车间布置设计

1、第五章 车间布置设计,本章主要内容： 一、车间布置设计概述 二、车间设备布置设计 三、典型设备的布置方案 四、设备布置图 （简）,第一节 车间布置设计概述,(1) 生产设施： 包括生产工段、原料和产品仓库、控制室、露天堆场或储罐区等。 (2) 生产辅助设施： 包括除尘通风室、变电配电室、机修仪修室、化验室和贮藏室等。 (3) 生活行政福利设施： 包括车间办公室、工人休息、更衣室、浴室、厕所等。 (4) 其它特殊用室： 如劳动保护室、保健室等。 车间平面布置就是将上述车间组成在平面上进行组合布置。,一、化工车间的组成,二、车间布置设计的依据,(一)应遵守的设计规范和规定 (二)基础资料,(一)

2、应遵守的设计规范和规定,化工装置设备布置设计规范（HG/T 20546-2009） 建筑设计防火规范(GB 50016-2006) 石油化工企业设计防火规定(GB 50160-2008) 化工企业安全卫生设计 规定(HG 20571-1995) 工业企业厂房噪声标准(GB 12348-2008) 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规定(GB 50058-1992) 中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程（试行）（1987）等。,(二) 基础资料,对初步设计需要带控制点工艺流程图，对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（包括原料、中间体、副产品、成品的数量及性质，三废的数据及处理方

3、法）； 设备一览表（包括设备外形尺寸、重量、支撑形式及保温情况）； 公用系统耗用量，供排水、供电、供热、冷冻、压缩空气、外管资料； 车间定员表（除技术人员、管理人员、车间化验人员、岗位操作人员外，还包括最大班人数和男女比例的资料）； 厂区总平面布置图（包括本车间同其他生产车间、辅助车间、生活设施的相互联系，厂内人流物流的情况与数量）。,三、车间布置设计的内容及程序,(一) 初步设计阶段的车间布置设计内容及程序 (二) 施工图设计阶段的车间布置设计内容及程序,在完成初步设计工艺流程图和设备选型之后，进一步的工作就是将各工段与各设备按生产流程在空间上进行组合、布置，并用管道将各工段和各设备连接起来

4、。前者称车间布置，后者称管道布置（配管设计）。 车间布置分初步设计和施工图设计两个阶段，配管设计属于施工图设计的内容。,(一) 初步设计阶段的车间布置设计内容及程序,任务： 确定生产、辅助生产及行政生活等区域的布局； 确定车间场地及建(构)筑物的平面尺寸和立面尺寸； 确定工艺设备的平面布置图和立面布置图； 确定人流及物流通道； 安排管道及电气仪表管线等； 编制初步设计布置设计说明。 主要成果： 初步设计阶段的车间平面布置图和立面布置图。,(二)施工图设计阶段的车间布置设计内容及程序,根据初步设计的审查意见，对初步设计进行修改、完善和深化。 任务： 确定设备管口、操作台、支架及仪表等的空间位置；

5、 确定设备的安装方案； 确定与设备安装有关的建筑结构尺寸； 确定管道及电气仪表管线的走向等。 主要成果： 施工图阶段的车间平面布置图和立面布置图。,厂房的平面布置形式主要有：长方形、L型、T型和型。,四、装置(车间)平面布置方案,一般采用直通管廊长条布置或组合型布置，小型化工车间多采用室内布置。,1. 直通管廊长条布置,比单侧布置占地面积小，管廊长度短，而且流程顺畅。 露天布置的基本方案。,2. 组合型布置,露天布置、敞开式框架布置和室内布置三种方式相结合。,3.室内布置和露天布置,一般情况可采用室内与露天联合布置。,露天或半露天布置： 生产中一般不需要经常操作的或可用自动化仪表控制的设备及需

6、要大气调节温湿度的设备。 如大型贮罐、精馏塔、吸收塔、凉水塔、喷淋式冷却器等设备。 非露天布置： 如往复泵、空压机、冷冻机等机械传动设备以及结晶器、釜式反应器等易受气温影响的设备。,3.室内布置和露天布置,1. 建筑物模数,五、建 筑 物,建筑模数（construction module），建筑设计中，为了实现工业化大规模生产，使不同材料、不同形式和不同制造方法的建筑构配件、组合件具有一定的通用性和互换性，统一选定的协调建筑尺度的增值单位。 是选定的标准尺度单位，作为建筑物、建筑构配件、建筑制品以及有关设备尺寸相互间协调的基础。目前，世界各国均采用100 mm为基本模数，用M表示，即1 M =

