车间布置设计4-4.ppt

,将各工段、设备按生产流程在空间上组合、布置,用管道将各工段、设备连接起来,装置布置设计涉及的专业：以工艺、配管专业为主导；在管道、总图、土建、自控、电力、设备等专业配合下；征求建设单位意见；最后由工艺或配管集中各方面意见后完成。,车间布置,管道布置,车间布置设计概述,车间设备布置设计,典型设备的布置方案,设备布置图,车间布置设计,1.1车间组成,生产设施：原料工段、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,车间布置将上述各设施、工段在平面和立面上进行组合布置，并对车间内各设施进行布置和排列。,车间组成,一、车间布置设计概述,1.2车间布置设计的依据,1.2.1相关标准、规范和规定,GBJ16-1987（2001年版）建筑设计防火规范GB50160-1992（1999年版）石油化工企业设计防火规范,HG2057-95化工企业安全卫生设计规定GBJ87-1985工业企业噪声控制设计规范GB12348-1990工业企业厂界噪声标准GB50058-1992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范,1.2.2基础资料,初步设计阶段需要带控制点的工艺流程图、施工图设计阶段需要管道仪表流程图。(2)物料衡算数据及物料性质：包括原料、中间体、副产品、产品的数量及性质，三废的数量及处理方法。(3)设备一览表：设备外形尺寸、重量、支撑形式及保温情况(4)公用系统消耗：水、电、热、冷冻、压缩空气、外管资料；(5)车间定员表：技术人员、管理人员、车间化验人员、岗位操作人员外，最大班人数和男女比例等；,(6)厂区总平面布置图：包括车间之间、辅助部门、生活部门的相互联系，厂内人流、物流的情况和数量。(7)建厂地形和气象资料。,车间布置设计,1.3车间布置设计的内容和程序,车间布置设计分初步设计和施工图设计阶段两个阶段。,1.3.1初步设计阶段：,根据工艺流程图、设备一览表、工厂总平面布置图，配电控制室、生活行政福利设施的要求以及物料贮存和运输等资料画出布置草图，提供给建筑设计专业人员做厂房建筑的初步设计。工艺人员取得建筑设计图后，再对车间布置草图进行修改，然后画出初步设计阶段的车间平面、立面布置图。,初步设计阶段车间设计的内容：,生产工段、生产辅助设施、生活行政福利设施的平面、立面布置,车间场地和建筑物、构筑物的位置和尺寸。,设备的平面、立面布置,通道系统、物料运输设计,安装、操作、维修的平面和空间设计,成果：一组平、立面布置图，列入初步设计的设计文件,施工图设计阶段车间设计的内容：,落实初步设计车间的布置内容,确定设备管口和仪表接口的方位和标高,物料和设备移动、运输设计,确定与设备安装有关的建筑物尺寸,确定设备安装方案,安排管道、仪表、电气管线的走向，确定管廊的位置。,1.3.2施工图设计阶段,成果：车间布置平面、立面图，列入施工图阶段的设计文件中,1.4厂房的整体布置,分离式布置或集中式布置,露天布置或室内布置,分离式布置：生产规模比较大，车间和各工段成产特点有显著差异，或者位于山区等情况下，可适当考虑分离式。,集中式布置：生产规模不大，车间各工段联系频繁，生产特点无显著差别，厂区地势平坦，可适当采用集中式布置。,室内布置：生产中需经常操作或可用自动化仪表控制设备；不允许有显著温湿度变化或不能受大气影响设备；（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）,露天布置:如大型的容器，贮罐，有火灾和爆炸危险的设备等。(P285)建筑投资少、用地少，利于安装和检修，通风、防火、防燥等。操作条件差，自控要求高，受大气影响等。,1.4.1厂房的平面布置,厂房平面轮廓,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,型等,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。,I型(长方形),为了便于安装及装置的整洁美观，通常都设集中管廊；管廊的布置首先要考虑工艺流程，来去管道做到最短、最省，尽量减少交叉重复；一般管廊布置在长方形装置并且平行于装置的长边，其两侧均布置设备，以节约占地面积、节省投资；管廊宽度根据管道数量、管径大小、配管配线的数量而定，一般预留20%的余量；管廊上管道布置为一层、二层或多层，多层管廊要考虑管道安装和维修人员通道。,a.管廊布置：,直通管廊长条布置露天布置的基本方案,直通管廊是在厂区中间设置管廊，在管廊两侧布置工艺设备，与单侧布置比，占地面积小，管廊长度短，而且流程顺畅。