生产车间工艺布置.ppt

食品工厂设计与环境保护第六节生产车间工艺布置 江南大学食品学院张国农于秋生2007 9 3 一 车间布置设计的目的和重要性 目的 对厂房的配置和设备的排列做出合理的安排 并决定车间的长度 宽度 高度和建筑结构的型式 以及生产车间与工段之间的相互关系 重要性 生产车间布置是工艺设计的重要组成部分 不仅对建成投产后的生产实践有很大关系 而且影响到工厂的整体布局 车间布置一经施工就不易更改 所以 在设计过程中必须全面考虑 车间布置设计以工艺设计为主导 必须与土建 给排水 供电 供汽 通风采暖 制冷以及设备 安装 安全 卫生等方面取得统一和协调 生产车间设计内容 把车间的全部设备 包括工作台等 辅助间 更衣 检验 消毒等 在一定的建筑面积内做出合理安排 平面布置图 把屋盖 或楼盖 掀开往下看 径直画出设备的外形轮廓图 在平面图中 必须表示清楚各种设备的安装位置 下水道 门窗 各工序及各车间生活设施的位置 进出口及防蝇 防虫措施等 车间剖面图 又叫 立剖面图 它是解决平面图中不能反映的重要设备和建筑物立面之间的关系 以及画出设备高度 门窗高度等在平面图中无法反映的尺寸 管路设计图 管路平面图 管路立面图和管路透视图 二 车间布置设计的依据 车间布置设计必须在充分调查的基础上 掌握必要的资料作为设计的依据 这些资料包括 生产工艺图 物料衡算数据及物料性质 包括原料 半成品 成品 副产品的数量及性质 三废的数量及处理方法 设备资料 包括设备的外形尺寸 重量 支撑形式 保温情况及其操作条件 设备一览表等 公用系统耗用量 供排水 供电 供热 供冷 压缩空气 外管资料等 土建资料和劳动安全 防火 防爆资料等 车间组织及定员资料 厂区总平面布置 包括本车间与其他生产车间 辅助车间 生活设施的相互关系 厂内人流 物流的情况与数量等 国家 行业有关方面的规范资料 食品工厂生产车间一般由生产车间 辅助车间 动力车间 仓库和堆场 三废治理 厂前区行政管理以及福利设施等组成 工艺设计人员主要完成生产车间的设计 辅助车间 动力车间 如变电间 锅炉房 制冷机房以及水处理间系统的设计由相对应的配套专业人员承担设计 生产车间的内部组成 生产部分 包括原料工段 生产工段 成品工段 回收工段等 辅助部分 包括变配电 热力 真空 压缩空气调节站 通风空调 车间化验 控制系统 包装材料等 生活行政部分 包括车间办公室 更衣室 休息室 浴室以及厕所等 三 生产车间工艺布置的原则 要有总体设计的全局观点 必须从本车间在总平面图上的位置 考虑与其他车间或部门间的关系以及发展前景等 满足总体设计的要求 设备布置要尽量按工艺流程的顺序来作安排 特殊设备可按相同类型设备作适当集中 使生产过程占地最少 生产周期最短 操作最方便 多层建筑要设有垂直运输 重型设备最好在底层 原料收发间应设有地磅 设备布置时应考虑到进行多品种生产的可能 以便灵活调动设备 并留有相当的余地 以便更换设备 注意设备相互间的间距和设备与建筑物的安全维修距离 生产车间与其他车间的各工序要相互配合 保证各物料运输通畅 避免重复往返 尽可能利用空间运输 合理安排各种废料的排出 人员进出要和物料进出分开 人流通道 物流通道包装材料通道要流畅 尽量避免交叉 往复 污染 四 生产车间工艺布置的步骤与方法 略 五 食品工厂生产车间建筑特点 门 生产车间的门是人 货的出入口 门上应设置有防蝇 防虫设施 如水幕 风幕 杀虫灯 暗道等 入门前应有洗手 五步洗手程序 脚的消毒池 窗 有空调的生产车间 如包装间 生产巧克力的某些工段 窗是固定窗 一般车间用双层平开窗 南方 防止天热蝇 虫的飞入 窗可通风 纱窗既防蝇 虫 