下载或观看

Download Report

Transcript 下载或观看

第四章 工艺设计及车间工艺布置
工艺设计是工厂设计的主要环节,是
决定全局的关键。
工艺设计的主要任务——确定生产方
法、选择生产工艺流程;确定生产设备的
类型、规格、数量,选取各项工艺参数及
定额指标;确定劳动定员及生产班制;进
行合理的车间工艺布置。
从工艺技术上、生产设备上、劳动组
织上保证设计厂投产后能正常生产,在产
品的数量和质量上达到设计的要求。
第一节 工艺设计的基本原则和步骤
一、工艺设计的基本原则
1.安全可靠、经济合理、技术先进
2.合理地选择工艺流程和设计指标
3.为生产挖潜和发展留有余地
4.合理考虑机械化、自动化装备水平
5.注意环境保护,减少污染
6.要考虑其它专业设计的要求,并为其
设计提供可靠依据。
二、工艺设计的步骤
初步设计时的步骤为:
l.确定各车间生产任务。
2.选择生产工艺流程及主机设备。
3.确定主要工艺参数、定额指标及车间工作
制度。
4.物料平衡计算。
5.设备选型及计算。
6.车间工艺布置并绘制工艺布置草图。
7.计算设备的电力安装容量以及蒸汽、压缩
空气和其它动力需要量,计算人员数量和运
输量。向土建等专业工种提供资料。
8.根据土建设计,绘制正式工艺布置图。
9.主要技术经济指标计算。
10.编写工艺设计说明书。
施工图设计时,如设计方案无变化,则不用
编写工艺设计说明书,而要在工艺布置图的
基础上,绘制管道系统图、设备安装图和溜
管、支架等非标准件图。
第二节 工艺流程选择
一、选择工艺流程的原则
选择工艺流程,首先要保证产品的
质量要求,在满足产品质量要求的前提
下,尽可能简化流程,缩短生产周期。
工艺流程的选择还应充分体现技术上的
先进性和可靠性。
要注意吸收类似工厂在实践中所积
累的丰富经验。选用新设备、新技术、
新工艺时要充分调查,反复论证,认真
落实。
• 生产过程的机械化与自动化:是现代工厂发
展的方向。选择流程时应从工厂规模、当时
当地实际情况出发,尽可能提高机械化程度,
降低劳动强度。如有条件,还应考虑自动化,
暂无条件时也应充分考虑到今后技术改进和
发展的可能性。
• 技术经济分析:选择工艺流程时,必须进行
技术经济分析,使建厂后各项技术经济指标
经济合理。此外,还应注意到生产调节的灵
活性。
• 不同方案的分析对比:工艺流程最后确定,
需要经过不同方案的分析对比,使选用的流
程可靠、适用、先进、合理。
二、确定工艺流程的依据
l.原料的组成和性质
2.产品品种及质量要求
3.工厂规模及技术装备水平
4.建厂地区气候条件
5.半工业加工试验
第三节 车间工艺布置
• 任务——确定车间的厂房布置和设备布
置。
• 要求:车间工艺布置做到生产流程顺畅、
简捷、紧凑,尽量缩短物料的运输距离,
充分考虑设备操作、维护和施工、安装
及其它专业对布置的要求。
•
车间工艺布置设计是以工艺专业为
主导,并在其它专业如总图、土建、电
气等的密切配合下共同 。
一、生产车间工艺布置设计的依据
• 常用的设计规范和规定有:
•
企业工艺管理规程;工厂工艺设计
技术规定;工厂设计节能技术规定;机
械设备安装工程施工及验收规范;压缩
空气机站设计规范;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;工业环境保护设计规定;
建材工业劳动安全与工业卫生设计规定;
工业污染排放标准等。
• 基础资料有:
•
•
•
•
•
工艺计算及主机设备选型;
工艺流程图;
全厂生产车间总平面轮廓图;
设备选型图册、样本;
同类型工厂生产车间工艺布置图等。
二、生产车间工艺布置的要求