7、 100 mm。同时还采用： 分数模数：1/2 M(50mm)、1/5M(20mm)、1/10 M(10mm); 扩大模数：基本模数的整数倍，3M(300mm)、6M(600mm)、12M(1200mm)、15M(1500mm)、30M(3000mm)、60M(6000mm）。 使用3M是中华人民共和国国家标准建筑统一模数制中为了既能满足适用要求，又能减少构配件规格类型而规定的。,(一) 几个概念,分类及应用范围,跨度：跨度是梁式构件的一种尺寸，用于板、梁、屋架等。建筑物中，梁两端的承重结构之间的距离，两支点中心之间的距离。 开间：两横墙间距离， 进深：两纵墙间距离。 一般根据房间门的朝向来区

8、分，房门进入的方向的距离为进深，左右两边距离为开间。 几种表达方式： 1、开间就是房间宽度，进深就是长度； 2、站在门口，正对的为进深，左右的为开间； 3、不管门在哪里，横向为开间，纵向为进深； 4、开间和进深是建立在横墙与纵墙基础上的，在整套住宅的外墙，较长的叫外纵墙, 较短的叫外横墙，在住宅内部与外纵墙平行的叫纵墙，与外横墙平行的叫横墙，室内所有的房间都是由横、纵墙组成的，横墙与横墙之间叫开间， 纵墙与纵墙之间叫进深。,2. 跨度、开间、进深,五、建 筑 物,(二) 敞开构筑物的结构尺寸 1. 框架 设备框架：可与管廊结合一起布置，也可独立布置。也可根据各类设备的要求设置独立的框架，如塔框

9、架、反应器框架、冷换设备和容器框架等。 框架的结构尺寸：取决于设备的要求，在管廊附近的框架，其柱距一般应与管廊柱距对齐，柱距常为6 m。 框架跨度：随架空设备要求而不同。 框架高度：应满足设备安装检修、工艺操作及管道敷设的要求，框架的层高应按最大设备的要求而定。 框架布置：尽可能将尺寸相近设备安排在同一层框架上以节省建筑费用。,五、建 筑 物,2. 平台 对高位设备，应为操作和检修设置平台。 主要结构尺寸应满足下列要求： (1) 平台宽度一般0.8m，平台上净空2.2m； (2) 相邻塔器的平台标高应尽量一样，并尽可能布置成联合平台； (3) 为人孔、手孔设置的平台，与人孔底部的距离宜为0.6

10、1.2m，1.5m； (4) 为设备加料口设置的平台，距加料口顶1.0m； (5) 直接装设在设备上的平台，不应妨碍设备的检修，否则应做成可拆卸式的平台； (6) 平台的防护栏杆高度为1.0m，标高20 m以上的平台的防护栏杆高度应为1.2m。,五、建 筑 物,3. 梯子的主要尺寸 (1) 斜梯的角度一般为45，由于条件限制也可采用55，每段斜梯的高度5m，超过5m时应设梯间平台，分段设梯子。 (2) 斜梯的宽度0.7m，也1.0m。 (3) 直梯的宽度宜为0.40.6m。 (4) 设备上的直梯宜从侧面通向平台，每段直梯的高度8m，超过8m时必须设梯间平台，分段设梯子，超过2 m的直梯应设安全

11、护笼。 (5) 甲、乙、丙类防火的塔区联合平台及其他工艺设备和大型容器或容器组的平台，均应设置不少于两个通往地面的梯子作为安全出口，各安全出口的距离25m。但平台长度不大于8 m的甲类防火平台和不大于 15 m的乙、丙类平台，可只设一个梯子。,一、车间设备布置设计的内容 二、车间设备布置的要求,第二节 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；确定场地与建、构筑物的尺寸；确定管道、电气仪表管线、采暖通风管道的走向和位置。 主要包括： (1) 确定各个工艺设备在车间平面和立面的位置。 (2) 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。 (3) 确定供安装、操作与

12、维修所用的通道系统的位置与尺寸。 (4) 在上述各项的基础上确定建筑物与场地的尺寸。 (5) 其它。 设备布置的最终成果：设备布置图。,一、车间设备布置设计的内容,(一) 满足生产工艺要求 (二) 满足安装和检修要求 (三) 满足土建要求 (四) 满足安全、卫生和环保要求,二、车间设备布置的要求,1. 设备排列顺序 2. 设备排列方法 3. 操作间距 4. 安全距离,(一) 满足生产工艺要求,(1) 按照工艺流程的顺序进行布置； (2) 保证水平方向和垂直方向的连续性； (3) 避免物料的交叉往返； (4) 充分利用厂房的垂直空间布置设备。 计量罐、高位槽、回流冷凝器等设备：较高层 反应设备：

13、较低层 过滤设备、贮罐等设备：最底层。 多层厂房内的设备：既保证垂直方向的连续性，又要减少操作人员在不同楼层间的往返次数。,1. 设备排列顺序,设备排列方法 根据厂房宽度和设备尺寸确定。 宽度不超过9m的车间：一边为设备，另一边作为操作位置和通道。,设备在厂房内的排列方法,2. 设备排列方法,中等宽度(1215 m)的车间：布置两排设备。 集中布置在厂房中间，两边留出操作位置和通道。 分别布置在厂房两边，中间留出操作位置和通道。,设备在厂房内的排列方法,2. 设备排列方法,宽度超过18m的车间： 厂房中间留出3 m左右的通道 两边分别布置两排设备 (每排设备各留出1.52 m的操作位置),2.

