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第五章车间布置设计 本章内容 车间布置设计概论车间布置设计的依据 车间布置设计的原则 车间布置设计的程序 化工厂生产车间的组成 车间布置设计要求 车间布置设计车间厂房的布置设计 车间设备布置设计 车间厂房的布置设计车间厂房的整体布置 车间厂房的立面布置 车间厂房的平面布置 车间设备布置设计车间布置的步骤与方法 5 1车间布置设计概论 1 车间布置设计的内容可以分为车间厂房布置和车间设备布置2 车间厂房布置是对整个车间各工段 各设施在车间场地范围内 按照它们在生产中和生活中所起的作用进行合理的平面和立面布置3 设备布置是根据生产流程情况及各种有关因素 把各设备在一定区域内进行排列 设备布置可分为初步设计和施工图设计两个阶段 每一个阶段均要求平面和剖面布置4 车间布置设计的两项内容是相互关联的 进行车间布置要以设备布置草图为依据 对车间内生产厂房 辅助厂房所需面积进行估算 而详细的设备布置图又必须在已确定的车间厂房总布置图基础上进一步具体化 5 1 1车间布置设计的依据 常用的设计规范和规定建筑设计防火规范 石油化工企业设计防火规定 化工企业安全卫生设计规定 工业企业厂界噪声标准 爆炸或火灾危险环境电力装置设计规定等基础资料初步设计需要带控制点工艺流程图 施工图设计需要管道仪表流程图 物料衡算数据及物料性质 设备一览表 公用系统供排水 供电 供热 冷冻 压缩空气 外管等资料 车间定员表 厂区总平面布置图 5 1 2车间布置设计的原则 最大限度的满足工艺生产要求和设备维修要求有效的利用车间建筑面积和土地为车间的技术经济指标 先进合理以及节能等要求创造条件考虑其它专业对本车间布置的要求要考虑车间发展和厂房的扩建车间中所采取的劳动保护 防腐 防火 防毒 防爆及安全卫生等措施是否符合要求本车间与其它车间在总平面图上的位置合理 力求使它们之间输送管线最短 联系最方便考虑建厂地区的气象 地址 水文等条件人流物流不能交错 5 1 3车间布置设计的程序 生产 生产辅助 生活行政设施的空间布置决定车间场地与建筑物 构筑物的大小设备的空间 水平和垂直方向 布置通道系统 物料运输设计安装 操作 维修所需的空间设计其它 最后绘制车间布置平面 立面图 1 车间布置初步设计 2 车间布置施工图设计 落实车间布置 初 的内容绘制设备管口及仪表位置的详图进行物料与设备移动运输设计确定与设备安装有关的建筑与结构尺寸确定设备安装方案安排管道 仪表 电气管路的走向 确定管廊位置 车间布置 施 的最后成果是绘制车间布置平立面图 这是工艺专业提供给其他专业的基本技术条件 5 1 4化工厂生产车间的组成 生产设施 包括各生产工段 原料和成品仓库及堆置场 自动控制室 储罐区等 生产辅助设施 包括动力间 压缩空气 真空等 通风 采暖 除尘室 变电和配电室 化验室 机修间等 生活行政福利设施 包括车间办公室 工人休息室 更衣室 浴室 卫生间等 其它 特殊要求如劳动保护室 保健室等 5 1 5车间布置设计要求 本车间和其它车间的关系以及在总平面图上的位置 车间布置是为生产服务 必须满足生产工艺要求 车间布置设计不仅涉及工艺因素 并和其他非工艺因素有密切关系 因此 在考虑工艺本身的要求外 同时必须了解其他各专业的要求 保证经济效益 做到车间经济指标先进 节省基本建设投资 有效利用车间建筑面积和土地 要特别注意考虑设备露天化设计 考虑车间今后发展的可能性 考虑工厂扩建问题 考虑车间中劳动保护 安全技术和防火 防爆 防腐蚀措施 建厂地区的气象 地质和水文等条件 5 1 6车间布置图的内容 1 各层平面布置图 2 各部分剖面图 3 附加的文字设计说明 4 图签 车间布置图的比例尺一般为1 100 1 平面布置图的组成 1 厂房建筑平面图 包括厂房边墙轮廓线 窗户位置 门位置 楼梯位置 柱网 间距和编号 各层相对标高 地坑位置等 2 