氨酸法复合肥生产系统节能改造工程技术方案

氨酸法复合肥生产系统节能改造工程技术方案1.1项目的主要内容本项目的主要内容包括淘汰原有链式燃煤锅炉，新建一台10t/h高效节能锅炉，改进现有的造粒工艺，更换老化耗能的生产电机，以达到系统节能减排的目的。具体内容如下：1、购置1台SHXF10-1.25-A锅炉一台（额定蒸发量10t/h），淘汰企业现有的2台DZL10-1.25-AⅡ锅炉（额定蒸发量10t/h），减少蒸汽用量，提高锅炉热效率，节约一次能源。利用氨酸法造粒新工艺，初产品含水量由原来的7-8%降到了1.5%以下，公司改造原有的2座RSL-280烘干窑炉为1座，减少燃料用量，一定程度上降低了能耗和成本。2、利用氨酸法造粒代替传统的团粒法造粒，采用先进新工艺，增加管式反应器、造粒机头尾密封、尾气洗涤和氨酸计量，并对造粒机内衬进行改造，并自行设计循环用水系统。改造后的新工艺氨酸法造粒技术主要是靠节约蒸汽节能，具体节能体现在锅炉和烘干窑炉节能上，计算时，已以总热量形式计入到锅炉节能效果里，不再重复计算。将产品水分减到1.5%以下，节约蒸汽用量，大大降低烘干能耗，提高生产能力、产品成球率和产品质量。3、购置新节能机电设备101台（套），其中：S11-250kV变压器1台、氨酸法造粒工艺设备67台（套）、氨站设备12台（套）、锅炉辅助设备13台（套）、环保设施8台（套），以更换老化机电、用电设备或重组生产线，同时鼓风机、引风机浆泵等用电设备加装变频器，提高生产率、达到节能用电效果，同时改造中也保留原有的先进变压器S11-800kV一台。1.2生产系统节能改造的总体思路利用新技术、新工艺和新设备进行系统节能改造，尽量使用原有厂房、产地、不再考虑重新征地扩建，以减少生产系统节能技术改造投资。1.3工程技术方案1.3.1燃煤锅炉、窑炉改造1.3.1.1锅炉窑炉改造方案公司现有2台10t/h链条锅炉，型号为DZL10-1.25-AⅡ，额定蒸汽压力1.25Mpa。2台10t/h链条锅炉均为90年代初期的产品，设备老化，效率低，故障率高，开机频繁，实际锅炉效率经测试均为65%，属于低效率、高能耗设备，需淘汰。氨酸法造粒工艺改造年可大量节约蒸汽能，蒸汽最大消耗量由技改前的20吨/小时下降到10吨/小时，每小时可节约蒸汽约10吨。本项目拟购置1台循环硫流化床锅炉（SHXF10-1.25-A），淘汰公司现有的2台10t/h链条锅炉。锅炉加装静电除尘器和碱法脱硫装置对废气进行处理。由于窑炉效率提高，中间产品水分含量减少，项目节能技术改造原来2台RSL-280窑炉为1座。1.3.1.2循环流化床锅炉的特点循环流化床锅炉主要由燃烧系统、气固分离循环系统、对流烟道三部分组成。其中燃烧系统包括风室、燃烧室、炉膛、给煤系统等几部分；气固分离循环系统包括物料分离装置和返料装置两部分；对流烟道包括省煤器、空气预热器等几部分。循环流化床的燃烧方式采用了低温、分级、循环燃烧的方式，既控制了NOx的生成，又可在炉内添加石灰石进行简单的炉内脱除SO2，具有较好的环保性能。?循环流化床确实具有煤种适应性广、廉价脱硫、负荷调节能力强、热效率高等优点，下面对这些优点进行详细地分析。1、燃烧效率高?循环流化床锅炉燃烧属低温燃烧。燃料由炉前给煤系统送入炉膛，送风一般设有一次风和二次风，有的生产还设置三次风。一次风由布风板下部送入燃烧室，主要保证料层流化；二次风沿燃烧室高度分级多点送入，主要是为了保证充足的氧量保证燃料燃尽；三次风进一步强化燃烧。