又可通风 对有大量蒸汽 油蒸汽的车间 如二重锅 油炸锅 杀菌机等设备应放在生产车间的下风向 以尽量减少车间内水 油蒸汽 风可把水 油蒸汽吹出车间 还应有机械通风装置 采光 生产车间应有良好的采光条件 自然光比人工光好 要使工人在生产时心情舒畅 不出生产事故 墙与墙 墙与天花板 楼板与梁的相交处应做成圆弧形 以利通风 而不结蜘蛛网 不积灰尘 生产车间墙壁应有1 8 2 0m的白瓷砖墙裙 以利清洗 确保车间卫生 清洁 地坪 石板 混凝土 缸砖 塑料 水磨石 无尘地坪 环氧树脂 石英砂 耐酸 耐碱 耐腐蚀 不起尘 防滑 无接缝 顶棚 二重锅 油炸锅 杀菌锅放在车间下风向 靠墙 此外在其上部的顶棚应做成倾斜式 以利大量蒸汽通过排风机排出 天花板 墙用过氯乙烯防霉油漆或涂料 但油炸场所不用 因为温度高 油漆掉下来进入食品是有毒的 楼板 为防止楼板间缝隙渗水 所以食品工厂生产车间的楼板最好用整体式 六 车间形式 应根据生产品种 厂址 地形等具体条件决定 一般所选的外形有 长方形 L 形 T 形 U 形等 其中以长方形最为常见 长方形车间的长度取决于流水作业线的形式和生产规模 为利于流水作业线的排布 车间长度一般在60m左右或更长一些 并希望生产车间的柱子越少越好 生产车间的层高按房屋的跨度 食品工厂生产车间常用的跨度为9m 12m 15m 18m 24m等 和生产工艺的要求而定 一般以4 6m为宜 车间跨度为10 15m连跨 一般高度为7 8m 吊平顶4m 亦有车间跨度达13m以上的 第七节水 电 汽用量估算 生产车间用水 用电量 用汽量在设计时是估算 而不是计算 作为工艺计算 是指按工艺的要求 对生产过程中的需求量进行的估算 此数值并不代表工厂设计中所必须提供的水 电 汽配套能力 仅仅作为提供能相关专业的基础数据 公用工程配套专业根据此要求进行专门的设计 建造 从而满足生产工艺的要求 我国是一个贫水国 水力资源十分宝贵 能源同样也是很紧张的 而食品加工又是一个用水 用汽量很大的产业 如何节约用水 用电 用汽 首先在工艺流程的设计中要作为一个重要的设计内容来进行 它不仅涉及到水汽用量的节约 生产成本的降低 也涉及到如何维护 可持续发展 的理念推行的实际性行为 对生态资源掠夺性使用的设计是不成功的设计 而考虑了水汽的节约使用所形成的工艺流程与不考虑或不作为重点考虑所形成的工艺流程是有差异的 食品工厂生产车间用水 用电 用汽量的多少 随产品种类而异 如罐头厂 乳品厂的主要用水部分有 原料预处理 半成品的漂洗 浓缩器蒸汽的冷凝 杀菌后产品的冷却 包装容器的洗涤消毒 车间的清洁卫生和产品在生产过程中本身所需之水等等 主要的用汽部分有 热烫 配汤 浓缩 干燥 杀菌 保温 设备和管道的消毒 车间的清洁卫生等等 生产车间的水 汽用量的估算方法一般有两种 按 单位产品耗水耗汽量定额 来估算和用计算的方法来估算 一 用 单位产品耗水耗汽量定额 来估算 估算的依据 平均每吨成品的耗水耗汽量 一些设备的用水用汽量 按生产规模拟定给水能力 循环用水量和分级使用蒸汽量 二 用计算方法来估算水电汽用量 耗水量W估算W W1 W2 W3 W4 W5W1 生产工艺用水量 加入产品中的水 W2 生产过程用水量 清洗原料 冷却 锅炉用水 W3 生产环境用水量 设备清洗 冲洗地面 W4 生活用水量 食堂 澡室 厕所 W5 消防用水 耗汽量估算 可以通过物料热量平衡来进行计算Q Q1 Q2 Q3 QNQ1 物料加热 升温 气化所需之热量Q2 设备对外散热之损失Q3 物料带走的热量 用电量的估算 根据所选设备 分工段或分生产线进行装机容量进行统计 根据加工生产线的形式 间歇 连续等 选取同步使用系数 