发酵工厂工艺设计概论.ppt

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1、第六章 设备的设计与选型,第六章 设备的设计与选型,一、专业设备设计与选型的依据(1)由工艺计算确定的成品量、物料量、耗汽量、耗水量、耗风量、耗冷量等。(2)工艺操作的最适外部条件(温度、压力、真空度等)。(3)设备的构造类型和性能。,二、专业设备设计与选型的程序和内容(1)设备的工艺操作任务、工作性质、工作参数的确定。(2)设备选型及该型号设备的性能、特点评价。(3)设备生产能力的确定。(4)设备数量计算。(5)设备主要尺寸的确定。(6)设备的传动搅拌和动力消耗计算。(7)设备结构的工艺设计。(8)支撑方式的计算选型。(9)壁厚的计算选择。(10)材质的选择和用量计算。(11)其他特殊问题的

2、考虑。,(一)间歇操作设备生产能力数量和容积的设计计算 1间歇操作设备生产能力的确定 生产能力的表示方法，一般为t(罐批)或m3(罐批)。例如3000ta味精厂选容积为100t的发酵罐，其生产能力为：10070154880112(1-1)4.47t(罐批)式中 100发酵罐容积(t)15发酵初糖浓度 70填充系数 48发酵转化率 80提取率 112精制收率 1染菌率,2间歇操作所需设备数量的确定 或式中N设备的操作台数(不含备用)Z工段的生产能力，以每昼夜加工原料和半成品的吨数表示 设备的每一个操作周期(h)G设备操作有效量(t)r一昼夜内设备操作的小时数 V0昼夜内被加工的原料、半成品的容量

3、(m3)Va一台设备的容量(m3)设备的填充系数，此值为经验值，主要考虑物料的泡沫性质和将来可能增加的容量余地。,3设备容积的计算 式中 V设备的总容积(m3)Va24h内加工的成品或半成品的容积()r操作周期，包括预备时间、操作和清洗等辅助操作时间(h)设备的填充系数，装有搅拌和冷却装置的或产生泡沫多的物料应取0.60.8，酒精发酵罐等取0.80.85，汽液分离器取0.7等,4设备主要尺寸的计算 发酵工厂的设备多为容器型设备。不同的设备，高径比有很大差别。锥形底制作容易，排料干净，间歇操作采用较多。通常根据已知容量V以及高径比、封头高度，列出数学方程求出各部尺寸。直径计算出来后，应将其值圆整

4、到接近的公称直径系数。然后校核总容量是否可满足工艺计算的容量要求。如偏差太大，还要作相应调整，直到符合要求。直径确定后，可根据关系求出其他尺寸。,(二)连续操作设备生产能力、数量和容积的设计计算 设计的依据：(1)物料流量V(m3s或ts)：物料的流量V，是根据生产规模，通过计算确定。(2)物料在设备中的逗留时间(s)：物料在连续操作设备中的逗留时间则取决于生产工艺的要求。(3)物料在设备各部位的流速(ms)。,1生产能力的确定 对于连续操作的设备，其生产能力是在保证生产工艺条件的基础上，单位时间通过设备的物料量，由工厂的规模与物料衡算确定。例如以淀粉质原料，年产10000t酒精厂根据物料衡算

5、蒸煮醪的体积流量为14.8 m3/h。因此要求连续蒸煮设备的生产能14.8 m3/h。,2设备容积的计算 已知物料的流量V和逗留时间，可以计算出设备的有效容量V有效：例如10000ta酒精厂蒸煮时间(即在蒸煮设备高温区的逗留时间),根据生产经验，要求9060min，现取80min,则蒸煮设备的总容积V有效为：,3设备数量的计算 连续操作设备为一般取设备数量为35个。也可设定单个设备容量由总容量求算设备数量n：式中 V有效设备有效总容积(m3)V单台设备容积(m3)填充系数()接上例10000ta酒精厂V有效=19.73 m3,V=7 m3，=100，则设备数量n为：,4设备主要尺寸计算 容器类

6、设备的主要尺寸计算方法同间歇操作设备的计算方法。但连续操作设备为保证其顺序性，通常高径比要比间歇操作设备大些。具体情况，可根据生产特点加以确定。,三、主要设备明细表 通过设备的工艺设计计算，除了定型的通用设备以外，对于生化反应器(发酵罐、种子罐)、换热器、塔器等主要设备都应列设备明细表。,四、设备一览表 所有设备选型与设计完成以后，按流程图序号，将所有设备逐一汇编成设备一览表，作为设计说明书的组成部分，并为下一步施工设计以及其他非工艺设计和设备订货提供依据。在填写设备一览表时，也可把各车间的设备按专业设备、通用设备、非标准设备进行分类填写设备一览表。以便于将设备分类汇总，分别交给不同的部门进行