燃烧室内的物料在一定的流化风速作用下，发生剧烈扰动，在高速气流的携带下离开燃烧室进入炉膛，其中较大颗粒因重力作用沿炉膛内壁向下流动，一些较小颗粒离开炉膛进入物料分离装置，炉膛内形成气固两相流，进入分离装置的烟气通过对流烟道内的受热面吸热后，离开锅炉。循环流化床锅炉一大特点是采用分离回料装置。分离回料装置采用两级分离，一级是炉室出口的惯性和百叶窗高温分离，二级是在省煤器后加旋风分离，末燃尽煤粒经旋风筒分离回流至燃烧室继续燃烧。因为循环流化床锅炉高效率的分离装置，被分离下来的颗料经过返料器又送回炉膛，使锅炉炉膛内有足够高的灰浓度，因此，循环流化床锅炉不同于常规锅炉炉膛仅有的辐射传热方式，而且还有对流及热传导等传热方式，大大提高了炉膛的传导效率，使锅炉达到额定出力，锅炉效率达80-85％（计算时取80%）。2、煤种适应性强?

???????循环流化床锅炉对低热值无烟煤、劣质煤、页炭、炉渣石矸等都有很好的适应能力，适应性比煤粉炉、层燃炉好。原因一个是循环流化床配备分离回料装置能够保证煤粒得到充分地燃烧，另外，循环流化床锅炉使煤粒在炉内产生一定的流化，保证煤粒能够得到充分燃烧。国产循环流化床采用较低流化速度（4.5m/s-1.5m/s）较低循环倍率约（10-20），能够减小分离受热面的磨损。此外，循环流化床锅炉不仅可全烧当地煤，还可掺烧邻炉（如链条炉）的炉渣。3、添加石灰石，有较高脱硫效果循环流化床炉内燃烧过程中产生氧化硫与流化床炉燃烧添加剂一氧化钙发生反应：?CaCO3=CaO+CO2????????????????CaO+SO2+（1/2）O2=CaSO4?石灰石脱硫剂在多次循环过程中，延长了与烟气中SO2的接触时间，Ca/S比显着降低，即以少量的石灰石达到较高的脱硫效率，脱硫效果可达95％，产生硫酸钙随渣排出。另外，含有硫酸钙的灰渣是综合利用的好材料。4、添加石灰石，降低了氮氧化物生成量?

???????煤粒和添加的石灰石在炉膛内以800～900℃温度燃烧，可以控制NOX的生成。这是因为生成的NOX被炉子部未燃烧的碳或CaO还原，因此减少的NOX的排放。5、系统简单，运行操作方便?从原煤到落煤经螺旋给煤机进入炉膛；一次风经布风板引入炉膛底部；煤粉（10mm以下）悬空燃烧；二次风从前后墙引入，起助燃搅拌作用；随烟气向炉膛尾部带起走的较大颗粒旋风分离器后返回到炉膛，循环燃烧，进入尾部烟道只剩下很小的灰粒。经过上述简单流程，锅炉即达到应当的蒸汽量，满足汽轮机蒸汽品质要求。经初步估算，使用流化床锅炉厂房，土建费用节约10％左右，与煤粉炉相比，设备费用节约20-30％，运行人员操作的辅机设备少，控制简单。6、灰渣综合利用，前途广泛?渣中有一定的硫酸钙，可作各种建筑材料的掺合料，水泥行业、制砖行业利用灰渣前途最广泛。该炉型推广应用可减少除灰渣场地，对无灰场条件的中小城市而言，不仅可以大大改善环境条件，而且可以推进建材行业的发展，变废为宝，使煤炭发挥综合效益。1.3.2氨酸法造粒工艺改造1.3.2.1现有的造粒工艺公司现有造粒工艺为团粒法转鼓造粒，团粒法转鼓造粒是将粉末状的干物质经计量、混合后，混合料用水或借助肥料盐类的液相黏结剂使之黏结并经受机械作用结成尺寸大小较为均匀的颗粒。其造粒原理是物料依靠表面张力、适量的液相、物料间滚动所产生的挤压力，以及物料在造粒机内正确的运动方向上以小颗粒为核心，在滚动中大吸小附、粘结成球。