0 1 并进行实际使用电量的估算 提供给供电专业人员进行专门的设计 从而满足生产工艺的要求 第八节管路设计及计算一 公称直径与常用管材 公称直径 公称压力1 公称直径管子和管道附件的公称直径是为了设计 制造 安装和维修的方便 而人为规定的一种标准直径 通称直径或公称通径 公称通径用符号DN来表示 其后附加公称通径的尺寸 例如公称通径为100mm的水煤气管 则用 DN100 表示 值得注意的是 管子的真正内径和它的公称直径往往是不相等的 有的相差较大 目前管子直径的单位除了用mm外 英制单位还在使用 其单位为in 2 公称压力公称压力 通称压力 一般就是大于或等于实际工作的最大压力 在制定管道及管道用零 部件标准时 只有公称直径这样一个参数是不够的 公称直径相同的管道 法兰或阀门 它们能承受的工作压力是不同的 它们的连接尺寸也不一样 所以要把管道及所用法兰 阀门等零 部件所承受的压力 也分成若干个规定的压力等级 这种规定的标准压力等级就是公称压力 以PN表示 其后附加公称压力的数值 如 公称压力为25 105Pa 用PN25表示 根据DN和PN就可以选择标准管道及法兰或阀门等管件 同时可以选择合适的密封结构和密封材料等 管道材料的选择 二 管道的压力降计算 一 确定管径D1 选取适当的流速2 计算法或查表法确定管径D3 确定壁厚 二 阻力计算沿程阻力 局部阻力等 三 水泵的选择 水泵的选择是根据流量Q和扬程H两个参数进行的 当两个参数确定后 可以查阅相关泵的特性曲线进行选择 确定Q值无水箱时 设计采用秒流量Q 有水箱时 采用最大小时流量计算 确定扬程HH H1 H2 H3 H4式中 H1 几何扬程 从吸水池最低水位至输水终点的净几何高差H2 阻力扬程 为克服全部吸水 压力 输水管道和配件之总阻力所耗的水头H3 设备扬程 即输水终点必需的流出水头H4 扬程余量 一般采用2 3m 四 管道附件 一 管件与阀件管路中除管子外 为满足工艺生产和安装检修的需要 管路中还有其它许多的附件 如 短管 弯头 三通 异径管 法兰 阀门等 通常称为管道附件 简称管件和阀件 它是组成管路不可缺少的部分 有了这些管道附件 管路的安装和检修则方便得多 可以使管路改换方向 变化口径 连通和分流以及调节和切换管道中的流体等等 弯头三通短接管和异径管法兰阀门见表3 75常用管件与阀门性能表 二 管道的连接 管路的连接包括管道和管道的连接 管道与各种管件 阀件及设备接口等处的连接 目前比较普遍采用的有 法兰连接 螺纹连接 焊接及填料式连接等 法兰连接 这是一种可拆式的连接 由法兰盘 垫片 螺栓和螺母等零件组成 法兰盘与管道是固定在一起的 法兰连接主要依靠两个法兰盘压紧密封材料来达到密封的 法兰的压紧力是靠法兰连接的螺栓来达到的 螺纹连接 管路中螺纹连接大多用于自来水管路 一般生活用水管路和机器润滑油管路中 管路的这种连接方法可以拆卸 但没有法兰连接那样方便 密封可靠性也较低 因此 使用压力和使用温度不宜过高 螺纹连接的管材大多采用水 煤气管 焊接连接 这是一种不可拆的连接结构 它是用焊接的方法将管道和各管件 阀门直接连成一体的 这种连接密封非常可靠 结构简单 便于安装 但给清洗 检修工作带来不便 焊缝焊接质量的好坏 将直接影响连接强度和密封质量 为保证焊缝质量 可用x光拍片和试压方法检查 其他连接 除上述常见的三种连接外 还有承插式连接 填料函式连接 简便快接式连接等等 三 管道符号管道符号包括管道中流体介质的代号 管路连接符号和管件符号等 其表示方法分别见表3 77 表3 78 表3 79 表3 77流体介质代号 四 管路的支架和补偿1 管路的支架 用来支承和固定管路 