车间布置设计云南大学2014版.ppt
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1、教学重点:(1)车间布置设计的内容和程序(2)典型设备的布置方案(3)车间布置图的绘制和阅读教学难点:车间设备布置图的绘制,第五章 车间布置设计,车间布置设计的主要任务 对厂房的平、立面结构、内部要求、生产设备、电气仪表设施等按生产流程的要求,在空间上进行组合、布置,使布局既满足生产工艺、操作、维修、安装等要求,又经济实用、占地少,整齐美观。,第一节 车间布置设计概述,车间布置设计是各专业(工艺、土建、仪表、电气)共同协作的阶段!,建筑物组成,地基、基础、墙体、柱、梁、楼地层、楼梯、楼顶、屋面、门窗,车间布置设计的内容,车间布置设计,车间厂房布置,设备布置,全厂车间组成,车间组成,生产设施:原
2、料工段、生产工段、成品工段、回收工段、控制室、贮罐区、露天堆场,生产辅助设施:化验室、机修间、动力间、变电配电室、除尘室、通风室,行政福利设施:办公室、休息室、更衣室、浴室、厕所,其他特殊用室:劳动保护室、保健室,车间平面布置将上述车间组成在平面上进行组合布置。,车间布置设计的依据,1厂区总平面布置图。2已掌握本车间与其它各生产车间、辅助生产车间、生活设施以及本车间与车间内外的道路、铁路、码头、输电、消防等的关系,了解有关防火、防雷、防爆、防毒和卫生等国家标准与设计规范。3熟悉本车间的生产工艺并已绘出管道及仪表流程图;熟悉有关物性数据、原材料和主、付产品的贮存、运输方式和特殊要求。,4熟悉本车
3、间各种设备、设备的特点、要求及日后的安装、检修、操作所需空间、位置。如根据设备的操作情况和工艺要求,决定设备装置是否露天布置,是否需要检修场地,是否经常更换等。5了解与本车间工艺有关的配电、控制仪表等其它专业和办公、生活设施方面的要求。6具有车间设备一览表和车间定员表。,车间布置设计的内容,1车间厂房的整体布置设计 车间组成:生产设施,生产辅助设施,生 活行政设施等。2车间设备布置设计 3绘制车间布置图,确定各设备在车间平面与立面上的准确位置,确定场地(室外场地)与建筑物、构筑物尺寸,确定工艺管道、电气仪表、管线及采暖通风管道的走向和位置。设备布置图,车间布置设计的原则,1车间布置设计要适应总
4、图布置要求,与其它车间、公用系统、运输系统组成有机体。2最大限度地满足工艺生产包括设备维修要求。3经济效果要好;有效地利用车间建筑面积和土地;要为车间技术经济先进指标创造条件。4便于生产管理,安装、操作、检修方便。5要符合有关的布置规范和国家有关的法规,妥善处理防火、防爆、防毒、防腐等问题,保证生产安全,还要符合建筑规范和要求。人流货流尽量不要交错。6要考虑车间的发展和厂房的扩建。7.考虑地区的气象、地质、水文等条件。,车间布置设计的方法和步骤,1准备资料 管道仪表流程图;设备一览表(包括设备外形尺寸、重量、支撑形式及保温情况);厂区总平面布置图(包括本车间同其他生产车间、辅助车间、生活设施的
5、相互联系,厂内人流物流的情况与数量)。,有关规划和标准建筑设计防火规范(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)工业企业厂房噪声标准(GB2348-90)爆炸和火灾危险环境电力装置设计规定(GB50058-92)中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程(试行)(1987)等。,露天布置优点:建筑投资少、用地少省,利于安装和检修,通风、防火、防爆等。化工厂的设备布置优 先考虑露天布置。缺点:操作条件差,自控要求高,受大气影响等。室内布置优点:气候影响小,劳动条件好,适应于小型化工 装置、间歇操作、操作频繁、在气温较低的 地
