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，結合實際工程經(jīng)驗，從工藝、設備布置以及配管等方面進行總結探討。

關鍵詞：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、強度高、大小均勻、不易結塊的優(yōu)點，特別適合散裝運輸和貯存，克服了普通噴淋制得的尿素強度低、易粉化的缺點。當前世界上競爭力較強且被廣泛應用的兩種大顆粒尿素造粒工藝是荷蘭荷豐技術公司霧化流化床技術(原挪威海德魯技術)和東洋(TEC)公司的噴射流化床技術。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在工藝以及配管設計上的一些技術要點。

1荷豐霧化流化床大顆粒造粒技術簡介

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中。尿液被霧化空氣霧化成細小的液滴，與懸浮在流化床中的晶種接觸，使顆粒不斷增大。從造粒機出來的顆粒尿素經(jīng)初步冷卻后，經(jīng)斗式提升機送入振動篩，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小顆粒尿素一并送入造粒機作為造粒晶種循環(huán)使用。造粒機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

(1)通過采用水冷技術，降低了流化空氣的流量，進而降低了電耗及洗滌負荷。

(2)通過采用低壓降新型臥式洗滌技術，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，進一步大幅度降低了引風機的能耗。

(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設備布置要點

1)造粒機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)不能正常進行。

2)洗滌器靠近造粒廠房室外露天布置。

優(yōu)點：進洗滌器風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，可以利用框架設置懸挑平臺，既可以方便巡檢，同時也可以作為風管的支撐，一舉兩得。

3配管要點

3.1　尿液管道

進料管線中介質為96%的尿素溶液，由于尿液固有的易結晶的特性，從尿素熔融泵的出口至造粒機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用是一個重點。

造粒機設備上尿液進口附近有蒸汽進口，冷凝液出口，霧化空氣進口等多個管口，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。值得提醒的是在設計過程中，一定要拿到三通閥的訂貨資料，將閥門實際長度輸入模型。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。這在緊湊的造粒機進口配管區(qū)域，是不容忽視的“細節(jié)”。

3.2　真空收塵管線的布置

在尿素振動篩、破碎機以及晶種貯斗等易產(chǎn)生尿素粉塵的機運設備上有專門的粉塵收集管口。通過收塵管線經(jīng)由粉塵收集鼓風機送至粉塵洗滌器。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設置可拆卸短管。

粉塵收集管上的檢查口應設置在管道上盲端且可接近處，如樓面或平臺附近。

3.3　風機旋向的選擇

本裝置中選用的都是離心式鼓風機，風機在工作中，氣流由風機軸向進入葉片空間，然后在葉輪的驅動下一方面隨葉輪旋轉；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。正確的風機出口方位可以減小風管阻力，降低管道壓降，提高設計質量。根據(jù)從電機端看風機出風方向，風機分為左旋和右旋兩種。如下圖2。

圖2　風機出口方向圖

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

3.4　引風機出口管道支撐及平臺設計

大顆粒尿素裝置中兩臺引風機風量大，風機本體重量為14t左右，土建基礎通常需要做樁基設計。同時出口管道口徑為DN2000，管架的設計也需要土建專業(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，將風機基礎和管架基礎設計成聯(lián)合基礎。

3.5　風管的設計

風管目前通常的做法是借鑒熱工專業(yè)風管詳圖的做法繪制風管布置圖，將每一根或每一個獨立系統(tǒng)的風管繪制成平面圖和立面圖，管段、管件獨立編號，繪制包含有加固肋間距的管件詳圖，增加詳細的管道材料列表。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確性且方便了工人施工。在實施的過程中，筆者發(fā)現(xiàn)有以下幾處細節(jié)可能產(chǎn)生疏忽：

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

(2)外部加強筋的規(guī)格和結構要根據(jù)母管實際調(diào)整。

(3)碳鋼材質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施工安裝的風管布置圖上也體現(xiàn)出來，可以起到提醒的作用。

4結語

荷豐大顆粒尿素霧化流化床造粒技術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、設備布置以及管道布置方面的一些特點，要完成好荷豐大顆粒裝置的配管設計，還需要設計人員認真研讀P&ID，遵循管道布置一般原則，并結合大顆粒裝置的自身特點，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

文獻標志碼：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年鄭州大學化工系畢業(yè)，工程師，現(xiàn)在從事化工工藝管道設計工作。

收稿日期：2014-12-08