云南云天化红磷化工有限公司(以下简称云南红磷化工公司)180 kt/a磷酸铵生产装置于2001年投产，原设计生产能力为90 kt/a。经过一系列的技改、工艺指标的优化，到2011年底，该装置产能已提升至180 kt/a。该装置采用预中和+管式反应器(PR+PN)生产工艺技术，既可生产粒状磷酸二铵，又可生产粒状磷酸一铵和复合肥。在生产过程中，因化学反应温度较高，磷酸铵料浆喷洒在造粒机料床上，经黏结、涂布、自成粒等3种形式成粒后，半成品需先通过干燥窑烘干降低产品水分，再经筛分、冷却、包装等工序得到磷酸二铵产品。现有冷却设备为转鼓冷却窑(以下简称冷却窑)，利用抄板将磷酸二铵抄起以实现降温，不仅能耗高，且产品温度得不到有效降低，导致产品包装温度较高。产品包装温度高容易出现以下结果: ①产品泛白，影响产品外观质量；②产品结块；③包装袋损坏；④散装库运行费用高。180 kt/a磷酸铵生产装置生产64%磷酸二铵时的产品温度监控情况见表 1。

冷却窑由抄板、筒体、大齿圈、传动装置、带挡轮支撑、物料进出口、气体进出口等组成，采用自然风作为冷源，转动方式为顺流式。物料从冷却窑进料口进入，自然风从冷却窑出料口进入，回转壁上的抄板将物料扬起与自然风进行热量交换，产生的混合热气体被风机抽出。180 kt/a磷酸铵生产装置中的冷却窑结构见图 1。

图 1

180 kt/a磷酸铵生产装置中的冷却窑结构

结合云南红磷化工公司实际情况，查阅了国内关于磷肥生产企业对产品冷却的解决方案，分析了方案的优缺点，并进行了评价(见表 2)，评价结果均为不满意。

生产过程中有浪费现象，价值流图是实施精益系统、消除过程浪费的基础和关键点，绘制的价值流图见图 2。

图 2

价值流图

通过分析图 2可以发现，冷却窑的设计处理能力为15 t/h，而实际生产需要冷却的产品量为25 t/h，冷却窑的设计能力无法满足生产的实际需求。

功能分析是价值工程活动的核心和重要手段，包括功能定义和功能整理两方面的内容。通过分析信息资料，用动词和名词的组合简明、准确地表达各对象的功能，明确功能的特性要求，并绘制冷却系统的功能分析模型，见图 3。

图 3

冷却系统的功能分析模型

通过现有冷却系统的功能分析模型，找出了1个有害因素和6个不足因素。1个有害因素为水分附着于化肥产品；6个不足因素分别为输送皮带作用于化肥产品、抄板作用于化肥产品、散装库作用于化肥产品、外部空气作用于化肥产品、冷却风机作用于冷却窑内部空间、冷却窑作用于化肥产品。

因果链分析从初始问题、缺点开始，分析其影响因素，得出中间缺点，再继续挖掘下一层级的影响因素，直至末端缺点，并绘制产品包装温度高的因果分析图，见图 4。

图 4

产品包装温度高的因果分析图

通过因果链分析找到3个问题关键点，即冷却窑处理能力不足、散装库面积不足、风机抽风量不足。

理想解是针对已有系统提出的未来应该具有的状态，最终理想解(IFR)是系统的终极理想状态，但很难达到。理想解分析就是为了确定系统改进时能够达到的目标，同时列出最终理想解分析表，见表 3。

根据理想解分析，要达到的理想状态为进入冷却窑的产品能够自动降温，且安全环保。

资源分析就是从系统的高度来研究和分析资源，挖掘系统的隐性资源，实现系统中隐性资源显性化、显性资源系统化，强调资源的联系与配置，合理地组合、配置、优化资源结构，提升系统资源的应用价值或理想度(或资源价值)，同时列出系统内部资源和系统外部资源，见表 4。

通过对系统内外部资源分析，找到循环冷却水、重力场、温度场、自然风等多种可利用的资源。

科学效应是普遍存在于各领域的特定科学现象，包括物理、化学、几何、生物等在科学理论指导下，实施科学现象的技术结果，即在效应物质中，按照科学原理输入量转化为输出量，并施加在作用对象上，以实现相应的功能。

通过科学效应应用(表 8)实施的5个步骤，运用筛选效应与现象为E63冷却，提出方案10(将散装库由单层改为多层空间堆放产品，减小产品堆积厚度，降低产品温度)。

由功能分析得到已有产品中存在的小问题可通过裁剪来解决，将问题功能对应的元件删除，以改善整个功能模型。通过功能裁剪分析，将冷却风机裁减掉，提出方案11(利用引风机抽取冷却机内热风来实现抽风功能)，见图 6。

图 6

裁剪前后的功能模型