因低浓度磁化肥的价格易被当地农户接受，初始委托我们设计的装置按生产磁化肥考虑，其原料磷素采用过磷酸钙或重过磷酸钙，氮素采用尿素为主，钾素为氯化钾。因此设计内容包括从粉煤灰加工（该厂自有煤渣）、过磷酸钙、重过磷酸钙预处理，原料破碎与计量，造粒、干燥、筛分、大块料破碎至成品包装、运输全套设计，采用DCS控制。随着用户及资金变化，工程后期将主产品改为N-P?,Os～K20总量（质量分数计）为45%的高浓度复混肥料。
从整个工程的设计、施工、开车情况看，在国内建设单线生产能力为300～400 kt/a的NPK混肥装置不仅完全可能，而且很有必要。300 kt/a复混肥装置流程见图1示意，现将设计及运行情况总结如下。
1、工艺流程、设备布置及主要设备
1.1磁化肥流程
1、原料预处理
过磷酸钙（或重过磷酸钙）氮化后，经破碎、干燥、氨化制成水含量为3%～6%的磷素原料，由带式输送机送往主装置。
煤渣烘干后将水含量由30%降为6%～10%，经两级粗碎后进入粉磨机，获得粉煤灰（粒度<0.104 mm的占80%）供生产磁化肥作磁载体。
其他原料如尿素、氯化钾等与其他复混肥流程一样，经破碎后备用。
2、原料计量
原料计量按电子秤配制系统与体积计量备用方式进行，以保证生产连续、稳定运行。
3、主流程
采用转鼓蒸汽造粒，回转窑干燥、冷却，振网筛筛分、锤式破碎机破碎，成品磁化后包装、入库。
1.2高浓度复混肥流程
在磁化肥流程的基础上，增加一套尿素熔融、溶液喷浆系统，取消过磷酸钙和粉煤灰系统，停开过磷酸钙预处理工序，其余部分基本不变。
1.3设备布置
我们根据就地加工与集中加工相结合的原则，需专门加工的如过磷酸钙、煤渣在卸车点就地分区加工后集中使用，集中加工区按作业特点、环境特点再予以分区。根据复混肥的原料多、劳动力密集，车辆、人流作业频繁，粉尘相对较大，劳动强度大等特点，独立设区；而造粒、干燥、冷却、筛分、破碎、返料等制成品区域，将包装库房与转运线联合布置。不仅走向合理、顺畅、区域功能明显，环境也较好，避免了相互交叉。安装、操作检修按各自区域功能特点，都留有充分余地。
造粒机布置在+11.00 m平面上，其出口直接与干燥机相连，沸腾床热风炉通过烟气管道与干燥机相连，中间未设喷射风机或热风机，干燥机出料口设置带式输送机，供监测物料粒度、温度等。造粒、干燥、冷却、筛分工序按一直线布置，顺畅、明快。除尘器，风机、烟囱依次布置在室外，只要操作时稍加注意，也可做到比较协调、合理。
1.4主要设备规格
主要设备按300 kt/a磁化肥选型、设计，并考虑今后可改为生产300 kt/a NPK高浓度复混肥。根据原料特性，考虑到过磷酸钙虽经氨化、调理，但在大装置中原料混合后的均匀性仍将出现偏差，它在与尿素配伍加工中将有水合物产生，以及操作条件波动等都对主要设备，尤其是成品干燥机会有较大的影响，因此我们进行了专门设计。主要设备规格如下：
过磷酸钙干燥机 +4.0 m×16 m
造粒机 +3.6 m×10 m
成品干燥机 +5.0 m×39 m
成品冷却机 Ø 6 m×20 m
成品包裹机 Ø4 m×10 m
过磷酸钙沸腾床热风炉 1.67×l06kJ/1i
成品沸腾床热风炉 1. 67×l06 kJ／h
组式旋风除尘器
过磷酸钙用 2- Ø 400 mm
过磷酸钙成品用 4- Ø 400 mm
过磷酸钙冷却用 2-Ø200 mm
过磷酸钙破碎机各1台 4WLPA - 100
4WLPA - 30
成品大块破碎机1台 4WLPA - 30
振网筛（2台、双层） 1.8 mm×6m
1.5流程特点
固体原料经人工倒包，斗式提升机提升或直接入斗，或经破碎后落入斗内，没有二次转运，机械化程度较高。
本装置的规模在国内罕见，整套设备制作安装颇为顺利，为工程设计积累了宝贵经验。开车中除干燥窑齿轮、轴承发生机械故障经修理恢复正常外，其余均运行正常。运行结果如下：过磷酸钙干燥后，含水0.8%～1.5%、颗粒强度12～18 N；造粒机出口的成粒率为31%～40%，干燥机出口的成粒率为30%～60%；成品破碎机出口料粒度<1 mm的占40%～50%（以质量分数计）；返料比为1：(1.5～2)。
2、设计要点
因本装置规模较大，设计中除应考虑复混肥装置的共性问题外，其要点如下。
2.1成品干燥机
回转干燥机的功率一般参照GB/TZ 0566 - 94进行计算，结果往往偏于保守。这不仅在大型设备中如此，在中小型设备中也是这样，尤其在复混肥装置中更显偏大。其原因在于复混肥生产中因返料倍数一般不高（1～2倍），远低于磷铵生产。造粒后出口料中的水含量在生产低浓度复混肥时较高，且会有水合物产生，因此在相同干燥强度、相同生产能力的情况下，干燥机的填充系数比喷浆干燥机低，也较转鼓法生产磷铵的干燥机低。除回转圆筒内的结疤事故外，在配有合理振打强度情况下，筒壁结疤情况并不严重，故在选择电动机功率时可按计算值中取低值，甚至降低1—2档确定电动机功率。