生产车间工艺布置包括厂房布置和设
备布置。
(一)进行车间工艺布置设计时重点
考虑的问题:
1.最大限度地满足工艺生产、设备维修的要求;
2.充分有效地利用本车间的建筑面积和建筑体
积;
3.为本车间将来的发展和厂房的扩建留有余地;
• 4.劳动安全与工业卫生设计符合有关
的规范和规定;
• 5.与总体设计相配合,力求做到与相
关车间的连接方便、布置紧凑、运输距
离短;
• 6.避免人流和物流平面交叉;
• 7.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;
• 8 .征求和了解其它专业对车间工艺布
置的特殊要求。
(二)厂房布置
• 厂房布置——平面布置和立面布置
•
主要决定于生产流程、生产特点、厂区面积、
厂区地形地质条件和设备布置。它必须满足工艺要求,
便于组织生产流水线。同时也应符合国家的防火、卫
生标准等各种规范和规定。
• 1.厂房的布置方式
•
厂房布置通常采用集中式布置和分散式布置两
种形式。
2.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(跨度和柱距)。
• 1)生产区域的划分
• 2)生产线的组织
• 3)厂房面积的组成 :
厂房面积主要包括以下几方面:
①设备本身和生产操作所需的面积;
②设备安装和检修所需面积;
③其他设施所需的面积,如变配电室、控制操
作室、隔音室及采暖、通风、收尘用的面积
等;
④生产管理及生活用室所需的面积,如车间办
公室、化验室、更衣室、浴室、厕所等;
⑤辅助面积,如电工房、机修间、材料室等;
⑥各种通道、楼梯所需的面积。
4)平面布置的要求
①合理规划厂房出入门口、通道、楼梯和过桥
的位置。
②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,并且避免与建筑物
基础及设备基础发生矛盾;
③厂房平面布置应力求规整,
④根据生产过程的特点和要求,有些工序需留
足必要的储存、堆放面积。
⑤可在露天放置的设备,不必建造厂房,以节
约投资。
3.厂房的立面布置
——厂房的立面布置即空间布置,主要是
确定厂房的层数和高度。
1)厂房建筑形式
——厂房建筑形式有单层和多层。
2)立面布置的要求
①厂房层高——设备本身的高度,基础要求的高度,
设备顶部凸出物的高度,操作和维护所需的高度。建
筑结构(楼板、梁)对梁的位置及梁、楼板截面尺寸有
所估计;
②走廊、地坑、操作平台等通行部分的净
空高度不得低于2.0 m,不经常通行部分
不得低于1.9 m。
空中走廊跨越公路或铁路时,公路路面上
方的净空高度不低于4.5 m,铁路轨顶上
方的净空高度不低于5.5 m;
③高温车间厂房(如烘干车间、烧成车间)
可适当增加高度、并考虑加开天窗,以
利通风散热;
④厂房中有个别设备(如提升机)较高时,
可考虑局部地提高该部分厂房的高度。
⑤有桥式起重机的厂房空间高度 。
⑥在满足生产工艺要求和卫生、安全等其
他要求的情况下,厂房立面应力求简单,
避免层数过多和层高过高。
厂房的立面还应注意整齐美观。
(三)设备布置
• 设备布置——把车间内的各种设备按照
工艺流程要求加以定位。
•
除了主机设备外,还包括附属设备、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布置的要求。
设备布置的要求 :
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。
2.两台或两台以上的设备布置在同一厂房内时。
3.布置在走廊和地沟中的胶带输送机、空气输
送机斜槽和螺旋输送机。