设备外形尺寸俯视图 包括管口 支座 支架 3 设备定位尺寸和尺寸线 设备位号及名称 4 操作平台等辅助设施示意图和主要尺寸 5 地坑的位置和尺寸 6 辅助房间和行政 福利室内的设备 器具等的示意图和尺寸 2 剖面图的组成 1 厂房建筑平面图 包括厂房边墙线 窗户位置 楼梯位置 门位置 柱网间距和编号 各层相对标高 地坑等 2 设备外形尺寸的侧视图 3 设备高度定位尺寸和尺寸线 设备位号及名称 4 操作平台等辅助设施示意图和主要尺寸 5 2厂房的整体布置 1 厂房的整体布置 根据生产规模和生产特点以及厂区面积 厂区地形 地质等条件考虑厂房的整体布置 采用分离式或集中式 亦即将车间各工段及辅助房间分散在单独的厂房内或集中合并在一个厂房内 一般来说 凡生产规模较大 车间各工段生产特点有显著差异 如防火等级等 厂区面积较大 山区等情况下 可适当考虑分离式 对于生产规模较小 车间各工段联系频繁 生产特点无显著差异 厂区面积较小 厂区地势平坦者 可适当采用集中式 在考虑厂房的整体布置的另一重要问题是露天化设计问题 在操作上可以放在露天的设备 原则上尽可能放在室外 设备露天化布置的好处 1 可以节省建筑面积 节约基本建设投资 2 节约土建施工工程量 因而可加快基本建设进度 3 将具有火灾及爆炸危险的设备露天化 就可降低厂房的防火 防爆等级 进而降低厂房的造价 4 将有毒物质的设备露天化 就可减少厂房通风次数 节约通风设备及动力消耗 5 对厂房的改建和扩建 其灵活性较大 设备露天化布置的缺点 受气候条件影响大 操作条件差 并要求有较好的自控条件 2 厂房的平面布置 化工厂厂房的平面布置是根据生产工艺条件 包括工艺流程 生产特点 生产规模等 以及建筑本身的可能性与合理性 包括建筑型式 结构方案 施工条件和经济条件等 综合考虑的 厂房的平面设计 应力求简单 这会给设备布置带来更多的可变性和灵活性 同时给建筑的定型化创造有利条件 厂房的平面轮廓 一字型 L型 T型等几种 其中以一字型最常采用 适用于中小型车间 一字型厂房便于总平面图的布置 节约用地 设备排列有较大的灵活性 便于安排交通和出入口 利于采光和通风 L型 T型布置适用于较复杂的车间 设计时应充分考虑采光 通风 交通和立面等各方面的因素 厂房柱网布置和厂房的宽度 一般多层厂房采用6x6米的柱网 如果柱网的跨度因生产及设备要求必须加大时 一般不适宜超过12米 多层厂房的总宽度 由于受到自然采光和通风的限制 一般应不超过24米 单层厂房的总宽度 一般不超过30米 常用的厂房总跨度一般有6米 9米 12米 16米 18米 24米 30米等数种 一般有机化工车间 其宽度常为2 3个柱网跨度 其长度则根据生产规模及工艺要求决定 但应注意尽量使长度符合建筑模数的要求 厂房的立体布置 化工厂厂房的立面形式有单层与多层之分 或单层与多层相结合的形式 多层厂房占地少但造价高 而单层厂房占地多但造价低 厂房的立面形式主要根据生产工艺特点抉择 另外也要满足建筑上采光 通风等各方面的要求 厂房立面也同平面一样 应力求简单 要充分利用建筑物的空间 遵守经济合理及便于施工的原则 厂房高度的确定 厂房每层高度主要取决于设备的高度 设备安装起吊检修拆卸时所需要的高度等条件 一般生产厂房每层高度采用4 6米 最低层高不宜低于3 2米 由地面到顶棚凸出构件底面的高度 净空高度 不得低于2 6米 多层厂房层高多采用5 1m和6m 最低不得低于4 5m 有高温及有毒气体的厂房中 要适当加高建筑物的层高 以利通风散热 厂房的高度也要尽可能符合建筑模数的要求 取0 3的倍数 各层高度尽量相同 不宜过多变化 化工厂厂房的剖面由于生产性质不同 形式是多样 5 3车间设备的布置设计 车间设备布置的内容车间设备布置的要求 主要内容 5 3 1车间设备布置的内容 确定各个工艺设备在车间平面和立面的位置确定某些在工艺流程图中一般不予表达的辅助设备或公用设备的位置确定供安装 