14、 设备排列方法,操作间距 考虑相应的操作位置和运输通道。 考虑堆放一定数量的原料、半成品、成品和包装材料所需的面积和空间。,3. 操作间距,3. 操作间距,安全距离 设备与设备之间 设备与建筑物之间 安全距离的大小与以下因素有关： 设备的种类和大小 设备上连接管线的多少、管径的大小 检修的频繁程度 防火因素决定的见防火规范，非防火因素决定的见下表：,4. 安全距离,表5-1 设备之间或设备与建、构筑物之间的净距,表5-1 设备之间或设备与建、构筑物之间的净距（续）,表5-1 设备之间或设备与建、构筑物之间的净距（续）,表5-2 道路、铁路、通道和操作平台上方的净空高度或垂直距离,（支承管道的墩

15、状构筑物）,表5-2 道路、铁路、通道和操作平台上方的净空高度或垂直距离 （续）,1. 留出设备安装、检修所需的空间和面积。 2. 要考虑设备能顺利进出车间，并到达相应的安装位置。 3. 通过楼层的设备要考虑设置吊装孔。 4. 考虑设备安装、检修、拆卸以及运送物料所需的起重运输设备。,(二) 满足安装和检修要求,3. 凡通过楼层的设备应在楼面的适当位置设置吊装孔。 厂房较短：吊装孔可设在厂房的一端； 厂房较长(36m)：吊装孔设在厂房的中央。,吊装孔及设备运输通道,(二) 满足安装和检修要求,多层楼面的吊装孔：在每一楼层相同的平面位置设置，并在底层吊装孔附近设一大门，以便需吊装的设备顺利进出。

16、,预留设备孔形式,(二) 满足安装和检修要求,釜式反应器、塔器、蒸发器等： 直接悬挂在楼面或操作台上，在相应位置预留设备孔。 设备孔：正方形、 圆形,(二) 满足安装和检修要求,4. 考虑设备安装、检修、拆卸以及运送物料所需的起重运输设备。,起吊高度：大于运输线上最高设备的高度。,(三) 满足土建要求,（1）笨重设备和会产生很大震动的设备应设置在底层。 （2）剧烈震动设备的操作台和基础不得与建筑物的柱、墙连在一起。 （3）布置设备应避开建筑物的柱子和主梁。 （4）设备不应布置在建筑物的沉降缝和伸缩缝。 （5）设备不应布置在楼梯、大门和窗前。,1. 采光 形状各异的屋顶结构,厂房的屋顶结构,（四

17、） 满足安全、卫生和环保要求,使操作人员位于设备和窗之间，背光操作。 特别高大的设备要避免靠窗布置。,背光操作示意图,（四） 满足安全、卫生和环保要求,有中央通风孔的厂房,2. 通风 自然对流、机械送风和排风,（四） 满足安全、卫生和环保要求,通风孔,天窗,一、反应器的布置 二、塔和立式容器的布置 三、换热器的布置 四、卧式容器的布置（略） 五、泵的布置 （略） 六、压缩机的布置 （略）,第三节 典型设备的布置方案,一、反应器的布置,反应器形式很多，可按类似设备布置： 塔式反应器：按塔来布置； 固定床催化反应器：与容器差不多； 火焰加热的反应器：近似于工业炉； 搅拌釜式反应器：加上搅拌与传热夹

18、套的立式容器,大型的搅拌釜式反应器：重量大、电机、振动、噪声 大多数露天布置，用支脚直接支承在地面上。 反应器的搅拌与密封系统需要经常维修，要考虑它们的拆卸与吊装,一、反应器的布置,中小型反应器的室内安装,中小型的间歇反应器或操作频繁的反应器 布置在室内 用罐耳悬挂在楼板的设备孔中 单、双排布置,(a) 立面布置图,一、反应器的布置,釜式反应器,(b) 平面布置图,一、反应器的布置,釜式反应器,立式贮罐平台示意图,(a) 联合平台 (b) 独立平台,二、塔和立式容器的布置,二、塔和立式容器的布置,塔设备： (1) 大型塔设备：室外布置，用裙座直接安装于基础上。 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。 (2) 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。 塔附属设备的框架和接管： 一侧，另一侧,二、塔和立式容器的布置,二、塔和立式容器的布置,塔设备的布置形式： (1) 独立布置 (2) 成列布置 (3) 成组布置 (4) 沿建筑物或框架布置,独立布置 单塔或特别高大的塔. 塔身设操作平台：供进出人孔、操作、维修仪表及阀门之用。 塔或塔群： 在设备区外侧。 操作侧面对道路，配管侧面