由于复合肥料采用的原材料的理化特性不同，如尿素等高氮含量原料易潮解或结块，晶体硫酸铵原料粒径较大等，在原料处理阶段，这些原料无法直接进入团粒法和挤压法工艺的混配造粒阶段，必须进行预处理。在预处理过程中涉及机械破碎，破碎机械一般位于原料料斗上方，破碎后的原料直接落入料斗，会带来间歇性的机械噪声和扬尘。由于原料处理工段的半开放性，扬尘难以避免，原料岗位的操作人员长期面临粉尘污染对健康的威胁。而采用料浆法和熔体法造粒前，则需要将部分原料预处理成为料浆状态，该过程需要热源和机械搅拌的介入，因此也会在作业空间内产生高温、扬尘和异味，部分造粒塔甚至存在发生安全生产事故的潜在风险。

混配造粒阶段是复合肥料生产工艺的核心部分，不同大类工艺的主要区别都集中于此。熔体法在这一阶段主要采用高塔造粒的方式，利用空气冷却和重力下降的方式使肥料成粒，这种工艺方法较为节能^[2]，但在部分工况下会出现扬尘和黏附塔壁的现象^[3]。高塔产生的扬尘沉降到周边，会对绿化植物产生烧叶烧苗，对建筑物产生腐蚀效应^[4]；肥料黏附塔壁则会导致生产效率下降，同时还会对造粒设备产生损害。团粒法在这一阶段普遍会用到旋转造粒设备，该类型的设备具有半开放性，在一定的造粒工况(如原料湿度不合适导致造粒不稳定)条件下会产生较为严重的扬尘。同时，部分配方的肥料在造粒过程中需要鼓入蒸汽或通氨辅助成粒，蒸汽带来的高温和气流冲击在扬起料幕的同时，也会产生扬尘和蒸出以氨为代表的异味气体^[5-6]，导致这些工艺造粒岗位的工作环境较为恶劣。挤压法在这一阶段使用的造粒机械会产生一定的机械噪声和振动，部分工况下也会出现扬尘，同样会给造粒岗位带来职业危害。料浆法、熔体法和团粒法采用的造粒设备普遍体积大、占地大，产量区间较窄，设备存料量大，导致产品切换较慢，同时设备投资较大，是产线模块化的首要优化方向。

后处理与干燥在团粒法和挤压法等工艺中是关系到复合肥料产品质量的关键步骤，各类工艺根据成品需求和造粒物料状况，会采用不同规格的干燥与冷却设备。在这些设备中，转筒结构最为常见，其中转筒式干燥设备具有处理能力大、干燥风量大的特点，能够快速对大批量高含水颗粒物料进行干燥处理。但转筒设备会产生较大的机械噪声，且干燥风会带出大量的粉尘与水汽，是复合肥料生产过程中最大的粉尘产出源头，一般需要设置独立乃至多级处理系统进行净化，尾气才能达标排放^[7-8]。与之配套的干燥热风系统需要高温热源，使用蒸汽换热或者燃烧加热的方式为系统提供热风，产生可观的能耗。转筒式干燥及其配套设备占地大，不利于再次更改布局和添加新的工艺设备，同时设备内部存料量大，导致产品转换周期偏长，是产线模块化改进的一大痛点。

熔体法工艺通常不需要干燥过程，但仍需经过冷却等后处理过程达到成品可包装的状态。产品冷却设备也会产生一定量的扬尘，其中转筒式冷却设备物料通量大，由于冷风鼓入和颗粒物料表面变干易掉粉的原因，产生的粉尘量较大；此外，冷却器外壁的振打装置会产生较大的机械噪声。其他冷却设备如板式冷却器，粉尘和噪声相对较小，但对于生产场地垂直空间的利用有较高的要求。

筛分设备也是重要的粉尘源头。复合肥料生产过程中一般通过振动或离心的方法将大粒、颗粒产品与细粉分离，设备运行过程中会产生明显的机械振动和噪声，筛网与物料的振动和摩擦会将细粉带出并产生扬尘。

