工艺流程设计及设备布置设计(2).ppt

2019/7/10,过程装备成套技术,1,第三章 工艺流程设计及设备布置设计,内容提要 3.1 工艺流程设计与工艺流程图 3.2 工艺平衡计算 3.3工厂总平面布置 3.4 设备布置设计及设备布置图 3.5生产车间工艺流程及工艺布置,2019/7/10,过程装备成套技术,2,教学要求,本章重点掌握工艺流程设计的基本原则及工艺流程图绘制的基本要求，能读懂工艺流程图，并能绘制简单的工艺流程；掌握工艺平衡计算；掌握工厂总平面布置、设备布置设计的基本原则与要求，了解设备布置图的功能及绘制的基本要求能读懂总平面布置图、设备布置图，井能绘制工艺流程图、工厂总平面图，简单的设备布置图。,2019/7/10,过程装备成套技术,3,工艺流程设计是工艺设计的关键步骤和核心技术部分，是在确定的原料路线和技术路线基础上的物化劳动，是决定整个车间(装置)基本面貌的关键性步骤，对设备设计和管道设计等单项设计也起着决定性的作用。主要包括工艺流程设计及工艺流程图；工艺平衡计算；工厂总平面布置；设备布置设计及设备布置图；生产车间工艺流程及工艺布置。,2019/7/10,过程装备成套技术,4,第一节 工艺流程设计及工艺流程图,工艺 流程设计的主要任务： 确定生产流程中各个生产过程的具体内容、顺序和组合方式以达到加工原料制得所需产品的目的; 绘制工艺流程图以图解的形式表示生产过程中，当原料经过各个单元操作过程制得产品时，物料和能量发生的变化及其流向，以及采用了哪些过程和设备。还要求通过图解形式表示出管道和计量控制流程。,2019/7/10,过程装备成套技术,5,1工艺流程设计的原则,1.1 尽可能采用先进设备、先进生产方法及成熟的科学技术成果，以保证产品质量； 1.2 尽可能采用能使原料和能量有高利用率的连续过程； 1.3 尽可能增大反应物间、热传递间、多相混合物均化的接触界面，维持各个反应在最适宜的工艺条件下进行； 1.4 尽可能简化工艺流程, 充分利用当地原料，减少储运费用，降低成本， 1.5 尽可能使器械构造、反应系统的操作和控制简单、灵敏和有效； 1.6 充分考虑到工艺过程中条件的变化,如温度压力流速浓度成份等,及由此产生的工艺及安全状况的变化. 1.7 充分重视环境保护搞好“三废”治理，实施清洁生产,实现循环经济. 1.8 提高自动控制水平面,创造安全工作环境，改善体力劳动,2019/7/10,过程装备成套技术,6,2. 工艺流程图的内容和深度,由浅入深、由定性到定量逐步分段进行的，因此按设计的不同阶段，流程图的深度也有所不同。一般可将流程图分为： 工艺流程草图、工艺物料流程图、带控制点工艺流程图和管道仪表流程图。,2019/7/10,过程装备成套技术,7,2.1工艺流程草图 在设计的初始阶段绘制流程草图，或叫工艺流程方块图，为物料衡算、能量计算、工艺计算服务不编入设计文件。 2.2工艺物料流程图 以图形与表格相结合的形式来反映物料衡算结果的流程图。为进一步设计提供依据，为日后生产操作作参考。 2.3 带控制点工艺流程图 在车间布置设计时，作为设计成果编入初步设计阶段的设计文件中。由物料流程、控制点和图例三部分组成。 2.4 管道仪表流程图 详细描绘全部生产过程，着重表达全部设备的全部管道连接关系，测量、控制及调节的全部手段。是设备布置设计和管道布置设计的基本资料，也是仪表测量点和控制调节器安装的指导性文件,又叫施工流程图 现行设计中通常将后二者合并简化程序.,2019/7/10,过程装备成套技术,8,3 工艺流程图绘制,3.1.工艺流程草图 3.1.1 设备示意图按设备大致几何形状画出，甚至画方块图也可以； 3.1.2. 流程管线及流向箭头，包括全部物料管线和部分辅助管线，如水、汽、气等； 3.1.3 文字注释，如设备名称、物料名称、来自何处、去何处等。 工艺流程草图由左至右展开，设备轮廓线用粗实线、物料管线用细实线，气液管线用虚线画出。在图的下方或其他显著位置，列出各设备的位号或序号。,设备位号线,1设备类别代号；一般取设备英文名称或汉语拼音前12个字母 2-设备所在主项的编号，主项编号采用两位数字； 3主项内同类设备顺序号，按同类设备在工艺流程中流向的先后顺序编制，采用两位数字； 4相同设备的数量尾号；两台或两台以上相同设备并联时，它们的位号前三项完全相同，用不同的数量尾号予以区别。按数量和排列顺序依次以大写英文字母A、B、c作为每台设备的尾号。,2019/7/10,过程装备成套技术,9,设备位号在流程图、设备布置图及管道布置图中书写时，在规定的位置画线设备位号线。线上方书写位号，线下方在需要时可书写名称。 3.1.4 建材生产工艺流程框图中目前较多采用方框中只标序号，在明细栏或图注中说明各序号名称规格等,也有将设备名称直接注入框图中。,2019/7/10,过程装备成套技术,10,3.2工艺物料流程图,工艺物料流程图一般以车间为单位绘制，保证图样清晰设备尽可能具有外形特征，设备在图上要标注位号和名称，有时还要注明某些特性数据。 物料经过设备产生变化时，则需标注物料变化前后各组分的名称、流量、质量分数、可在流程的起始部分和物料产生变化的设备后从流程线上用指引线引出，列表表示。