尿素造粒塔的建筑设计

尿素造粒塔的建筑设计

中国成达工程有限公司江端玉

[提要] 纵观各地尿素造粒塔的建筑设计，了解工艺特征，总结成熟的设计经验，根据以往尿素造粒塔设计中存在的问题采用了以往不同的设计思路，使尿素造粒塔在符合现有规范情况下，能够满足工艺、管道、电气、防火、疏散等等特殊要求。

[关键词] 地域特点设计思路防腐蚀安全疏散

一.概述

我国在二十世纪70年代后期，大量引进化肥装置。我公司在80年代初根据外商提供的基础设计资料（工艺包），先后设计了四川化工厂56万吨尿素装置、云南天燃气化工厂56万吨尿素装置、四川天燃气化工厂56万吨尿素装置以及辽宁锦西化工厂大化肥装置。独立设计海南大化肥、大庆大化肥以及近几年来的美丰30万吨尿素、建峰45万吨尿素、塔里木45万吨尿素等设计。纵观各地造粒塔的运行情况，了解造粒塔的工艺特征，总结成熟的设计经验。下面就建筑专业在造粒塔设计中的一些要点和青海造粒塔设计中的与其它造粒塔相同和不同之处做一个阐述。

青海100万吨钾肥位于青海省格尔木市察尔汗盐湖，地处格市东北方向约60公里处。场地较为平坦，地面相对标高介于2680.05m~2681.00m。地貌单元属昆仑山前洪湖积平原。根据《地震抗震设计规范》（GB50011-2001），格尔木抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第二组，设计特征周期为0.55s。场地处于柴达木盆地新生代达布逊拗陷中东部的察尔汗湖区，据区域地质资料及邻近场地勘察资料，场地及其附近没有全新世活动断裂展布。此外，本场地第四系覆盖层厚度大于90米，不存在发震断裂错动对地面建筑物的影响。地下水测得稳定水位埋深为0.80m~1.00m：相对标高介于2679.25m~2680.0m之间。是赋存于①层水潜水。其补给水源为大气降水和冰雪融水。场地地下水和土质属于盐渍土，对混凝土结构具弱腐蚀性，但对钢筋混凝土中的钢筋具强腐蚀性。

厂址气象条件：

青海100万吨钾肥项目共有13套装置，尿素仅是其中一套装置。

二.尿素造粒塔建筑设计中采用的现行规范：

《建筑设计防火规范》GB50016-2006

《建筑抗震设计规范》GB50011-2001

《高层民用建筑建筑设计防火规范》GB50045-925

《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046-95

《石油化工企业设计防火规范》GB50160-92

《尿素造粒塔设计规定》HG/T200672-2005

《建筑物防雷设计规范》GB50057-94

《盐渍土地区建筑规范》SY/T 0317-97

《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002

《工业企业设计卫生标准》GB5Z1-2002

三.尿素造粒塔建筑设计特点：

尿素造粒塔塔体高89m，直径19m，喷头标高EL1077.200，采用钢筋混凝土滑模现浇筒体结构，操作间设于EL1077.600层，采用型钢桁架结构，面积51㎡。操作间为塔内封闭式。进风窗面积71㎡在刮料层上部500处，为外部进风并设有卷帘门调节进风量；刮料层为漏斗式设于8.2m。出风窗为塔顶中部集中式面积为120㎡；电梯设于塔壁一侧，客货两用，提升高度82.2m，提升速度1.5m/s；电梯机房设于EL1087.500处，井道尺寸2.4mx2.65m；电梯与楼梯相对，中间设有电梯前室，楼梯间为2.55mx5.66m；楼梯为封闭楼梯间，与电梯前室间设有900乙级防火门；EL1055.900m以下前室均有通往尿素主框架各层的钢平台，是尿素主框架日后检修的主要通道；考虑到火灾事故，尿素造粒塔的电梯间和楼梯间分别使用各自独立的通道，在火灾事故发生时，操作人员可以安全疏散到地面。操作间层没有采用以往操作间顶部排风方案，在前室设有大窗，操作间另一端上部设有Ф500的通风口，机械排风。在电梯停靠层设有四个观察孔。其他防护有：塔顶上人屋面女儿墙高 1.5m，女儿墙上部做避雷带同结构钢筋连接有效接地、塔顶外部涂有20m高的航空障碍标志、塔顶设有夜晚航空频闪标志。

造粒塔主要腐蚀介质是氨气、尿素。氨在环境相对湿度小于75%时，对钢筋混凝土弱腐蚀。工艺特点是在操作间底部的喷头喷出氨气，雾状氨气在上行气流作用下漂浮，相互碰撞逐渐变大形成颗粒状，直到上行气流不足以支撑其重量时落下成为尿素颗粒。喷头氨气出口温度在150～180℃。塔内壁喷头层下部空气温度为80～90℃，尿素落地温度～70℃，尿素落地面空气温度为～50℃。

造粒塔建筑防腐蚀工程具体做法：EL100.200皮带层采用防腐隔离层+细石混凝土，EL106.200刮料层采用防腐隔离层+花岗石，塔体内壁采用刷（耐高温型）防腐胶，操作间钢桁架采用1mm厚不锈钢包裹，EL177.200操作间地面采用采用防腐隔离层+30厚花岗石，操作间顶面采用防腐玻璃钢+细石混凝土（5%密实剂），操作间墙面采用防腐玻璃钢隔离层+防腐胶内墙涂料，其它钢构件刷防腐胶。进气窗、出气窗采用1mm厚不锈钢制作，进风窗走道板采用模塑玻璃钢防腐格栅板。青海盐湖因地下水位高而且是盐渍土质，结构在基础底部铺设150厚沥青碎石，再铺设2层SBS高聚物改性沥青防水卷材阻断地下盐水通过混凝土向上渗透而腐蚀基础。

尿素造粒塔的基本尺寸如图所示：

青海100万吨尿素造粒塔的设计思路和设计方法：

青海冬季气候寒冷工艺管道的设计与其它造粒塔不同，青海尿素造粒塔地处严寒地区，为了减少进口氨气热损失设置“管道间”，管道间设于楼梯与塔壁一侧，工艺管道电气管道使用同一管道间，自控和下水管道间设于对面电梯与塔壁一侧，利用每个电梯停靠层把管道间分层分隔设置（使其不会产生烟囱效应），管道穿楼板的孔在管道桥架安装完毕后进行防火封堵。停靠层与管道间均设有窗，可以观察和检修管道间的设备、管道。

青海造粒塔在设计中根据青海气候的特殊性，采用了一些新设计思路。

a.造粒塔的出风形式有两种，外排式（容易受风的影响），内排式（要设计档雨