成品处理和包裹设备由于涉及粉剂类防结块剂等包裹辅料的添加，加上转筒式设备的自身特性，在生产过程中若出现涂布不均匀等状况时，也会产生一定量的扬尘^[9]，影响生产区域的环境。

复合肥料生产过程中涉及数量众多的输送设备，主要有皮带机、提升机和刮板机等。原料、返料和颗粒产品在经由这些设备输送时，由于振动和落差，也会产生扬尘。特别是在皮带机下料点位和提升机进出口位置，由于受物料理化性质、生产环境及设备设施等因素的影响，会出现积料、堵料和成块掉落的现象，产生的粉尘逸散到生产场所空间，在装置区域产生积尘，将带来职业健康危害。当前生产企业大量采用的皮带机和提升机，物料走向固定，输送角度有限制，改变或新增进出料点操作不便，限制了产线设备的增加和工艺流程的改进，在后续的技术改造过程中将带来额外的投入。

对于当前新建的生产线和既有生产企业的升级改造，降低扬尘、减少原料和产品消耗最简便的方法是对输送设备进行升级与改造。在复合肥料行业中，原料多为固体粉粒，根据其理化性质，部分原料易吸潮结块，所以其他行业采用的一些密封性良好的粉体输送设备并不适用于复合肥行业。在某肥料生产企业的工艺包设计实践中，业主方提出了降尘的需求，于是在输送设备选型的过程中，经综合考虑原料的理化性质和生产场地的限制，采用了埋刮板输送机作为主要的平面输送装置。与行业内常用的皮带输送机相比，埋刮板输送机有相对密封的外壳，可设置多个进料口和出料口，物料进出口便于安装密封设施与物料流经设备进出口连接，能显著防止粉尘逸散。在垂直输送装置的选用中，业主选择了行业常用的链斗式提升机，与设备制造厂商沟通后，在顶部物料出口附近加装吸尘出口，保持提升机内部处于微负压，同时提升物料进口密封等级，可最大限度减少提升机运行过程中因斗内积料坠落造成的粉尘外溢。

当前除了链斗式提升机外，复合肥料行业已开始应用其他类型的垂直输送设备，转斗式提升机就是其中之一。转斗式提升机可以依据生产场所和工艺流程对输送方向和进出料点进行定制，制作成“Z字形”或“C字形”，在垂直输送的同时兼顾两端的中短距离水平输送，以及多点进料和出料，因而适合根据产线布局和设备位置进行灵活定制，可充分利用生产场所的空间；同时还利于预留设备接口，便于模块化设备集成。因为物料进出口的相对封闭性，转斗提升机具有更好的密封性，能够减少物料垂直输送中的粉尘冲击与逸散，配合除尘设备可以起到较好的防尘效果。此外，常用于其他行业粉体输送的管链式输送机在复合肥料行业也得到了探索性的应用，其密封性能更加出色，输送路径更加灵活，对空间利用率更高，既可以适应生产企业后续添加模块，也可以满足对既有模块工艺路线改进的需求。在解决了物料适配性问题后，管链式输送机可以在复合肥料工厂模块化、绿色化改造优化过程中获得更广泛的应用。

输送设备的改造和新设备的应用，更倾向于对既有生产线的优化改造，而能让复合肥料产线向绿色化、模块化方向转变的关键，是采用优化的新生产工艺。对于复合肥料行业应用最广泛的团粒法造粒工艺，在非稳定的造粒工况，如进料过于干燥或返料量大的情况下，会产生大量粉尘；而一旦进料湿度过大或原料中有易吸潮物质，在不合适的温湿度条件下又容易产生大颗粒产品增多的状况，增大了后续筛分和破碎的负荷。团粒法造粒的稳定性在一定程度上依赖于造粒岗位操作人员的技术经验，因而在不同生产人员班次之间的成品质量会有波动。这一特殊性质也导致团粒法工艺较难实现高度自动化，物料流的滞后性导致关键岗位的质量监控较难通过传感器和联锁系统实现。

