尿素造粒塔的建筑設(shè)計

1、 尿素造粒塔的建筑設(shè)計中國成達工程有限公司江端玉提要縱觀各地尿素造粒塔的建筑設(shè)計，了解工藝特征，總結(jié)成熟的設(shè)計經(jīng)驗，根據(jù)以往尿素造粒塔設(shè)計中存在的問題采用了以往不同的設(shè)計思路，使尿素造粒塔在符合現(xiàn)有規(guī)范情況下，能夠滿足工藝、管道、電氣、防火、疏散等等特殊要求。關(guān)鍵詞地域特點設(shè)計思路防腐蝕安全疏散一.概述我國在二十世紀(jì)70年代后期，大量引進化肥裝置。我公司在80年代初根據(jù)外商提供的基礎(chǔ)設(shè)計資料(工藝包)，先后設(shè)計了四川化工廠56萬噸尿素裝置、云南天燃氣化工廠56萬噸尿素裝置、四川天燃氣化工廠56萬噸尿素裝置以及遼寧錦西化工廠大化肥裝置。獨立設(shè)計海南大化肥、大慶大化肥以及近幾年來的美豐30萬噸尿素

2、、建峰45萬噸尿素、塔里木45萬噸尿素等設(shè)計?？v觀各地造粒塔的運行情況，了解造粒塔的工藝特征，總結(jié)成熟的設(shè)計經(jīng)驗。下面就建筑專業(yè)在造粒塔設(shè)計中的一些要點和青海造粒塔設(shè)計中的與其它造粒塔相同和不同之處做一個闡述。青海100萬噸鉀肥位于青海省格爾木市察爾汗鹽湖，地處格市東北方向約60公里處。場地較為平坦，地面相對標(biāo)高介于2680.05m2681.00m。地貌單元屬昆侖山前洪湖積平原。根據(jù)地震抗震設(shè)計規(guī)范(GB50011-2001),格爾木抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度為0.10g，設(shè)計地震分組為第二組，設(shè)計特征周期為0.55s。場地處于柴達木盆地新生代達布遜拗陷中東部的察爾汗湖區(qū)，據(jù)區(qū)域地

3、質(zhì)資料及鄰近場地勘察資料，場地及其附近沒有全新世活動斷裂展布。此外，本場地第四系覆蓋層厚度大于90米，不存在發(fā)震斷裂錯動對地面建筑物的影響。地下水測得穩(wěn)定水位埋深為0.80m1.00m:相對標(biāo)高介于2679.25m2680.0m之間。是賦存于層水潛水。其補給水源為大氣降水和冰雪融水。場地地下水和土質(zhì)屬于鹽漬土，對混凝土結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性，但對鋼筋混凝土中的鋼筋具強腐蝕性。廠址氣象條件：序號氣象項目單位格爾木察爾汗1主導(dǎo)風(fēng)向W、w+sW2最大風(fēng)速m/s2228.33平均風(fēng)速m/s4.14年平均降水量mm38.824.05日最大降水量mm32.015.16歷年平均氣溫C4.75.97歷年日極端最高氣溫

4、C33.58歷年日極端最低氣溫C-33.1-29.79歷年平均氣壓mb724.7735.610歷年日最高氣溫C33.133.511年最大蒸發(fā)量mm2915.33770.212年平均蒸發(fā)量mm3566.313最高月相對濕度%544414最低月相對濕度%221815干燥度D11.019.616最大集雪厚度cm117最大凍土深度mm8801400青海100萬噸鉀肥項目共有13套裝置，尿素僅是其中一套裝置。.尿素造粒塔建筑設(shè)計中采用的現(xiàn)行規(guī)范：建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-2006建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2001高層民用建筑建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50045-925工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計規(guī)范GB50