6、区或有特殊要求的设备。缺点:建筑造价较高。,2确定各工段的布置方式,露天布置:如大型贮罐、精馏塔、吸收塔、凉水塔、喷淋式冷却器等设备。室内布置:如往复泵、空压机、冷冻机等机械传动设备以及结晶器、釜式反应器等易受气温影响的设备。,以下情况可以考虑露天布置:1、生产中不需要经常看管的设备2、受气候影响较小的设备3、需要大气调节温度、湿度的设备4、不需要人工操作,高度自动化的设备5、气温温和的地区,注意,3确定厂房布置和设备布置方案 采用按流程布置和同类设备集中布置的方案。同时注意车间内交通、运输和人行通道以及维修场地与空间的安排。4绘制车间布置草图 将厂房和所有设备按1:100或1:50绘于图上,
7、经反复调整确定最经济合理的方案。5绘制车间设备布置图。,第二节 车间厂房的整体布置设计,车间整体布局根据生产规模、生产特点、厂区面积、厂区地形及地址条件,可采用以下两种方式布置:,(1)规模较小的车间,各工段联系紧密,生产特点无显著差异时,可将车间的生产、辅助、生活部门集中布置在一幢厂房内,如医药、农药生产车间。(2)生产规模较大,各工段生产有显著差异,需要严格分开,应采用分散式厂房。如大型石油化工厂多采用分散式。,注意:尽可能采用露天化布置(节省基建投资,加快基建进度,降低防火防爆等级,安全,易改扩建等),注意,车间整体平面设计方案,1)直通(I型)管廊长条布置,2)L形、T形管廊布置,厂房
8、平面轮廓,I 型(长方形):总图布置、设备布置和管线布置方便,有利自然采光和通风。缺点:流程长,车间过长,常用于中小型车间,L 型T 型,适应地形及生产流程的需要也有采用 L 型、T 型;缺点:采用 L 型、T 型应充分考虑采光、通风、通道和立面等各方面因素,适用于较复杂的车间。,化工厂房平面型式的选择原则:在满足生产工艺要求下尽量力求简单,力争美化,同时要按照建筑规范要求。,柱子、墙、门,窗户,厂房的柱网布置,一、柱网概念 柱子的纵向和横向定位轴线垂直相交,在平面上排列所构成的网络线。,跨度:纵向定位轴线间的尺寸。柱距:柱列间的尺寸。柱子的纵向和横向定位轴线垂直相交,在平面上排列所构成的网络
9、线,称为柱网。,柱距,跨度,柱网间距 生产类别为甲、乙类生产,宜采用框架结构,采用的柱网间距一般为6m,也可采用7.5m。丙、丁、戊类生产可采用混合结构或内框架结构,间距采用4m、5m或6m。框架结构或混合结构,在一幢厂房中不宜采用多种柱距。,厂房的宽度,单层厂房不宜超过 30m,多层厂房不宜超过 24m,常用宽度有9m、12m、14.4 m、15m、18m、24m、30m等。单层厂房常为单跨,即跨度等于厂房宽度,厂房内没有柱子。多层厂房宽度为6m时,可不设柱子,跨度为9m以上时,厂房中间需要立柱,两柱间距离为跨度,常用跨度为6m。如宽度为12m、14.4 m、15m、18m的厂房,常分为6-
10、6、6-2.4-6、6-3-6、6-6-6的形式。一般车间的短边(即宽度)常为23跨,长边则根据生产规模及工艺要求决定。车间布置还要考虑厂房安全出入口,一般不应少于两个。,钢筋混凝土排架结构单层厂房,厂房的立面布置,厂房高度:考虑设备高低、安装位置、检修要求及安全卫生。,框架或砖混多层厂房,多用 5m、6m,最低 4.5m,每层尽量相同有高温、有毒气体厂房,应适当加高或设置拔风式气楼(天窗),以利于自然通风,采光及散热。,(a)单层厂房(b)有天窗的单层厂房(c)多层厂房,(d)有天窗的多层厂房(e)有内走廊的多层厂房(f)有内走廊及天窗的多层厂房常见厂房的剖面形式,有爆炸危险车间宜采用单层,
