荷丰大颗粒尿素工艺简介及配管设计探讨

梁海云，王少盖

(中国五环工程有限公司，湖北 武汉　430223)



荷丰大颗粒尿素工艺简介及配管设计探讨

梁海云，王少盖

(中国五环工程有限公司，湖北 武汉430223)

摘要：以中国五环工程有限公司参与承建的华鹤煤化年产52万t大颗粒尿素装置为例，结合实际工程经验，从工艺、设备布置以及配管等方面进行总结探讨。

关键词：大颗粒尿素；工艺；配管

0引言

大颗粒尿素一般指粒径大于2mm的颗粒状尿素产品。大颗粒尿素由于其具有颗粒大、强度高、大小均匀、不易结块的优点，特别适合散装运输和贮存，克服了普通喷淋制得的尿素强度低、易粉化的缺点。当前世界上竞争力较强且被广泛应用的两种大颗粒尿素造粒工艺是荷兰荷丰技术公司雾化流化床技术(原挪威海德鲁技术)和东洋(TEC)公司的喷射流化床技术。本文主要依托于中国五环工程公司承建的华鹤煤化股份有限公司年产52万t大颗粒尿素装置为例，探讨荷丰大颗粒尿素造粒技术在工艺以及配管设计上的一些技术要点。

1荷丰雾化流化床大颗粒造粒技术简介

1.1　工艺流程

从蒸发系统来的含尿素浓度为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机中。尿液被雾化空气雾化成细小的液滴，与悬浮在流化床中的晶种接触，使颗粒不断增大。从造粒机出来的颗粒尿素经初步冷却后，经斗式提升机送入振动筛，筛分分离出粒径符合要求的颗粒尿素，再经最终产品冷却器冷却后，送入成品仓库。分离出的超大颗粒尿素经破碎后与分离出的细小颗粒尿素一并送入造粒机作为造粒晶种循环使用。造粒机和冷却器排出的含尿素粉尘的空气分别送入洗涤器，回收尿素粉尘后放空。回收的尿液送至尿素装置。流程简图如下：

1.2　工艺特点

(1)通过采用水冷技术，降低了流化空气的流量，进而降低了电耗及洗涤负荷。

(2)通过采用低压降新型卧式洗涤技术，大幅度提高了洗涤效率，大幅度降低尿素粉尘排放。可使洗涤器压降从传统洗涤工艺的2.94～5.88kPa(300～600mmH2O)降低至目前的0.49kPa(50mmH2O)左右，进一步大幅度降低了引风机的能耗。

(3)通过合理优化布置，使框架高度从传统的42m左右降至35m左右，因而进一步大幅度地降低了投资。

图1　荷丰大颗粒尿素工艺流程简图

2设备布置要点

1)造粒机和流化床冷却器之间的距离要求最短，专利商推荐的是600mm。

原因：造粒机里面形成的尿素颗粒需要自然顺畅流动到冷却器内，形成沸腾床，完成冷却过程。如果该段距离过长，则尿素颗粒有可能在接管口的地方堆积，使生产不能正常进行。

2)洗涤器靠近造粒厂房室外露天布置。

优点：进洗涤器风管上有管道喷头和阀门需要经常巡检。洗涤器靠近厂房布置，可以利用框架设置悬挑平台，既可以方便巡检，同时也可以作为风管的支撑，一举两得。

3配管要点

3.1　尿液管道

进料管线中介质为96%的尿素溶液，由于尿液固有的易结晶的特性，从尿素熔融泵的出口至造粒机附近的切断阀前的整根管线都要求是带坡度的夹套管。夹套管、夹套弯头、夹套三通以及夹套法兰的运用是一个重点。

造粒机设备上尿液进口附近有蒸汽进口，冷凝液出口，雾化空气进口等多个管口，管口距离近，配管空间有限。该区域的管道一定要合理布局，兼顾工艺、操作等多方面需求。值得提醒的是在设计过程中，一定要拿到三通阀的订货资料，将阀门实际长度输入模型。比如同是三通阀，球阀和旋塞阀的阀门和阀杆的长度差别都很大。这在紧凑的造粒机进口配管区域，是不容忽视的“细节”。

3.2　真空收尘管线的布置

在尿素振动筛、破碎机以及晶种贮斗等易产生尿素粉尘的机运设备上有专门的粉尘收集管口。通过收尘管线经由粉尘收集鼓风机送至粉尘洗涤器。为了防止尿素粉尘在管道中聚集堵塞，收尘管线需满足与水平方向夹角大于30°的角度要求。

与尿素振动筛相连的收尘管线管口位于振动筛顶盖上，为保证筛网拆卸清洗需要的检修空间，收尘管线靠近振动筛管口处应设置可拆卸短管。

粉尘收集管上的检查口应设置在管道上盲端且可接近处，如楼面或平台附近。

3.3　风机旋向的选择

本装置中选用的都是离心式鼓风机，风机在工作中，气流由风机轴向进入叶片空间，然后在叶轮的驱动下一方面随叶轮旋转；另一方面在惯性力的作用下提高能量，沿半径方向离开叶轮。正确的风机出口方位可以减小风管阻力，降低管道压降，提高设计质量。根据从电机端看风机出风方向，风机分为左旋和右旋两种。如下图2。

图2　风机出口方向图

本装置中一共有五台风机。根据其布置的位置高低不同以及每台风机风量不同导致的风机尺寸差异，风机旋向的选择同样不尽相同。在设计前期和风机厂商沟通的过程中，需要对方提供一个初步的风机尺寸，再根据具体情况选择合适的风机旋向反馈给制造厂。

3.4　引风机出口管道支撑及平台设计

大颗粒尿素装置中两台引风机风量大，风机本体重量为14t左右，土建基础通常需要做桩基设计。同时出口管道口径为DN2000，管架的设计也需要土建专业来完成。在提土建一次条件时，就需要将出口管道的管架条件一起提供给土建专业，以便统一考虑，将风机基础和管架基础设计成联合基础。

3.5　风管的设计

风管目前通常的做法是借鉴热工专业风管详图的做法绘制风管布置图，将每一根或每一个独立系统的风管绘制成平面图和立面图，管段、管件独立编号，绘制包含有加固肋间距的管件详图，增加详细的管道材料列表。这些信息都有序反映在同一张图纸上。这样的做法无疑是提高了材料的准确性且方便了工人施工。在实施的过程中，笔者发现有以下几处细节可能产生疏忽：

(1)因风管中有304和碳钢两种材质，手工统计的材料可能会混淆材质。

(2)外部加强筋的规格和结构要根据母管实际调整。

(3)碳钢材质的管线在专利商的文件中要求做内防腐，工艺专业只写在PID首页上了，有可能产生遗漏。如果管道专业把这项要求在用于直接指导施工安装的风管布置图上也体现出来，可以起到提醒的作用。

4结语

荷丰大颗粒尿素雾化流化床造粒技术是目前世界上成熟的大颗粒造粒工艺。本文仅简单探讨了工艺、设备布置以及管道布置方面的一些特点，要完成好荷丰大颗粒装置的配管设计，还需要设计人员认真研读P&ID，遵循管道布置一般原则，并结合大颗粒装置的自身特点，在满足工艺要求的前提下，考虑操作和维修便利以及配管的整齐美观。

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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

中图分类号：TQ441.41

文献标志码：B

文章编号：1003-6490(2015)01-0061-03

作者简介：梁海云(1983-)，女，安徽桐城人，2005年郑州大学化工系毕业，工程师，现在从事化工工艺管道设计工作。

收稿日期：2014-12-08