车间布置设计ppt课件.ppt
第6章车间布置设计,2022/11/14,2 厂房建筑和车间组成,3 化工车间的布置设计,4 设备布置图,1 概述,第14章 车间布置设计,2022/11/14,车间布置设计是制药工程设计中的一个重要环节。车间布置是否合理，不仅与施工、安装、建设投资密切相关，而且与车间建成后的生产、管理、安全和经济效益密切相关。因此，车间布置设计应按照设计程序，进行细致而周密的考虑。 车间布置设计是一项复杂而细致的工作，它是以工艺专业为主导，在大量的非工艺专业如土建、设备、安装、电力照明、采暖通风、自控仪表、环保等的密切配合下，由工艺人员完成的。因此，在进行车间布置设计时，工艺设计人员要善于听取和集中各方面的意见，对各种方案进行认真的分析和比较，找出最佳方案进行设计，以保证车间布置的合理性。,1. 概述,2022/11/14,原料药车间和制剂车间都是常见的制药车间。原料药作为精细化学品，属于化学工业的范畴，其车间设计与一般的化工车间具有许多共同点。但药品是一种特殊商品，其质量好坏直接关系到人体健康、疗效和安全。为保证药品质量，原料药车间的成品工序(精制、烘干、包装工序)与制剂车间一样，其生产环境都有相应的洁净等级要求。,1. 概述,2022/11/14,在进行车间布置设计时，设计人员应熟悉并执行有关的设计规范和规定，如建筑设计防火规范(GBJ 16-87)、石油化工企业设计防火规定(GB50160-99)、化工企业安全卫生设计标准(HG20571-95)、工业企业厂界噪声标准(GB2348-90)、爆炸和火灾危险环境电力装置设计规定(GB50058-92)、药品生产质量管理规范(国家药品监督管理局，2010年修订版)、采暖通风和空气调节设计规范(GBJ 19-87)等。,1.1 车间布局设计的原则,2022/11/14,车间布置设计是在工艺流程设计、物料衡算、能量衡算和工艺设备设计之后进行的,因此,一般已具备下列设计基础资料： 不同深度的工艺流程图，如初步设计阶段带控制点的工艺流程图、施工阶段带控制点的工艺流程图。 物料衡算、能量衡算的计算资料和结果，如各种原材料、中间体、副产品和产品的数量及性质；三废的数量、组成及处理方法；加热剂和冷却剂的种类、规格及用量等。 工艺设备设计结果，如设备一览表，各设备的外形尺寸、重量、支承形式、操作条件及保温情况等。 厂区的总平面布置示意图，包括本车间与其它车间及生活设施的联系、厂区内的人流和物流分布情况等。 其它相关资料，如车间定员及人员组成情况，水、电、汽等公用工程情况，厂房情况等。,1.1 车间布局设计的原则,2022/11/14,在进行车间布置设计时，一般应考虑下列因素：本车间与其它车间及生活设施在总平面图上的位置，力求联系方便、短捷。满足生产工艺及建筑、安装和检修要求。合理利用车间的建筑面积和土地。车间内应采取的劳动保护、安全卫生及防腐蚀措施。人流物流通道应分别独立设置，尽可能避免交叉往返。对原料药车间的精制、烘干、包装工序以及制剂车间的设计，应符合药品生产质量管理规范的要求。要考虑车间发展的可能性，留有发展空间。厂址所在区域的气象、水文、地质等情况。,1.2 车间布置设计应考虑的因素,2022/11/14,收集有关的基础设计资料确定车间的防火等级 设计人员根据生产过程中使用、产生和贮存物质的火灾危险性，按建筑设计防火规范和石油化工企业设计防火规定，确定车间的火灾危险性类别。 确定车间的洁净等级 对于有洁净等级要求的车间，设计人员应根据药品生产质量管理规范的要求，确定相应的洁净等级。,1.3 车间布置设计的程序,2022/11/14,初步设计 根据带控制点的工艺流程图、设备一览表等基础设计资料，以及物料贮存运输、辅助生产和行政生活等要求，结合有关的设计规范和规定，进行初步设计。 初步设计的任务是确定生产、辅助生产及行政生活等区域的布局；确定车间场地及建(构)筑物的平面尺寸和立面尺寸；确定工艺设备的平面布置图和立面布置图；确定人流及物流通道；安排管道及电气仪表管线等；编制初步设计说明书。