7、加工和采购。,第七章 设计说明书,第七章 设计说明书,第一节 初步设计说明书一、全厂初步设计说明书的编写内容 1总论 2技术经济 3总平面布置及运输4工艺 5自动控制测量仪表 6建筑结构 7给水排水 8供电 9电信 10供热 11采暖通风 12空压站、氮氧站、冷冻站 13维修 14仓库与堆场 15中心化验室 16环保与综合利用 17节约能源 18消防 19计量 20职业安全卫生 21生活福利设施 22总概算书,总论：扼要阐明工程的建设规模、产品方案、技术特征，综合各专业提出的设计要求，论述设计的技术先进性和经济合理性，说明环境保护、节能、消防、计量、职业安全卫生等基本情况。对存在的问题提出解决

8、的办法或建议。具体包括：设计依据；设计指导思想；设计范围；建设规模和产品方案；进度建议；投产后达到设计能力的计划安排；主要原材料、物料、燃料的规格、数量及来源；论述生产方法的先进性、合理性、可靠性及选用依据；厂址概述；公用工程及辅助工程；技术经济；全厂设备估算重量；建筑材料估算数量；安装及施工材料估算数量；环境保护及综合利用；节能措施；劳动保护、安全防护；工厂机械化、自动化水平；工作制度；配套工程情况；主要技术方案的比选要点；存在问题及建议；附件等23个有关内容。back,总平面布置及运输：包括设计依据和范围；厂址；总平面布置；工厂运输；存在问题及建议；附件等内容。工艺：工艺部分说明书的内容应

9、根据行业特点和工程的繁简条件编写。包括设计依据和范围；全厂生产车间组成；全厂工艺流程；生产操作计量工作的综合说明。有几个主要车间时，应按车间分别编写。back,第九章 工艺设计图,第一节 工艺流程图 一、概 述 1全厂总工艺流程图或物料平衡图 细实线长方框表示各车间(工段)。流程线只画出主要物料，用粗实线表示。流程方向用箭头画在流程线上。图上注明车间名称，各车间原料、半成品和成品的名称、平衡数据和来源、去向等。,2物料流程图 物料流程图一般是在初步设计阶段，完成工艺平衡计算后，在全厂总工艺流程图基础上绘制的。它是一种以图形与表格结合的形式，反映设计计算结果，表达各车间内部工艺物料流程的图样。图

10、样采用展开图形式，按工艺流程次序，自左至右画出一系列设备的图形，并配以物料流程线和必要的标注与说明。在流程上标注出各物料的组分、流量以及设备特性数据等，是这种图样的一个特点。,3带控制点工艺流程图 带控制点工艺流程图是内容较为详细的一种工艺流程图。在管线和设备上画出配置的某些管件、阀门、白控仪表等有关符号，可供生产和施工、安装使用。带控制点工艺流程图是工艺设计必须完成的图样。,二、带控制点工艺流程图的绘制 带控制点工艺流程图是表示全部工艺设备、物料管道、阀门、设备附件以及工艺和自控仪表的图例、符号等的一种工艺流程图，也称生产控制流程图或工艺控制流程图。在初步设计和施工图设计中均要提供这种图样。

11、由工艺专业和自控专业人员合作绘制而成。它是设备布置、仪表测量和控制设计的依据，并可供施工安装、生产操作时参考。,(一)视图内容和表示方法 1视图内容(1)图形 将各设备的简单外形按工艺流程次序，展开在同一平面上，配以连接的主辅管线及管件、阀门、仪表控制点符号等。(2)标注 注写设备位号及名称、管段编号、控制点代号、必要的尺寸、数据等。(3)图例 代、符号及其他标注的说明，有时还有设备位号的索引等。(4)标题栏 注写图名、图号、设计阶段等。,2表示方法(1)比例与图幅 带控制点工艺流程图可以车间或工段为主项进行绘制，原则上一个主项绘一张图样。若流程复杂，一个主项也可以分成数张绘制，但仍算一张图样

12、，且需要使用同一个图号。必要时也可适当缩小比例进行绘制。比例：图上的设备图形及其高低间相对位置大致按1：100或1：200的比例绘制，流程简单时也有用1：50的比例。一般流程图用展开画法，实际上并不全按比例绘制，故于标题栏内不予注明。图幅：图形采用展开图形式，呈长条形，因此可采用标准幅面加长的规格。,(2)设备的画法 图形：设备在图上一般按比例用细线(b3)绘制，画出设备的主要轮廓。有时也画出具有工艺特征的内件示意结构，可以用虚线绘制或用剖视形式表示。设备上的管口一般不予画出；若需要画出则可用单线表示。设备上的传动装置应简单示意画出。某些过大或过小的设备图，可适当缩小或放大比例。,相对位置：设

