一种“一炉供两烘”的热风系统

周少华，卢 康

（安徽中元化肥股份有限公司，安徽 宿州 234000）

安徽中元化肥股份有限公司（以下简称公司）有 2 套 200 kt/a 高塔复合肥装置，1 套 100 kt/a 氨酸转鼓复合肥装置，其中氨酸转鼓复合肥装置为两级烘干工艺设置，原配套2 台燃煤热风炉。2018 年，由于环保压力加大，该公司实施了热风系统“煤改气”技术改造，为节约企业成本，公司探索并实施了单台天然气热风炉供两级烘干机的技术方案，现简要总结如下。

1 工艺流程变动情况

1.1 原有工艺流程

固体原料人工拆包后经计量设备计量，输送至造粒机内；液体原料硫酸、液氨及洗涤液通过管式反应器反应后喷洒到造粒机料幕上进行造粒，造粒机料床内埋有蒸汽管道及氨分布器，分别通入蒸汽和气氨，对造粒情况进行调节。造粒机出料依次输送至两级烘干机进行干燥，干燥后经粗筛、细筛两级筛分后合格品进入冷却机，冷却后依次进入成品筛分、包膜及包装工序。筛分下来的大颗粒经破碎机破碎后与小粒子一起进入返料系统。两级烘干机配置有热风系统、引风除尘系统，造粒机设有尾气洗涤系统。

烘干工段、热风工段原有工艺流程：造粒机出料经皮带机输送至一级烘干机，一级烘干机出料由斗式提升机输送至二级烘干机，二级烘干机出料由皮带机输送至筛分系统。一级烘干机配有1台燃煤热风炉及鼓风机、引风机，另配有冷配风机1 台；二级烘干机配有1台燃煤热风炉及引风机。其中一级烘干机引风机及二级烘干机引风机均为变频风机。原烘干系统具体流程见图1。

图1 原烘干系统工艺流程

1.2 “煤改气”后工艺流程

烘干工段、热风工段技改后工艺流程：造粒机出料经皮带机输送至一级烘干机，一级烘干机出料由斗式提升机输送至二级烘干机，二级烘干机出料由皮带机输送至筛分系统。热风工段技改后撤销二级烘干机燃煤热风炉，撤销一级烘干机冷配风机，设置天然气热风炉及其鼓风机替代原一级烘干机燃煤热风炉及其鼓风机，同时向一、二级烘干机提供热风。其中一级烘干机引风机、二级烘干机引风机及新设天然气热风炉鼓风机均为变频风机。

另外，公司2套高塔装置熔融尿素、一二级混合槽保温及加热均需使用中压蒸汽（压力0.9～1.2 MPa，温度180 ～250 ℃），中压蒸汽热量被利用后变为低压蒸汽（压力0.1 ～0.2 MPa，温度100 ～200 ℃），一般直接排放掉。为降低天然气消耗，节约成本，利用本公司2套高塔装置低压余热蒸汽的低位热能，在天然气炉及其鼓风机中间设置一台蒸汽换热器，将高塔装置使用后的低压蒸汽接入换热器，给冷空气进行预热，提高进入天然气炉的空气温度，在烘干热量需求一定的情况下，可以降低天然气消耗。“煤改气”后烘干系统具体流程见图2。

图2 “煤改气”后烘干系统工艺流程方块图

2 热量计算及设备选型

2.1 热量计算

基本参数：产量20 t/h、煤耗30 kg/t、煤热值25 115 kJ/kg、燃煤炉热效率80%。

2.2 设备选型

2.2.1 燃气热风炉选型

根据2.1中热量计算，选用RQ-400（Z）型直燃式燃气热风炉，具体参数：最大供热量15 069 066 kJ/h，热效率90%，工作温度≤800 ℃，设计压力1 000 Pa，工作介质天然气，燃料天然气热值35 579 kJ/m3，天然气消耗量≤470 m3/h。

2.2.2 燃气热风炉鼓风机选型

原配套风机风量参数：一级烘干机冷配风机（技改后拆除）风量28 000 ～36 000 m3/h； 一级烘干机的配套引风机（带变频）风量129 668 m3/h；二级烘干机的配套引风机（带变频）风量31 197 ～38 997 m3/h。

经一、二级烘干机引风机风量等参数计算（计算过程略），天燃气炉配套鼓风机风量约50 000 m3/h，选用4-72-12C-75型鼓风机，具体参数如下：风量53 978～ 75 552 m3/h，风压2 172 ～ 2 746 Pa。

3 本方案优势分析

3.1 减少1台天然气炉的投资成本

原有实施装置为2 套燃煤热风炉系统供两级烘干机热量，实施“煤改气”后本应设置2 套天然气热风炉匹配两级烘干机烘干需求，而本方案充分利用两级烘干机引风机的变频设置，经过充分论证，提出了单台天然气热风炉供两级烘干机热量的方案，减少了1 台天然气热风炉的投资，节约资金约30万元。

3.2 节约人员工资

原有装置每台燃煤热风炉需配备1 名司炉工，2台燃煤热风炉三班倒就需要6 名司炉工，本方案施行后，天然气热风炉使用简单，操作方便，运行稳定，其工作量仅为开停机及巡检，可以并入其他岗位，这样就减少了6 名司炉工，按照每人月薪3 000元计算，年节约人员工资21.6万元。

3.3 利用“低位热能”降低天然气消耗

换热器投用后，经2018 年10—12 月生产实践表明，可提高风温20 ～40 ℃，按提高30 ℃进行计算，技改后鼓风机风量为53 978 ～75 552 m3/h，按照平均风量50 000 m3/h 计算，20 ℃空气比热容为1.004 kJ/（kg·K），密度为1.29 kg/m3，则换热器为冷空气提供热量为1 942 737 kJ。

燃气炉热效率为90%，则提供上述热量需要天然气量为60.7 m3/h。

按照氨化装置年产量100 000 t，日产量400 t 计算，年生产时间为6 000 h，天然气价格为3.26 元/m3，则年节约天然气消耗成本为1 187 292元。

3.4 产品外观的“美白”

燃煤炉烟气中夹杂燃烧不充分的杂质及挥发物，在烘干过程中对产品外观颜色有轻微的影响，改成燃气炉后这种影响则不复存在。

4 结束语

本方案充分利用两级烘干机引风机变频功能的优势，将原有2套燃煤热风炉系统变为1套燃气热风炉系统，减少1套燃气炉直接投资，减少6名热风岗位司炉工，增设的余热蒸汽换热器节约了大量天然气消耗费用，为企业节约了大量成本，同时也解除了原煤、煤渣堆场及燃煤尾气带来的污染问题。这种设计思路为设置类似“两级烘干”工艺的转鼓复合肥企业在“煤改气”实践中提供了一种具有较大降本增效优势的新颖设计方案。