若在图形部分列表困难时，可在流程图上，按流程顺序编制序号，并列表注释序号，物料主要参数 可在流程线旁注出。,2019/7/10,过程装备成套技术,11,3.3 带控制点的工艺流程图及管道仪表流程图,管道仪表流程图是用图示的方法表示工艺流程和所需的全部设备、机器、管道、管件和仪表。它是设计和施工的依据，也是操作运行及检修的指南。绘制原则同上,但详细些,一般设备图例只取相对比例。 当一个流程中包括有两个或两个以上相同的系统时，可以绘制出一个系统的流程图，其余系统以细双点划线的方框表示，框内注明系统名称及其编号。 当这个流程比较复杂时，可以绘制一张单独的局部系统流程图。在总流程图中，局部系统采用细双点划线方框表示，框内注明系统名称、编号和局部系统流程图图号。如图,2019/7/10,过程装备成套技术,12,设备的连接口、连接管均应画出, 管口一般用单细实线表示，允许个别管口用双细实线绘制,管口法兰可不绘制。 图中各设备、机器的位置安排要便于管道连接和标注其相互间物流关系密切者的高低相对位置要与设备实际布置尽量吻合。如不能吻合,应在图中该处附近或图注中注明“泵入”、“ 提入”或“自流”。,2019/7/10,过程装备成套技术,13,对于需隔热的设备和机器要在其相应部位画出一段隔热层图例。 管道仪表流程图中的管道应标注管道组合号,分四个部分即管道号、管径、管道等级和隔热或隔声，管道号和管径为一组，用一短横线隔开；管道压力等级代号和隔热为另一组，用一短横线隔开，两组间留适当的空隙。一般标注在管道的上方。 也可将管道号、管径、管道等级和隔热(或隔声)分别标注在管道的上下方，如： 管道号由3个单元组成: 第1单元为物料代号，如PG工艺气体、 PW 工艺水；SW软水、HW回水 CW循环冷却水,SC代表蒸汽 第2单元为主项编号，按工程主项编号填写，采用两位数字， 第3单元为管道顺序号，相同类别的物料在同一主项内以流向先后为序编号、采用两位数宇，从01开始至99为止。,2019/7/10,过程装备成套技术,14,2019/7/10,过程装备成套技术,15,每根管道都要以箭头表示出其物料流向(箭头画在管线上)。以空心箭头标出物流方向(入或出)，注明管道编号。 管道上的阀门、管件、管道附件的公称通径与所在管道公称通径不同时要注出它们的尺寸，如有必要还需要注出它们的型号。 绘出和标注全部与工艺有关的检测仪表、调节控制系统、分析取样点和取样阀(组)。其符号、代号和表示方法要符合自控专业规定。 取样点绘制及代号如图示,其中A表示人工取样点，1301为取样点编号(13为主项编号，01为取样点序号)。,2019/7/10,过程装备成套技术,16,第二节 工艺平衡计算,1 物料平衡 物料平衡计算是工厂设计必不可少的工艺计算内容之一。是主机平衡与储库平衡计算的基础和依据。,2019/7/10,过程装备成套技术,17,物料平衡计算的基础资料是： 工厂规模(一般为窑的产量，窑的年运转率及时间)； 生料各组分配合比及生料外加物比例、水分、消耗定额； 水泥各组分配合比，水分；燃料品种，水分，热值； 熟料烧成热耗，物料烘干热耗和车间工作制度等。 而窑的熟料产量是物料平衡的计算基准。 生料各组分配合比，由配料计算确定。 水泥各组分配合比，即水泥中熟料、石膏和混合材的比例，视水泥品种和质量要求而定。 物料烘干热耗取决于所选烘干机的热工特性和湿物料的含水量，它用以计算烘干所需的燃料量。 车间工作制度包括生产周制度(连续周每周7天工作，不连续周为每周6天工作)和生产班制度(每日的生产班数和每班的生产小时数)，它用以确定年平衡法的设备年利用率，或周平衡法的设备每周运转小时数。,2019/7/10,过程装备成套技术,18,1.1烧成车间生产能力和工厂生产能力计算,1. 1.1 要求的熟料年产量： (3-1) 式中 Qy要求的熟料年产量(t熟料年)； Gy工厂规模(t水泥年)； d水泥中石膏的掺入量(%)， e水泥中混合材的掺入量(%)， p水泥的生产损失(%)，可取为35%。 当计划任务书规定的产品品种有两种或两种以上、但所用的熟料相同时，可按式(3-1)分别求出每种水泥要求的熟料年产量，然后计算熟料年产量的总和。,2019/7/10,过程装备成套技术,19,1.1.2 窑的台时能力可按式(3-2)计算： (3-2) 式中 Qy要求的熟料年产量(ty)； Qh0工艺要求的台时产量 (th)； 窑的年运转率，以小数表示。湿法窑0.90 机立窑0.8-0.85；悬浮预热器窑，预分解窑0.80.85 根据Qh0选取窑产能规格表中1Qh1 Qh0, 如确实选不到满足此条件的1Qh1,则选2Qh1 Qh0,或者更改设计任务书并报告,2019/7/10,过程装备成套技术,20,1.1.3 烧成系统生产能力:,Qh =n*Qh1 (3-3) Qd =24Qh (3-4) Qy =8760Qh (3-5),2019/7/10,过程装备成套技术,21,1.1.4工厂能力,工厂能力由 反求得 Gd =24Gh (3-8) Gy =8760Gh (3-9),2019/7/10,过程装备成套技术,22,1.2 原燃料消耗定额,1.2.1原料消耗定额 1.2.1.1考虑煤灰掺入时,1t 熟料的干生料理论消耗量 式中: KT干生料理论消耗量, ( t/t熟料); GA煤灰掺入量,(%); L 干生料烧失量,(%);,2019/7/10,过程装备成套技术,23,熟料中的煤灰掺入量可按下式计算,式中 GA熟料中煤灰掺入量，; q单位熟料热耗，kJkg熟料;可参考表3-1数值 Ay煤应用基灰分含量， S煤灰沉落率，煤灰沉落率因窑型而异，当窑后不设电收尘或电收尘窑灰不入窑时，可参考表3-2数值确定。 