13、备间的高低和楼面高低的相对位置，一般按比例绘制。低于地面的，也要相应画在地平线以下，尽可能符合实际安装情况。有位差要求的设备，需注明其限定尺寸。设备的横向顺序应与主要物料管线一致，勿使管线曲折往返过多。设备间的横向间距，要合理布置，避免管线过长或过密。相同系统的处理：两个或两个以上相同的系统，一般应全部画出，但也可只画出一套。只画出一套时，被省略部分的系统，则需用双点划线绘出矩形框表示。框内注明设备的位号、名称，并绘出引至该套系统的一套支管。,(3)设备的标注 标注内容：设备在图上应标注位号和名称。设备位号在整个车间内不得重复。施工图设计与初步设计中的编号应一致。如果施工图设计中设备有增减，则

14、位号应按顺序补充或取消(即保留空号)。设备名称也应前后一致。标注方式：设备的位号、名称一般标注在相应设备的图形上方或下方，各设备在横向之间的标注应基本排成一行。在图纸同一高度方向出现两个设备图形时，将偏在上方的设备标注在图纸上端。若在同一高度方向出现两个以上设备图形时，则可按设备的相对位置将某些设备的标注放在另一设备标注的下方。也有一些图样，其设备位号用指引线引出，注在设备图形的空白处。同位号的设备在位号的尾端加注“a”、“b”、“c”等字样以示区别。如数量不止一台而仅画出一台时，则在位号中应予注全。,第二节设备布置图(一)设备布置图的视图内容(1)一组视图：表示厂房建筑的基本结构和设备在厂房

15、内外的布置情况。平、立面图，剖面图的数量以表示清楚为原则。(2)尺寸及标注：在图形中注写与设备布置有关的尺寸和建筑轴线的编号、设备的位号、名称等。(3)安装方位标：指示安装方位基准的图标。(4)说明与附注：对设备安装布置有特殊要求的说明。(5)设备一览表：列表填写设备位号、名称等。(6)标题栏：注写图名、图号、比例、设计阶段等。,(二)设备布置图的表示方法 1分区原则 当车间范围较大，以车间为单位绘制图样不能清晰和详细表达时，则应绘制该车间的首页图，首页图上分区范围可以用粗双点划线表示，然后按首页图上所划分的区域再分绘其设备布置图。当车间范围不很大，各工段（工序）的设备可以联合布置，表达清楚时

16、，可统一出图，以车间为单位绘制设备布置图。,2比例与图幅 绘图比例通常采用1：50和1：100，个别情况下，可考虑采用1：200和1：500。首页图可采用1：400、1：500的比例。必要时，可以在一张图纸上的各视图采用不同的比例，此时可将主要采用的比例注明在标题栏内，个别视图的不同比例则在视图名称的下方或右方予以注明。图幅一般采用一号幅面，如需绘制在几张图纸上，各张图纸的幅面规格尽量相同。图幅需要加长时，可按国家标准机械制图规定加以确定。,3视图的配置(1)平面图：设备布置图一般以平面图为主，表明各设备在平面内的布置状况。当厂房为多层时，应分别绘出各层的平面布置图。在平面图上，要表示厂房的方

17、位、占地大小、内部分隔情况，以及与设备安装定位有关的建筑物、构筑物的结构形状和相对位置。一张图纸内绘制几层平面图时，应以0.00平面开始画起，由下而上，从左至右顺序排列。在平面图下方各注明其相应标高，并在图名下画一粗线，注明平面图名称为：“0.00平面”、“5.10平面”，“10.20平面”等。,(2)剖视图 剖视图是在厂房建筑的适当位置上，垂直剖切后绘出的立面剖视图，以表达在高度方向设备安装布置的情况。在保证充分表达清楚的前提下，剖视图的数量应尽可能少，但最少要有一张。在剖视图中要根据剖切位置和剖视方向，表达出厂房建筑的墙、柱、地面、屋面、平台、栏杆、楼梯以及设备基础、操作平台支架等高度方向

