利用滚筒生产线进行生物有机肥项目改造

崔尚宝，董正远，肖 朋，杨恒哲，王婷婷，高进华

美国等农业发达国家有机肥料用量约占肥料总用量的50%；我国商品有机肥产业初具规模，但有机肥料施用占比不到10%。

史丹利农业集团股份有限公司（以下简称公司）有机肥产品销量占比约为1.65%。公司有机肥原料来源、成分复杂，且外协代加工产品的产品指标和产品质量，公司无法直接掌控，存在有机肥料质量管理的隐患。为满足市场需求，稳定公司有机肥的产品指标和产品质量，分析、总结生产加工经验，公司在原有生产厂区对闲置的滚筒复合肥生产装置进行升级改造，建设一条100 kt/a的生物有机肥生产线。

1 生物有机肥生产工艺

生物有机肥是以生物有机质为主要原料，经过发酵熟化后，加入微生物菌剂以及其他辅助原料生产的颗粒状有机肥料。

1.1 微生物菌剂发酵

以菌体存活率为80%、菌体回收率为90%、发酵液放罐时活菌数为200亿/mL枯草芽孢杆菌菌剂、发酵液发酵前后体积比为0.9计算，则年生产10万t活菌数为3亿/g的生物有机肥共需发酵液的体积约为2 315 m3。

发酵周期定为3 d，以每年300个工作日计算，装液量按75%计，为了保障生产的连续性和稳定性，经计算分析可选择3个容积10 m3的发酵罐。

发酵出来的中间产物为液体菌液，可直接添加到有机肥中。如计划生产固体菌剂，需设置离心、干燥设备，对液体菌剂进行再加工。

1.2 有机质原料发酵

豆粕、稻壳粉、发酵菌等原料通过配料搅拌、熟化、翻堆等过程，完成发酵过程，以备生物有机肥造粒车间使用。有机肥原料发酵为好氧发酵工艺，采用桨叶式翻抛机（桨叶旋转齿式、可正反转）切削翻抛物料，翻抛时可使有机物料向后移动，每翻一次向后移动约2.2 m。

有机质原料发酵流程简单，但过程控制复杂，特别是在配料的科学性和水分、通风、温度控制上需要很强的操作经验。堆肥过程中，主要控制好温度的变化。完整的堆肥过程由低温、中温、高温和降温4个阶段组成。堆肥温度一般维持在50～60℃，最高时可达到70～80℃。堆肥温度逐渐升高的过程，是堆肥无害化处理过程。发酵前期为升温阶段，中期为高温持续阶段，后期为降温阶段。

在物料入槽24～48 h后开始用长度50 cm以上的温度计多位置测量堆肥温度并做好记录，视温度测量情况进行翻堆，直到温度下降到45℃进入后期腐熟阶段。当堆肥温度在45～65℃时，48 h翻堆1次，但当堆肥温度上升到70℃以上时，须立即进行翻堆，以提供氧气、散热使物料发酵均匀；翻堆务必均匀彻底，尽量将底层物料翻堆至中上部，以便充分腐熟，翻堆的频率视有机肥腐熟度而定。发酵温度控制在70℃以下，一般在15～20 d能达到无臭效果（具体视发酵温度及持续时间而定），即发酵腐熟完全。腐熟后的物料较发酵前颜色偏深、偏暗，为褐色或暗褐色；物料较松散，手握不黏连；有发酵香味或泥腥味，无臭味。

发酵中如发现物料过干，应及时在翻堆时喷洒水分，确保顺利发酵。

1.3 有机肥造粒

1.3.1 生产工艺

各种原料配比由中控室分散控制（DCS）系统控制，完成自动配料。经计量的原料经过皮带机先进入立式破碎机，将原料中的大块和粗筛返料粉碎；混合原料与来自细筛的细返料、旋风除尘器和布袋除尘器的返料汇合于输送带，后进入2台圆盘造粒机，再经过输送机送入滚筒造粒机进行二次造粒。成粒后的湿物料送到一级烘干机，完成颗粒状物料的脱水干燥过程。烘干后的物料经输送带进入一级冷却机，冷却后的物料不容易堵筛网，物料经爬坡皮带机先进入粗筛将大颗粒筛除，后进入细筛去除细粉。筛出的合格物料经进入二级烘干机烘干，水分达标的物料进入二级冷却机冷却，冷却过程主要是由自然空气与物料热交换以达到降温作用，同时也可将颗粒表层尚未扩散的水分移除，进一步降低物料水分。冷却后物料温度一般在45℃左右。

冷却后的物料经过精筛进料带进入成品滚筒筛再次筛分，成品进入计量带计量后进入包裹机包膜。包膜控制系统根据成品量自动调节计量泵喷膜量、扑粉喂料机扑粉量，菌剂流量与成品量按比例联锁，菌剂流量控制可通过变频控制菌剂泵实现。成品经输送带送入成品料仓，经过包装秤包装后，即可由机械手码垛机码垛贮存至成品库。

有机肥造粒生产工艺流程如图1所示。

图1 有机肥造粒生产工艺流程

1.3.2 过程关键控制点

根据配方通知单在DCS中控界面设定原料配比，按操作规程对生产设备依次开机运转，计量秤事先校核完成，设备开启之后按照作业标准指导书调节各设备参数。

投料岗位：投料时先核对原料信息与配方通知单是否一致，如果不一致及时通知值班主任更换原料。生产过程中及时投料，确保料仓不断料，并清理好现场卫生。

造粒岗位：根据造粒机内及出料皮带上的物料状态及时调节蒸汽和水流量；及时与一级烘干机司炉沟通一级烘干机炉尾物料状态，并以此调整蒸汽和水流量。

烘干岗位：一级烘干机机头温度保持在600～800℃，机尾温度保持在60～80℃；二级烘干机机头温度保持在400～500℃，机尾温度保持在50～70℃。注意观察烘干机机尾物料状态，并与造粒岗位及时沟通。

成品岗位：根据用户需要选择合适的包装袋，控制包装质量偏差在0.1%以内，确保包装袋完好无损，包装后转运至成品仓库。

2 平面布置

2.1 车间布置

车间布置如图2所示。

图2 车间布置

2.2 车间主要设备布置

改造后主要设备见表1。

表1 改造后主要设备

造粒车间设备平面布置图见图3。

图3 有机肥造粒车间设备平面布置

3 改造投资与收益

3.1 主要投资

（1）微生物发酵装置150万元；（2）有机质原料发酵翻抛设备50万元；（3）造粒车间工艺改造500万元，包括原有废弃设备拆除、新增环保设备等；（4）电力系统，高压线改造及高低压配电柜投资约90万元；（5）车间土建施工（含拆除转运）200万元。以上投资合计约990万元。

3.2 成本核算

有机肥生产成本核算见表2、表3。

表2 原料及能源消耗成本核算

表3 有机肥生产人工、包装、制造及其他费用成本核算元/t

由表2、表3可知，生物有机肥w（有机质）60%，生产成本约965元/t，市场出厂价约1 300元/t，有机肥净利润按335元/t，生物有机肥市场稳定后销量10万t/a，利润可达3 350万元/a。项目效益非常可观。

4 结论

生物有机肥主要以发酵豆粕、米糠粉、糠醛渣等植物原料，经过发酵、陈化后再进行造粒。产品w（有机质）50%以上，w（N+P2O5+K2O）≥5%，生产过程安全环保，经济效益明显，为公司增加新的经济增长点。经过改造后试生产，班产量超过100 t，生产成本测算完全符合预期，因此该项目的改造是完全成功的，具体可推广性和复制性。