復混肥以其適應性強、配方靈活、肥效明顯和施用方便，越來越受到用戶的歡迎，市場廣闊。20世紀80年代我國開始普及復混肥生產(chǎn)，至今已成為肥料生產(chǎn)的重要力量，形成了多種具有特色的專用肥料，裝置規(guī)模也從初期的10～20 kt/a逐漸擴大至100 kt/a或更大，詢問建設(shè)更大規(guī)模的廠商近年來也明顯增多。應東北某廠要求，我廠于1999年承擔了該廠一期建設(shè)300 kt/a、總規(guī)模年產(chǎn)百萬噸裝置的主體設(shè)計，現(xiàn)已投產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量符合國家標準的規(guī)定。
因低濃度磁化肥的價格易被當?shù)剞r(nóng)戶接受，初始委托我們設(shè)計的裝置按生產(chǎn)磁化肥考慮，其原料磷素采用過磷酸鈣或重過磷酸鈣，氮素采用尿素為主，鉀素為氯化鉀。因此設(shè)計內(nèi)容包括從粉煤灰加工（該廠自有煤渣）、過磷酸鈣、重過磷酸鈣預處理，原料破碎與計量，造粒、干燥、篩分、大塊料破碎至成品包裝、運輸全套設(shè)計，采用DCS控制。隨著用戶及資金變化，工程后期將主產(chǎn)品改為N-P?,Os～K20總量（質(zhì)量分數(shù)計）為45%的高濃度復混肥料。
從整個工程的設(shè)計、施工、開車情況看，在國內(nèi)建設(shè)單線生產(chǎn)能力為300～400 kt/a的NPK混肥裝置不僅完全可能，而且很有必要。300 kt/a復混肥裝置流程見圖1示意，現(xiàn)將設(shè)計及運行情況總結(jié)如下。
1、工藝流程、設(shè)備布置及主要設(shè)備
1.1磁化肥流程
1、原料預處理
過磷酸鈣（或重過磷酸鈣）氮化后，經(jīng)破碎、干燥、氨化制成水含量為3%～6%的磷素原料，由帶式輸送機送往主裝置。
煤渣烘干后將水含量由30%降為6%～10%，經(jīng)兩級粗碎后進入粉磨機，獲得粉煤灰（粒度<0.104 mm的占80%）供生產(chǎn)磁化肥作磁載體。
其他原料如尿素、氯化鉀等與其他復混肥流程一樣，經(jīng)破碎后備用。
2、原料計量
原料計量按電子秤配制系統(tǒng)與體積計量備用方式進行，以保證生產(chǎn)連續(xù)、穩(wěn)定運行。
3、主流程
采用轉(zhuǎn)鼓蒸汽造粒，回轉(zhuǎn)窯干燥、冷卻，振網(wǎng)篩篩分、錘式破碎機破碎，成品磁化后包裝、入庫。
1.2高濃度復混肥流程
在磁化肥流程的基礎(chǔ)上，增加一套尿素熔融、溶液噴漿系統(tǒng)，取消過磷酸鈣和粉煤灰系統(tǒng)，停開過磷酸鈣預處理工序，其余部分基本不變。
1.3設(shè)備布置
我們根據(jù)就地加工與集中加工相結(jié)合的原則，需專門加工的如過磷酸鈣、煤渣在卸車點就地分區(qū)加工后集中使用，集中加工區(qū)按作業(yè)特點、環(huán)境特點再予以分區(qū)。根據(jù)復混肥的原料多、勞動力密集，車輛、人流作業(yè)頻繁，粉塵相對較大，勞動強度大等特點，獨立設(shè)區(qū)；而造粒、干燥、冷卻、篩分、破碎、返料等制成品區(qū)域，將包裝庫房與轉(zhuǎn)運線聯(lián)合布置。不僅走向合理、順暢、區(qū)域功能明顯，環(huán)境也較好，避免了相互交叉。安裝、操作檢修按各自區(qū)域功能特點，都留有充分余地。
造粒機布置在+11.00 m平面上，其出口直接與干燥機相連，沸騰床熱風爐通過煙氣管道與干燥機相連，中間未設(shè)噴射風機或熱風機，干燥機出料口設(shè)置帶式輸送機，供監(jiān)測物料粒度、溫度等。造粒、干燥、冷卻、篩分工序按一直線布置，順暢、明快。除塵器，風機、煙囪依次布置在室外，只要操作時稍加注意，也可做到比較協(xié)調(diào)、合理。
1.4主要設(shè)備規(guī)格