在一定的时间内滚动的频率越高，成球率就相对越高，颗粒成型后也就越圆整。该造粒工艺的主要缺陷是：（1）配料过程中，烟尘比较大，物料浪费严重。（2）工艺生产中由于混合不均，会出现反应不完全，局部物料粘接、堵塞等现象，影响物料的成球速率。浪费物料、影响品质。（3）造粒成球含水量大，增加了烘干耗能，同时由于终产品含水量大（含水量7%-8%），产品易结块，对产品质量造成不良影响。（4）该工艺只能加热物料到40℃左右，温度较低，物料粘连性差，成球率差，返料严重，返料多次循环，增加耗能，浪费物料。（5）设备老化，生产性能不稳定、能耗大、废气排放难达国标。（6）生产成本高。1.3.2.2拟采用工艺—氨酸法造粒工艺1.3.2.2.1工艺特点改造拟采用的造粒工艺为氨酸法造粒工艺。氨酸法造粒技术工艺是近几年来国内出现的一种最新的复合肥生产技术，与传统复混肥生产工艺相比，氨酸法造粒技术工艺以其低能耗，高品质，低成本，高产量等特点得到了迅速发展，代表了复合肥工艺发展的一个方向。该工艺有如下特点：1、产能高、节能效果显着粉状的物料需在一定的水分、温度和黏结剂的条件下方能造粒，一般情况下物料水分、温度越高成球速率越快，但水分高时将增加烘干负荷，浪费热能，同时产量降低，成本增加。该项目利用气氨和硫酸中和反应所产生未固化的硫酸铵料浆形成物料液相代替水分进行造粒，不需向造粒机内物料喷入水分或蒸汽，从而降低了造粒机内的物料水分，减轻烘干负荷，提高产量。实践证明在同等设备的条件下，当采用氨酸法造粒生产复（混）合肥时比采用团粒转鼓造粒生产同等养分的复混肥可提高产能1.4倍。同时该工艺利用氨和硫酸反应产生的反应热进行造粒，不需再向造粒机内补充蒸汽，从而又降低了蒸汽消耗量和在烘干机中对水分的烘干量，大大节省了能量。2、“三废”排放符合国家相关标准要求复混（合）肥在生产过程中若处理不好往往造成污染物排放超标，污染环境。在该项目改造时，考虑氨酸法造粒过程中尾气温度较高，采用水作为洗涤液吸收气氨时，因氨的溶解度受温度影响吸收率较低且容易饱和造成污染事故。为此公司采取了用稀硫酸做尾气中气氨的吸收洗涤液，处理效果较好。该项目改造后经环保部门的现场检测，废气排放量远远低于国家相关标准中的限值要求，且可大大提高氨的回收率，减少环境污染。该洗涤液使用一定时间时，通过泵送到配酸工序还可作工艺水使用，这样不仅无废水排放，而且还使资源得到充分利用。在氨酸法造粒生产复（混）合肥过程中，整个造粒机在离心风机的作用下处于负压状态，无废气逸出，使造粒操作环境好，职业卫生达到国家相关标准要求。3、不需增加黏结剂氨酸中和反应生成的硫酸铵料浆可代替黏性造粒添加剂，不需在生产工艺中加入膨润土或凹凸棒等黏结剂。并且比添加黏结剂的造粒成球率高，物料返料比低，可大大提高装置生产能力，降低生产成本。4、投资少、生产成本低该项目在原团粒法转鼓蒸汽造粒装置上仅需增加管式反应器、造粒机头尾密封、尾气洗涤和氨酸计量，以及对造粒机内衬进行改造，即可采用目前价格低廉的工业硫酸开发出氨酸法造粒生产复（混）合肥新产品。该产品生产成本相对较低，利润空间大，且该项目在改造过程中投资少，而设备操作范围大。当不采用氨酸法造粒生产复（混）合肥时，该装置还能按原工艺生产出复混肥产品，实现一机双用。5、产品质量好氨酸法造粒生产复（混）合肥的产品水分低，颗粒光滑、圆润、强度高、不结块、便于机械化施肥，产品质量经国家法定部门检验均达到GB15063国家标准要求。