工厂工艺设计及车间工艺布置.ppt

第四章 工艺设计及车间工艺布置,工艺设计是工厂设计的主要环节，是决定全局的关键。 工艺设计的主要任务确定生产方法、选择生产工艺流程；确定生产设备的类型、规格、数量，选取各项工艺参数及定额指标；确定劳动定员及生产班制；进行合理的车间工艺布置。 从工艺技术上、生产设备上、劳动组织上保证设计厂投产后能正常生产，在产品的数量和质量上达到设计的要求。,第一节 工艺设计的基本原则和步骤,一、工艺设计的基本原则 1安全可靠、经济合理、技术先进 2合理地选择工艺流程和设计指标 3为生产挖潜和发展留有余地 4合理考虑机械化、自动化装备水平 5注意环境保护，减少污染 6要考虑其它专业设计的要求，并为其设计提供可靠依据。,二、工艺设计的步骤,初步设计时的步骤为: l确定各车间生产任务。 2选择生产工艺流程及主机设备。 3确定主要工艺参数、定额指标及车间工作制度。 4物料平衡计算。 5设备选型及计算。 6车间工艺布置并绘制工艺布置草图。,7计算设备的电力安装容量以及蒸汽、压缩空气和其它动力需要量，计算人员数量和运输量。向土建等专业工种提供资料。 8根据土建设计，绘制正式工艺布置图。 9主要技术经济指标计算。 10编写工艺设计说明书。 施工图设计时，如设计方案无变化，则不用编写工艺设计说明书，而要在工艺布置图的基础上，绘制管道系统图、设备安装图和溜管、支架等非标准件图。,第二节 工艺流程选择,一、选择工艺流程的原则 选择工艺流程，首先要保证产品的质量要求，在满足产品质量要求的前提下，尽可能简化流程，缩短生产周期。工艺流程的选择还应充分体现技术上的先进性和可靠性。 要注意吸收类似工厂在实践中所积累的丰富经验。选用新设备、新技术、新工艺时要充分调查，反复论证，认真落实。,生产过程的机械化与自动化：是现代工厂发展的方向。选择流程时应从工厂规模、当时当地实际情况出发，尽可能提高机械化程度，降低劳动强度。如有条件，还应考虑自动化，暂无条件时也应充分考虑到今后技术改进和发展的可能性。 技术经济分析：选择工艺流程时，必须进行技术经济分析，使建厂后各项技术经济指标经济合理。此外，还应注意到生产调节的灵活性。 不同方案的分析对比：工艺流程最后确定，需要经过不同方案的分析对比，使选用的流程可靠、适用、先进、合理。,二、确定工艺流程的依据,l原料的组成和性质 2产品品种及质量要求 3工厂规模及技术装备水平 4建厂地区气候条件 5半工业加工试验,第三节 车间工艺布置,任务确定车间的厂房布置和设备布置。 要求：车间工艺布置做到生产流程顺畅、简捷、紧凑，尽量缩短物料的运输距离，充分考虑设备操作、维护和施工、安装及其它专业对布置的要求。 车间工艺布置设计是以工艺专业为主导，并在其它专业如总图、土建、电气等的密切配合下共同 。,一、生产车间工艺布置设计的依据,常用的设计规范和规定有： 企业工艺管理规程；工厂工艺设计技术规定；工厂设计节能技术规定；机械设备安装工程施工及验收规范；压缩空气机站设计规范；建筑设计防火规范；工业企业设计卫生标准；工业企业噪声控制设计规范；工业环境保护设计规定；建材工业劳动安全与工业卫生设计规定；工业污染排放标准等。,基础资料有： 工艺计算及主机设备选型； 工艺流程图； 全厂生产车间总平面轮廓图； 设备选型图册、样本； 同类型工厂生产车间工艺布置图等。,二、生产车间工艺布置的要求,生产车间工艺布置包括厂房布置和设备布置。 （一）进行车间工艺布置设计时重点考虑的问题： 1最大限度地满足工艺生产、设备维修的要求； 2充分有效地利用本车间的建筑面积和建筑体积； 3为本车间将来的发展和厂房的扩建留有余地；,4劳动安全与工业卫生设计符合有关的规范和规定； 5与总体设计相配合，力求做到与相关车间的连接方便、布置紧凑、运输距离短； 6避免人流和物流平面交叉； 7充分注意建厂地区的气象、地质、水文等条件对车间工艺布置的特殊要求； 8 征求和了解其它专业对车间工艺布置的特殊要求。,（二）厂房布置,厂房布置平面布置和立面布置 主要决定于生产流程、生产特点、厂区面积、厂区地形地质条件和设备布置。它必须满足工艺要求，便于组织生产流水线。同时也应符合国家的防火、卫生标准等各种规范和规定。 