5、046-95石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范GB50160-92尿素造粒塔設(shè)計規(guī)定HG/T200672-2005建筑物防雷設(shè)計規(guī)范GB50057-94鹽漬土地區(qū)建筑規(guī)范SY/T0317-97建筑地基處理技術(shù)規(guī)范JGJ79-2002工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB5Z1-2002三.尿素造粒塔建筑設(shè)計特點：尿素造粒塔塔體高89m，直徑19m，噴頭標(biāo)高EL1077.200,采用鋼筋混凝土滑?，F(xiàn)澆筒體結(jié)構(gòu)，操作間設(shè)于EL1077.600層，采用型鋼桁架結(jié)構(gòu)，面積51m?。操作間為塔內(nèi)封閉式。進風(fēng)窗面積71在刮料層上部500處，為外部進風(fēng)并設(shè)有卷簾門調(diào)節(jié)進風(fēng)量；刮料層為漏斗式設(shè)于8.2m。出風(fēng)窗為塔頂中部集中式面積為

6、120m?；電梯設(shè)于塔壁一側(cè)，客貨兩用，提升高度82.2m，提升速度1.5m/s；電梯機房設(shè)于EL1087.500處，井道尺寸2.4mx2.65m；電梯與樓梯相對，中間設(shè)有電梯前室，樓梯間為2.55mx5.66m；樓梯為封閉樓梯間，與電梯前室間設(shè)有900乙級防火門；EL1055.900m以下前室均有通往尿素主框架各層的鋼平臺，是尿素主框架日后檢修的主要通道；考慮到火災(zāi)事故，尿素造粒塔的電梯間和樓梯間分別使用各自獨立的通道，在火災(zāi)事故發(fā)生時，操作人員可以安全疏散到地面。操作間層沒有采用以往操作間頂部排風(fēng)方案，在前室設(shè)有大窗，操作間另一端上部設(shè)有500的通風(fēng)口，機械排風(fēng)。在電梯?？繉釉O(shè)有四個觀察孔

7、。其他防護有：塔頂上人屋面女兒墻高1.5m，女兒墻上部做避雷帶同結(jié)構(gòu)鋼筋連接有效接地、塔頂外部涂有20m高的航空障礙標(biāo)志、塔頂設(shè)有夜晚航空頻閃標(biāo)志。造粒塔主要腐蝕介質(zhì)是氨氣、尿素。氨在環(huán)境相對濕度小于75%時，對鋼筋混凝土弱腐蝕。工藝特點是在操作間底部的噴頭噴出氨氣，霧狀氨氣在上行氣流作用下漂浮，相互碰撞逐漸變大形成顆粒狀，直到上行氣流不足以支撐其重量時落下成為尿素顆粒。噴頭氨氣出口溫度在150180C。塔內(nèi)壁噴頭層下部空氣溫度為8090C，尿素落地溫度70C，尿素落地面空氣溫度為50C。造粒塔建筑防腐蝕工程具體做法：EL100.200皮帶層采用防腐隔離層+細石混凝土，EL106.200刮料層

8、采用防腐隔離層+花崗石，塔體內(nèi)壁采用刷（耐高溫型）防腐膠，操作間鋼桁架采用1mm厚不銹鋼包裹，EL177.200操作間地面采用采用防腐隔離層+30厚花崗石，操作間頂面采用防腐玻璃鋼+細石混凝土（5%密實劑），操作間墻面采用防腐玻璃鋼隔離層+防腐膠內(nèi)墻涂料，其它鋼構(gòu)件刷防腐膠。進氣窗、出氣窗采用1mm厚不銹鋼制作，進風(fēng)窗走道板采用模塑玻璃鋼防腐格柵板。青海鹽湖因地下水位高而且是鹽漬土質(zhì)，結(jié)構(gòu)在基礎(chǔ)底部鋪設(shè)150厚瀝青碎石，再鋪設(shè)2層SBS高聚物改性瀝青防水卷材阻斷地下鹽水通過混凝土向上滲透而腐蝕基礎(chǔ)。尿素造粒塔的基本尺寸如圖所示：die口J工口g口E!|1注1ft隣編枷青海100萬噸尿素造粒塔的