分类 钢结构室外钢筋混凝土室内一般室外管较长 而且要穿越马路和厂房等 需架空或敷设地沟 往往把许多管路集中到专门用来支承管路的管架上 有的象栈桥一样 室内的管路一般利用厂房的墙壁 柱子 楼板以及机器设备的本身构件来支撑 吊挂和固定管路 2 管路的补偿 调整管路在热胀冷缩时产生的变化 输送热介质时 如蒸汽 冷凝水 过热水等 应考虑管路的热伸长量的补偿问题 管路受热伸长量可按下式计算 L L t1 t2 m 式中 材料线膨胀系数 见表3 80 L 热伸长量 m L 管路长度 m t1 输送介质的温度 K t2 管路安装时空气的温度 K 五 管路的保温及标志 管路的保温目的 使管内介质在输送过程中 不冷却 不升温 不受外界温度的影响而改变介质的状态 管路保温有采用保温材料包裹管外壁的方法 管路的标志食品工厂生产车间需要的管道较多 一般有水 蒸汽 真空 压缩气和各种流体 物料等管道 为了区分各种管道 往往在管道外壁或保温层外面涂有各种不同颜色的油漆或涂料 水 绿色 蒸汽 红色 压缩空气 黄色 六 管路设计及安装 1 在进行管路设计时 应具有下列资料 1 工艺流程图 2 车间平面布置图和立面布置图 3 重点设备总图 并表明流体进出口位置及管径 4 物料计算和热量计算 包括管路计算 资料 5 工厂所在地地质资料 主要是地下水位和冻结深度等 6 地区气候条件 7 厂房建筑结构 8 其他 如水源 锅炉房蒸汽压力和水压力等 2 管路设计应完成下列图纸和说明书 1 管路配置图 包括管路平面图和重点设备管路立面图 管路透视图 2 管路支架及特殊管件制造图 3 施工说明 其内容为施工中应注意的问题 各种管路的坡度 保温的要求 安装时不同管架的说明等 3 管路设计及安装的一般原则 1 管道应平行敷设 尽量走直线 少拐弯 少交叉 以求整齐美观 便捷 2 并列管道上的管件与阀件应错开安装 3 在焊接或螺纹连接的管道上应适当配置一些法兰或活管接 以便安装拆卸和检修 4 管道应尽可能沿厂房墙壁安装 管与管间及管与墙间的距离 以能容纳活管接和法兰以及进行检修为度 5 管道离地的高度以便于检修为准 但通过人行道时 最低点不得小于2m 通过公路时 不得小于4 5m 与铁路铁轨面净距不得小于6m 通过工厂主要交通干线一般标高为5m 6 管道上的焊缝不应设在支架范围内 与支架距离不应小于管径 不得小于200mm 管件两焊口间的距离亦同 7 管道穿过墙壁时 墙壁上应开预留孔 过墙或穿过楼板时 管外加套管 套管与管子的环隙间应充满填料 套管长度应长于楼面上 下各50mm以上 8 管子应尽量集中敷设 9 穿过墙壁或楼板间的一段管道内避免有焊缝 10 阀件及仪表的安装高度主要考虑工人操作方便和安全 下列数据供参考 阀门 球阀 闸阀及旋塞等 1 2m 安全阀2 2m 温度计1 5m 压力表1 6m 如阀件安装位置较高时 一般管道标高以能用手柄启闭阀门为宜 11 坡度气体及易流动物料的管道坡度一般为3 1000 5 1000 粘度较大物料的坡度一般 1 12 管道各支点间的距离是根据管子所受的弯曲应力来决定 并不影响所要求的坡度 13 输送冷流体 冷冻盐水等 管道与热流体 如蒸汽 管道应相互避开 14 管道应避免经过电机或配电板的上空 以及两者的邻近 15 一般的上 下水管及废水管宜采用埋地敷设 埋地管道的安装深度应在冰冻线以下 16 地沟底层坡度不应小于2 1000 情况特殊的可用1 1000 17 地沟的最低部分应比历史最高洪水位高500mm 18 真空管道应采用球阀 因球阀的流体阻力小 19 应尽量缩短真空管的长度 否则滞后现象会影响生产 20 长距离输送蒸汽的管道在一定距离处需安装疏水器 