流化床冷却系统的改造

【摘要】本文介绍硝酸磷肥产品在沸腾流化床冷却过程中使用空气除湿机的效果及对原有冷却系统的改造方法。

【关键词】沸腾流化床 冷却系统 空气除湿 改造

1 序言

硝酸磷肥产品因其易吸湿潮解，在产品包装前将产品的温度降低，大大有利于降低产品存贮结块现象的发生，另外可更加方便的进一步对产品进行表面处理以利于产品的长期存储和施用。我车间生产装置建于上世纪八十年代，是我国自行设计和建造的第一套硝酸磷肥生产装置这套装置原设计中无产品冷却系统，自系统投产以来，产品温度一直很高，特别是夏季，产品温度经常达到75～80℃，这就给最终防结块剂的添加带来了很大困难，很多厂家听到这个温度值后，都望而却步，个别厂家即使到厂进行了防结块剂的产品堆包小试，效果也很不理想，产品结块现象严重。随着客户对产品外观质量的逐步提高，2008年公司决定对车间生产系统进行技术改造，增加产品冷却装置。

2 冷却方式的选取

硝酸磷肥产品可选用的冷却方式大致有两种：第一种，滚筒冷却。这种冷却方式设备简单，对物料的适应能力强，理论上可以适应任何直径的颗粒，运行稳定，但是设备占地面积大，冷却效果一般。第二种，沸腾冷却。这种冷却方式设备相对复杂，适用于无凝聚作用的散粒状物料，理论可适应30μm～6mm的颗粒，但占地面积小，因物料呈流态，颗粒与空气充分接触，传热效果好。同时存在在有的区域，夏季温度高、湿度大，物料吸潮严重，流化床的气孔容易堵塞的缺点。

基于上述情况，结合车间装置的实际布局和空间大小，最终选取由上海化工设计院的流化床产品来给产品降温。因我公司处于中原地带，夏季高温、潮湿，为了避免物料在冷却的同时大量吸潮溶化，在沸腾流化床的空气进口处增设由上海翰烨华气源净化科技有限公司生产的采用液氨蒸发制冷的空气除湿机进行空气除湿。

3 沸腾流化床冷却系统的工艺流程及特点

来自振网筛的85℃左右的颗粒物料，经流化床冷却器，冷却至40～50℃左右后由出料阀进入下一道工序，悬浮细粉由高效旋风分离器捕集并返回造粒系统，冷却所用的空气经除湿机除湿后由鼓风机鼓入流化床，净化后空气由引风机直接排入大气。

当空气的相对湿度大于45%时，需要使用除湿机将空气的相对湿度降低，其工作原理是使一定量的液氨在冷端换热器内蒸发降温，通过桥翅片换热，把通过过滤装置过滤后的空气冷却到露点温度以下，使空气中的大部分水蒸气冷凝结成液滴，从而达到降低空气的绝对含湿量的目的。蒸发器就、凝结出的液滴经过自平衡压差排水系统排出除湿机，被冷却除湿后的空气再通过热端换热器经蒸汽加热升温至所需的温度，从而降低空气的相对湿度，达到除湿目的。

这套沸腾流化床冷却系统具有冷却效率高、结构简单、占地面积小、投资低、操作维修方便等优点。另外本系统采用浅床层矩形流化床，可有效减少进出口颗粒的返混，有利于提高冷却效果，同时具有压降低、颗粒磨损小等优点。流化床的分布板纵向倾斜2°并采用新型特殊形式的导向分布板，增加了床层的推进力，促使颗粒的停留时间保持一致，避免一部分颗粒因停留时间过长而造成吸湿结块，从而导致死床现象的发生，同时可有效降低颗粒产品中细粉的含量，提高产品质量。

4 使用效果

这套系统的流化床于2008年10月安装调试完毕后流化床开始投入使用，2009年6月对空气除湿机进行调试并投入使用。2011年5月份对其进行了几处完善改造后，效果更加理想。

5 不足及改造措施

虽然这套系统基本可以满足生产需要，但经过使用发现其有几处设计的不足之处：

5.1 沸腾流化床

5.1.1存在问题

这套沸腾流化床冷却器虽然采用矩形床及使用特殊形式具有一定导向功能的分布板，但从实际运行效果来看，其冷风分布依然存在不均匀的现象。原设计中，由于沸腾流化床的进风口在床的前端，造成沸腾流化床前端空气压力大，形成颗粒物料进入沸腾流化床后，前端约2/5基本没有物料分布（均被高速气流吹飞）。这无疑减少了物料在流化床的停留时间，降低了流化床的冷却效果。

5.1.2改造方案

在流化床分布板下设置挡风板，减小前端空气流量，降低前端空气压力.

2011年5月份，在对这套系统的改造中，也验证了这个方案，经多次试验，确定：挡风板高度为分布板下端空间1/3，前端挡风板与分布板角度45°；中间挡风板安装位置为分布板的2/5处，中间挡风板与分布板角度60°。改造后，物料在流化床内分布均匀，沸腾效果达到理想状态，从《沸腾流化床使用前后料温对照表》可以看出，物料出床温度较改造前，可降低3～5℃，效果令人满意。

5.2 空气除湿机

5.2.1存在问题

（1）除湿机中的液氨及气氨自控阀门均选用自力式调节阀，其调节范围窄，没有自适应环境变化的能力，在开车时，经常出现气氨内夹带液氨，甚至出现换热器桥翅片冰冻堵死的现象这样即损失了液氨的冷量，又给生产带来了一定的困难，甚至会损坏设备。

（2）其后部的蒸汽加热换热器的蒸汽进口设计在上部，排液口在下部，由电控阀根据出口温度调节排放，正常运行时，在换热器内只有蒸汽存在，这就造成在开车时换热器的温度不均衡，出现出口空气上端热，下端凉的现象。

（3）出口温度检测探头设置在除湿机于引风机连接的椎管上。因蒸汽端换热器温度不均衡，经常因出口上端热、下端凉而造成控制器误动作，造成出口温度或湿度超过设定值。

5.2.2改造方案

（1）将液氨自力式调节阀更换为气动自调阀，并设定PID值，使之与露点温度（即通过液氨冷凝器后的空气温度）值关联，并利用露点温度设定值实现液氨进口流量自动调节。

（2）将其后部的蒸汽加热换热器的蒸汽进口改装在下部，排液口在上部，由电控阀根据出口温度调节蒸汽进入量，正常运行时，在换热器内充满由蒸汽冷凝成的热水，这时换热器的温度相对均衡，因而出口干空气的温度也比较均匀。

（3）将出口温度检测探头设置在引风机出口于沸腾流化床连接的风管上，这样出口干空气即使稍有不均匀现象，但通过引风机叶轮的搅动，也会混匀，避免出现因出口温度不匀而引起温度控制器误动作。

6 结论

事实证明沸腾流化床产品用于硝酸磷肥产品的冷却，对于厂房空间较小的我车间来说是最佳的选择。产品经技改后的冷却装置冷却后，温度降到了35℃左右，这也给后续产品包裹工序选择产品防结块剂提供了更广阔的选择空间，保证了产品的质量和松散度，受到广大客户的好评。

参考文献

[1] 梁宝平.干燥设备设计选型与应用实用手册[M].北方工业出版社，2011.4.3

[2] 江善襄.磷酸磷肥和复混肥料[J].化学工业出版社，1991

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