主要設(shè)備按300 kt/a磁化肥選型、設(shè)計，并考慮今后可改為生產(chǎn)300 kt/a NPK高濃度復混肥。根據(jù)原料特性，考慮到過磷酸鈣雖經(jīng)氨化、調(diào)理，但在大裝置中原料混合后的均勻性仍將出現(xiàn)偏差，它在與尿素配伍加工中將有水合物產(chǎn)生，以及操作條件波動等都對主要設(shè)備，尤其是成品干燥機會有較大的影響，因此我們進行了專門設(shè)計。主要設(shè)備規(guī)格如下：
過磷酸鈣干燥機 +4.0 m×16 m
造粒機 +3.6 m×10 m
成品干燥機 +5.0 m×39 m
成品冷卻機 Ø 6 m×20 m
成品包裹機 Ø4 m×10 m
過磷酸鈣沸騰床熱風爐 1.67×l06kJ/1i
成品沸騰床熱風爐 1. 67×l06 kJ／h
組式旋風除塵器
過磷酸鈣用 2- Ø 400 mm
過磷酸鈣成品用 4- Ø 400 mm
過磷酸鈣冷卻用 2-Ø200 mm
過磷酸鈣破碎機各1臺 4WLPA - 100
4WLPA - 30
成品大塊破碎機1臺 4WLPA - 30
振網(wǎng)篩（2臺、雙層） 1.8 mm×6m
1.5流程特點
固體原料經(jīng)人工倒包，斗式提升機提升或直接入斗，或經(jīng)破碎后落入斗內(nèi)，沒有二次轉(zhuǎn)運，機械化程度較高。
本裝置的規(guī)模在國內(nèi)罕見，整套設(shè)備制作安裝頗為順利，為工程設(shè)計積累了寶貴經(jīng)驗。開車中除干燥窯齒輪、軸承發(fā)生機械故障經(jīng)修理恢復正常外，其余均運行正常。運行結(jié)果如下：過磷酸鈣干燥后，含水0.8%～1.5%、顆粒強度12～18 N；造粒機出口的成粒率為31%～40%，干燥機出口的成粒率為30%～60%；成品破碎機出口料粒度<1 mm的占40%～50%（以質(zhì)量分數(shù)計）；返料比為1：(1.5～2)。
2、設(shè)計要點
因本裝置規(guī)模較大，設(shè)計中除應考慮復混肥裝置的共性問題外，其要點如下。
2.1成品干燥機
回轉(zhuǎn)干燥機的功率一般參照GB/TZ 0566 - 94進行計算，結(jié)果往往偏于保守。這不僅在大型設(shè)備中如此，在中小型設(shè)備中也是這樣，尤其在復混肥裝置中更顯偏大。其原因在于復混肥生產(chǎn)中因返料倍數(shù)一般不高（1～2倍），遠低于磷銨生產(chǎn)。造粒后出口料中的水含量在生產(chǎn)低濃度復混肥時較高，且會有水合物產(chǎn)生，因此在相同干燥強度、相同生產(chǎn)能力的情況下，干燥機的填充系數(shù)比噴漿干燥機低，也較轉(zhuǎn)鼓法生產(chǎn)磷銨的干燥機低。除回轉(zhuǎn)圓筒內(nèi)的結(jié)疤事故外，在配有合理振打強度情況下，筒壁結(jié)疤情況并不嚴重，故在選擇電動機功率時可按計算值中取低值，甚至降低1—2檔確定電動機功率。
目前國內(nèi)的復混肥干燥窯齒輪潤滑絕大多數(shù)采用油脂潤滑，以圖簡便。油脂潤滑易造成人為因素缺油，損傷齒面，但不影響近期壽命，一般也能滿足使用要求。采用機油潤滑，對齒面保護無疑是有益的，但油槽、罩等處易漏油、滲油，不甚雅觀。我們認為大型回轉(zhuǎn)干燥機還是采用機油潤滑為好。
其他如物料停留時間、內(nèi)部抄板排列組合、二次造粒，甚至料箱、進料溜子等，在過磷酸鈣一尿素型的復混肥生產(chǎn)中其規(guī)格宜適當放大。它對大型復混肥裝置形成新的設(shè)計焦點，不可忽視。
2.2造粒機
復混肥裝置要求其適應范圍廣，尤其對轉(zhuǎn)鼓造粒工藝而言，控制要求更高。根據(jù)我們的經(jīng)驗，造粒機不宜太小，轉(zhuǎn)速宜適中。本設(shè)計中我們選用Ø3.6mx10m的轉(zhuǎn)鼓造粒機，配以適當?shù)膬?nèi)部構(gòu)件及特殊的擋板，可以滿足較高的使用要求。
2.3破碎機