以排除冷凝水 21 陶瓷管的脆性大 作为地下管线时 应埋设于离地面0 5m以下 4 管路布置图 管路配置图 包括 管路平面图 管路立面图和 管路透视图 一般只绘制管路平面图和透视图 设计程序 根据车间平面布置图绘制管路平面图 管路透视图 多层建筑 须按层次或按不同标高分别绘制 必要时再绘制立面图 必要时立面图还可分若干个剖视图 剖切位置在平面图上用罗马字明显地表示出来 用 剖面 剖面等表示 图样比例可用1 20 1 25 1 50 1 100 1 200等 在绘制管路图时 设备和建筑物用细实线画出简单的外形或结构 而管线不管粗细 均用粗实线的单线绘制 也有将较大直径的管道用双线表示 其线型的粗细与设备轮廓线相同 用AutoCAD绘图时 可用不同的图层或不同的颜色来表示所要画的管路 管线中管道配件及控制仪表 应按规定符号表示 管路平面图上的设备编号 应与车间平面布置图相一致 在图上还应标明建筑物地面或楼面的标高 建筑物的跨度和总长 柱的中心距 管道内的介质及介质压力 管道规格 管道标高 管道与建筑物之间在水平方向的尺寸 管道间的中心距 管件和计量仪器的具体安装位置等主要尺寸 有些尺寸亦可在施工说明书上加以说明 尺寸标注方式是 水平方向的尺寸引注尺寸线 单位为mm 高度尺寸可用标高符号或引出线标注 单位为m 管道布置图的基本画法 不相重合的平行管线的画法见图3 28 上下重合 或前后重合 的平行管线 在投影重合的情况下一般有两种表示方法 以前表示比较多的是在管线中间断出一部分 中间这一段表示下面看不见的管子 而两边长的代表上面的管子 这种表示方法已很少使用 因为假设有4 5根甚至更多的管子重合在一起 那就不大好表示了 另一种表示方法是重合部分只画一根管线 而用引出线自上而下或由近而远地将各重合管线标注出来 这种表示方法较为方便 明确 故在食品工厂设计中用得较多 图3 29 1 2 3 1 2 3 1 不相重合 上下重合 1 2 3 立体相交的管路画法 离视线近的能全部看见的画成实线 而离视线远的则在相交部位断开 图3 30 90 弯头向上 弯头向下 三通向上 三通向下的画法见表3 66 管路图的标注方法及涵义 在管路图中的各条管道都应标注出管道中的介质及其压力 管道的规格和标高 这样便于管路的安装施工 如 0 3MPaDN50 4 000 其中 0 3 表示介质压力大小 其单位为 MPa S 代表管道中的介质为水 DN50 表示公称通径为50mm的管子 4 000 表示管子的标高为正4m 所以 本例管路标注的含义为 公称通径为50的管路中 通过0 3MPa压力的自来水 离标高为 0 的地坪之安装高度为4m 立体相交 弯头向下 弯头向上 三通向下 三通向上 S0 3MPaDN50 4 000 管路透视图 管路的空间立体图 以管路平面图为基础 进行管路的立体设计 表达管路在高度方向上相互关系 一般情况下 管路透视图上不画设备 也不必画房屋的轮廓线 管路透视图既然是立体图 那么图中就有X Y Z三根立体坐标轴 见图3 33 一般房屋的高度方向看作Y轴 开间方向 即房屋长 看作X轴 进深方向 即房屋的宽 看作Z轴 在作管路透视图时 Z轴方向可与X轴成45 也可以成30 或60 其投影反映实长 即变形系数取1 所谓变形系数 即轴测单位长度与实长的比值 对于Z轴的管线 变形系数亦有1 2 1 3或3 4的 对于画管路透视图的初学者 可取变形系数为1 X Y Z 45 高度方向 开间方向 进深方向 虚线 将以上管路平面图形转换成透视图 第七章环境保护 一 概述食品工业的范围资源特性 加工特性 产品特性 以资源特性来进行分类 1 肉与肉制品工业 牲畜屠宰和肉类加工 