QYDW煤的应用基低热值；kJkg煤;因煤而异,如无资料,可参考表3-3数值确定。 P煤耗，kJkg熟料。,2019/7/10,过程装备成套技术,24,表3-1 各种窑型的单位熟料热耗数值,表3-2不同窑型不设电收尘时的煤灰沉落率(%),2019/7/10,过程装备成套技术,25,表3-3 煤的工业分析统计资料值,2019/7/10,过程装备成套技术,26,1.2.1.2 考虑煤灰掺入时，1t熟料的干生料消耗定：,式中: KO干生料消耗定额(tt熟料)； PO生料的生产损失(%)，可参考下列数值：回转窑有电收尘时35%;无收尘设备时610%；立窑:6%。,1.2.1.3 各种干原料消耗定额,KI=KO*X (3-12) 式中 KI某种干原料的消耗定额(t/t熟料)； KO干生料消耗定额(t/t熟料)； x干生料中该原料的配合比(%),2019/7/10,过程装备成套技术,27,1.2.2. 干石膏消耗定额,式中 Kd干石膏消耗定额(kg/熟料)； d、e分别表示水泥中石膏、混合材的掺入量 Pd石膏生产损失,%;,2019/7/10,过程装备成套技术,28,1.2.3 干混合材消牦定额,式中 Ke干混合材消耗定额(kgkg熟料)。 Pe石膏生产损失,%;,2019/7/10,过程装备成套技术,29,10.8上次课程检查与回顾,第三章 工艺流程设计及设备布置设计 3.1 工艺流程设计与工艺流程图 工艺流程设计的原则(8点) 3.2 工艺平衡计算,2019/7/10,过程装备成套技术,30,1.1 尽可能采用先进设备、先进生产方法及成熟的科学技术成果，以保证产品质量； 1.2 尽可能采用能使原料和能量有高利用率的连续过程； 1.3 尽可能增大反应物间、热传递间、多相混合物均化的接触界面，维持各个反应在最适宜的工艺条件下进行； 1.4 尽可能简化工艺流程, 充分利用当地原料，减少储运费用，降低成本， 1.5 尽可能使器械构造、反应系统的操作和控制简单、灵敏和有效； 1.6 充分考虑到工艺过程中条件的变化,如温度压力流速浓度成份等,及由此产生的工艺及安全状况的变化. 1.7 充分重视环境保护搞好“三废”治理，实施清洁生产,实现循环经济. 1.8 提高自动控制水平面,创造安全工作环境，改善体力劳动。,2019/7/10,过程装备成套技术,31,1.2.4. 烧成用干煤消耗定额,式中 Kf1烧成用干煤消耗定额,( kgkg熟料)； q熟料烧成热耗(kJ/熟料)； 、 干煤低位热值，（KJ/干煤）； Pf煤的生产损失%，一般取3%。,2019/7/10,过程装备成套技术,32,1.2.5. 烘干用干煤消耗定额,(3-16),式中 Kf2-烘干用干煤消耗定额(/熟料)； Mw 须烘干的湿物料量(t/y) Qs烧成系统生产能力，(t熟料/y); WiW3-分别表示烘干前、后物料的含水量(%)； qh蒸发lkg水分的耗热量(kJ/水分)；因烘干品种、初水分烘干机不同而变,可参考烘干机经验数据，而准确的数据应通过具体烘干机的热工计算求得。,2019/7/10,过程装备成套技术,33,式中: Kw、Kd分别表示湿物料.干物料消耗定额(kgkg熟料)； wo该湿物料的天然水分(%)。,(3-17),上述各种干物料消耗定额换算为含天然水分的湿物料消耗定额时，可用下式：,2019/7/10,过程装备成套技术,34,备注中可列出：各生料组分，物料配合比，生熟料消耗定额，烧成热耗和烘干热耗、煤的低热值等。,1.3原燃材料需要量的计算和物料平衡表的编制,2019/7/10,过程装备成套技术,35,2、主机平衡,计算步骤：根据车间工作制度，选取主机的年利用率，并根据物料年平衡量，求出该主机要求的小时产量。,2019/7/10,过程装备成套技术,36,2019/7/10,过程装备成套技术,37,表38,2019/7/10,过程装备成套技术,38,3 储库计算,4附属设备选型计算,2019/7/10,过程装备成套技术,39,第三节 工厂总平面布置,1总平面设计的主要内容 1.1 平面布置 决定全厂建筑物，构筑物在平面上的相对位置，包括主要生产车间，辅助生产车间、行政福利设施和住宅区等。 1.2 竖向布置 决定建筑物、构筑物的设计标高。 1.3 土方工程 1.4 运输设计 1.5 管线汇总 1.6 给排水设计,2019/7/10,过程装备成套技术,40,2 总平面设计的步骤,2.1 初步设计 2.1.1 工厂总平面轮廓图(资料图) 绘出生产车间总平面轮廓资料图。