9、設(shè)計思路和設(shè)計方法：青海冬季氣候寒冷工藝管道的設(shè)計與其它造粒塔不同，青海尿素造粒塔地處嚴(yán)寒地區(qū)，為了減少進口氨氣熱損失設(shè)置“管道間”，管道間設(shè)于樓梯與塔壁一側(cè)，工藝管道電氣管道使用同一管道間，自控和下水管道間設(shè)于對面電梯與塔壁一側(cè)，利用每個電梯?？繉影压艿篱g分層分隔設(shè)置（使其不會產(chǎn)生煙囪效應(yīng)），管道穿樓板的孔在管道橋架安裝完畢后進行防火封堵。?？繉优c管道間均設(shè)有窗，可以觀察和檢修管道間的設(shè)備、管道。青海造粒塔在設(shè)計中根據(jù)青海氣候的特殊性，采用了一些新設(shè)計思路。造粒塔的出風(fēng)形式有兩種，外排式（容易受風(fēng)的影響），內(nèi)排式（要設(shè)計檔雨蓬）。出風(fēng)口的檢修平臺未設(shè)在塔內(nèi)（錦西在塔內(nèi)），青海在粒塔因為直徑較

10、小，如果采用內(nèi)壁設(shè)置檔雨蓬顯然減小出風(fēng)口的有效面積，加之青海降雨量少，年降水量在冬季，全年幾乎不下雨。出風(fēng)口未做擋雨板，卻把出風(fēng)口內(nèi)壁提高到1.5m形成煙囪狀，使氣流更順暢，也保證出風(fēng)口有效面積。青海塔徑只有19m,出風(fēng)口的檢修平臺未設(shè)在塔內(nèi)（尿素在塔內(nèi)容易結(jié)塊，經(jīng)常需要停車檢修），所以青海尿素造粒塔檢修走道設(shè)在出風(fēng)口外塔內(nèi)天井。即安全，又保證喉口有效出風(fēng)面積。青海察爾汗降水均在冬季，尿素造粒塔進風(fēng)遮雨棚下檐口降低，防止側(cè)風(fēng)飄雪進入塔內(nèi)，把塔壁外進風(fēng)窗走道板面層設(shè)計成模塑玻璃鋼格柵走道板，既增加通風(fēng)，又能在卷簾門失去控風(fēng)作用情況下對格柵走道板進行遮蓋也能調(diào)節(jié)進風(fēng)流量。這點與所有尿素造粒塔不同，

11、是個全新的設(shè)計思路。尿素造粒塔設(shè)計規(guī)定7.1.2為：進風(fēng)窗窗間墻寬度大于或等于8bw（bw為墻厚），窗間墻軸壓比（軸壓比指柱組合的軸壓力設(shè)計值與柱的全截面面積和混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值乘積之比值）應(yīng)小于或等于0.6。進風(fēng)窗頂部以下應(yīng)考慮塔壁厚度為500。塔壁的厚度影響進風(fēng)窗窗間墻的寬度和高度，進風(fēng)窗的高度（制約于寬度）關(guān)系到操作間底部到進風(fēng)窗頂工藝要求的距離（影響到造粒塔的總高）。青海尿素造粒塔進風(fēng)窗未做活動百葉窗（所有的造粒塔都采用活動百葉，從往使用情況來看都不理想），一是被腐蝕不能正常開啟，二是維修不方便。青海造粒塔在塔壁外側(cè)設(shè)置鍍鋅鋼板卷簾門調(diào)節(jié)進風(fēng)量，如果卷簾門出故障可采用遮蓋模塑玻璃

