適用於尿素裝置及造粒塔的高塔複合肥的生產方法及系統與流程
2024-04-09 22:50:05
本發明涉及農業肥料生產技術領域，更為具體地，涉及一種適用於尿素裝置及造粒塔的高塔複合肥的生產方法及系統。
背景技術：
我國尿素市場隨著近幾年國際尿素價格的低迷，利潤空間逐漸變小，國內大多數尿素廠家出現虧損，且由於我國土地自開墾以來，尿素作為氮肥或追肥的大量使用導致土壤養分失衡，土壤侵蝕、過度墾殖掠奪式經營以及工、農業生產造成的土壤養分狀況惡化，肥料肥效期短、養分供應不平衡，養分供給不均衡，複合肥料需求遠大於單一肥料的功用，單一尿素作為作物需求氮原來講，市場對其需求將會越來越小，農業生產對複合肥料需求將會越來越大。目前，尿素裝置及造粒塔只能生產尿素，無法生產高塔複合肥，複合肥造粒塔生產高塔複合肥的原料為尿素，需要將尿素熔融成尿素溶液進而在造粒塔內造粒生成高塔複合肥，但在熔融尿素的過程中產生過量的縮二脲，縮二脲的含量過高會導致燒苗、燒根，造成肥害。
技術實現要素：
鑑於上述問題，本發明的目的是提供一種適用於尿素裝置及造粒塔的高塔複合肥的生產方法及系統，以解決尿素裝置及造粒塔無法生成高塔複合肥，以及複合肥造粒塔使用尿素生產高塔複合肥產生過量的縮二脲的問題。
本發明提供的適用於尿素裝置及造粒塔的高塔複合肥的生產系統，包括：一級尿素溶液儲罐、二級尿素溶液儲罐、尿素溶液蒸發系統、磷鉀原料稱重系統、一級混合器、二級混合器、均勻混合器、造粒塔、造粒機、一級尿素溶液泵、二級尿素溶液泵、熔融尿素溶液泵、一級尿素溶液液位計、二級尿素溶液液位計、蒸發溫度計、尿素溶液流量計、一級混合溫度計、二級混合溫度計、第一截止閥和第二截止閥；其中，造粒機安裝在造粒塔內的塔頂處；一級尿素溶液液位計安裝在一級尿素溶液儲罐上；二級尿素溶液液位計安裝在二級尿素溶液儲罐上；蒸發溫度計安裝在尿素溶液蒸發系統上；一級混合溫度計安裝在一級混合器上；二級混合溫度計安裝在二級混合器上；一級尿素溶液儲罐的出口通過管道與一級尿素溶液泵的入口連通，一級尿素溶液泵的出口通過管道與二級尿素溶液儲罐的入口連通，二級尿素溶液儲罐的出口通過管道與二級尿素溶液泵的入口連通，二級尿素溶液泵的出口通過管道與尿素溶液蒸發系統的入口連通，尿素溶液蒸發系統的出口通過管道與熔融尿素溶液泵的入口連通，熔融尿素溶液泵的出口分別通過管道與造粒機的入口及一級混合器的入口連通，一級混合器的出口通過管道與二級混合器的入口連通，二級混合器的出口通過管道與均勻混合器的入口連通，均勻混合器的出口通過管道與造粒機的入口連通；尿素溶液流量計、第一截止閥分別安裝在連通熔融尿素溶液泵與一級混合器的管道上；第二截止閥安裝在連通熔融尿素溶液泵與造粒機的管道上。
本發明提供的適用於尿素裝置及造粒塔的高塔複合肥的生產方法，可在生產尿素與生產高塔複合肥之間自由切換，在生產尿素時，開啟第二截止閥，關閉第一截止閥，停止磷鉀原料稱重系統、一級混合器、二級混合器、均勻混合器工作；在生產高塔複合肥時，關閉第二截止閥，開啟第一截止閥，重啟磷鉀原料稱重系統、一級混合器、二級混合器、均勻混合器工作；生產高塔複合肥的過程，包括：
步驟一：74%尿素溶液在一級尿素溶液液位計的控制下，進入一級尿素溶液儲罐，74%尿素溶液佔一級尿素溶液儲罐液位的60%-80%；
