荷豐大顆粒尿素工藝簡介及配管設(shè)計探討

梁海云，王少蓋

(中國五環(huán)工程有限公司，湖北 武漢　430223)

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荷豐大顆粒尿素工藝簡介及配管設(shè)計探討

梁海云，王少蓋

(中國五環(huán)工程有限公司，湖北 武漢430223)

摘要：以中國五環(huán)工程有限公司參與承建的華鶴煤化年產(chǎn)52萬t大顆粒尿素裝置為例，結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗，從工藝、設(shè)備布置以及配管等方面進(jìn)行總結(jié)探討。

關(guān)鍵詞：大顆粒尿素；工藝；配管

0引言

大顆粒尿素一般指粒徑大于2mm的顆粒狀尿素產(chǎn)品。大顆粒尿素由于其具有顆粒大、強(qiáng)度高、大小均勻、不易結(jié)塊的優(yōu)點(diǎn)，特別適合散裝運(yùn)輸和貯存，克服了普通噴淋制得的尿素強(qiáng)度低、易粉化的缺點(diǎn)。當(dāng)前世界上競爭力較強(qiáng)且被廣泛應(yīng)用的兩種大顆粒尿素造粒工藝是荷蘭荷豐技術(shù)公司霧化流化床技術(shù)(原挪威海德魯技術(shù))和東洋(TEC)公司的噴射流化床技術(shù)。本文主要依托于中國五環(huán)工程公司承建的華鶴煤化股份有限公司年產(chǎn)52萬t大顆粒尿素裝置為例，探討荷豐大顆粒尿素造粒技術(shù)在工藝以及配管設(shè)計上的一些技術(shù)要點(diǎn)。

1荷豐霧化流化床大顆粒造粒技術(shù)簡介

1.1　工藝流程

從蒸發(fā)系統(tǒng)來的含尿素濃度為96%的尿液，在加入37%的甲醛溶液生成脲甲醛溶液后送入流化床造粒機(jī)中。尿液被霧化空氣霧化成細(xì)小的液滴，與懸浮在流化床中的晶種接觸，使顆粒不斷增大。從造粒機(jī)出來的顆粒尿素經(jīng)初步冷卻后，經(jīng)斗式提升機(jī)送入振動篩，篩分分離出粒徑符合要求的顆粒尿素，再經(jīng)最終產(chǎn)品冷卻器冷卻后，送入成品倉庫。分離出的超大顆粒尿素經(jīng)破碎后與分離出的細(xì)小顆粒尿素一并送入造粒機(jī)作為造粒晶種循環(huán)使用。造粒機(jī)和冷卻器排出的含尿素粉塵的空氣分別送入洗滌器，回收尿素粉塵后放空?；厥盏哪蛞核椭聊蛩匮b置。流程簡圖如下：

1.2　工藝特點(diǎn)

(1)通過采用水冷技術(shù)，降低了流化空氣的流量，進(jìn)而降低了電耗及洗滌負(fù)荷。

(2)通過采用低壓降新型臥式洗滌技術(shù)，大幅度提高了洗滌效率，大幅度降低尿素粉塵排放。可使洗滌器壓降從傳統(tǒng)洗滌工藝的2.94～5.88kPa(300～600mmH2O)降低至目前的0.49kPa(50mmH2O)左右，進(jìn)一步大幅度降低了引風(fēng)機(jī)的能耗。

(3)通過合理優(yōu)化布置，使框架高度從傳統(tǒng)的42m左右降至35m左右，因而進(jìn)一步大幅度地降低了投資。

圖1　荷豐大顆粒尿素工藝流程簡圖

2設(shè)備布置要點(diǎn)

1)造粒機(jī)和流化床冷卻器之間的距離要求最短，專利商推薦的是600mm。

原因：造粒機(jī)里面形成的尿素顆粒需要自然順暢流動到冷卻器內(nèi)，形成沸騰床，完成冷卻過程。如果該段距離過長，則尿素顆粒有可能在接管口的地方堆積，使生產(chǎn)不能正常進(jìn)行。

2)洗滌器靠近造粒廠房室外露天布置。

優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)洗滌器風(fēng)管上有管道噴頭和閥門需要經(jīng)常巡檢。洗滌器靠近廠房布置，可以利用框架設(shè)置懸挑平臺，既可以方便巡檢，同時也可以作為風(fēng)管的支撐，一舉兩得。

3配管要點(diǎn)

3.1　尿液管道

進(jìn)料管線中介質(zhì)為96%的尿素溶液，由于尿液固有的易結(jié)晶的特性，從尿素熔融泵的出口至造粒機(jī)附近的切斷閥前的整根管線都要求是帶坡度的夾套管。夾套管、夾套彎頭、夾套三通以及夾套法蘭的運(yùn)用是一個重點(diǎn)。

造粒機(jī)設(shè)備上尿液進(jìn)口附近有蒸汽進(jìn)口，冷凝液出口，霧化空氣進(jìn)口等多個管口，管口距離近，配管空間有限。該區(qū)域的管道一定要合理布局，兼顧工藝、操作等多方面需求。值得提醒的是在設(shè)計過程中，一定要拿到三通閥的訂貨資料，將閥門實(shí)際長度輸入模型。比如同是三通閥，球閥和旋塞閥的閥門和閥桿的長度差別都很大。這在緊湊的造粒機(jī)進(jìn)口配管區(qū)域，是不容忽視的“細(xì)節(jié)”。