1厂房的布置方式 厂房布置通常采用集中式布置和分散式布置两种形式。,2厂房的平面布置,厂房的平面布置主要是确定厂房的面积和柱网布置（跨度和柱距）。 1）生产区域的划分 2）生产线的组织 3）厂房面积的组成 ：,厂房面积主要包括以下几方面:,设备本身和生产操作所需的面积； 设备安装和检修所需面积； 其他设施所需的面积，如变配电室、控制操作室、隔音室及采暖、通风、收尘用的面积等； 生产管理及生活用室所需的面积，如车间办公室、化验室、更衣室、浴室、厕所等； 辅助面积，如电工房、机修间、材料室等； 各种通道、楼梯所需的面积。,4）平面布置的要求,合理规划厂房出入门口、通道、楼梯和过桥的位置。 各种地下构筑物如排水沟、电缆沟、工艺设备管道的地沟、地坑等应统一考虑。合理安排，以节约基建工程量，并且避免与建筑物基础及设备基础发生矛盾； 厂房平面布置应力求规整， 根据生产过程的特点和要求，有些工序需留足必要的储存、堆放面积。 可在露天放置的设备，不必建造厂房，以节约投资。,3厂房的立面布置,厂房的立面布置即空间布置，主要是确定厂房的层数和高度。 1）厂房建筑形式 厂房建筑形式有单层和多层。 2）立面布置的要求 厂房层高设备本身的高度，基础要求的高度，设备顶部凸出物的高度，操作和维护所需的高度。建筑结构(楼板、梁)对梁的位置及梁、楼板截面尺寸有所估计；,走廊、地坑、操作平台等通行部分的净空高度不得低于2.0 m，不经常通行部分不得低于1.9 m。 空中走廊跨越公路或铁路时，公路路面上方的净空高度不低于4.5 m，铁路轨顶上方的净空高度不低于5.5 m； 高温车间厂房(如烘干车间、烧成车间)可适当增加高度、并考虑加开天窗，以利通风散热； 厂房中有个别设备（如提升机）较高时，可考虑局部地提高该部分厂房的高度。,有桥式起重机的厂房空间高度 。 在满足生产工艺要求和卫生、安全等其他要求的情况下，厂房立面应力求简单，避免层数过多和层高过高。 厂房的立面还应注意整齐美观。,（三）设备布置,设备布置把车间内的各种设备按照工艺流程要求加以定位。 除了主机设备外，还包括附属设备、工艺管道、检修设备，以及各种连接件和料仓等。 主机设备要与厂房建筑的主要柱网相对定位，设备与设备之间也要相对定位。 设备布置主要取决于生产流程和设备安装、操作、检修的需要，同时也要考虑其它专业对布置的要求。,设备布置的要求 ：,1重型设备以及在运转中产生较大振动的设备如空气压缩机、大型通风机、破碎机等。 2两台或两台以上的设备布置在同一厂房内时。 3布置在走廊和地沟中的胶带输送机、空气输送机斜槽和螺旋输送机。 4斗式提升机地坑应有足够的空间，以便于清料和检修。 5工艺管道应尽量集中布置，力求管线最短、转弯最少且布置整齐。 6溜管和溜槽的倾角，圆锥形包壁倾角以及角锥形包壁交线倾角，一般应大于物料自然休止角515。,7设备沿墙布置时，应注意不要影响门窗的开启，不妨碍厂房的采光和通风。 8为了安装与检修时吊运设备或部件，或在日常生产中吊运其它物件，通常在楼板上设置吊物孔，各层楼板的吊物孔一般上下对正，可贯通吊运。 9在设备上方不设置永久性起重设施时，应预留足够的空间和面积，以架设临时起重装置。 10当设备、管道或溜槽穿越楼板时，必须注意预留孔的大小要留有余地，更不能切断梁柱的结构，否则，将造成安装困难或使用不合理等不良后果。,三、车间工艺布置图的内容,(一)车间平面图包括以下内容 1车间工艺平面布置图，应注明厂房轮廓线、门窗位置、楼梯位置、柱网间距、编号以及各层相对标高； 2设备外形俯视图和设备编号； 3设备定位尺寸和尺寸线及各种动荷载； 4操作平台示意图，主要尺寸和台面标高； 5吊车和吊车梁的平面位置； 6地坑、地沟的位置和尺寸以及其相对标高； 7吊装孔的位置和尺寸，吊钩的位置及荷载； 8辅助室、生活室的位置及尺寸。,(二)车间立面图包括以下内容,1车间工艺立面图，应注明厂房轮廓线、门及楼梯位置；柱网间距、编号；各层相对标高和梁高度等； 2设备外形侧视图和设备编号； 3设备中心高度及其定位尺寸，尺寸线及动荷载； 4设备支承方式； 5操作台立面示意图和主要尺寸； 6吊车梁的立面位置及高度； 7地坑、地沟的位置及深度。