破碎機對復混肥生產(chǎn)至關(guān)重要，涉及開車率高低、成品外觀、產(chǎn)量大小、清理強度等�？v觀大小復混肥裝置的破碎機都存在一些不足：鏈式破碎機效率不高，且出料粒度不穩(wěn)定；刀片式破碎機的效率、生產(chǎn)能力、抗堵、抗?jié)窳闲阅芏即嬖诓蛔悖换\式破碎機的生產(chǎn)能力遠低于其額定值，對大塊料的適應性不強、粉塵大、能耗大；輥壓式破碎機的生產(chǎn)能力及操作彈性均不理想。破碎機的選型是300 kt/a復混肥裝置設(shè)計中較為困難的問題。本設(shè)計采用4WLPA - 30型破碎機，其結(jié)構(gòu)為帶有旋轉(zhuǎn)刀片及錘頭的破碎機，開始使用時效果并不理想，經(jīng)改進后，情況雖有好轉(zhuǎn)，但仍不理想。
2.4熱風爐
設(shè)計采用沸騰床型的熱風爐。因原設(shè)計條件為烘干過磷酸鈣一尿素型的磁化肥，后期改為烘干NPK高濃度復混肥料，兩者的熱負荷相差太大，始終在低負荷下運行。盡管所選用的熱風爐標稱可在25%額定負荷下工作，但畢竟影響熱效率，易產(chǎn)生黑煙。較好的處理方法應按這兩種肥料設(shè)置2臺不同規(guī)格的熱風爐，以適應不同需要。
2.5運輸機械
設(shè)計中斗式提升機、帶式輸送機的輸送能力都應留有較大的富裕度，同時應考慮低濃度磁化肥、高濃度NPK以及有機肥間的密度差異。在中小型裝置中常用規(guī)格的運輸機械其輸送能力一般能滿足要求，但在大型裝置中因密度差異而產(chǎn)生的波動直接影響生產(chǎn)能力，設(shè)計中不可忽視。
2.6篩分設(shè)備
從我們使用過的各種篩子看，振網(wǎng)篩有其獨到之處，對大型裝置最好設(shè)置2臺一用一備。單臺篩子的篩分能力因篩分介質(zhì)不同，隨物料含水量、溫度、網(wǎng)孔大小、篩網(wǎng)類型和角度不同差異大。篩分設(shè)備制造廠大都無復混肥方面的使用經(jīng)驗，故設(shè)計手冊、廠家產(chǎn)品樣本一般都不能提供可靠的數(shù)據(jù)供采用。我們根據(jù)多年經(jīng)驗，對300 kt/a復混肥裝置的篩分設(shè)備，將篩寬擴大至1.8 m，并調(diào)整篩面角度，取得了較好效果。實踐證明，只要措施得當，完全可達到較理想的使用要求。
2.7干燥尾氣處理
復混肥生產(chǎn)中，干燥尾氣處理的常用流程有兩種：一種是干濕結(jié)合流程，一級旋風或一級沉降加一級濕法除塵（常用水膜除塵器）；另一種是干法流程，旋風除塵器加一級沉降室。因建設(shè)地的冬季氣溫低達- 20～30℃，又缺水，采用濕法除塵有明顯弊端。要解決這些弊端需采取措施，使流程復雜化。最后確定采用干法除塵。經(jīng)與廠家磋商，同意采取兩級干法除塵。因裝置規(guī)模大，處理氣量大，沉降室方案不予考慮。第一版設(shè)計中采用組式旋風除塵器加過濾式除塵器（非布袋式），以期達到除塵效率>98%。施工中因工期、資金等問題，廠家擅自將二級除塵設(shè)備取消，使一級組式旋風除塵器的運行效果不理想，實際運行情況偏離風機特性曲線上設(shè)計確定的工作點甚遠，工作不正常。后來改進為兩級組式旋風除塵器，由我們承擔設(shè)計，風機在原基礎(chǔ)上作相應修改、調(diào)整。改進后干燥尾氣處理系統(tǒng)的除塵效率令人比較滿意。據(jù)我們所知，全國復混肥企業(yè)尚無如此大的組式旋風除塵器。復混肥干燥尾氣處理系統(tǒng)要求在較高除塵效率的前提下，對防堵、防結(jié)露要求較高，我們的經(jīng)驗是：組式旋風除塵器中的旋風個數(shù)不宜多，而宜少；直徑不宜太小，而應適當。當然，最好是采用過濾式的，但因袋濾器中布袋的抗黏結(jié)性能欠佳而無法長期使用。本裝置設(shè)計時我們采用的方法是較為獨特的，若不是因工期、資金原因未上，確是一種新的嘗試，有望突破。
3、存在問題
1、回轉(zhuǎn)干燥機因其設(shè)備龐大，不僅整體運輸困難多，部件運輸也有難度，大齒輪可分片，滾圈運輸不方便，運輸費用也較高。此次運輸跨越7省約2 000 km，沿途碰到的困難也不少。
2、破碎機選型困難。目前單臺能達到抗堵、抗黏、易清理、彈性大、出料粒度細而穩(wěn)定的理想破碎機還不易選到，需專門設(shè)計、制造，并在型式上有待開發(fā)適合復混肥行業(yè)用的新型破碎機。