3.2　真空收塵管線的布置

在尿素振動篩、破碎機(jī)以及晶種貯斗等易產(chǎn)生尿素粉塵的機(jī)運(yùn)設(shè)備上有專門的粉塵收集管口。通過收塵管線經(jīng)由粉塵收集鼓風(fēng)機(jī)送至粉塵洗滌器。為了防止尿素粉塵在管道中聚集堵塞，收塵管線需滿足與水平方向夾角大于30°的角度要求。

與尿素振動篩相連的收塵管線管口位于振動篩頂蓋上，為保證篩網(wǎng)拆卸清洗需要的檢修空間，收塵管線靠近振動篩管口處應(yīng)設(shè)置可拆卸短管。

粉塵收集管上的檢查口應(yīng)設(shè)置在管道上盲端且可接近處，如樓面或平臺附近。

3.3　風(fēng)機(jī)旋向的選擇

本裝置中選用的都是離心式鼓風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)在工作中，氣流由風(fēng)機(jī)軸向進(jìn)入葉片空間，然后在葉輪的驅(qū)動下一方面隨葉輪旋轉(zhuǎn)；另一方面在慣性力的作用下提高能量，沿半徑方向離開葉輪。正確的風(fēng)機(jī)出口方位可以減小風(fēng)管阻力，降低管道壓降，提高設(shè)計質(zhì)量。根據(jù)從電機(jī)端看風(fēng)機(jī)出風(fēng)方向，風(fēng)機(jī)分為左旋和右旋兩種。如下圖2。

圖2　風(fēng)機(jī)出口方向圖

本裝置中一共有五臺風(fēng)機(jī)。根據(jù)其布置的位置高低不同以及每臺風(fēng)機(jī)風(fēng)量不同導(dǎo)致的風(fēng)機(jī)尺寸差異，風(fēng)機(jī)旋向的選擇同樣不盡相同。在設(shè)計前期和風(fēng)機(jī)廠商溝通的過程中，需要對方提供一個初步的風(fēng)機(jī)尺寸，再根據(jù)具體情況選擇合適的風(fēng)機(jī)旋向反饋給制造廠。

3.4　引風(fēng)機(jī)出口管道支撐及平臺設(shè)計

大顆粒尿素裝置中兩臺引風(fēng)機(jī)風(fēng)量大，風(fēng)機(jī)本體重量為14t左右，土建基礎(chǔ)通常需要做樁基設(shè)計。同時出口管道口徑為DN2000，管架的設(shè)計也需要土建專業(yè)來完成。在提土建一次條件時，就需要將出口管道的管架條件一起提供給土建專業(yè)，以便統(tǒng)一考慮，將風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)和管架基礎(chǔ)設(shè)計成聯(lián)合基礎(chǔ)。

3.5　風(fēng)管的設(shè)計

風(fēng)管目前通常的做法是借鑒熱工專業(yè)風(fēng)管詳圖的做法繪制風(fēng)管布置圖，將每一根或每一個獨(dú)立系統(tǒng)的風(fēng)管繪制成平面圖和立面圖，管段、管件獨(dú)立編號，繪制包含有加固肋間距的管件詳圖，增加詳細(xì)的管道材料列表。這些信息都有序反映在同一張圖紙上。這樣的做法無疑是提高了材料的準(zhǔn)確性且方便了工人施工。在實(shí)施的過程中，筆者發(fā)現(xiàn)有以下幾處細(xì)節(jié)可能產(chǎn)生疏忽：

(1)因風(fēng)管中有304和碳鋼兩種材質(zhì)，手工統(tǒng)計的材料可能會混淆材質(zhì)。

(2)外部加強(qiáng)筋的規(guī)格和結(jié)構(gòu)要根據(jù)母管實(shí)際調(diào)整。

(3)碳鋼材質(zhì)的管線在專利商的文件中要求做內(nèi)防腐，工藝專業(yè)只寫在PID首頁上了，有可能產(chǎn)生遺漏。如果管道專業(yè)把這項要求在用于直接指導(dǎo)施工安裝的風(fēng)管布置圖上也體現(xiàn)出來，可以起到提醒的作用。

4結(jié)語

荷豐大顆粒尿素霧化流化床造粒技術(shù)是目前世界上成熟的大顆粒造粒工藝。本文僅簡單探討了工藝、設(shè)備布置以及管道布置方面的一些特點(diǎn)，要完成好荷豐大顆粒裝置的配管設(shè)計，還需要設(shè)計人員認(rèn)真研讀P&ID，遵循管道布置一般原則，并結(jié)合大顆粒裝置的自身特點(diǎn)，在滿足工藝要求的前提下，考慮操作和維修便利以及配管的整齊美觀。

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Hofung Large Granule Urea Process and Piping Design

LIANGHai-yun，WANGShao-gai

(Wuhuan Engineering Corporation，Wuhan，430223)

Abstract：This article expounds the process，equipment layout and piping of Hofung large granule urea plant by taking 52×104t/a large granule urea plant in Huahe Coal-chemical Co.Ltd of CNOOC for example.

Key words：large granule urea；process；piping

中圖分類號：TQ441.41

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1003-6490(2015)01-0061-03

作者簡介：梁海云(1983-)，女，安徽桐城人，2005年鄭州大學(xué)化工系畢業(yè)，工程師，現(xiàn)在從事化工工藝管道設(shè)計工作。

收稿日期：2014-12-08