是对工厂总平面布置的初步设想，在布置过程中应考虑厂外道路及预留各种管线位置。 2.1.2 工厂总平面布置图(初步设计成品图) 厂区地形测量座标网和等高线; 厂区设计座标网; 所有建筑物和堆场的平面位置。 设计地坪标高; 铁路和道路的平面布置和设计标高等； 图上标注工厂总平面设计的主要技术指标和风向玫瑰图。,2019/7/10,过程装备成套技术,41,图2-1 风玫瑰图,风向玫瑰图 根据各地气象台站多年对风向频率统计资料绘制, 通常呈多边形。 所示风向系由外边吹向中心，向心线最短的风向，即表示最小频率风向。 一般作总平面布置设计时，往往以夏季主导风向为依据，因为夏季气温较高，建筑物大多门窗敞开，因而灰尘及废气的污染较冬季更为严重。,2019/7/10,过程装备成套技术,42,2.1.3工厂总平面图的主要技术指标,(1)厂区面积()， 0.251.20t水泥/a大厂取下限。 (2)建筑面积 (m2)； (3)厂区建筑系数(%)：建筑物，构筑物和堆场的面积总和占全厂面积的百分数，一般在23-30之间，工厂扩建后，一般在2735%之间。 (4)厂区利用系数 (%)，建筑物，构筑物，堆场，铁路，道路，地下管线的总占地面积占全厂面积的百分数，它反映厂区面积有效利用的程度。 (5)铁路长度(km)： (6)道路长度(km)； (7)围墙长度(km)： (8)绿化面积(%); 初步设计文件中，工厂总平面布置设计还需绘制厂区位置图(区域地形图)，主要表示：建厂地区的地形地物，铁路、车站、道路、河流、城镇、乡村、厂区外廓、资源矿山、住宅区以及设计的厂外工程(如铁路，道路，管线)。,2019/7/10,过程装备成套技术,43,2.2 施工图设计,2.2.1 工厂总平面资料图 根据初步设计审批意见，调整工厂总平面布置，绘制工厂总平面资料图，规定各项建筑物、构筑物、交通道路、管线的相对位置及标高，作为各专业人员绘制施工图的依据。,2019/7/10,过程装备成套技术,44,2.2.2 工厂总平面布置施工图,工厂总平面布置施工图必须具体表示设计坐标网与测量坐标网的关系数字和铁路、公路及所有建筑物，构筑物的坐标和标高数字。 此外，还需绘制下列各项施工图: 2.2.2.1 竖向布置图:具体表示厂区设计标高的关系和边坡处理。 2.2.2.2 土方工程图： 2.2.2.3 铁路专用线施工图；表示铁路专用线坐标，标高，桥涵，纵横剖面等施工要求。 2.2.2.4 厂区道路及给排水施工图：厂内道路和排水明沟，暗管的坐标、标高，纵横剖面等。 2.2.2.5 管线汇总施工图：表示厂区内各种管线的关系。 2.2.2.6绿化设计施工图,2019/7/10,过程装备成套技术,45,2.3水泥厂总平面设计的基本原则,l 建筑物与构筑物的相对位置应按照工艺过程,顺序布置,保证工艺流程顺畅,输送距离尽可能短,避免物料往返交叉, 以节省运输费用。 2 进行适当的功能分区。 3辅助车间和生产服务性设施，应尽量配置在靠近其所服务的主要生产系统地区。 3. 应尽可能缩小工厂的占地面积，并尽可能利用建筑物或构筑物的上部空间。 5 布置工厂的建筑物，构筑物时必须考虑地形起伏和工程地质及水文地质条件，以便保证以最少的建筑费用达到较好的建筑质量。 6 应根据工厂的发展计划合理安排建设程序、工艺流程和总平面设计。 7 必须满足防火卫生采光通风排水要求。 8 交通运输和动力设施连接应当合理,节能。 9 工厂的总平面图，应具有合理的建筑艺术。,2019/7/10,过程装备成套技术,46,三、 总平面布置的竖向布置,1 竖向布置设计任务 1.1 合理选择竖向布置的系统和方式。 1.2 选择全部建筑物室内地坪标高，露天堆场及场地平整标高。 1.3 选择厂内铁路，道路及人行道的标高及坡度，使之既满足运输和行人要求，又能与建筑物标高相适应。 1.4 确定排水系统，配置排水构筑物，使雨水尽快排出厂外。 1.5 使地下工程技术管线及构筑物深度适应设计地形。 1.6 计算土方工程量，尽量使填，挖方工程量最少而且能平衡。 1.7 与场地的绿化美化设施相适应。,2019/7/10,过程装备成套技术,47,图3-2 平坡式系统,2.1 平坡式系统 将场地整平为单向坡或多向坡，而其坡度和标高没有剧烈变化的平面，当场地宽度不大、自然坡度达35%以下时，也可采用此种系统，但建筑物基础填土深度不应超过12.5m(根据土壤性质) 2.2 阶梯式系统 由数个不同标高的整平面组成，其连接处坡面高差很大,该系统适合自然地形坡度大于5%的场地。 2.3 混合式系统 系由平坡式和阶梯式二种系统混合组成，如图3-4所示。当场地很大时，可按上述两种系统分区布置之。,2 竖向布置的方式,图3-3 阶梯式系统,图3-4 混合式系统,2019/7/10,过程装备成套技术,48,4、 总平面布置实例,2019/7/10,过程装备成套技术,49,图3-5(插页)为一日产4000t熟料的现代化干法生产水泥厂的总平面布置。其特点址进行了适当的功能分区，厂前区位于厂区的西南角，在主导风向的上风方位。整个厂区呈长方形，其特点是原料烘干兼粉磨的原料磨布置在窑尾附近，利用窑尾废气余热来烘干原料中央控制室布置在窑房的附近，主要生产系统成直线布置。