相较于团粒法和料浆法，挤压法造粒的优势是在节能降耗方面更加突出。挤压法造粒是通过机械压力，将复合肥料粉粒原料塑造成颗粒的造粒形式，原料粉末和晶体颗粒在强的外力作用下，间隙中的空气被挤出，从而产生静电吸引力、分子间相互作用力和晶桥等，使原料紧密结合成粒。相比团粒法、熔体法等造粒工艺，挤压法对于原料状态宽容度较高，通常状况下只需考虑原料颗粒的粒径、相互反应情况、混合均匀度及含水量等指标，无需加热等高能耗预处理过程。挤压造粒采用的造粒设备挤压造粒机，通常单台物料通量并不大，因而在生产实际中采用多机编组，并联操作。因为这一特性，使得造粒机开机数量可以灵活调整，以适应各种生产规模需求，有利于工厂实现模块化设计组装与生产操作，方便在产线不停车状态下的设备检维护。挤压造粒法产出的颗粒物料含水量一般较低，无需额外的干燥与冷却操作，即使需要干燥冷却，热负荷也相对较低，可以有效降低产线能耗，利于生产企业实现“绿色工厂”能耗目标。

将造粒操作部分进行单元模块化，有助于降低初期产量不大的生产企业的一次性投入，也可预留增加单元数的空间。在各模块内集成传感器与控制器，与集中控制系统协调，在精细控制的同时，实现“热插拔”，配合产能的灵活调整，帮助企业适应差异化订单需求和季节性产品需求起伏。通过设备模块的调整，如增加中微量元素涂覆模块等特色化生产模块，可实现产线工艺多样化与企业产品阵列纵深化。造粒单元模块化工艺流程示意见图 2。

图 2

造粒单元模块化工艺流程示意

在后处理与干燥阶段，同样可以通过设备选型革新的方式，达到节能降耗的目标。传统的复合肥料干燥与冷却系统采用多段转筒串联，分别承担干燥与冷却功能。在采用降低造粒成品水分的造粒工艺后，产生大量能耗、粉尘及噪声的转筒式设备是可以被取代的，部分种类的新型干燥机在复合肥料生产中已经有了应用。当企业追求产品差异化和特色化时，其肥料产品颗粒可能会具有改性后的特殊理化性质，此时转筒式设备容易破坏颗粒结构，产生较严重的粉化，直接影响产品质量。因此在生产过程中可以探索性引进较少应用于复合肥料生产场景的干燥设备，利用摊薄料床、延长停留时间、干燥风充分接触等设备特性，在不大幅扰动肥料颗粒料床的前提下，起到较好的颗粒物料干燥效果，同时得以保存颗粒产品的结构完整性，降低粉化返料量。这类干燥设备的尾部出料温度也较为合适，一般采用一级板式水冷器即可将成品温度降至合适的区间以供包装，降低了生产能耗，提高了空间利用率，抑制了车间扬尘，改善了岗位环境，利于复合肥料生产企业向绿色化、模块化工厂的方向转型升级。在筛分设备的选择上，可以采用密封性更好的新设备，并将筛分设备周边的空间进行分隔，合理设置吸尘点，以降低噪声和扬尘。在成品包裹阶段，依据产品特性和需求，选择合适的防结块剂，并采用油剂、粉剂混配的方式，可有效改善该阶段的扬尘状况。同时，选用合理设计的模块化防结块剂输送和涂布设备，并采用抑尘集尘处理的包裹装置，实现产线末端的节能与绿色化控制。后处理低能耗生产工艺流程见图 3。

图 3

后处理低能耗生产工艺流程

综上所述，通过在设计阶段的工艺流程动线调整，以及设备选型上的优化，可以实现复合肥料产线的节能降耗。采用挤压法造粒为核心的工艺流程，可以降低生产过程中的水分添加量，从而减少后续干燥冷却与筛分的负荷，从源头上降低生产能耗，同时减少了产线设备的投入规模。此外，还可以利用造粒单元的模块化设计，通过并联和串联的模式，灵活调整生产工艺流程，实现不同造粒工艺优势的互补，满足不同订单的产量需求。模块化设计在设备布置上具有灵活性，提高了设备安装的便利度，更容易进行多种养分规格和产量需求肥料产品的生产切换。在实现产线模块化的同时，也有利于实现产品定制化，帮助企业实现绿色工厂和模块化工厂的转型升级。