目前国内的复混肥干燥窑齿轮润滑绝大多数采用油脂润滑，以图简便。油脂润滑易造成人为因素缺油，损伤齿面，但不影响近期寿命，一般也能满足使用要求。采用机油润滑，对齿面保护无疑是有益的，但油槽、罩等处易漏油、渗油，不甚雅观。我们认为大型回转干燥机还是采用机油润滑为好。
其他如物料停留时间、内部抄板排列组合、二次造粒，甚至料箱、进料溜子等，在过磷酸钙一尿素型的复混肥生产中其规格宜适当放大。它对大型复混肥装置形成新的设计焦点，不可忽视。
2.2造粒机
复混肥装置要求其适应范围广，尤其对转鼓造粒工艺而言，控制要求更高。根据我们的经验，造粒机不宜太小，转速宜适中。本设计中我们选用Ø3.6mx10m的转鼓造粒机，配以适当的内部构件及特殊的挡板，可以满足较高的使用要求。
2.3破碎机
破碎机对复混肥生产至关重要，涉及开车率高低、成品外观、产量大小、清理强度等。纵观大小复混肥装置的破碎机都存在一些不足：链式破碎机效率不高，且出料粒度不稳定；刀片式破碎机的效率、生产能力、抗堵、抗湿料性能都存在不足；笼式破碎机的生产能力远低于其额定值，对大块料的适应性不强、粉尘大、能耗大；辊压式破碎机的生产能力及操作弹性均不理想。破碎机的选型是300 kt/a复混肥装置设计中较为困难的问题。本设计采用4WLPA - 30型破碎机，其结构为带有旋转刀片及锤头的破碎机，开始使用时效果并不理想，经改进后，情况虽有好转，但仍不理想。
2.4热风炉
设计采用沸腾床型的热风炉。因原设计条件为烘干过磷酸钙一尿素型的磁化肥，后期改为烘干NPK高浓度复混肥料，两者的热负荷相差太大，始终在低负荷下运行。尽管所选用的热风炉标称可在25%额定负荷下工作，但毕竟影响热效率，易产生黑烟。较好的处理方法应按这两种肥料设置2台不同规格的热风炉，以适应不同需要。
2.5运输机械
设计中斗式提升机、带式输送机的输送能力都应留有较大的富裕度，同时应考虑低浓度磁化肥、高浓度NPK以及有机肥间的密度差异。在中小型装置中常用规格的运输机械其输送能力一般能满足要求，但在大型装置中因密度差异而产生的波动直接影响生产能力，设计中不可忽视。
2.6筛分设备
从我们使用过的各种筛子看，振网筛有其独到之处，对大型装置最好设置2台一用一备。单台筛子的筛分能力因筛分介质不同，随物料含水量、温度、网孔大小、筛网类型和角度不同差异大。筛分设备制造厂大都无复混肥方面的使用经验，故设计手册、厂家产品样本一般都不能提供可靠的数据供采用。我们根据多年经验，对300 kt/a复混肥装置的筛分设备，将筛宽扩大至1.8 m，并调整筛面角度，取得了较好效果。实践证明，只要措施得当，完全可达到较理想的使用要求。
2.7干燥尾气处理
复混肥生产中，干燥尾气处理的常用流程有两种：一种是干湿结合流程，一级旋风或一级沉降加一级湿法除尘（常用水膜除尘器）；另一种是干法流程，旋风除尘器加一级沉降室。因建设地的冬季气温低达- 20～30℃，又缺水，采用湿法除尘有明显弊端。要解决这些弊端需采取措施，使流程复杂化。最后确定采用干法除尘。经与厂家磋商，同意采取两级干法除尘。因装置规模大，处理气量大，沉降室方案不予考虑。第一版设计中采用组式旋风除尘器加过滤式除尘器（非布袋式），以期达到除尘效率>98%。施工中因工期、资金等问题，厂家擅自将二级除尘设备取消，使一级组式旋风除尘器的运行效果不理想，实际运行情况偏离风机特性曲线上设计确定的工作点甚远，工作不正常。后来改进为两级组式旋风除尘器，由我们承担设计，风机在原基础上作相应修改、调整。改进后干燥尾气处理系统的除尘效率令人比较满意。据我们所知，全国复混肥企业尚无如此大的组式旋风除尘器。复混肥干燥尾气处理系统要求在较高除尘效率的前提下，对防堵、防结露要求较高，我们的经验是：组式旋风除尘器中的旋风个数不宜多，而宜少；直径不宜太小，而应适当。当然，最好是采用过滤式的，但因袋滤器中布袋的抗黏结性能欠佳而无法长期使用。本装置设计时我们采用的方法是较为独特的，若不是因工期、资金原因未上，确是一种新的尝试，有望突破。
3、存在问题
1、回转干燥机因其设备庞大，不仅整体运输困难多，部件运输也有难度，大齿轮可分片，滚圈运输不方便，运输费用也较高。此次运输跨越7省约2 000 km，沿途碰到的困难也不少。
2、破碎机选型困难。目前单台能达到抗堵、抗黏、易清理、弹性大、出料粒度细而稳定的理想破碎机还不易选到，需专门设计、制造，并在型式上有待开发适合复混肥行业用的新型破碎机。