步驟二：一級尿素溶液儲罐內的74%尿素水溶液通過一級尿素溶液泵泵入二級尿素溶液儲罐，74%尿素溶液在二級尿素溶液液位計控制下，佔二級尿素溶液儲罐液位的60%-80%；
步驟三：二級尿素溶液儲罐內的74%尿素溶液通過尿素溶液泵泵入尿素溶液蒸發系統；
步驟四：尿素溶液蒸發系統將74%尿素溶液蒸發成99%尿素溶液；其中，在蒸發74%尿素溶液的過程中，通過蒸發溫度計將尿素溶液蒸發系統的溫度控制在125~130℃，尿素溶液蒸發系統的蒸發時間控制在7~10分鐘；
步驟五：通過熔融尿素溶液泵在尿素溶液流量計的控制下，將30~50重量份的99%尿素溶液泵入一級混合器內；同時，磷鉀原料稱重系統將5~20重量份的鉀肥送入一級混合器內，與30~50重量份的99%尿素溶液進行均勻混合；其中，在混合的過程中，通過一級混合溫度計將一級混合器的溫度控制在120~130℃；
步驟六：一級混合器內的尿素溶液與鉀肥的混合液通過管道進入二級混合器；同時，磷鉀原料稱重系統將1~30重量份的磷肥送入二級混合器內，與尿素溶液與鉀肥的混合液進行均勻混合；其中，在混合的過程中，通過二級混合溫度計將二級混合器的溫度控制在110~128℃；
步驟七：二級混合器內的鉀肥、磷肥與尿素溶液的混合液通過管道進入均勻混合器進行均勻混合，均勻混合器內的溫度控制在110~128℃；
步驟八：均勻混合器內的混合液通過管道進入造粒機，混合液在造粒塔內以液滴方式自由落體下落並自然冷卻固化成高塔複合肥顆粒。
與現有技術相比，本發明的有益效果為：
1、通過尿素裝置及造粒塔的改造，增加混合器和磷鉀原料稱重系統，能夠具備實現生產高塔複合肥的功能，可隨時切換生產尿素或高塔複合肥，使尿素在市場低迷情況下轉產高塔複合肥料，提高尿素附加值，降低了尿素因市場條件而導致利潤過低的狀態。
2、通過對尿素裝置及造粒塔的改造，增加一級尿素溶液儲罐、二級尿素溶液儲罐和尿素溶液蒸發系統，在尿素溶液未形成尿素顆粒之前，經過尿素溶液蒸發系統的蒸發後，直接進入造粒塔進行造粒，避免對尿素顆粒進行二次熔融，大幅度降低縮二脲的含量，減少縮二脲對作物的危害，還能夠減少熔融尿素所需的設備、人工，降低企業的生產成本。
為了實現上述以及相關目的，本發明的一個或多個方面包括後面將詳細說明的特徵。下面的說明以及附圖詳細說明了本發明的某些示例性方面。然而，這些方面指示的僅僅是可使用本發明的原理的各種方式中的一些方式。此外，本發明旨在包括所有這些方面以及它們的等同物。
附圖說明
通過參考以下結合附圖的說明，並且隨著對本發明的更全面理解，本發明的其它目的及結果將更加明白及易於理解。在附圖中：
圖1為根據本發明的適用於尿素裝置及造粒塔的高塔複合肥的生產系統的結構示意圖。
圖中的附圖標記包括：一級尿素溶液儲罐1、二級尿素溶液儲罐2、尿素溶液蒸發系統3、磷鉀原料稱重系統4、一級混合器5、二級混合器6、均勻混合器7、造粒塔8、造粒機9、一級尿素溶液泵10、二級尿素溶液泵11、熔融尿素溶液泵12、一級尿素溶液液位計13、二級尿素溶液液位計14、蒸發溫度計15、尿素溶液流量計16、一級混合溫度計17、二級混合溫度計18、第一截止閥19、第二截止閥20。
在所有附圖中相同的標號指示相似或相應的特徵或功能。
具體實施方式