1.3.2.2.2工艺流程创新技术氨酸法造粒生产氯基复（混）合肥工艺流程是：浓硫酸和水按比例稀释到一定浓度，冷却后经转子流量计计量进入管式反应器，液氨经汽化后通过涡街流量计计量，同时也进入管式反应器；它们在瞬间产生了剧烈的中和反应，生成温度较高的硫酸铵料浆，并产生压力将料浆喷入转鼓造粒机内；从配料岗位电子皮带秤计量后的氯化钾（或硫酸钾）、磷酸一铵、尿素（或氯化铵）经混合、粉碎输送到转鼓造粒机内，粉状物料与硫酸铵料浆混合，形成一定液相的固溶体，在转鼓造粒机内滚动造粒，同时在高温下各物料间发生复分解反应生成复盐。造粒过程产生的尾气经文丘里洗涤器洗涤后放空。造粒后的物料再经过烘干、冷却、筛分、包膜（防结块）、计量、包装后为成品，其中筛分后的大颗粒物料经粉碎后再与筛分下的小颗粒物料一起返回造粒机内重新造粒。其工艺流程见图5-1。1、新增管式反应器和硫酸、液氨计量项目拟在转鼓造粒机上增加了1台管式反应器，其规格为：直径108mm×2500mm，材质为316L；关于硫酸、液氨的计量问题，在硫酸输送管线上增加了1个耐腐蚀转子流量计，在气氨输送管线上增加1台涡街流量计；考虑到管式反应器操作不正常或停车时的堵塞问题，在管式反应器上又增设了一套蒸汽吹扫系统，当生产操作不正常或需停车时，打开蒸汽阀门进行吹扫。该管式反应器安装在造粒机入口端，其出口管平行伸入造粒机内。当硫酸与液氨进行中和反应时，便产生了压力，从而将料浆直接均匀喷到造粒机内的物料上，使物料与料浆充分混合滚动造粒，确保了物料成球率。图5-1氨酸法造粒生产复（混）合肥工艺流程示意2、造粒机的改造（1）为便于氨酸法造粒过程中产生废气的收集、处理，金色时代农资有限公司在造粒机的两端增加了头、尾密封装置。（2）为解决造粒机的粘壁问题，金色时代农资有限公司对造粒机内壁进行了改造，更换了内壁衬里材料和结构。（3）原造粒机内壁衬不锈钢板，目的是解决介质腐蚀和粘壁问题，但由于气氨、硫酸反应剧烈，物料极为黏稠，经常需要停车清理，影响设备的正常运转和开车率。金色时代农资有限公司针对这一问题采取了在造粒机内壁衬一层由若干块耐酸、耐磨、耐高温天然橡胶板组成的橡胶内衬，并在造粒机筒体上增设了数个气孔，使其运转过程中在物料重力和大气作用下，橡胶衬板产生周期性的抖动使物料自然脱落，防粘壁效果相当明显。3、新增造粒尾气处理系统由于硫酸与气氨在剧烈的反应过程中放出大量的热量，并使稀硫酸中的水分得到闪蒸，将产生大量的水蒸气，同时还有少量的气氨逸出。该气体若不经处理直接排放，既污染环境又浪费资源。为此金色时代农资有限公司新增一台旋风除尘器（型号：PH-02-XLD-10.5）和一套文丘里洗涤器，对该气体进行处理。预计尾气处理效率达到99%，保证了尾气的达标排放。其中尾气洗涤器的特点有：卧式设计，操作方便，性能可靠；尾气可以经不同浓度洗涤水的多次洗涤；专业的高速雾化喷头，尾气得到洗涤并冷却；采用耐腐玻璃钢制作，设备运转寿命十年以上；多档填料、喷头洗涤、阻力较低，满足尾气达标排放。旋风除尘器的特点有：独特的结构设计，有效提高除尘效率，可达到98%以上；内部采用自洁装置，防止粘性物料粘壁而影响除尘效率而影响设备运行；外部采用蒸汽伴热，以防止尾气温度低于露点而引起物料粘壁现象；采用新颖的排料方式，实现连续自动排料。4、循环用水工艺中自行设计循环用水系统。