,四、车间工艺布置的方法和步骤,1工艺人员根据本车间在总平面上的位置，生产工艺流程和物料进出方向，确定本车间的方向，厂房跨度和柱距。 2把已选定的主机设备和部分大设备，按比例(1:100)绘制设备外形图，为便于多方案比较亦可用塑料片或硬纸板制作设备外形图案。 3按比例(1:100)绘制车间工艺、立面轮廓草图。,4在平、立面轮廓草图上，用已制成的设备外型图案进行设备布置，这时可反复考虑设备的最佳位置，以得到基本满意的不少于二个方案后，绘制成车间的平、立面工艺布置初步图纸。 5以初步的平、立面工艺图纸为基础，征求有关专业的意见，从各方面比较优缺点，集思广益选择一个较为理想的方案，再根据有关方面的意见作必要的修改。 6绘制成正式的车间工艺布置图。,第四节 原料加工车间,一、原料的破碎、筛分 （一）破碎系统的发展 近年来，随着工厂的大型化以及矿山开采技术的发展，破碎流程和破碎设备也相应有了较大发展（如水泥厂的石灰石破碎）。主要反映在以下几个方面： 1破碎设备大型化 2破碎流程单段化 3破碎设备移动化 4破碎设备多功能化 5开发了自磨技术和自磨机,（二）破碎系统的选择与破碎设备的选型,1破碎系统的选择 1）物料的性质 2）物料的粒度 （1）进料块度 （2）出料粒度 （3）破碎系统的破碎比,2破碎设备的选型 选用破碎设备时，主要应考虑下列各项因素： l）由全厂主机平衡计算确定的破碎车间要求小时产量，是破碎机选型的依据，可据此确定破碎机的规格与台数。 2）物料的物理性质，即物料的硬度、块度、杂质含量与形状。 （1）石灰石破碎 （2）砂岩的破碎,（三）破碎车间的布置,1破碎车间与矿山的距离。 2粗碎车间 3粗碎车间的喂料设备。 4中碎车间。 5如采用胶带输送机将粗碎机出料送至中碎机（或中间仓）时。,6在大型工厂中不宜将中碎机布置在同一厂房内的粗碎机之下。 7检修及运送重大配件。 8大、中型水泥厂的石灰石破碎车间，一般应设置检修起重机，起重机的起重量按需要检修起吊的最重部件的质量来考虑。 9如破碎机地坑较深且低于地下水位时，除了在建筑中须考虑防水措施以外，必要时可设置小水泵，以便排除地坑内可能出现的积水。 10粗碎机、中碎机、输送机、中间仓。,设有锤式破碎机的石灰石破碎车间布置图,设有锤式破碎机的石灰石破碎车间布置图,二、物料的烘干,（一）烘干系统的发展趋势和选择原则 在选择烘干系统时，主要应考虑下列一些问题： 1尽量采用烘干兼粉磨的系统来制备煤粉和生料。 粘土预烘干至水分68%。 2当采用先烘干后粉磨的流程时，烘干系统应使烘干后物料的终水分符合入磨物料水分的要求。 入磨物料对水分的要求一般为：石灰石小于1%、粘土原料小于1.5%、铁质原料小于2%、煤小于12%、矿渣小于2%。,3回转烘干机的顺流式或逆流式布置。 4燃烧室（热风炉）块煤燃烧室、喷燃燃烧室及沸腾式燃烧室 。 5劣质无烟煤或无烟煤掺煤矸石（或石煤）作燃料。 6搞好收尘，防止环境污染。 （二）回转式烘干机的选型计算 1回转式烘干机的产量和水分蒸发量的计算 1）回转式烘干机的产量，终水分烘干物料，绝对干物料，初水分湿物料表示，换算公式：,Gd = G,GF = G,式中 G、Gd、GF分别按烘干物料、绝对干物料、湿物料表示的烘干机产量(t/h)；,分别表示物料烘干前后的初水分、终水分(%)。,2）每千克烘干物料的水分蒸发量及烘开机每小时的水分蒸发量，可用下列公式计算：,=,W = 1000 G,式中,按每千克烘干物料计算的水分蒸发量(kg水/kg干物料)；,W烘干机每小时的水分蒸发量（kg水/h）。,3）回转烘干机产量，可按单位容积水分蒸发量指标进行计算：,G =,式中 V按回转烘干机的容积，（m3）； A回转烘干机单位容积蒸发强度，（kg水/m3.h）。A值随烘干机的结构型式和物料的种类、初水分而异。参见表42至表44。,2回转烘干机规格的计算,1）当需要烘干的湿物料量（或要求烘干机的产量）以及物料烘干前的初水分和终水分已知时，回转烘干机的容积可用下式计算：,V =,=,=,2）选择烘干机的长径比 58。,（三）烘干车间的布置,1原料、煤粉，窑尾预热器框架附近； 2混合材、煤粉，窑头(熟料库)附近； 3喂料仓的下部应设捅料孔； 4烘干机的喂料和输送设备，一般采用电磁振动喂料机或圆盘喂料机和胶带输送机。胶