在下面的描述中，出於說明的目的，為了提供對一個或多個實施例的全面理解，闡述了許多具體細節。然而，很明顯，也可以在沒有這些具體細節的情況下實現這些實施例。在其它例子中，為了便於描述一個或多個實施例，公知的結構和設備以方框圖的形式示出。
圖1示出了根據本發明的適用於尿素裝置及造粒塔的高塔複合肥的生產系統的結構。
如圖1所示，本發明提供的適用於尿素裝置及造粒塔的高塔複合肥的生產系統，包括：一級尿素溶液儲罐1、二級尿素溶液儲罐2、尿素溶液蒸發系統3、磷鉀原料稱重系統4、一級混合器5、二級混合器6、均勻混合器7、造粒塔8、造粒機9、一級尿素溶液泵10、二級尿素溶液泵11、熔融尿素溶液泵12、一級尿素溶液液位計13、二級尿素溶液液位計14、蒸發溫度計15、尿素溶液流量計16、一級混合溫度計17、二級混合溫度計18、第一截止閥19和第二截止閥20。
造粒機9安裝在所述造粒塔8內的塔頂處，造粒機9向造粒塔8底噴射液體，液滴自由落體下落與上升的冷空氣接觸冷卻固化成顆粒。
一級尿素溶液液位計13安裝在一級尿素溶液儲罐1上，用於監測一級尿素溶液儲罐1內的液位。一級尿素溶液液位計13包括紅外傳感器和顯示儀，紅外傳感器通過導線與顯示儀連接，紅外傳感器安裝在一級尿素溶液儲罐1內，用於監測一級尿素溶液儲罐1內尿素溶液的液位，顯示儀安裝在一級尿素溶液儲罐1的外壁上，用於顯示一級尿素溶液儲罐1內尿素溶液的液位。
二級尿素溶液液位計14安裝在二級尿素溶液儲罐2上，用於監測二級尿素溶液儲罐2內的液位，二級尿素溶液液位計14包括紅外傳感器和顯示儀，紅外傳感器通過導線與顯示儀連接，紅外傳感器安裝在二級尿素溶液儲罐2內，用於監測二級尿素溶液儲罐2內尿素溶液的液位，顯示儀安裝在二級尿素溶液儲罐2的外壁上，用於顯示二級尿素溶液儲罐2內尿素溶液的液位。
一級尿素溶液儲罐1與二級尿素溶液儲罐2均用於存儲尿素溶液，由於尿素溶液儲罐無法滿存儲，因此，才設置一級尿素溶液儲罐1和二級尿素溶液儲罐2，一級尿素溶液儲罐1向二級尿素溶液儲罐2輸送尿素溶液，二級尿素溶液儲罐2向尿素溶液蒸發系統3輸送尿素溶液，一級尿素溶液儲罐1能夠保證二級尿素溶液儲罐2內一直有儲有尿素溶液，還不至於尿素溶液過量，一級尿素溶液儲罐1內的尿素溶液也不允許過量，尿素溶液否過量通過一級尿素溶液液位計13和二級尿素溶液液位計14進行判斷。
蒸發溫度計15安裝在尿素溶液蒸發系統3上，用於監測尿素溶液蒸發系統3內的溫度，蒸發溫度計15包括熱電偶和指示儀，熱電偶與指示儀通過導線連接，熱電偶安裝在尿素溶液蒸發系統3內，用於監測尿素溶液蒸發系統3內的溫度，指示儀安裝在尿素溶液蒸發系統3的外壁上，用於顯示尿素溶液蒸發系統3內的溫度。
一級混合溫度計17安裝在一級混合器5上，用於監測一級混合器5內的溫度，一級混合溫度計17包括熱電偶和指示儀，熱電偶與指示儀通過導線連接，熱電偶安裝在一級混合器5內，用於監測一級混合器5內的溫度，指示儀安裝在一級混合器5的外壁上，用於顯示一級混合器5內的溫度。
二級混合溫度計18安裝在二級混合器6上，用於監測二級混合器6內的溫度，一級混合溫度計17包括熱電偶和指示儀，熱電偶與指示儀通過導線連接，熱電偶安裝在二級混合器6內，用於監測二級混合器6內的溫度，指示儀安裝二級混合器6的外壁上，用於顯示二級混合器6內的溫度。