因用煤作燃料，故除去设石灰石预均化库外，还设立了煤的预均化堆场。由于铁路接轨方向和地形的关系，水泥库与铁路专用线及生产厂房纵向平行，由于装卸车与物料储存等原因，水泥磨房与水泥库之间布置了石膏堆场，因而水泥需输送较远的距离。,2019/7/10,过程装备成套技术,50,2019/7/10,过程装备成套技术,51,图3-6与图3-7为两个日产700t熟料的预分解窑干法生产水泥厂的总平面布置图。由于其运输方式，主导风向，厂区地形，工艺流程等各方面条件不同，因而其总平面布置也有很大的差别。如图3-6所示总平面图，该厂厂址紧靠江边，生产所用主要原燃料均由水路船运，因而这些物料的装卸堆存以靠近河边较为方便。由于在南方多雨地区建厂，雨季石灰石水分偏高，含泥砂较多，故采用联合储库而不用圆库储存；熟料矿渣等干物料则采用圆库储存。按照功能分区，厂前区位于厂区东南角，在夏季主导风向的上风方位，因而可减少生产车间对厂前区的污染。辅助车间则因考虑到另配件及材料的水、陆运输便利，以及人流出入方便，故布置在厂区西南部靠近水运码头及厂前区，位于联合储库和主要生产：车间之间。由于厂址地形近似正方形，故其主要生产车间按照工艺生产流程呈“U”字形布置。 为利用窑尾废气余热烘干生料及煤，原料磨房及煤磨房均布置在窑尾框架附近。该厂采用低温烘干机烘干矿渣，因而将矿渣烘干机房布置在窑头附近。全厂生产工艺流程顺畅，布置紧凑。但由于联合储库与生产车间之间布置了辅助车间区，因而加长了石灰石，煤等物料的辅送距离。,2019/7/10,过程装备成套技术,52,2019/7/10,过程装备成套技术,53,图3-7所示的工厂总平面布直，其厂址基本上近于长方形。进厂原，燃材料及出厂成品主要均靠铁路运输，物料部分储于露天堆场，其余则储存于长方形储库及圆库中。堆场与进厂铁路线平行，以方便物料的装卸。主要生产车间按生产流程顺序成“一”字形布置，位于物料堆场和辅助车间之间。生产流程顺畅，物料的运输距离较短，但设计中仅考虑到利用窑头冷却机废气烘干煤，而未考虑到窑尾低温废气余热利用。由该厂区的风向玫瑰图可见，主导风向为东北风，因而厂前区布置在厂区的东北角。辅助车间布置在厂区的北侧，既照顾到人流进出厂方便，又照顾到靠近主要服务车间的要求，且不受主要生产车间扬尘的污染 立窑水泥厂的总平面布置，也与是否采用联合储库有密切关系。当采用联合储库时，主要生产系统也布置在联合储库的两侧。目前，我国绝大多数立窑已不采用联合储库而采用圆库来储存熟料及其他粉粒状材料，故主要生产系统可布置成直线或根据建厂地形布置成其他形式。,2019/7/10,过程装备成套技术,54,2019/7/10,过程装备成套技术,55,图3-8圆厍集中布置的立窑水泥厂总平面图 1-石灰石，石膏，萤石破碎; 2-粘土、铁粉，混合材，煤烘干;3-石灰石，石膏，萤石提升;3-粘，铁粉，混合材，煤提升;5-石灰石库;6-粘土库;7-萤石库;8-石膏库;9-煤库; 10-螺旋线楼梯，吊物孔;11-生料磨房;12-生料提升机;13-生料空气搅拌，贮存库;13-立窑; 15-熟料破碎;16-熟料提升;17-熟料库;18-混合材库;19-水泥磨房;20-水泥提升;21-水泥库;22-包装机房;23-成品库;23-空压机房;25-变电所;26-石灰石堆棚;27-综合物料堆栅;28-露天堆场;29-化验室,办公室;30-铁粉库 图3-8所示为圆库集中布置方式的立窑水泥厂总平面示意。采用分别磨房，主要生产车间按照工艺流程呈 “U”字形布置，除生料库外的所有物料储存在集中布置的圆库内o 12个圆库之间的空间形成5个星形小库，用以储存石膏，煤，萤石等量少易堵的物料。这样既可使工艺布置紧凑，又可节省基建投资。但此种布置仅适用于比较宽阔的厂址地形。,2019/7/10,过程装备成套技术,56,第四节 设备布置设计及设备布置图,影响设备布置的因素很多，在设备布置前，必须充分掌据有关工艺流程与规划设计资料，有关规范标准及生产、安全、卫生等资料，全面考虑，仔细推敲，求得最佳设备布置方案。 设备布置设计是以工艺为主导，并在其他专业(如总图、土建、电力、采暖通风、外管等)密切配合下汇总完成的。,2019/7/10,过程装备成套技术,57,一、设备布置设计,1 设备布置的原则 1.1 满足工艺及流程的要求。 1.2 符合经济原则。 1.3 符合安全生产要求。 1.4 便于安装和维修 1.5 有良好的操作条件。,2019/7/10,过程装备成套技术,58,2 设备布置设计的步骤,2.1 根据初步设计方案画成1：50或1：100比例的车间建筑平面图。 2.2 将选用设备按同一比例画外廓简图(只要平面或立面投影轮廓)并标明设备名称。 2.3 车间设备的多工艺布置摆放,按布置原则在多工艺方案中优选一个方案,绘制成平立面草图。 2.4 安排辅助室和生活室。 2.5 征询意见,修改草图。 2.6 绘制正式的设备布置图。,2019/7/10,过程装备成套技术,59,1.1 满足工艺及流程的要求 1.2 符合经济原则 1.3 符合安全生产要求。 