,b.组合型布置,聚丙烯装置平面布置示意图,1.4.2.厂房的立体布置,主要是确定厂房的层数与高度,厂房的里面有单层、多层、单层与多层相结合的形式；厂房的每层高度主要取决于设备的高低、安装的位置、检修要求及安全卫生等条件，一般每层高度采用46m，最低层不宜低于3.2m，净空高不得低于2.6m，每层高度尽量相同，且应尽可能符合建筑规模的要求；,在有高温及有毒气体的厂房中，要适当加高建筑物的层高或设置避风式气楼，以便形成自然通风、散热；有爆炸危险的车间宜采用单层，厂房内设置多层操作台以满足工艺设备位差的要求，车间内防爆区与非防爆区应设置防爆墙，有爆炸危险车间的楼梯宜采用封闭式楼梯间。,常见厂房的剖面形式,单层厂房,有天窗的单层厂房,多层厂房,有天窗多层厂房,有内走廊多层厂房,有内走廊及天窗多层厂房,不等高的多层厂房,1.5土建基础知识,1.5.1建筑物的构件,1.5.2建筑物的结构,砖木结构混合结构钢筋混凝土结构和钢结构等,组成建筑物的构件有：地基、基础、墙、柱、梁、楼板、屋顶、隔墙、楼梯、门、窗及天窗等。,1.5.3建筑物模数制,建筑物的跨度、柱距和层高等均应符合建物模数的要求:(1)跨度:6.0，7.5，9.0，10.5，12.0，15.0，18.0(m)(2)柱距:4.0m，6.0m，9.0m，12.0m;(3)开间:3.0m,3.3m,3.6m,4.0m;(4)进深:4.2m,4.8m,7.2m;,(5)走廊宽度:单面1.2，1.5m；双面2.4，3.0(m);(6)吊车轨顶:0.6的倍数;(7)吊车跨度:电动梁式和桥式吊车的跨度为1.5m；手动吊车的跨度为1m。,柱网：厂房建筑的承重柱在平面中排列所形成的网格沿厂房长度方向的各承重柱自左向右用、依次编号与厂房长度方向垂直的方向上，各承重柱自下而上用、依次编号。厂房建筑的柱、墙及其它构配件均以定位轴线为基准标定其位置及标志尺寸。,1.5.4建筑的定位,厂房建筑的定位尺寸：,厂房建筑的定位轴线：纵向定位轴线（与厂房的长度方向平行）,横向定位轴线（与厂房的长度方向垂直）,跨度：相邻纵向定位轴线间的距离,柱距：相邻横向定位轴线间的距离,1.5.5房屋建筑图的视图,(1)立面图,沿底层切开的，称为底层平面图，或以楼层标高表示为0.00平面图或者EL100.000平面；沿第二层切开的，称为二层平面图，或以楼层标高表示之；,正立面图（或称南立面图）；侧立面图（或称东立面图或西立面图)；背立面图（或称北立面图）。,(2)平面图,假设用正平面或侧平面的垂直方向把房屋剖开(注意剖面均应通过门和窗）将处于观察者和剖开之间的部分移去，其余部分方向投影所得到的图形称为垂直剖面图。,(3)剖面图,二、车间设备布置设计,确定各个设备在车间平面与立面上的位置确定室外场地与建筑物、构筑物的尺寸确定工艺管道、电气仪表管线及采暖通风管道的走向和位置,车间设备布置的最终结果表现是设备布置图。,确定各设备在车间平面与立面上的位置，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。,设备布置总要求：经济合理，操作维修方便安全，设备排列紧凑整齐。,2.2.1设备布置应最大限度采用室内露天联合布置,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。,设备布置要求,2.2.2应考虑生产工艺对设备布置的要求,满足工艺流程顺序，保证水平方向和垂直方向的连续性。对有压差的设备，可利用高位差布置。如：塔冷凝器回流罐同类型设备或操作性质相似的设备，应尽可能布置在一起，如塔群、换热区、泵区。尽可能缩短设备间管线。根据生产发展的需要和可能，适当预留扩建余地。设备之间或设备与墙之间的安全距离和操作距离。,31,宽度不超过9m的车间,宽度(1215m)的车间,宽度超过18m的车间,3米,1.52米,操作人员、操作设备所需的最小距离,2.2.3便于安装和检修,A.要考虑安装、检修和拆卸的可能性。,B.要考虑设备如何运入和运出厂房。次数较多：设大门次数很少：外墙预留洞口，大设备安装后砌封。,氨合成塔的框架,C.设备通过楼层面或安装在二楼以上时，可在楼板上预设安装孔，也可在厂房中央设吊梁和吊车供设备起吊使用。,D.为了便于设备维修，厂房内应保留维修的面积和空间，包括设备维修时工作操作所需要的位置和设备拆下的部件及材料存放位置。,E.在一组或者一列设备中，安装或维修其中某一设备时，应不妨碍其余设备的正常使用和操作。这样就要求运输高度大于线路上最高设备的高度。,(1)笨重设备或运转时产生很大震动的设备,尽可能布置在厂房地面层；(2)大型设备沿墙布置时应注意不影响门窗的开启，不妨碍厂房的采光和通风。