操作与维修所用的通道系统的位置与尺寸在上述各项的基础上确定建筑物与场地的尺寸设备布置的最终结果是设备布置图 5 3 2车间设备布置的要求 经济合理 节约投资 操作维修方便安全 设备排列简洁 紧凑 整齐 美观 设备露天化布置生产工艺要求设备安装检修 建筑要求及其它车间辅助房间及行政 福利室的配置安全技术和防腐蚀问题 5 3 2 1设备露天化问题 1 生产中不需要经常维护的设备 辅助设备 气候条件对其影响较小的设备 如吸附器 吸收塔 不冻液体贮槽 大型贮罐 废热锅炉 气柜等 2 需要大气来调节温度 湿度的设备 如凉水塔 冷却器 3 不需要人工操作 高度自动化的设备 4 厂址地气候温度没有酷寒和少雪 不允许放在室外的设备 1 不能承受大气影响 不允许有显著的温度变化的设备 如反应器 特别是间歇操作的反应和液相过程的反应器 使用冷冻剂的设备等 2 各种有机械传动的设备和机器 如压缩机 往复泵等 3 生产控制和操纵台 5 3 2 2生产工艺要求 A 1 在布置设备时应保证工艺流程顺畅 工艺管线短 工人操作方便和安全 保证工艺流程在水平方向和垂直方向的连续性 一般来说 计量设备布置在最高层 主要设备如反应设备等布置在中层 贮槽及重型设备布置在底层 5 3 2 2生产工艺要求 B 2 每一个设备都要考虑一定占有空间 包括设备本身所占空间 设备附属装置所占空间 操作空间 设备检修拆卸占用空间 设备与设备 设备与建筑物间的安全距离等 3 凡属相同的设备 或同类型的设备 或性质相似 操作有关的设备应尽可能布置在一起 这样可以集中管理 统一操作 节约劳动力 5 3 2 2生产工艺要求 C 4 要考虑相同设备或相似设备相互调换使用的可能性和方便性 这样可充分发挥设备的潜在力量 对于需要更换生产品种的车间布置 必须考虑当设备进行类似性质的其他反应或操作时 可无需重新安排 5 在设备布置时 要考虑到设备间的管线应尽可能短 管线和物料的输送尽量避免交错 同时 管道尽量沿墙敷设 5 3 2 2生产工艺要求 D 6 设备要排列整齐 避免过挤过松 设备间的距离要充分考虑工人操作的要求和交通的便利 原料 成品及排出物要有适当的空间和必要的运输通道 对于具有动机械的设备 还要考虑设置安全防护装置的位置 7 设备与设备之间 设备与建筑物之间的安全距离有经验数据可以作为参考 5 3 2 3设备安装检修 建筑要求 A 1 必须考虑设备安装 检修及拆卸的方式方法 设备的安装 检修和拆卸是化工厂比较突出的问题 这是由于化工厂设备种类多 化学腐蚀性大 需要经常进行维护检修甚至更换设备 因此在进行车间布置时 必须考虑到设备的安装 检修和拆卸的可能性 5 3 2 3设备安装检修 建筑要求 B 2 必须考虑设备如何运入或搬出车间 设备运入或搬出次数较多时 宜设大门 一般厂房大门宽度要比所需通过的设备宽度大0 2米左右 但是 当设备运入厂房后 很少再需整体搬出时 则可设置安装洞 也即在外墙预留洞口 待设备运入后 再行砌封 5 3 2 3设备安装检修 建筑要求 C 3 设备通过楼层或安装在二层楼上或更高时 可在楼板上设置安装孔 安装孔可设置为有盖板或无盖板二种 一般比较固定的设备 也可在楼层外墙上设置安装洞 设备可在室外吊上由安装洞口运入 另外 化工厂中设备通过楼层安装的情况为数不少 例如反应釜 塔式设备等 都是一半在楼下 一半在楼上 凡属此种类型安装时 也可直接从设备本身在楼层上的安装孔中吊上 这样安装比较方便 5 3 2 3设备安装检修 建筑要求 D 4 在厂房中应有一定的面积和空间供设备检修及拆卸用 设备的起吊运输高度 应大于在运输线路上最高设备的高度 5 必须考虑设备的检修和拆卸以及运送物料的起重运输装置 起重设备的形式 可根据使用要求来决定 如果不设计永久起重运输装置 应考虑安装临时起重运输装置的场所 另外 当厂房内设有起重运输设备时 要考虑物料的起吊和起重运输设备本身的高度 5 3 2 4设备布置的其它要求 A 1 凡属十分笨重的设备 