1.4 便于安装和维修 1.5 有良好的操作条件,2019/7/10,过程装备成套技术,60,二、 设备布置图的功能及绘制,1 设备布置图的作用及内容 设备布置图是用来表示一个车间(一个工段或一套装置)的全部设备及设备管口方位在厂房建筑内外安装布置的详图。厂房平面图上的设备布置图称为设备平面布置图或设备布置平面图。 工程设计一般分为两个阶段：基础工程设计阶段和详细工程设计阶段。在不同设计阶段，需绘制不同的设备布置图。 基础工程设计阶段共编制4版设备布置图：,2019/7/10,过程装备成套技术,61,1.1 初版设备布置图(简称。A”版)，根据工艺流程、专家建议及布置规定，结合工程的具体情况形成的初步概念编制的设备布置图； 1.2 内部审查版设备布置图(简称“B”版)； 1.3 用户审查版设备布置图(简称“c”版)； 1.4 确认版设备布置图(简称“D”版)。 详细工程设计阶段共编制3版设备布置图： 1.5 研究版或详1版设备布置图(简称“E”版)，在详细工程设计开始，各专业开展工作，经多方研究改进后的设备布置图，此布置已成定局作为下一步设计及提出条件的重要依据；,2019/7/10,过程装备成套技术,62,1.6 设计版或详2版设备布置图(简称“F”版)，此版用于开展正式施工图的设计，布置图上应标让出全部设备定位尺寸，并表示出所有操作平台等； 1.7 施工版设备布置图(简称“G”版)，根据管道设计的要求及其他问 题的处理而对设计版作出修改，成为最终施工版设备布置图。,2019/7/10,过程装备成套技术,63,2 设备布置图的绘制步骤,考虑设备布置图的视图配置选定绘图比例，确定图纸幅面，绘制平面图(从底层平面起逐张绘制)画建筑定位轴线，画与设备安装布置有关的厂房建筑基本结构；画设备中心线，画设备、支架、基础、操作平台等的轮廓形状，标注尺寸标注定位轴线、编号及设备位号、名称必要时画分区界线，并作标注，绘制剖视图(绘制步骤与平面图大致相同必要时才绘制剖视图)绘制方位标编制设备一览表注写有关说明填写标题栏；检查、校核最后完成图样。,2019/7/10,过程装备成套技术,64,3 设备布置图的绘制,3.1 比例:常用1:100，也可用1:200或1:50,视装置疏密情况而定；图中的标高、坐标以m为单位，小数以下应取三位数至mm为止。其余的尺寸一律以mm为单位只注数字，不注单位。不清楚时，可绘制剖视图。 3.2设备布置图一般只绘平面图。对于较复杂的装置或有多层建筑物的装置当平面图表示不清楚时，可绘制剖视图。 3.3 设备市置图一般以联合布置的装置或独立的主项为单元绘制，界区以粗双点划线表示,在界区外侧标注坐标，以界区左下角为基准点。基准点坐标为N E(或N、w)。同时注出其相当于在总图上的坐标X、Y数值。 3.4 对于设备较多、分区较多的主项，此主项的设备布置图应在标题栏正上方列一设备表，便于识图。如下表。,2019/7/10,过程装备成套技术,65,3.5 多层建筑物或构筑物，应依次分层绘制各层的设备布置平面图。如在同一张图纸上绘几层平面时，应从最底层平面开始，在图中由下至上或由左至右按层次顺序排列，并在图形下方注明“EL平面”等。 3.6 一般情况下，每一层只画一个平面图，当有局部操作平台时在该平面图上可以只画操作平台下的设备局部操作平台及其上面的设备另画局部平面图如不影响图面清晰，也可用一个平面图表示操作平台下的设备画虚线。 3.7 一个设备穿越多层建、构筑物时，在每层平面上均需画出设备的平面位置并标注设备位号。各层平面图是以上一层楼板底面水平剖切的俯视图。 3.8 在绘制平面图的图纸的右上角，应画一个与建筑图的制图方向一致的方向标。 3.9 按土建专业图纸标注建筑物和构筑物的轴线间尺寸，并标注室内外的地坪、标高。,2019/7/10,过程装备成套技术,66,3.10 按建筑图纸所示位置画出门、柱、楼梯、操作平台(注出平台顶面标高)、下水篦子、管沟(注出沟底标高)、明沟(注出沟底标高)、散水坡等。 3.11 辅助间和生活间应写出各自的名称。 3.12 用虚线表示预留的检修场地，不标注尺寸。 3.13 非定型设备可适当简化画出其外形，包括附属的操作台、梯子和支架。卧式设备应画出其特征管口或标注固定侧支座。 移动设备可只画基础表示出特征管口和驱动机的位置。 在设备图形中心线上方标注出设备位号。 3.14设备的平面定位尺寸尽量以建、构筑物的轴线或管架、管廊的柱中心线为基准线进行标注。也可采用坐标系进行标注定位尺寸。,2019/7/10,过程装备成套技术,67,3.15 设备的标高：卧式设备以中心线标高表示(EL x x x x)；立式设备常以支承点标高表示(POS EL x x x x)，对管廊、管架则应注出架顶的标高(TOS EL x x x x)。 3.16 标题栏中的图名一般分成两行，上行写“x x x x设备布置图”，下行写“EL x x x.x x“平面”或“一剖视等。 设备布置图应单独编号。同一主项的设备布置图不得采用一个号，并应加上共几张第几张的编号。,2019/7/10,过程装备成套技术,68,10.09上次课程检查与回顾,1 设备布置的原则 1.1 满足工艺及流程的要求。 1.2 符合经济原则。 