商标”。公司拥有124项专利。闻喜复肥分公司是阳煤丰喜的下属全资分公司，其中高塔复合肥设计产能40万吨/年，转鼓复合肥设计产能20万吨/年，水溶肥3万吨/年。

1 冷却效果差，是造成产品板结的重要原因

1.1 造粒塔高度低，产品下塔温度高，冷却效果差，致使产品板结

闻喜复肥分公司尿基生产线高塔为2006年建成，在全国属于第三套复合肥造粒塔，总高95米，然而现在很多复合肥企业高塔都高于120米。因高度较低，产品下塔温度较高，同时原设计的尿基、硝基生产线采用的冷却是双滚筒风冷，无法彻底解决包装温度高的瓶颈。尤其高塔复合肥在夏季生产过程中，由于外部环境温度高、湿度大，成品包装温度高，特别硝基复合肥在6-8月份，难以组织生产，夏季包装口温度高于40℃，包装后的产品，堆垛后热量难以短时间散去，是造成产品板结的重要原因。

1.2 转鼓工艺采用“单烘单冷”工艺，同样造成产品板结

闻喜复合肥分公司转鼓复合肥装置为2010年6月建设，同年9月份投产。其当初设计规模是10万吨/年，后经过历次改造，其产能扩增为20万吨/年。其装置，主要是靠购买部分旧设备拼凑而成，所以其设计的“单烘单冷”工艺，烘干、冷却效果不理想，故无法在夏季高温情况下进行大批量生产。

2 冷却系统历经多次小规模改造，无法从根本解决成品温度高

因冷却效果差，包装口温度高，2010年-2014年闻喜复肥分公司相关技术人员在高塔、转鼓进行了几次重要改造。

2.1 历年高塔冷却装置改造情况

2012年硝基高塔采用“两滚筒风冷”改为“三滚筒风冷”，后又在滚筒冷却后，增加循环流化床风冷装置，但虽有效果，同期产品包装口下降2-3℃，达到40℃以下，后又考虑到夏季空气湿度大，又在硝基、尿基成品线，各增加了1台除湿机，但效果仍不甚明显。夏季气温高于35℃时，产品中水分含量较低，包装口温度仍高于38℃，经包装后的产品部分出现板结。

2.2 转鼓装置改造情况

2013-2014年我公司转鼓装置经过填平补齐，在原设计10万吨/年基础上翻了一番，按时产能进行核算，年能力突破了20万吨/年，但该套装置仅限于每年1-5月份，9-12月份生产，6-8月份也因高温高湿度，被迫停运。在改造前期技术人员注重到“单烘单冷”的工艺缺陷，如增加1台冷却滚筒，因滚筒占地面积较大，场地限制，难以施工，改造无法进行。

3 为解决高气温下冷却工艺瓶颈，分别在高塔、转鼓装置增加板式水冷器

2014年末，闻喜复肥分公司相关技术人员在与同行业交流过程中，得知山东寿光联盟、四川美丰，这两家复合肥公司在高塔硝基复合肥冷却装置中，采用板式水冷器换热器，其原理主要靠低温循环水的通过不锈钢板式换热器移去固体物料热量，来实现复合肥成品温度降低。

3.1 尿基、硝基高塔生产线增加板式水冷换热器获得喜人效果

在对以上两家单位进行充分调研后，2015年3月，我们首先对尿基、硝基高塔生产线进行增加板式水冷换热器的技术改造。根据我公司高塔设计产能，这两台板式换热器设计能力为25吨/时，物料进口温度≤55℃，物料出口温度≤35℃，循环水温度进口≤28℃，出口≤32℃。

2015年8月，尿基高塔复合肥板式水冷换热器投运。对照情况，参照2014年8月份与2015年8月份对照，室温33℃。2015年10月，硝基高塔复合肥板式水冷换热器投运。对照情况，参照2014年10月份与2015年10月份对照，室温28℃。

3.2 转鼓装置新增板式水冷器改造完成，目前试生产稳定，情况良好

高塔板式水冷换热器的改造成功，激发了技术员工对转鼓冷却装置的改造。2016年4月份对20万吨/年转鼓生产线进行了增加板式水冷换热器的改造。截至2016年6月中旬改造已经完成，目前正在进行试生产。根据目前闻喜复肥分公司生产系统获取的数据，较去年同期温度下降了5℃左右，产品包装温度控制在35℃以下，取得了良好的冷却效果。

4 改造效益、效果

尿基生产线增加板式水冷换热器以后，产品温度得到大幅度下降，夏季包装口温度均控制在30℃左右，同时原双滚筒冷却工艺，变更为1台滚筒冷却，1台板式水冷换热冷却工艺。停用了1台滚筒电机、1台冷气风机、2条皮带，取得明显的节电效益，较该设备投运前，同期电耗下降4kW·h/吨肥。

硝基生产线增加板式水冷换热器以后，产品温度得到大幅度下降，夏季包装口温度均控制在33℃以下，同时原三滚筒冷却工艺，1台循环流化床冷却工艺，改造后更替为1台滚筒冷却，1台板式水冷换热冷却工艺。停用了2台滚筒电机、1台循环床鼓风机，3台冷气风机、3条皮带，节电效益尤为明显，较该设备投运前，同期电耗下降6kW·h/吨肥。

转鼓生产线采用一风冷、一水冷的冷却工艺，在国内尚属首创，从目前试生产效果来看，效益、效果比较满意。

5 部分存在问题与解决方案

5.1 不是所有的复合肥配方都适用于板式水冷换热器

板式水冷换热器在使用过程中，最棘手的问题就是产品堵塞板间。2016年2月份，在我公司硝基生产线生产15-7-25配方中，出现了板式换热器堵死。生产28-6-6、18-22-5、20-5-20、17-5-21等低钾配方过程均不存在堵料问题，但在生产含K2O高于25%就出现堵料。故经过近一年的使用摸索，不适应生产K2O含量较高的产品配方，当K2O含量较高时，滚筒风冷仍是最好的选择。

5.2 严格控制成品温度，防止成品温度过低

在冬季室温较低时，如成品出料口的温度控制低于25℃，仍会造成产品板结，其主要原因在于产品温度较低时，液体包膜液难以均匀喷涂在产品表面，而致使产品结块。经验总结，板式水冷器产品出口温度不得低于28℃。

5.3 进板式水冷器产品温度过高，循环水温过低，同样造成产品板结

尤其在夏季复合肥生产过程中，产品下塔温度过高，空气湿度较大，经风冷后，温度仍高于65℃，而循环水温不高于28℃，产品与循环水温差较大，超过35℃，造成空气中部分水分子冷凝在产品表面，无形中增加了产品的含水量，致使产品板结。

6 结束语

板式水冷换热器在复合肥企业应用，无疑是复合肥冷却工艺的一次革命。经过作者近一年来的技术改造、生产实践证明，只要做好以上所述，就能较好使用板式水冷换热器，对防止复合肥成本结块，降低电耗，节约生产成本，起到积极作用。