或运转时能产生很大振动的设备如压缩机 离心机 大型通风机 破碎机等 尽可能布置在厂房的底层 以减少厂房的荷载和振动 2 有剧烈振动的机械 要有独立的基础 其操作台和基础等切勿和建筑物的柱 墙连在一起 以免影响建筑物的安全 5 3 2 4设备布置的其它要求 B 3 设备布置时 要考虑到建筑物的柱子 主梁及次梁的位置 必须避开柱子和主梁 4 厂房内所有操作台 必须统一考虑 避免平台支柱零乱重复 节约厂房内结构所占用的面积 做到更合理的组织操作和交通路线 5 3 2 4设备布置的其它要求 C 5 厂房出入口 交通道路 楼梯位置都要精心布置 一般厂房大门宽度要比所需通过的设备宽度大0 2米左右 比满载的运输设备宽0 6一1 0米 6 在不严重影响工艺流程顺畅的原则下 将较高设备尽量集中布置 这样可以简化厂房体形 节约厂房体积 另外还可利用建筑上的有利条件如利用天窗的空间安装较高设备 5 3 2 5车间辅助房间及行政 福利室的配置 A 1 车间辅助房间的配置车间内除了各生产工段外 还有自动控制室 机器动力间 变电和配电室 通风采暖及除尘用室 机修间 材料仓库等辅助房间 必须对这些辅助房间也要作出合理的安排 在安排时须和非工艺设计人员取得密切联系 征求他们的意见 然后统筹考虑 5 3 2 5车间辅助房间及行政 福利室的配置 B 2 自动控制室可设在生产厂房内 为了安全 甲类防爆车间必须单独设置 机器动力间可设在厂房内或行政福利室底层 机修间 通风用室 变电和配电间可分设在厂房中单独的房间内 也可设在行政 福利室内 5 3 2 5车间辅助房间及行政 福利室的配置 C 3 行政 福利室的配置行政管理 生活福利室包括车间办公室 化验室 工人休息室 更衣室 淋浴室 厕所等 由于行政 福利室和厂房的建筑结构不同 根据生产特点和总体布置 行政 福利室可采用单独式 毗连式或插入式 而以毗连式最为普遍 另外 如车间规模很小 厂区面积不大 为了节约起见 不需要在车间内单独设立行政 福利室 全厂统一考虑即可 5 3 2 6安全技术和防腐蚀问题 A 1 要创造良好的采光条件 除建筑本身考虑外 工艺人员在设备布置时也必须考虑 在布置设备时尽可能做到工人背光操作 另外 属高大的设备避免靠窗布置 影响采光 为了解决采光和通风问题 设计有不同的建筑形式 特别是不同的屋顶结构 5 3 2 6安全技术和防腐蚀问题 B 2 通风是化工厂重要的课题 首先考虑如何最有效地加强自然对流通风 然后再考虑机械送风和排风 以补不足 厂房每小时通风次数的多少是根据生产过程中有无毒害物质和易燃易爆气体逸出以及空气中有害物质最大允许浓度和爆炸极限而定 另外 产生大量热量的车间也需要增加通风次数和降温措施 为了加强自然通风 可在厂房楼板上设置中央通风孔 中央通风孔还可解决厂房中央光线不足问题 5 3 2 6安全技术和防腐蚀问题 C 3 火灾危险性甲类厂房 我们通常称为防爆车间 对于防爆车间必须做出相应的措施 除从建筑方面考虑外 工艺人员必须考虑 1 合理的布置厂房的平面和立体 一般甲类厂房应是单层的 内部装有操作台 避免车间中有死角 防止爆炸性气体及粉尘的积累 2 当防爆厂房必须和其他厂房连接时 必须用防爆墙 防火墙 隔开 5 3 2 6安全技术和防腐蚀问题 D 3 在通风上必须保证厂房中易燃易爆气体或粉尘的浓度不超过允许限度 4 采取必要措施防止静电放电现象以及着火的可能性 4 化工厂厂房的防腐蚀也是重要的 凡是产生腐蚀性介质的设备 除设备本身的基础须加防护外 尚须考虑设备附近的墙 柱等建筑物的腐蚀性 必要时加大设备与墙 柱间的距离 5 4车间布置的步骤与方法 1 根据工艺要求与土建专业共同拟订各车间的结构形式 柱距 跨度 层高 间隔等初步方案 并画成1 100比例的车间建筑平面图 2 认真考虑设备布置原则 应满足各方面的要求 3 将确定的设备按其数量的多少及最大的外形尺寸剪成相同比例的硬纸块 并标注设备的名称 车间布置的步骤与方法 4