1.3 符合安全生产要求。 1.4 便于安装和维修 1.5 有良好的操作条件。,2019/7/10,过程装备成套技术,69,第五节 生产车间工艺流程及工艺布置,生产车间工艺流程的选择、工艺设备选型与生产车间的工艺布置密切相关，因为工艺布置直接取决于所选定的工艺流程和设备；同时，工艺布置对工艺流程和设备的选择又有很大的影响。例如，选择开路粉磨系统时，磨房的布置比较简单，而选择闭路粉磨系统时，则需要较高的多层厂房，将使布置比较复杂，投资费用亦较大。又如，由于布置的要求，粉状物料输送的距离比较远时，不宜采用机械输送设备(因其布置及管理较复杂)，而如输送距离稀近时，又不宜采用压缩空气输送(因动力消耗太大)。因此，工艺布置要保证所选定的流程雕畅并满足设备安装、操作和检修的要求；而工艺流程和设备的选择，又要考虑到布置简便合理。因此，某些附属设备的规格(如提升机的高度，各种输送机的长度)以及中间料仓的尺寸等，往往要与布置相配合，才能最后确定。故工艺流程、设备和工艺布置必须全面考虑，才能确保工艺设计的顺利进行，并保证设计的质量。 ,2019/7/10,过程装备成套技术,70,一、车间工艺流程选择的基本方法,选择生产车间工艺流程时必须综合考虑各种因素。如：进入生产车间加工物料的性质、数量，生产车间加工产品的质量要求、生产车间布置、场地的限制或要求等条件均需全面考虑，切忌顾此失彼。 由于生产车间工艺流程的选择必须结合主机平衡计算一起解决，所以车间工艺流程的选择，也得按先后顺序逐步解决。水泥厂通常先选定熟料烧成车间工艺流程，然后选定生料粉磨车间，水泥粉磨车间等工艺流程。 现代化大型干法水泥厂，为了节省能耗，要求利用窑尾废气余热来烘干原料、燃料等，因此一般都将窑尾废气引入生料磨或煤磨作烘干介质，出磨气体经电收尘净化后再排入大气中。这样实际上已经将窑系统与生料磨或煤磨系统组合成一个联合流程，彼此联结紧密，设备配套不容易改动。此种生产系统的工艺流程比较简单。,2019/7/10,过程装备成套技术,71,中，小型水泥厂扩建、改建工程系统工艺流程的选择，因受原有厂房、设备、工艺流程；的约束以及投资的限制，工艺布置方面的矛盾会显得比较突出，设计方案的形成，对比和确定一般比新建厂还要复杂，在选用时应进行多方案比较或进行最优化选择。 车间工艺流程选择是在一定条件下进行的，只能在客观现实条件下选择技术经济效果相对较好的工艺流程。由于实际条件的限制，理论上最好，最先进的工艺流程未被选用，也是常有的事。故在选择车间工艺流程时，应结合实际情况，慎重考虑，切不可片面追求先进性。,2019/7/10,过程装备成套技术,72,二、车间工艺设备选型的基本方法,工艺设备选型的一般步骤可概括如下： 1 确定车间的工作制度，选定设备的年利用率，主机要求小时产量。 2 选择主机的型式和规格 3 标定主机的生产能力 4 计算主机数量 5核算主机年利用率,2019/7/10,过程装备成套技术,73,同类型同规格的设备，在不同的生产条件下，(如物料的易磨性，易烧性，产品质量要求以及具体操作条件等)，其产量可以有很大的差异。所以，在确定了主机的型式和规格后，应对主机的小时生产能力进行标定，即根据设计中的具体技术条件，确定设备的小时生产能力. 标定设备生产能力的主要依据是：定型设备的技术性能说明；经验公式(或理论公式)的推算；与同类型同规格生产设备的实际生产数据对比。务必使标定的设备生产能力，既是先进的又是可靠的。同时还要说明设备达到设计标定能力的具体条件和必须采取的措施。,2019/7/10,过程装备成套技术,74,计算主机的数量：,主机的数量可按下式(5-1)计算： n= Gh /Gh1 式中n主机台数； Gh要求主机小时产量(t/h)； Gh1主机标定台时产量(t/h)。 上式算得的n应等于或略小于整数并取整数值，否则应采取相应措施，或者另选择主机规格，标定主机产量，重新进行计算。最好n=1,尽量不要2因为设备台数过多，将使工艺布置和生产管理复杂化，并将影响到各项技术经济指标。当n初算大于1或2而圆整时,需对运转率核算.,2019/7/10,过程装备成套技术,75,三 生产车间工艺布置,生产车间工艺布置是工艺设计的重要组成部分，它的任务是确定车间的厂房布置和设备布置。 车间工艺布置关系到工厂建成后能否正常生产、工人操作是否方便、安全以及设备维护、检修是否方便，并对环保，施工、安装、扩建、建设投资和经济效益等都有着极大的影响。 因此要求车间工艺布置做到生产流程顺畅、紧凑，尽可能满足设备操作，维护和施工、安装及其它专业对布置的要求。,2019/7/10,过程装备成套技术,76,1生产车间工艺布置设计的依据,1.1 常用的设计规范和规定 水泥企业工艺管理规程、工艺设计技术规定；节能技术规定； 机械设备安装工程施工及验收规范；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；水泥工业劳动安全与工业卫生设计规定;水泥工业污染排放标准。