4.斗式提升机地坑应有足够的空间,以便于清
料和检修。
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。
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,一般应大于物料自然休
止角5°~15°。
7.设备沿墙布置时,应注意不要影响门窗的开
启,不妨碍厂房的采光和通风。
8.为了安装与检修时吊运设备或部件,或在日
常生产中吊运其它物件,通常在楼板上设置吊
物孔,各层楼板的吊物孔一般上下对正,可贯
通吊运。
9.在设备上方不设置永久性起重设施时,应预
留足够的空间和面积,以架设临时起重装置。
10.当设备、管道或溜槽穿越楼板时,必须注意
预留孔的大小要留有余地,更不能切断梁柱的
结构,否则,将造成安装困难或使用不合理等
不良后果。
三、车间工艺布置图的内容
(一)车间平面图包括以下内容
1.车间工艺平面布置图,应注明厂房轮廓线、
门窗位置、楼梯位置、柱网间距、编号以及各
层相对标高;
2.设备外形俯视图和设备编号;
3.设备定位尺寸和尺寸线及各种动荷载;
4.操作平台示意图,主要尺寸和台面标高;
5.吊车和吊车梁的平面位置;
6.地坑、地沟的位置和尺寸以及其相对标高;
7.吊装孔的位置和尺寸,吊钩的位置及荷载;
8.辅助室、生活室的位置及尺寸。
(二)车间立面图包括以下内容
1.车间工艺立面图,应注明厂房轮廓线、
门及楼梯位置;柱网间距、编号;各层
相对标高和梁高度等;
2.设备外形侧视图和设备编号;
3.设备中心高度及其定位尺寸,尺寸线
及动荷载;
4.设备支承方式;
5.操作台立面示意图和主要尺寸;
6.吊车梁的立面位置及高度;
7.地坑、地沟的位置及深度。
四、车间工艺布置的方法和步骤
1.工艺人员根据本车间在总平面上的位
置,生产工艺流程和物料进出方向,确
定本车间的方向,厂房跨度和柱距。
2.把已选定的主机设备和部分大设备,
按比例(1:100)绘制设备外形图,为便
于多方案比较亦可用塑料片或硬纸板制
作设备外形图案。
3.按比例(1:100)绘制车间工艺、立面轮
廓草图。
4.在平、立面轮廓草图上,用已制成的
设备外型图案进行设备布置,这时可反
复考虑设备的最佳位置,以得到基本满
意的不少于二个方案后,绘制成车间的
平、立面工艺布置初步图纸。
5.以初步的平、立面工艺图纸为基础,
征求有关专业的意见,从各方面比较优
缺点,集思广益选择一个较为理想的方
案,再根据有关方面的意见作必要的修
改。
6.绘制成正式的车间工艺布置图。
第四节 原料加工车间
一、原料的破碎、筛分
(一)破碎系统的发展
近年来,随着工厂的大型化以及矿山开采
技术的发展,破碎流程和破碎设备也相应有
了较大发展(如水泥厂的石灰石破碎)。主
要反映在以下几个方面:
1.破碎设备大型化
2.破碎流程单段化
3.破碎设备移动化
4.破碎设备多功能化
5.开发了自磨技术和自磨机
(二)破碎系统的选择与破碎设备的
选型
1.破碎系统的选择
1)物料的性质
2)物料的粒度
(1)进料块度
(2)出料粒度
(3)破碎系统的破碎比
2.破碎设备的选型
选用破碎设备时,主要应考虑下列各
项因素:
l)由全厂主机平衡计算确定的破碎车间要求小
时产量,是破碎机选型的依据,可据此确定
破碎机的规格与台数。
2)物料的物理性质,即物料的硬度、块度、杂
质含量与形状。
(1)石灰石破碎
(2)砂岩的破碎
(三)破碎车间的布置
1.破碎车间与矿山的距离。
2.粗碎车间
3.粗碎车间的喂料设备。
4.中碎车间。
5.如采用胶带输送机将粗碎机出料送至
中碎机(或中间仓)时。
6.在大型工厂中不宜将中碎机布置在同
一厂房内的粗碎机之下。