11、在厂房内可设置多层操作台;如必须设在多层厂房内,应布置在厂房顶层。如整个厂房均有爆炸危险,则在每层楼板上设置一定面积的泄爆孔或泄压面积。,有中央通风孔的厂房,厂房布置设计注意问题,1.厂房设计首先应满足生产工艺的要求,顺应生产工艺的顺序;路线最短,占地最少,投资最低。2.厂房设计时应考虑到重型设备或震动性设备如:压缩机、大型离心机等,尽量布置在底层,在必须布置在楼上时,应布置在梁上。3.操作平台应尽量统一设计,以免平台较多时,平台支柱零乱繁杂,厂房内构筑物过多,占用过多的面积。4.厂房的进出口、通道、楼梯位置要安排好,大门宽度要比最大设备宽出0.2米以上,当设备太高、太宽时,可与土建专业协商,
12、预留安装孔解决,当需要有运输设备进出厂房时,厂房必须有一个门的宽度比满载的运输设备宽0.5米,高0.4米以上。5.注意安全,一般层高不宜少于3.2米(单层),楼层、平台要有安全出口。,1.设备布置应最大限度采用室内露天联合布置,温度不允许有显著变化的设备应布置在室内如反应罐、机械传动设备、装有精密度极高仪表的设备等。不经常操作或用自动化仪表控制的设备都可布置在室外如塔、冷凝器、液体原料贮罐、成品贮罐、气柜等。需大气调节温度、湿度的设备应露天布置或半露天布置如凉水塔、空气冷却器等;有火灾及爆炸危险的设备,采用露天布置可降低厂房的耐火等级。,第三节 车间设备布置设计,2、主导风向对设备布置的要求,
13、3、生产工艺对设备布置的要求(流程通畅,生产连续正常)在布置设备时一定要满足工艺流程顺序,要保证水平方向和垂直方向的连续性;凡属相同的几套设备或同类型的设备或操作性质相似的有关设备,应尽可能布置在一起;设备布置时除了要考虑设备本身所占的地位外必须有足够的操作、通行及检修需要的位置;要考虑相同设备或相似设备互换使用的可能性;要尽可能地缩短设备间管线。,设备排列方法 根据厂房宽度和设备尺寸确定。宽度不超过9m的车间:一边为设备 另一边作为操作位置和通道,设备在厂房内的排列方法,中等宽度(1215m)的车间:布置两排设备。集中布置在厂房中间,两边留出操作位置和通道。分别布置在厂房两边,中间留出操作位
14、置和通道。,设备在厂房内的排列方法,宽度超过18m的车间: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),计量罐、高位槽、回流冷凝器等设备:较高层反应设备:较低层过滤设备、贮罐等设备:最底层。多层厂房内的设备:既保证垂直方向的连续性,又要减少操作人员在不同楼层间的往返次数。,注意,车间内要留有堆放原料、成品和包装材料的空地;传动设备要有安装安全防护装置的位置要考虑物料特性对防火、防爆、防毒及控制噪音的要求;根据生产发展的需要与可能,适当预留扩建余地;设备间距。,车间布置设计的有关尺寸和设备之间的安全距离,4.安全、卫生和防腐对设备布置的要求 尽可能使工人
15、背光操作,高大设备避免靠窗布置,以免影响采光。,有效地利用自然对流通风;对放热量大或产生易燃、易爆、有毒气体或粉尘的工段应采取必要的防护措施。,使操作人员位于设备和窗之间,背光操作。特别高大的设备要避免靠窗布置,背光操作示意图,尽量采用露天布置;不能露天布置时,须采用机械送、排风装置。有防火、防爆要求的设备 危险等级相同设备尽量集中在一个区域,并设计防爆建筑物、设置防爆墙等措施。对产生或接触腐蚀性介质的设备尽量集中布置在底层,除采用基础防护外,设备周围地面、墙、梁、柱都需采取防护措施。,1、操作和检修通道;2、合理的设备间距和净空高度(见下图);3、必要的平台,楼梯和安全出入;4、尽可能地减少