,1.3 车间布置设计的程序,2022/11/14,施工图设计 初步设计经审查通过后，即可进行施工图设计。施工图设计是根据初步设计的审查意见，对初步设计进行修改、完善和深化，其任务是确定设备管口、操作台、支架及仪表等的空间位置；确定设备的安装方案；确定与设备安装有关的建筑和结构尺寸；确定管道及电气仪表管线的走向等。 在施工图设计中，一般先由工艺专业人员绘出施工阶段车间设备的平面及立面布置图，然后提交安装专业人员完成设备安装图的设计。,2022/11/14,车间布置设计通常采用两阶段设计即初步设计和施工图设计。在初步设计阶段，车间布置设计的主要成果是初步设计阶段的车间平面布置图和立面布置图；在施工图设计阶段，车间布置设计的主要成果是施工阶段的车间平面布置图和立面布置图。,1.4 车间布置设计的成果,2022/11/14,2.1 建筑的分类,2.2 厂房建筑的定位尺寸,2.3 常见工业厂房,2.4 车间组成和布置形式,2. 厂房建筑和车间组成,2022/11/14,建筑是建筑物和构筑物的总称。凡用于人们在其中生产、生活或进行其它活动的房屋或场所，均称为建筑物，如车间、住宅、教学楼、办公楼、体育馆等；而人们不在其中生产、生活的建筑，则称为构筑物，如水塔、烟囱、桥梁等。 建筑的种类很多，特点不一，可按不同的方式进行分类。例如，按主要承重结构的材料不同，建筑可分为砖木结构建筑、砖混结构建筑、钢结构建筑、钢筋混凝土结构建筑等。又如，按层数不同，可将厂房建筑分为单层厂房、多层厂房和混合层数厂房；将住宅建筑分为低层(13层)、多层(46层)、中高层(79层)和高层(1030层)住宅。,2.1 建筑的分类,2022/11/14,厂房建筑的定位尺寸可用柱距和跨度来表示。厂房建筑的承重柱在平面中排列所形成的网格称为柱网，沿厂房长度方向的各承重柱自左向右用 、 、 依次编号，在与厂房长度方向垂直的方向上，各承重柱自下而上用 、 、 依次编号。厂房建筑的柱、墙及其它构配件均以定位轴线为基准标定其位置及标志尺寸。厂房建筑的定位轴线包括纵向定位轴线和横向定位轴线，其中纵向定位轴线与厂房的长度方向平行，横向定位轴线与厂房的长度方向垂直。相邻纵向定位轴线间的距离称为跨度，横向定位轴线间的距离称为柱距。,2.2 厂房建筑的定位尺寸,2022/11/14,图14-1 厂房建筑的定位尺寸,2.2 厂房建筑的定位尺寸,2022/11/14,厂房的平面形式主要有长方形、 形、 形和 形，其中长方形厂房具有结构简单、施工方便、设备布置灵活、采光和通风效果好等优点，因此是最常用的厂房平面形式,尤其适用于中小型车间。当厂房较长或受工艺、地形等条件所限，厂房的平面形式也可采用 形、 形、 形等特殊形式，此时应充分考虑采光、通风、交通通道、进出口等问题。 在确定厂房的平面形式时，既要考虑生产工艺要求，又要考虑地形等自然条件以及土建施工的可行性、合理性和经济性。因此，工艺、土建等专业的设计人员应密切配合，对各种方案进行认真的分析和比较，以确定适宜的厂房平面形式。,2.3 常见工业厂房-平面形式,2022/11/14,根据生产工艺要求，工业厂房的层数可以是单层，也可以是多层或单层和多层相结合的形式。一般情况下，单层厂房的投资较少，利用率较高，缺点是占地面积较大。常见制药厂房的剖面形式如图8-2所示。,2.3 常见工业厂房-层数,2022/11/14,图14-2 常见制药厂房的剖面形式,(a) 单层厂房 (b) 有天窗的单层厂房 (c) 多层厂房 (d)有天窗多层厂房 (e)有内走廊多层厂房 (f)有内走廊及天窗多层厂房,2.3 常见工业厂房-层数,2022/11/14,为提高自然采光和通风效果，并考虑到建筑的经济性，厂房的宽度不能太大。一般情况下，单层原料药厂房的宽度不宜超过30m，多层则不宜超过24m。对于采用人工照明的单层洁净厂房，其宽度可根据需要增加。厂房的常见宽度有9m、12m、15m、18m和24m。