梁海云,王少蓋
(中國(guó)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(jiǎn)介及配管設(shè)計(jì)探討
梁海云,王少蓋
(中國(guó)五環(huán)工程有限公司,湖北 武漢430223)
摘要:以中國(guó)五環(huán)工程有限公司參與承建的華鶴煤化年產(chǎn)52萬(wàn)t大顆粒尿素裝置為例,結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn),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(jìng)爭(zhēng)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(guó)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(wàn)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(jì)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(jiǎn)介
從蒸發(fā)系統(tǒng)來(lái)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(lái)的顆粒尿素經(jīng)初步冷卻后,經(jīng)斗式提升機(jī)送入振動(dòng)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(cāng)庫(kù)。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(jiǎn)圖如下:
(1)通過(guò)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(guò)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??墒瓜礈炱鲏航祻膫鹘y(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(guò)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(jiǎn)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(dòng)到冷卻器內(nèi),形成沸騰床,完成冷卻過(guò)程。如果該段距離過(guò)長(zhǎng),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(tái),既可以方便巡檢,同時(shí)也可以作為風(fēng)管的支撐,一舉兩得。
3配管要點(diǎn)
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(gè)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(gè)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(jì)過(guò)程中,一定要拿到三通閥的訂貨資料,將閥門實(shí)際長(zhǎng)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(zhǎng)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)”。
在尿素振動(dòng)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(guò)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(dòng)篩相連的收塵管線管口位于振動(dòng)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(dòng)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(tái)附近。
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(dòng)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(kāi)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(jì)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(tái)風(fēng)機(jī)。根據(jù)其布置的位置高低不同以及每臺(tái)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(jì)前期和風(fēng)機(jī)廠商溝通的過(guò)程中,需要對(duì)方提供一個(gè)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。
大顆粒尿素裝置中兩臺(tái)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(jì)。同時(shí)出口管道口徑為DN2000,管架的設(shè)計(jì)也需要土建專業(yè)來(lái)完成。在提土建一次條件時(shí),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(jì)成聯(lián)合基礎(chǔ)。
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(gè)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(hào),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(wú)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(guò)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(jì)的材料可能會(huì)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(xiě)在PID首頁(yè)上了,有可能產(chǎn)生遺漏。如果管道專業(yè)把這項(xiàng)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(lái),可以起到提醒的作用。
4結(jié)語(yǔ)
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(jiǎn)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(jì),還需要設(shè)計(jì)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(hào):TQ441.41
文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B
文章編號(hào):1003-6490(2015)01-0061-03
作者簡(jiǎn)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(jì)工作。
收稿日期:2014-12-08