一級尿素溶液儲罐1的出口通過管道與一級尿素溶液泵10的入口連通，一級尿素溶液泵10的出口通過管道與二級尿素溶液儲罐2的入口連通，二級尿素溶液儲罐2的出口通過管道與二級尿素溶液泵11的入口連通，二級尿素溶液泵11的出口通過管道與尿素溶液蒸發系統3的入口連通，尿素溶液蒸發系統3的出口通過管道與熔融尿素溶液泵12的入口連通，熔融尿素溶液泵12的出口分別通過管道與造粒機9的入口及一級混合器5的入口連通，一級混合器5的出口通過管道與二級混合器6的入口連通，二級混合器6的出口通過管道與均勻混合器7的入口連通，均勻混合器7的出口通過管道與造粒機9的入口連通；尿素溶液流量計16、第一截止閥19分別安裝在連通熔融尿素溶液泵12與一級混合器5的管道上，第一截止閥19相對於尿素溶液流量計16更靠近熔融尿素溶液泵12；第二截止閥20安裝在連通熔融尿素溶液泵12與造粒機9的管道上。
上述內容詳細說明了本發明提供的適用於尿素裝置及造粒塔的高塔複合肥的生產系統的結構。與上述系統相對應，本發明還提供一種適用於尿素裝置及造粒塔的高塔複合肥的生產方法。
結合圖1，本發明的適用於尿素裝置及造粒塔的高塔複合肥的生產方法能夠生產尿素或高塔複合肥，可在生產尿素與生產高塔複合肥之間自由切換，在生產尿素時，開啟第二截止閥20，關閉第一截止閥19，停止磷鉀原料稱重系統4、一級混合器5、二級混合器6、均勻混合器7工作；在生產高塔複合肥時，關閉第二截止閥20，開啟第一截止閥19，重啟磷鉀原料稱重系統4、一級混合器5、二級混合器6、均勻混合器7工作。
在製造複合肥顆粒切換到製造尿素顆粒時，更換造粒機9的噴頭。
生產高塔複合肥的步驟，包括：
步驟一：74%尿素溶液在一級尿素溶液液位計13的控制下，進入一級尿素溶液儲罐1，74%尿素溶液佔一級尿素溶液儲罐1液位的60%-80%。
74%尿素溶液是指質量分數為74%的尿素水溶液。
本發明使用未凝固成尿素顆粒的尿素溶液作為生成複合肥的原料，在現有生產複合肥的工藝方法中，均使用由尿素溶液凝固後形成的尿素顆粒作為原料，尿素顆粒還需進行二次加熱（加熱溫度在100℃以上）轉變為尿素溶液，在尿素顆粒二次加熱的過程中會產生縮二脲，而本發明直接將未凝固成尿素顆粒的尿素溶液作為原料，可以省去對尿素顆粒二次加熱的步驟，從而減少縮二脲的產生，使複合肥中縮二脲的含量明顯降低。
在一級尿素溶液儲罐1向二級尿素溶液儲罐2輸送74%尿素溶液的過程中，一級尿素溶液儲罐1內的74%尿素溶液始終保持液位在60%-80%。
步驟二：一級尿素溶液儲罐1內的74%尿素水溶液通過一級尿素溶液泵10泵入二級尿素溶液儲罐2，74%尿素溶液在二級尿素溶液液位計14控制下，佔二級尿素溶液儲罐2液位的60%-80%。
步驟三：二級尿素溶液儲罐2內的74%尿素溶液通過尿素溶液泵11泵入尿素溶液蒸發系統3。
在二級尿素溶液儲罐2向尿素溶液蒸發系統3輸送74%尿素溶液的過程中，二級尿素溶液儲罐2內的74%尿素溶液始終保持液位在60%-80%。
步驟四：尿素溶液蒸發系統3將74%尿素溶液蒸發成99%尿素溶液；其中，在蒸發74%尿素溶液的過程中，通過蒸發溫度計15將尿素溶液蒸發系統3的溫度控制在125~130℃，尿素溶液蒸發系統3的蒸發時間控制在7~10分鐘。
99%尿素溶液是指質量分數為99%的尿素水溶液。