宽度较小的单层厂房内一般不设立柱，即采用单跨，跨度为厂房的宽度。宽度较大的单层厂房或多层厂房，厂房内常设有立柱，其跨度一般为6m。对有内走廊的厂房，内走廊间的跨度一般为3m(内走廊宽度)。 厂房的宽度通常为23跨，柱网按6-6、6-3-6、6-6-6的形式布置，如6-3-6表示厂房有三跨，跨度分别为6m、3m和6m，中间的3m为内走廊的宽度。厂房的长度由生产规模和工艺要求决定，柱距一般为6m。常见工业厂房的柱网如图14-3所示。,2.3 常见工业厂房-结构尺寸,2022/11/14,(a)内廊式柱网,(b)方格式柱网,2.3 常见工业厂房-结构尺寸,2022/11/14,车间一般包括生产区、辅助生产区和行政生活区三部分，各部分的组成与产品种类、生产工艺流程、洁净等级要求等情况有关。,2.4 车间组成和布置形式,2022/11/14,图14-4 一般化工车间的组成,图14-5 制药洁净车间的组成,2.4.1 车间组成,2022/11/14,根据生产规模、生产特点以及厂区面积、地形、地质等条件的不同，车间布置形式可采用集中式或单体式。若将组成车间的生产区、辅助生产区和行政生活区集中布置在一栋厂房内，即为集中式布置形式；反之，若将组成车间的一部分或几部分分散布置在几栋独立的单体厂房中，即为单体式布置形式。,2.4.2 车间布置形式,2022/11/14,一般地，对于生产规模较小，且生产特点(主要指防火防爆等级和毒害程度)无显著差异的车间，常采用集中式布置形式，如小批量的医药、农药和精细化工产品，其车间布置大多采用集中式。而对于生产规模较大或各工段的生产特点有显著差异的车间，则多采用单体式布置形式。,2.4.2 车间布置形式,2022/11/14,车间布置设计既要考虑车间内部各区域之间的协调,又要考虑车间与厂区的供水、供电、供热(蒸汽)和管理部门之间的协调,使之密切配合,成为一个有机的整体。,3 原料药车间的布置设计,2022/11/14,1 设备布置的基本要求,2. 常见设备的布置方法,设备布置的任务主要是确定工艺设备的空间位置以及管道、电气仪表管线的走向和位置，从而为进一步确定建筑物的平面尺寸和立面尺寸提供依据。,3.1 设备的布置,2022/11/14,1.满足生产工艺要求 设备排列顺序 设备应尽可能按照工艺流程的顺序进行布置，要保证水平方向和垂直方向的连续性，避免物料的交叉往返。为减少输送设备和操作费用，应充分利用厂房的垂直空间来布置设备，设备间的垂直位差应保证物料能顺利进出。 一般情况下，计量罐、高位槽、回流冷凝器等设备可布置在较高层，反应设备可布置在较低层，过滤设备、贮罐等设备可布置在最底层。多层厂房内的设备布置既要保证垂直方向的连续性，又要注意减少操作人员在不同楼层间的往返次数。,3.1.1 设备布置的基本要求,2022/11/14,设备排列方法 设备在厂房内的排列方法可根据厂房宽度和设备尺寸来确定。对于宽度不超过9m的车间，可将设备布置在厂房的一边，另一边作为操作位置和通道，如图14-6(a)所示。,图14-6（a） 设备在厂房内的排列方法,3.1.1 设备布置的基本要求,2022/11/14,对于中等宽度(1215m)的车间，厂房内可布置两排设备。两排设备可集中布置在厂房中间，而在两边留出操作位置和通道。也可将两排设备分别布置在厂房两边，而在中间留出操作位置和通道。对于宽度超过18m的车间，可在厂房中间留出3m左右的通道，两边分别布置两排设备，每排设备各留出1.52m的操作位置。,图14-6 设备在厂房内的排列方法,3.1.1 设备布置的基本要求,2022/11/14,操作间距 在布置设备时，不仅要考虑设备自身所占的位置，而且要考虑相应的操作位置和运输通道。有时还要考虑堆放一定数量的原料、半成品、成品和包装材料所需的面积和空间。,3.1.1 设备布置的基本要求,2022/11/14,3.1.1 设备布置的基本要求,2022/11/14,安全距离 设备与设备之间以及设备与建筑物之间还应留有一定的安全距离。