16、对操作人员的污染和噪音;5、控制室应位于主要操作区附近。,5、操作条件对设备布置的要求,凡通过楼层的设备应在楼面的适当位置设置吊装孔。厂房较短:吊装孔可设在厂房的一端;厂房较长(36m):吊装孔设在厂房的中央。,设备运输通道,6、设备安装、检修对设备布置的要求,多层楼面的吊装孔: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,要考虑设备能顺利进出车间,大门宽度比最大设备宽0.5m,以便需吊装的设备顺利进出。,考虑设备按装、检修所需的空间和面积。要考虑设备能顺利进出车间。对楼上设备要考虑设置吊装孔。考虑设备检修、拆卸以及运送物料所需的起重运输设备。,设备的起吊高度,7、厂房建筑对设备布
17、置的要求,(1)笨重设备和会产生很大振动的设备应设置在底层。(2)布置设备应避开建筑物的柱子和主梁。(3)设备不应布置在建筑物的沉降缝和伸缩缝。(4)设备不应布置在楼梯、大门和窗前。,小车间,生产辅助室和生活福利室可集中布置在车间内。大车间,生产辅助室和生活福利室可分别单独设置。生活福利室的办公室、休息室等应布置在厂房南面房间,可利用太阳能采暖,更衣室、厕所、浴室等可布置在北面房间。变电和配电室、机修间一般分别布置在厂房北面的房间内。有毒的或对卫生有特殊要求的工段必须设置专用的浴室。,8、车间辅助室及生活室的布置,第四节 常用设备布置的原则,反应器的形式很多,可按类似设备布置:塔式反应器可按塔
18、来布置;固定床催化反应与容器差不多;火焰加热的反应器则近似于工业炉乙烯裂解炉搅拌釜式反应器是加上搅拌与传热夹套的立式容器。,一、釜式反应器的布置,(1)一般间歇操作,要考虑加料和出料。,(b)平面布置图 釜式反应器布置示意图,大型搅拌釜的三种安装方式,大多数露天布置,用支脚直接支承在地面上。,(2)一般用支耳架支撑在建筑物或操作台的梁上。,中小型的间歇反应器或操作频繁的反应器 布置在室内 用罐耳悬挂在楼板的设备孔中,呈双排布置,釜式反应器、塔器、蒸发器等:直接悬挂在楼面或操作台上 相应位置预留设备孔设备孔 正方形 圆形,设备吊装孔,(3)两台以上相同反应器排成直线。管道阀门集中布置在一侧。(4
19、)带搅拌器的反应器,在其上部应设置安装检修用的起吊设备。(5)跨楼板布置的反应器,要设置出料阀门操作台。(6)反应器底部出口离地面高度受下游设备的影响。(7)易燃易爆反应器,尤其是反应剧烈,容易出事故的反应器,要考虑安全措施,包括泄压及排放方向。,(2)连续反应器注意进出口间的压差和流体流动的阻力损失。如果出料用加压泵循环,反应器必须有足够的位差。多台串联反应器可并排排列。,(3)固定床反应器催化剂从反应器顶部加入或用真空抽入,装料口离操作台800mm左右,超过800mm要设置工作平台。反应器上部要留足够空间供检修或吊装催化剂及篮筐使用,反应器顶部可设单轨吊车或吊柱。催化剂从底部卸料时要留有足
20、够空间,若底部离地面大于1.5mm时应设置操作平台,底部距地面最小距离不得小于500mm。多台反应器应布置在一条中心线上,且要有放置催化剂及必要的检修场地。操作阀门和取样口应集中在一侧,且与加料口不在同一侧。,二、蒸发设备的布置,蒸发器及其附属设备应成组布置。,多台蒸发器可成一直线布置也可成组布置。,蒸发罐的视镜、仪表和取样点应相对集中。,设置能吊装起吊设备的设施。在满足管路安装、检修工作要求下,尽量缩小蒸发罐之间的距离。最小安装高度取决于料液输送泵的净正吸入高度。有结晶析出的蒸发器需考虑固体出料及输送。,三、容器的布置,1.立式容器布置 立式容器可以安装在地面、楼板或平台上,也可以穿越楼板或