為了保證複合肥對尿素溶液的需求量以及減少產品質量的影響，應儘量降低74%尿素溶液進入尿素溶液蒸發系統3的停留時間，一般需在7-10分鐘內完成蒸發水分，產生出99%尿素溶液，供複合肥生產所需。
步驟五：通過熔融尿素溶液泵12在尿素溶液流量計16的控制下，將30~50重量份的99%尿素溶液泵入一級混合器5內；同時，磷鉀原料稱重系統4將5~20重量份的鉀肥送入所述一級混合器5內，與30~50重量份的99%尿素溶液進行均勻混合；其中，在混合的過程中，通過一級混合溫度計17將一級混合器5的溫度控制在120~130℃。
通過對一級混合器5的溫度控制，可以進一步地減少縮二脲的產生。
尿素溶液流量計16為質量流量計，具有控制控制閥的功能，可以控制流量的大小。
步驟六：一級混合器5內的尿素溶液與鉀肥的混合液通過管道進入二級混合器6；同時，磷鉀原料稱重系統4將1~30重量份的磷肥送入二級混合器6內，與尿素溶液與鉀肥的混合液進行均勻混合；其中，在混合的過程中，通過二級混合溫度計18將二級混合器6的溫度控制在110~128℃。
通過對二級混合器6的溫度控制，可以進一步地減少縮二脲的產生。
步驟七：二級混合器6內的鉀肥、磷肥與尿素溶液的混合液通過管道進入均勻混合器7進行均勻混合。
均勻混合器7內的溫度控制在110~128℃。
步驟八：均勻混合器7內的混合液通過管道進入造粒機9，混合液在造粒塔8內以液滴方式自由落體下落並自然冷卻固化成高塔複合肥顆粒。
高塔複合肥顆粒的粒徑控制範圍為：2.0-4.2mm。
生產尿素的步驟，包括：
步驟一：74%尿素溶液在一級尿素溶液液位計13的控制下，進入一級尿素溶液儲罐1，74%尿素溶液佔所述一級尿素溶液儲罐1液位的60%-80%。
步驟二：一級尿素溶液儲罐1內的74%尿素水溶液通過一級尿素溶液泵10泵入二級尿素溶液儲罐2，74%尿素溶液在二級尿素溶液液位計14控制下，佔二級尿素溶液儲罐2液位的60%-80%。
步驟三：二級尿素溶液儲罐2內的74%尿素溶液通過尿素溶液泵11泵入尿素溶液蒸發系統3。
步驟四：尿素溶液蒸發系統3將74%尿素溶液蒸發成99%尿素溶液；其中，在蒸發74%尿素溶液的過程中，通過蒸發溫度計15將尿素溶液蒸發系統3的溫度控制在125~130℃，尿素溶液蒸發系統3的蒸發時間控制在7~10分鐘。
步驟五：99%尿素溶液通過熔融尿素溶液泵12泵入進入造粒機9，混合液在造粒塔8內以液滴方式自由落體下落並自然冷卻固化成尿素顆粒。
尿素顆粒的粒徑控制範圍為：0.85-2.85mm。
在生產尿素顆粒時，尿素溶液無需混合肥料，因此，將第一截止閥19關閉，並停止磷鉀原料稱重系統4、一級混合器5、二級混合器6、均勻混合器7工作，將第二截止閥20開啟，尿素溶液蒸發系統3蒸發出的99%尿素溶液通過熔融尿素溶液泵12直接泵入造粒機9進行造粒；在生產高塔複合肥時，尿素溶液需要混合肥料，因此，將第一截止閥19開啟，並重啟磷鉀原料稱重系統4、一級混合器5、二級混合器6、均勻混合器7，使磷鉀原料稱重系統4、一級混合器5、二級混合器6、均勻混合器7工作，同時，關閉第二截止閥20，使99%尿素溶液無法通過熔融尿素溶液泵12泵入造粒機9內，99%尿素溶液只能通過熔融尿素溶液泵12泵入一級混合器5。
以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應所述以權利要求的保護範圍為準。