使生产用水尽可能回收循环使用，以达到环保节水的目的。1.3.3机电设备改造1.3.3.1现有机电设备情况公司现有S11-800kV变压器1台及S9-250kV变压器3台，其中1台S11-800kV变压器刚添置不久，性能及节能效果良好，3台S9-250kV变压器使用时间长久，有所老化，产品落后，能耗较大有待更换。主要生产用电设备201台（套），设备大部分老化落后，亟待改造。公司机电设备总功率1461.50kWh，外加10％照明、办公和其他用电，公司改造前设备总功率为1612.05kWh。1.3.3.2机电拟改造情况1、变压器改造：S11是目前推广应用的低损耗变压器。S11型变压器卷铁心改变了传统的叠片式铁心结构。硅钢片连续卷制，铁心无接缝，大大减少了磁阻，空载电流减少了60%～80%，提高了功率因数，降低了电网线损，改善了电网的供电品质。连续卷绕充分利用了硅钢片的取向性，空载损耗降低20%～35%。运行时的噪音水平降低到30～45dB，保护了环境。非晶合金铁心的S11系列配电变压器系列的空载损耗较S9系列降低75%左右，但其价格仅比S9系列平均高出30%，其负载损耗与S9系列变压器相等。故技改拟采用S11变压器2台。保留工厂原有的1台S11-800kV的变压器，新增1台S11-250kV的变压器，淘汰原有的台S9-250kV变压器，已达到节能减耗目的。2、机电设备改造：技改拟购置新设备101台（套），氨酸法造粒工艺设备67台（套），氨站设备12台（套），锅炉及辅助设备13台（套），环保设施8台（套）及新增的1台S11-250kV的变压器；以更换老化设备、重组新工艺生产线，提高产能，减少能耗。拟改造后设备总功率897.5kWh。根据设备总功率加10％照明、办公和其他用电，公司节能技术改造后总用电功率987.25kWh。较现有能耗水平，大幅度下降。3、鼓风机、引风机、泵、浆泵等用电设备加装变频器节电：变频调速技术以其节能、操作方便、控制性能高、故障率低，在节能技术改造中得到了合理应用，实现了机电设备一体化，为企业节能、提高自动化管理水平奠定了良好基础。变频调速器的使用可以取代落后的直流同步传动系统，极大地提高了电气传动水平。如对循环风机的调节，采用变频自动调节风机转速，即可达到理想的节电效果。根据流体力学原理可知，在变频运行时，鼓风机、引风机、泵等较大功率的设备根据生产需要可自动调整电机的转速下降，电机的输入功率也迅速降低，如电机转速下降一半时，风机、泵的轴功率只有实际满负荷的12.5%，从而节能的潜力是非常大的。技改后，大功率的鼓风机、引风机、泵等设备加装频器节电。拟选用矢量变频器的基本参数如下：输入电压：380V，－15％～＋15％额定功率：1.5kW～132kW输入：320～430V，47～63Hz输出：0～380V，0～600Hz1.4改造前后工艺流程图对比图3-1企业现有复合肥生产工艺流程图（同前图）图5-1氨酸法造粒生产复（混）合肥工艺流程示意（同前图）1.5改造前后设备对比情况表5-2改造前生产设备序号名称规格型号单位设备功率（kW）数量总功率(kW)备注一锅炉窑炉设备1366.51锅炉DZL10-1.25-AⅡ台1进水泵台7.517.5备用一台锅炉鼓风机2极台313锅炉尾气风机2极台111112窑炉RSL-280台2窑炉鼓风机2极台7.5215窑炉尾气风机2极台15230二生产线设备12713991搅拌机电机6极