7.检修及运送重大配件。
8.大、中型水泥厂的石灰石破碎车间,
一般应设置检修起重机,起重机的起重
量按需要检修起吊的最重部件的质量来
考虑。
9.如破碎机地坑较深且低于地下水位时,
除了在建筑中须考虑防水措施以外,必
要时可设置小水泵,以便排除地坑内可
能出现的积水。
10.粗碎机、中碎机、输送机、中间仓。
1-1剖面
设有
锤式
破碎
机的
石灰
石破
碎车
间布
置图
设有锤式破碎机的石灰石破碎车间布置图
二、物料的烘干
(一)烘干系统的发展趋势和选择原则
在选择烘干系统时,主要应考虑下列一些
问题:
1.尽量采用烘干兼粉磨的系统来制备煤粉和生
料。
粘土预烘干至水分6~8%。
2.当采用先烘干后粉磨的流程时,烘干系统应
使烘干后物料的终水分符合入磨物料水分的
要求。
入磨物料对水分的要求一般为:石灰石小于
1%、粘土原料小于1.5%、铁质原料小于2%、
煤小于1~2%、矿渣小于2%。
3.回转烘干机的顺流式或逆流式布置。
4.燃烧室(热风炉)块煤燃烧室、喷燃燃烧室
及沸腾式燃烧室 。
5.劣质无烟煤或无烟煤掺煤矸石(或石煤)作
燃料。
6.搞好收尘,防止环境污染。
(二)回转式烘干机的选型计算
1.回转式烘干机的产量和水分蒸发量的计算
1)回转式烘干机的产量,终水分烘干物料,绝
对干物料,初水分湿物料表示,换算公式:
100

w
2
Gd = G
100
100  w2
GF = G
100  w1
式中 G、Gd、GF——分别按烘干物料、绝对干物
料、湿物料表示的烘干机产量(t/h);
w1 w2 ——分别表示物料烘干前后的初水分、
终水分(%)。
2)每千克烘干物料的水分蒸发量及烘开机每小
时的水分蒸发量,可用下列公式计算:
w1
100  w2
w
2
=
w
—
100  w1
100
100
g
w1  w2
W = 1000 G
100 w1
式中
gw
——按每千克烘干物料计算的水分蒸
发量(kg水/kg干物料);
W——烘干机每小时的水分蒸发量(kg水/h)。
3)回转烘干机产量,可按单位容积水分
蒸发量指标进行计算:
G=
AV
w1  w2
1000
100  w1
式中 V——按回转烘干机的容积,(m3);
A——回转烘干机单位容积蒸发强度,(kg水
/m3.h)。A值随烘干机的结构型式和物料的种类、初水
分而异。参见表4—2至表4—4。
2.回转烘干机规格的计算
1)当需要烘干的湿物料量(或要求烘干机的产量)以及
物料烘干前的初水分和终水分已知时,回转烘干机的容
积可用下式计算:
W
V=
A
w1  w2
w1  w2
1000G (
)
1000GF (
)
100  w1
100  w2
=
=
A
A
2)选择烘干机的长径比—— 5~8。
(三)烘干车间的布置
1.原料、煤粉,窑尾预热器框架附近;
2.混合材、煤粉,窑头(熟料库)附近;
3.喂料仓的下部应设捅料孔;
4.烘干机的喂料和输送设备,一般采用电
磁振动喂料机或圆盘喂料机和胶带输送
机。胶带输送机中心线与烘干机中心线
之间应偏离一定尺寸,并且顺着喂料管
上方楼板上亦需留有孔洞以便烘干机的
喂料管在检修时能从燃烧室顶部抽出;
5.燃烧室用块煤时,一般采用胶带输送机供煤。
燃烧室用煤粉时,可考虑单独设置煤粉制备
系统或由窑的煤粉制备系统将煤粉输送至烘
干系统。在后一种情况下,烘干系统的燃烧
室可考虑设置煤粉仓;
6.烘干机中心距应考虑检修、燃烧室出渣及收
尘设备布置等方面的要求;
7.为了使烘干机的基础不致太高,烘干机出料
的输送设备一般布置在地面以下的地沟内,
并在沟上适当地点加设人行过桥;
8.烘干系统厂房应考虑通风散热,厂房顶部应
加设天窗;
9.电收尘或袋收尘器