18、的结构和相对位置。剖视图的剖切位置需在平面图上加以标记。在剖视图的下方应注明相应的剖视名称，如A-A(剖视)”，在剖视名称下加画一粗线。剖视的名称在同一套图内不得重复。剖切位置需要转折时，一般以一次为限。剖视图与平面图可以画在同一张图纸上，按剖视顺序，从左至右，由下而上顺序排列。当剖视图与平面图分别画在不同图纸上时，就在平面图上剖切符号下方，用括号注明该剖视图所在图纸的图号。,4视图表示方法(1)建筑物及其构件 厂房建筑的空间大小，内部分隔，以及与设备安装定位有关的基本结构，如墙、柱、地面、楼板、平台、栏杆、楼梯、安装孔洞、地沟、地坑、吊车梁及设备基础等，在平面图和剖面图上，均应按比例采用规定

19、的图例。与设备安装定位关系不大的门窗等构件，一般只在平面图上画出它们的位置、门的开启方向等，在剖视图上则一概不予表示。在设备布置图中，对于承重墙、柱子等结构，要按建筑图要求用细点划线画出其建筑定位轴线。,(2)设备 设备布置是图样的主要内容，因此设备、设备的金属支架、电机及其传动装置等，都应用粗实线或粗虚线画出。图样有两个以上剖视图时，设备在各剖视图上一般只应出现一次，无特殊必要不予重复画出。位于室外而又与厂房不连接的设备及其支架等，一般只在底层平面图上给以表示。剖视图中设备的钢筋混凝土基础与设备外形轮廓组合在一起时，将其与设备一起画成粗线。穿过楼层的设备，在相应的平面图上可按图14-28所示

20、的剖视形式表示。图中楼板孔洞不必画出阴影部分。,(三)设备布置图的标准 1厂房建(构)筑物(1)尺寸内容 厂房建筑物的长度、宽度总尺寸。柱、墙定位轴线的间距尺寸，必须注意和土建专业图纸完全一致以免给施工安装造成困难。为设备安装预留的孔、洞以及沟、坑等定位尺寸。地面、楼板、平台、屋面的主要高度尺寸及其他与设备安装定位有关的建筑结构构件的高度尺寸。,(2)尺寸的注法 平面尺寸：a.以建筑定位轴线为基准，单位用mm，图中不必注明尺寸单位。b.尺寸允许注成封闭链状。c.尺寸界线一般是建筑定位轴线和设备中心线的延长部分。d.尺寸线的起止点可不用箭头而采用45的细斜短线表示，此时最外侧的尺寸线需延长至尺寸

21、界线外一段距离。e.尺寸数字应尽量标注在尺寸线上方的中间，当尺寸界线距离较紧没有位置注写数字时，可引出标注。,标高：a.一般以主厂房室内地面为基准，作为零点进行标注，单位用m，数值一般取小数点后两位，单位在图中不必注明。b.标高符号一般采用图14-32(1)所示的形式，符号以细实线绘制。如标注部位狭窄，则可采用图14-32(2)的形式，高度h根据实际要求决定，水平线长度L应以注写数字所占地位的长度为准。c.零点标高标成“0.00”，高于零点的标高，其数字前一般不加注“+”号；低于零的标高，其数字前必须加注“”号。d.平面图上出现不同于图形下方所注标高的平面时，如地沟、地坑、操作台等，应在相应部

22、位上分别注明其标高。,2设 备(1)尺寸标注 图上不注设备定形尺寸而只标注安装定位尺寸。平面定位尺寸：设备的定位尺寸以建筑定位轴线为基准，注出其与设备中心线或设备支座中心线的距离。悬挂于墙上或柱子上的设备，应以墙的内壁或外壁、柱子的边为基准，标注定位尺寸。当某一设备已采用建筑定位轴线为基准标注定位尺寸后，邻近设备可依次用已标出定位尺寸的设备中心线为基准来标注定位尺寸。,高度方向定位尺寸：设备在高度方向的位置，一般是以标注设备的基础面或设备中心线(卧式设备)的标高来确定。必要时也可标注设备的支架、挂架、吊架、法兰面或主要管口中心线、设备最高点(塔器)等的标高；(2)名称与位号的标注 设备名称和位号在平面图和剖视图上都需标注，而且应与工艺流程图相一致。一般标注在相应图形的上方或下方，不用指引线，名称在下、位号在上，中间画一粗实线。也有只注位号不标名称的，或标注在设备图形内不用指引线，标注在图形之外用指引线。,3安装方位标 设备布置图应在图纸的右上方绘制一个设备安装方位基准的符号安装方位标。符号以粗实线画出两个直径分别为14与8mm的圆圈和水平、垂直两直线，并分别注以0、90、180、270等字样。安装方位标可由各主项设计自行规定一个方位基准，一般均采用北向或接近北向的建筑轴线为零度方位基准。该方位基准一经确定，设计项目中所有必须表示方位的图样，均应统一。,