,2019/7/10,过程装备成套技术,77,1.2 基础资料,1.2.1 工艺平衡计算(物料平衡、主机平衡，储库平衡)； 1.2.2 工艺流程图； 1.2.3 主机设备选型； 1.2.4 全厂生产车间总平面轮廓图； 1.2.5 设备选型图册、样本； 1.2.6 同类型生产车间工艺布置参考图,2019/7/10,过程装备成套技术,78,2 生产车间工艺布置要点,2. 1 最大限度地满足工艺生产、设备维修的要求； 2. 2 充分有效地利用本车间建筑面积和建筑体积； 2. 3 要为本车间技术经济指标的先进合理创造条件； 2. 4 对本车间将来的发展和厂房的扩建留有余地； 2. 5 本车间所采用的劳动安全和工业卫生等措施应符合有关的规范和规定； 2.6 本车间与相关车间在总平面图布置中的位置要适当，力求做到布置紧凑，缩短运输距离； 2.7 避免人流和物流平面交叉； 2.1.8 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； 2.9 征求和了解其它专业对车间工艺布置的要求。,2019/7/10,过程装备成套技术,79,3 厂房布置要点,3.1. 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、柱距)。 3.1.1 建筑面积应力求合理紧凑。即在满足工艺要求和其他要求的前提下，尽量减少建筑面积。,2019/7/10,过程装备成套技术,80,3.1.2 适当布置厂房出入口、通道和楼梯位置。 3.1.3 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，并避免与建筑物基础及设备基础发生矛盾。 3.1.4 厂房平面布置力求规整，并应考虑将来扩建的可能性，留有扩建的余地，还应考虑在扩建时尽量不妨碍原有生产的正常进行，不拆除原有建筑物和施工方便等。 3.1.5 可在露天放置的设备，不必建造厂房，以节约投资,2019/7/10,过程装备成套技术,81,3.2 厂房的立面布置 厂房的立面布置即空间布置，主要都确定厂房的层数和高度。 3.2.1 在考虑厂房层高时，不仅要考虑设备本身的高度而且要考虑基础要求的高度、设备顶部凸出物的高度、工人在操作和维护检修时所需的高度。此外应特别注意建筑结构(楼板、粱)本身的高度对厂房净空高度的影响，故在进行厂房空间布置时，必须对梁的位置及梁、板截面尺寸有所估计。 3.2.2 走廊，地坑、操作平台等通行部分的净空高度不得低于2m，不经常通行部分不得低于1.9m。空中走廊跨越公路或铁路时，路面或轨顶面上方的净空高度，公路不低于3.5m铁路为不低于5.5m。 3.2.3 高温车间厂房(如烘干机房，热风炉房，窑房)可适当增加层高，并考虑加开天窗，以利通风散热。 3.2.4 在符合工艺要求的情况下，厂房立面应力求简单，避免层数过多和高度过高，以便于施工和达到经济合理的效果。此外，厂房主立面应适当注意整齐美观。,2019/7/10,过程装备成套技术,82,3.3设备布置,设备布置就是要把车间内的各种设备按照工艺流程要求加以定位。除了主要设备以外，也包括附属设备、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物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车间工艺布置的要求。,2019/7/10,过程装备成套技术,83,3.3.1 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，应尽可能布置在厂房的地面。如不能布置在地面时，其支承结构应与厂房结构分开，以减少厂房的荷载及振动。 安装大型设备(如磨机等)的厂房，设备基础和建筑物基础应同时施工，并在设备就位或已搬进厂房内以后，再继续进行厂房地面以上的土建施工。 3.3.2. 两台或两台以上设备布置在同一厂房内时，应注意设备之间的间距，不能互相影响 运转和维修，同时要充分考虑工人操作，检修的要求和通行的便利，并要避免设备基础之间以及设备基础和建筑物基础发生矛盾。,2019/7/10,过程装备成套技术,84,3.3.3 布置在走廊和地沟的胶带运输机，空气输送机斜槽和螺旋输送机，其人行道一侧座有600800mm的净空距离，不通行一侧应有200300mm的净空距离。胶带输送机上方与料仓或与工艺设备相连接时，净空距离应适当加大。 胶带输送机倾斜布置时，应根据输送物料的种类和粒度情况，选择适当的斜度。 3.3.4. 斗式提升机地坑应有足够的空间，以便于清料和检修。斗式提升机地坑的一侧应保证在抽出下链轮轴时有足够的净空距离。,2019/7/10,过程装备成套技术,85,3.3.5. 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。 收尘管道为了避免粉尘沉积，一般应作倾斜布置，其倾角一般应不小于45，煤尘管道应不小于50 3.3.6 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，一般均应大于物料自然休止角515： ； 3.3.7设旨沿墙布置时，应注意不要影响门窗的开启，不妨碍厂房的采光和通风。,201