安全距离的大小不仅与设备的种类和大小有关，而且与设备上连接管线的多少、管径的大小以及检修的频繁程度等因素有关。设备的安全距离目前尚无统一规定。,3.1.1 设备布置的基本要求,2022/11/14,2.满足安装和检修要求 制药厂尤其是化学制药厂在生产过程中大多存在腐蚀性，故每年常需安排一次大修以及次数不定的小修，以检修或更换设备。因此，设备布置应满足安装和检修的要求。(1) 要根据设备的大小、结构和安装方式，留出设备安装、检修和拆卸所需的面积和空间。(2) 要考虑设备的水平运输通道和垂直运输通道，以便设备能够顺利进出车间，并到达相应的安装位置。,3.1.1 设备布置的基本要求,2022/11/14,(3) 凡通过楼层的设备应在楼面的适当位置设置吊装孔。当厂房较短时，吊装孔可设在厂房的一端；当厂房较长(36m)时，吊装孔应设在厂房的中央。 多层楼面的吊装孔应在每一楼层相同的平面位置设置，并在底层吊装孔附近设一大门，以便需吊装的设备能够顺利进出。,3.1.1 设备布置的基本要求,2022/11/14,釜式反应器、塔器、蒸发器等可直接悬挂在楼面或操作台上，此时应在楼面或操作台的相应位置预留出设备孔。设备孔可以做成正方形，安装时可将设备直接由设备孔中吊至一定高度后再旋转450放下，使支座支承在楼面或操作台上。穿越楼面或操作台的管道可经方孔角通过，剩余处可辅上防滑钢板。设备孔也可以做成圆形，安装时设备只能由上往下放入设备孔中。空隙d的尺寸一般应比支座下部突出物(含保温层)的最大尺寸大0.10.3m。,3.1.1 设备布置的基本要求,2022/11/14,3.1.1 设备布置的基本要求,(5) 在布置设备时还要考虑设备安装、检修、拆卸以及运送物料所需的起重运输设备。,2022/11/14,3. 满足土建要求 笨重设备以及运转时会产生很大震动的设备，应尽可能布置在厂房的底层，以减少厂房楼面的承重和震动；因工艺要求不能布置在底层时，应由土建专业人员在设计上采取增大载荷或防震措施。 有剧烈震动的设备，其基础不能与建筑物的柱、墙连在一起，以免影响建筑物的安全。,3.1.1 设备布置的基本要求,2022/11/14,穿过楼面的各种孔道，必须避开厂房的柱子和主梁。 在满足工艺条件的前提下，较高的设备可集中布置在一起，这样，当需要提高厂房高度时，可只提高厂房的局部高度而不必提高整个厂房的高度，从而可降低厂房造价。,3.1.1 设备布置的基本要求,2022/11/14,4. 满足安全、卫生和环保要求采光 为创造良好的采光条件，首先应从厂房建筑本身的结构来考虑，以最大限度地提高自然采光效果。为了提高自然采光和通风效果，建筑设计人员可设计出不同的建筑结构形式，特别是形状各异的屋顶结构。,图14-9 厂房的屋顶结构,3.1.1 设备布置的基本要求,2022/11/14,为便于操作人员读取仪表和有关数据，在布置设备时，应尽可能使操作人员位于设备和窗之间，即让操作人员背光操作。 此外，特别高大的设备要避免靠窗布置，以免影响采光。,图14-10 背光操作示意图,3.1.1 设备布置的基本要求,2022/11/14,通风 通风问题是制药车间的重要课题。为创造良好的通风条件，首先应考虑如何最有效地加强自然对流通风，其次才考虑机械送风和排风。 为创造良好的自然对流条件，可在厂房楼板上设置中央通风口，并在房顶上设置天窗，如图14-11所示。中央通风孔不仅可提高自然通风效果，而且可解决厂房中央光线不足的问题。,图14-11 有中央通风孔的厂房,3.1.1 设备布置的基本要求,2022/11/14,图14-12 设备的立面布置示意图,3.2 常见设备的布置方法,2022/11/14,(a) 立面布置图,3.2 常见设备的布置方法,2022/11/14,(b) 平面布置图图14-13 釜式反应器布置示意图,3.2 常见设备的布置方法,2022/11/14,车间布置图,2022/11/14,设备立面布置图,