(3)设备布置时要避免设备基础与建筑物基础等碰、挤和重叠。(4)有剧烈震动的机械，操作平台不要和建筑物的柱、墙相连。(5)预留孔洞时，不要任意打乱或者切断建筑物上梁和柱的结构布置。,2.2.4满足土建要求,(6)在布置设备时，应避开厂房的沉降缝和伸缩缝,(7)厂房内操作台应统一考虑，整片操作台应尽可能取同一标高,2.2.5设备布置和管线布置要密切配合,工艺管道、通风管道及电气、仪表管道是车间布置的主要内容之一，在设备布置时，要同时安排好管道的走向，留好管道布置的空间并决定主架管道的位置和操作盘的位置。,2.2.6满足安全和防腐蚀方面的要求,对于有防火、防爆要求的设备，布置时必须符合防火、防爆的规定。,具体做法：把危险等级相同的设备尽量集中在一个区域中,b.有爆炸危险的设备尽量放在单层车间，若必须安装在多层，则布置在顶层或者厂房的边缘，以利于解压和方便消防。,c.处理酸、碱等腐蚀介质的泵、池、罐宜分别集中布置在底层。,d.安装有毒气体、易燃易爆气体或粉尘泄露的设备的厂房，必须注意通风,e.采光和通风,2.3车间布置的方法和步骤,(1)根据工艺流程、物料性质及各专业的要求，车间在总平面图上的位置，初步划分生产、辅助生产和生活福利区及位置，确定厂房柱距、宽度、层高等，按1:50或1:100比例绘制平立面轮廓草图。(2)把同一工段的设备尽量布置在同一幢厂房中，按设备布置原则，满足各方面要求。(3)安排辅助生产室和生活福利室。(4)按1:50或1:100比例制成车间布置模型。可做23个方案，征求有关专业的意见，从各方面比较其优缺点，绘制车间平立面布置草图，提交建筑设计人员设计建筑图。工艺设计人员取得建筑设计图后，根据布置草图绘制正式的车间平立面布置图。,三、典型设备的布置方案,反应器的布置,塔和立式容器的布置,换热器的布置,卧式容器的布置,泵的布置,压缩机的布置,3.1泵的布置,平面布置方式,(1)露天布置一般布置在管廊下方。,(2)半露天布置用于多雨地区，一般在管廊下方布置(管道上部设顶棚)，或布置在框架下层地面上。,(3)室内布置工艺要求，用于寒冷或多风沙地区。,小型车间：生产用泵多数装在抽吸设备的附近大中车间：用泵数量较多，应尽量集中布置集中布置的泵应尽量排列成一直线，可单排或双排布置，同时要注意操作和检修方便。大型泵编组布置在室内，便于生产检修。,泵与泵的间距：取决于泵的大小，一般不小于0.7m。双排泵的布置：电机端与电机端相对，间距不小于2m，泵与墙的净间距至少为0.7m。泵要布置在高于地面150mm的基础上。多台泵置于同一基础上时，基础必须有坡度，以便泄漏物流出。重量较大的泵和电机应设检修用的设备，建筑物高度要留出必要的净空。,压缩机布置方式：压缩机的功率大，在平面布置时应尽可能使压缩机靠近与之相连的主要工艺设备。,压缩机通常布置在专用的压缩机房利于压缩机的维护和检修。压缩机的基础应考虑隔震，基础要与厂房的基础脱开。中小型压缩机厂房一般为单层，压缩机基础直接放在地面上；大型压缩机多采用双层厂房，分上下两层布置，主机操作面、指示仪表，阀门组布置在上层，辅助设备和管线布置在下层。多台压缩机布置一般是横向并列，机头在同侧，便于接管和操作，布置的间距要满足主机和电动机的拆卸检修等要求。,3.2压缩机的布置,3.3容器的布置,容器包括立式容器和卧式容器,立式容器的布置,立式容器可以安装在地面、楼板或平台上，也可以穿越楼板或平台用支耳支撑在楼板或平台上立式容器穿越楼板或平台时，应避免容器上的液面指示、控制仪表也穿越楼板或者平台。立式容器为防止粘稠物料的凝固或固体物料的沉降，其内部可能有大负荷的搅拌器时，为避免振动影响，应尽可能的设置支撑结构。,卧式设备宜成组布置。成组布置的卧式设备容器宜按支座基础中心线或按封头切线对齐。卧式容器之间的净空0.7m左右。在工艺设计中确定卧式容器尺寸时，尽可能选用相同长度不同直径的容器，以利于设备布置。卧式设备的平台的设置要考虑人孔和液面计等操作因素。对于集中布置的卧式容器可设联合平台。,卧式设备的布置,3.4换热器布置,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，决定支座等安装结构、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。,(1)大型塔设备：室外布置，用裙座直接安装于基础上。(2)小型塔设备：室内布置，支承于楼板或操作台上；室外布置，用框架支承。(3)多个塔设备：按工艺流程的顺序成排布置，尽可能按塔筒中心线取齐。,3.5塔,塔设备的布置形式,(1)独立布置(2)成列布置(3)成组