加工制品主要有冻肉 火腿 香肠 罐头等 2 禽蛋加工工业 屠宰家禽 冻禽 鲜蛋包装 冰蛋 蛋粉 蛋白片等 3 乳与乳制品工业 消毒牛乳 奶油 干酪 奶粉 冰淇淋 酸奶 干酪素 钠 等 4 鱼与鱼制品工业 冻鱼片 鱼罐头 薰鱼 咸鱼 鱼干及副产品鱼油 鱼粉等 5 水果 蔬菜加工 速冻果蔬 果蔬罐头 干制果蔬 蜜饯 果汁 果酱 菜泥等 6 粮食加工工业 面粉 面包 饼干 糕点 通心粉 面条 碾米 燕麦片 玉米加工 大豆加工 豆制品 豆粉 等 7 食用油脂工业 食用植物油 动物油 油脂精炼 油脂氢化 人造奶油 8 制糖工业 甜菜糖 蔗糖 淀粉糖 葡萄糖 麦芽糖 方糖等 9 糖果工业 各种水果糖 奶糖 巧克力 口香糖 10 含酒精饮料工业 烈性酒中的白兰地 威士忌 老姆酒 杜松子酒 伏特加酒等 低度酒中的啤酒 果酒 黄酒等 11 无酒精饮料工业 汽水 矿泉水 配制果汁等 12 茶及咖啡工业 制茶 茶叶包装 咖啡制品 咖啡代用品的加工等 13 调味料及添加剂工业 调味料 香辛料 食用香精 食用色素等 14 特殊食品工业 婴幼儿童食品 疗效食品等 15 食品工业下脚料的综合利用工业 糠醛 饲料酵母等 甲壳素 甲壳低聚糖 16 烟草工业 烤烟 纸烟 雪茄 板烟等 17 其它 如食盐加工等 二 食品工业废水的主要特点及危害 1 废水中包含的只要污染物有 1 漂浮在废水中的固体物质 有机物质 如菜叶 果皮 鱼鳞 碎肉 禽羽 畜毛等2 悬浮物质悬浮在废水中的油脂 蛋白质 淀粉 胶体物质等3 水溶物质溶解在废水中的糖 酸 碱 盐 洗涤剂等4 泥沙等杂质来自原料挟带的泥沙以及动物的粪便等5 菌体可能存在的多种致病菌等 概括地说 食品工业废水的主要特点是 有机物质和悬浮物含量高 易腐败 一般无毒性 2 食品工业废水的主要危害 使接纳水体富营养化 迅速消耗水中的溶解氧 造成水体缺氧 以至引起鱼类和其它水生动物 植物的死亡 还会促使水底积沉的有机物质在厌氧条件下分解 产生臭气 恶化水质 污染环境 在食品加工过程中冲洗动物肠胃 带出大量排泄物 而使废水中含有虫卵和致病菌 如不经处理任意排放 将导致疾病传播 直接危害健康 3 废水处理的任务 采用多种手段和技术 将废中的污染物质分离出来 回收利用或将其中有害成分转化为无害的物质 从而使废水得到净化 二 工业废水排放标准及有关规定 我国工业废水排放标准分为两类 第一类是指能在环境或动物体类积蓄 对人体健康产生长远影响的有害物质 含有这类有害物质的工业废水在由车间或由车间处理设备的废水排出口处 应符合 第一类有害物质排出口处的最高容许浓度 的要求才能排放 第二类是指其长远影响小于第一类有害物质 即从长远角度考虑 其毒性作用低于第一类物质的毒性 其工厂排出口处的有害物质浓度应符合 第二类有害物质排出口处的最高容许浓度 的要求才能排放 P 283表7 2 其中 我国工业废水排放标准中规定 1 饮用水的水源和风景游览区的水质 严禁有任何污染 2 渔业与农业用水要保证动 植物的生长条件 保证动 植物体内有害物质的残存毒性不得超过食用标准 3 工业用水的水源 必须符合工业生产用水的要求 三 废水检测项目 1 生物化学需养量 生化需氧量 BODBiologicaloxygenDemand 是指在温度 时间都一定的条件下 微生物在分解 氧化水中有机物的过程中 所消耗的游离氧数量 单位mg l或g m3水温对生物氧化反应速度有很大的影响 一般以20 为标准 目前国际上都以5日为测定生化需氧量的标准时间 测得的结果为5日生化需氧量一般记为BOD5 而以20日的生化需氧量近似地作为完全生化需氧量 记为BODU BOD是用来确定废水处理系统