21、平台用支耳支撑在楼板或平台上。,内部带有搅拌器的立式容器,为避免振动,应尽可能在地面设置支承结构。顶部有开口且需人工加料的立式容器,加料点高度不宜高出楼板或平台 1m,如高出1m,应考虑设加料平台或阶梯。,贮罐的立面布置示意图,2.卧式容器的布置 卧式容器宜成组布置。成组卧式容器宜按支座基础中心线对齐或按封头切线对齐,卧式容器之间净宽无阀门或仪表时可按 0.75 m 考虑,有阀门或仪表时不小于 1 m 考虑。容器下方需设通道时,容器底部配管与地面之间的净空不应小于 2.2 m;,减少承重横粱跨度减小钢架的尺寸,吊在框架或楼板上,钢筋混凝土支柱,合并支在一跨上,组合支架,容器常用支承布置安装方式
22、,四、塔的布置,塔与进料加热器、非明火加热的再沸器、塔顶冷凝冷却器、回流罐和塔底抽出泵等宜按工艺流程顺序,在不违反“防火规范”的条件下尽可能靠近布置,便于操作管理。应在塔和管廊之间布置管道,在背向管廊的一侧设置检修通道或场地。塔的人孔、手孔应朝向检修区一侧。大型塔类设备采用室外露天布置,以裙座支承于地面基础上。,在满足工艺要求下,塔设备既可单独布置,也可集中布置。独立布置单塔或特别高的塔可采用独立布置。利用塔身设操作平台,供进出人孔、操作、维修仪表及阀门之用。成列布置有两个或两个以上塔或立式容器时,采用中心线对齐,在塔间设置联合平台,平台间留有缝隙满足塔身的热胀冷缩。成组布置对结构和大小相似的
23、塔,可采用双排或成三角形布置,这样,可以利用平台将塔联系在一起以提高其稳定性。,塔的独立布置,塔的成列布置,塔的成列布置,塔的成组布置,塔的成组布置,沿建筑物或框架布置将塔布置在建筑物或框架的旁边,利用框架提高其稳定性和设置平台、梯子。室内或框架内布置较小的塔常安装在室内或框架中,平台和管道都支承在建筑物上,冷凝器可装在屋顶上或吊在屋顶梁下,利用位差重力回流。,沿建筑物或框架布置,室内或框架内布置,塔和管廊立柱之间没有布置泵时,塔外壁与管廊立柱之间的距离一般为 35 m,不宜小于 3 m。塔和管廊立柱之间布置泵时,泵的基础与塔外壁的间距应按泵的操作、检修和配管要求确定,一般不宜小于 2.5 m
24、。两塔之间净距不宜小于 2.5 m,以便敷设管道和设置平台。塔上设置公用平台,塔身上每个人孔处需设置操作平台,以便检修塔板用。塔四周要有巡回通道,塔顶设置吊柱以吊器人孔盖。,塔设备平台示意图,(a)联合平台(b)独立平台,塔设备布置实例,小直径塔和框架联合布置,塔设备布置实例,成组塔和框架分开布置,塔设备布置实例,成组塔和框架分开布置,塔设备布置实例,成组塔和框架联合布置,塔设备布置实例,成组塔和框架联合布置,五、换热器的布置,化工厂使用最多的是列管式换热器与再沸器。换热器布置任务将其布置在适当的位置,决定支座、安装结构、管口方位等。,(1)换热器的布置原则:顺应流程和缩短管道长度塔的再沸器及
25、冷凝器应取近塔布置:热虹吸式再沸器是直接固定在塔上,采用口对口的直接连接。塔的回流冷凝器要靠近塔、回流罐及回流泵。(2)布置空间受限制:可将长换热器改为短粗换热器(3)换热器常采用成组布置:水平的换热器可以重叠布置,串联的、非串联的相同的或大小不同的换热器都可重叠。,为了便于抽取管束,上层换热器不能太高,一般管壳的顶部高度不能大于3.6m;将进出口管改成弯管可降低安装高度。,管廊下换热器的布置,布置在管廊下的换热器,其端头侧应留有足够的检修空间和通道。,框架上换热器的布置,换热器一端支座中心线取齐,以便于土建专业布置承重梁。两个换热器外壳间无配管仅作为检查用的最小间距为600mm,如有配管最小
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