台11101102输送带电机6极台116663输送带电机6极台1.510554原料粉碎机4极台155755返料粉碎机4极台155756造粒筒电机8极台115557烘干机电机4极台3072108冷却机电机4极台2261329烘干筒引风机电机4极台22817610冷却筒引风机电机4极台1188811一级滚筒筛电机8极台7.5537.512二级滚筒筛电机8极台7.5537.513成品滚筒电机4极台7.5537.514分级筛电机8极台7.5537.515提升机电机台1.5316.516引风机电机台2.537.517喷浆电机台1.5316.518配料计量设备台2.537.519产品流水线拆边封包设备4极台33920产品流水线拆边封包设备4极0.7532.2521防结块剂自喷设备1极台0.7532.2522电机Y160M1-2台1133323电机Y160M-4台1144424电机Y160L-6台1122225电机Y132M-4台7.521526电机Y160M-6台7.521527电机Y132M2-6台1.5316.5三辅助设备台6301搅拌机减速机8＃台102输送带减速机250㎜台203造粒筒减速机500㎜台54烘干机减速机650㎜台55冷却机减速机650㎜台36一级滚筒筛减速机350㎜台57二级滚筒筛减速机350㎜台58成品滚筒减速机500㎜台59分级筛减速机350㎜台5合计2001461.5表5-3（改造后）30万吨/年氨酸法造粒工艺设备一览表（单位：kW）序号设备名称设备型号单位电机功率数量总功率备注一锅炉窑炉7451锅炉SHXF10-1.25-A1进水泵7.517.5另备用一台锅炉鼓风机2极414锅炉尾气风机2极111112窑炉RSL-2801窑炉鼓风机2极7.517.5窑炉尾气风机2极15115二生产线设备40528.41自动配料机DEL-DEM申克台222442混料机LB2200×500台151153破碎上料皮带B650×20000台1.511.54卧式链破WP700台37.5137.55造粒上料皮带B650×32000台111116转鼓造粒机ZG22082200×8000台451457烘干上料皮带B650×12000台111118烘干机HG2424Φ2400×24000台551559烘干出料皮带机B650×15000台1.511.510冷却机LQ2222200×22000台3713711筛分上料皮带B650×20000台7.517.512滚筒筛分机GS2007台15115131#返料皮带B650×6000台515142#返料皮带B650×6000台31315二冷上料皮带B650×10000台31316二次冷却机LQ1614台1511517精筛提升机TH400×6000台1.511.518振动筛风机ZDS1404台4.414.419包膜机BM1605Φ1600×5000台1111120防结块喷涂装置PT1000台1.511.521成品皮带机B650×10000台31322返料斜提升TP160台31323自动套袋包装机DCS-50K/ST双秤台1511524成品料仓2200×2200台01025燃烧炉构件RSL-280台23626烘干引风机4-72No12C台1534527喷射引风机PS1500×4800台1511528冷却引风机4-72No10C台2224429冷却引风机4-72No6C台1523030迷宫除尘砖混台02