12、鋼格柵走道板調(diào)節(jié)進風(fēng)流量。這點與所有尿素造粒塔也不同，不但能增加進風(fēng)量，也可以再卷簾門失效時調(diào)節(jié)進風(fēng)量。也是個全新的設(shè)計思路。操作間地面因為經(jīng)常維修噴頭，既要防腐又要耐沖擊，所以采用玻璃鋼防腐隔離層+花崗石。操作間未采用的頂部軸流風(fēng)機排風(fēng)，采用對流從塔壁外側(cè)直通，減少氨氣進入操作間，改善操作間工作環(huán)境。操作間下水管道采用不銹鋼管暗藏于桁架內(nèi)部，以往管道暴露在塔內(nèi)常常因為尿素累積停車檢修。電梯停靠層的高度與布置、結(jié)構(gòu)、電梯供貨商、工藝、電氣、自控共同探討制定做到既滿足規(guī)范要求（疏散、防火），又滿足結(jié)構(gòu)塔體體內(nèi)剪力柱構(gòu)造，滿足工藝（觀察塔內(nèi)工作狀況），滿足管道、電氣、自控使用及維護，滿足電梯行程使

13、用功能。造粒塔檢修，出風(fēng)窗檢修從塔頂下至EL182.200,刮料層檢修在8.2m設(shè)有不銹鋼檢修門（以往從進風(fēng)窗進入），進風(fēng)窗洞口大小應(yīng)考慮到刮料機安裝以及結(jié)構(gòu)剪立柱設(shè)置，操作間上部電梯停靠層設(shè)有門，可到操作間走道頂部清理積累的尿素。E1156.200米以下所有電梯?？繉佣加型ㄏ虿贾霉艿篱g和儀表管道間的窗，便于設(shè)備管道電纜橋架檢修。屋面維護可從電梯機房間出入。造粒塔屋面防水未采用一般的防水卷材+取消保溫層，而青海尿素造粒塔采用防腐蝕隔離層+保護層（取消保溫層）；水落管道采用1mm的不銹鋼管，管道間暗埋敷設(shè)。管道間電梯?？繉拥臉敲娲┛状O(shè)備安裝完畢后必須進行防火封堵。防腐采用結(jié)構(gòu)自防腐（C30混凝

14、土+高濃度NNO二聚體減水劑），塔體內(nèi)壁采用刷（耐高溫型）防腐膠，塔體外壁根據(jù)尿素造粒塔設(shè)計規(guī)定8.6之規(guī)定：上部20m刷紅白相間航空障礙涂層；中間采用混凝土自身色；下部（6.2m）以下采用建筑防腐涂料。四.尿素造粒塔建筑設(shè)計注意內(nèi)容：造粒塔設(shè)計注意內(nèi)容：電梯間前室設(shè)計、電梯間卷揚機安裝進入、操作間通風(fēng)、操作間通道寬度、進風(fēng)窗窗間墻與結(jié)構(gòu)配合、進風(fēng)窗的維修、操作走道、進風(fēng)窗檔雨蓬的高度、進風(fēng)窗進風(fēng)控制設(shè)計、進出風(fēng)窗凈面積、出風(fēng)喉口、出風(fēng)窗檢修、出風(fēng)窗檔雨設(shè)計、門窗考慮疏散、設(shè)備出入、當(dāng)?shù)貧夂?、管道井設(shè)計、屋面及操作間排水、造粒塔防腐設(shè)計構(gòu)思、建筑防腐蝕構(gòu)造、造粒塔底層門應(yīng)考慮料倉安裝進出、高層構(gòu)筑物航空障礙標(biāo)志、各層各用途窗的設(shè)應(yīng)綜合考慮：上下對齊（窗間墻為剪力柱），窗間墻的截面（柱的截面），布置管線位置，尿素主框架通道，操作間通道等等。綜合上述原因，造粒塔的設(shè)計應(yīng)在建筑專業(yè)組織下，反復(fù)協(xié)調(diào)相關(guān)專業(yè)，制定建筑方案既要滿足規(guī)范要求，也要滿足工藝、布置、電氣、自控、結(jié)構(gòu)、機運、電梯井口尺寸荷載，以