四川理工学院电子教案 《化工设计》精品课程 Design of Chemical Er nglneerln 第五章车间布置设计 基本要求 (1)掌握车间布置设计的内容和程序 (2)了解土建基础知识 (3)熟悉典型设备的布置方案 (4)熟练掌握车间布置图的绘制和阅读 第一节车间布置设计的内容和程序 、车间布置设计的程序、内容及相互关系 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。前者称车间布 置,后者称管道布置(配管设计)。这两者是分别进行的,但有时要综合起来,故统称布 置设计。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(见 第六章)。下面分别介绍布置设计的程序、内容及相互关系。 初步设计 施工图设计 操作要求 管迸仪表流程设 1.工艺和流体力学 工艺流程图(初) 2.管道仪表流程图 需要资料 2.工艺流程图 总图设计资料 车间布置(初) 车间布置 车间布置平(剖)面图 布置模型或平(立)面布置图 道布置(配管设 6试验、配电、控 与所有专业协商 布置研究的其他细节 1.配管模型或平 平面布置图 制、办公等生活 助、生活行政 进行布置研究 立)面配管图 行政要求 设施的空间布 落实车间布置 需要资料 (供设备安装) 2,决定车间场地 与建筑构物大 设计规范,设计标 你口及仪表十管道布置夜计人员协商提供表安装的管口 配管图或配管模型 2.机器和工艺设备 3.设备布置(水 草图管口及仪表 运输设计 考虑观点 6校核最后的平 与管段图 要仪表及电器 有关的建筑与结 面布置图 (供管道预制与安装) 1.管道设计标准与 5.安装、操作、维 4.运输与贮存空间 5.酶定设备安装方 生产辅助、生活行 6.安装管道、仪表 其他非工艺内 6.安装维修观点 定管廊位置 5电气、通风管道的 结构与尺寸 操作要求 求 图5-1布置设计程序、内容及相互关系
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《化工设计》精品课程 (一)车间布置初步设计 方框1表示了车间布置初步设计的主要内容。方框A表示车间布置初步设计的各项资 料。方框B表示车间布置初步设计时应考虑的各个观点。操作要求则是关系到所有设计项目 的主要问题,应予以满足。 方框2为管道仪表流程设计的主要内容,管道仪表流程(又称施工流程,简称PI流程, P-管道,I仪表)与车间布置设计的两个阶段(初步设计和施工图设计)都有密切的关系。 初步设计在进行流体力学计算时,需要设备的安装位置、安装高度与管道走向的资料;施 工图设计则必须满足工艺流程的要求。 车间布置初步设计的最后成果是一组平(剖)面布置图(初)或一只布置模型加有关 照片, (二)车间布置施工图设计 方框3列出了车间布置施工图设计的主要内容。PI流程草图与车间布置初步设计的平 面图或布置模型是布置研究的基本资料。方框C提供了其他专业的初步设计文件及它们对车 间布置的要求。配管设计人员提供管道布置资料及设备的管口方位, 车间布置施工图设计的最后成果是最终的车间布置平(剖)面图,这是工艺提供给其 他专业的基本设计条件。它给土建业提供建筑结构的尺寸和标高;设备支脚、操作平台 楼梯、通道、道路的位置与要求;防火、防爆、防腐和物料及设备运输要求。它给设备设 计部门提供容器与换热器的支脚形式与位置,管口方位等。对电气和仪表专业提供配电室, 控制室位置,电器及仪表的安装位置,电缆走向,开关板和仪表屏位置等。 (三)管道布置设计 方框4是管道布置设计的主要内容。它的最基本资料是管道仪表流程图和车间布置平 (剖)面图,其他的资料见方框D的各项内容。 简单的小型车间可以直接在设备图上进行管道布置,一般规模较大和较复杂的车间应 在配管模型上进行三度空间的配管(参阅第六章第三节)。管道布置的最后成果是:①经 过补充和校核的车间布置平(剖)面图,供设备安装;②管道布置图或配管模型加管段图, 供管道预制与安装 车间布置设计的内容 车间布置设计的内容可分为车间厂房布置和车间设备布置。 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。 设备布置是根据生产流程情况及各种有关因素,把各种工艺设备在一定的区域内进行 排列。在设备布置中又分为初步设计和施工图设计两个阶段,每一个设计阶段均要求平面 和剖面布置 车间布置设计中的两项内容是相互联系的,在进行车间平面布置时,必须以设备布置 草图为依据,以此为条件,对车间内生产厂房、辅助厂房及其所需的面积进行估算。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。 、车间布置的依据 1.常用的设计规范和规定 下面仅列出主要设计规范和规定的名称,详细内容见《化工工艺设计手册》(国家医 药管理局上海医药设计院编,化学工业出版社,1986年)及有关的标准和规范 ①建筑设计防火规范GBJ16-87; ②炼油化工企业设计防火规定(石油化工篇)YHS01.-78(试行) ③工业企业设计卫生标准T36-79 ④工业企业噪声卫生标准TJ36-79
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第五章车间布置设计 ⑤化工企业爆炸和火灾危险场所电力设计技术规定CD90A4-83 ⑥中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程(试行)(1987) 2.基础资料 ①对初步设计需要带控制点土艺流程图,对施工图设计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、成品的数量及性质,三废 的数据及处理方法); ③设备一览表(包括设备外形尺寸、重量、支撑形式及保温情况) ④公用系统耗用量,供排水、供电、供热、冷冻、压缩空气、外管资料: ⑤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) ⑥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 内人流物流的情况与数量) 四、车间布置设计的原则 ①最大限度地满足工艺生产包括设备维修的要求 ②有效地利用车间建筑面积(包括空间)和土地。 ③要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 ④考虑其他专业对本车间布置的要求 ⑤要考虑车间的发展和厂房的扩建。 ⑥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 ⑦本车间与其他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 ⑧考虑建厂地区的气象、地质、水文等条件。 ⑨人流物流不能交错。 五、车间布置设计的组织和程序 (一)车间布置设计的组织 在进行车间布置设计时,各类专业人员须分工协作。工艺专业进行车间布置时,要考 虑土建、仪表、电气、暖通等专业与机修、安装、操作等各方面的需要;上述各专业也同 时提出各自对车间布置的要求。初步设计批准后,各专业分头进行设计,并进一步对车间 布置初步设计进行研究和协商,最后得出一个满足各专业需要的车间布置,即施工图阶段 的车间布置。车间布置施工图是工艺提供给其他专业的基本设计文件,有了它各专业就能 平行地和独立地进行各自的施工图设计。车间布置设计过程中允许增删、修改,但是在最 终车间布置图发出后,设计就不应该再有较大改动了,因为各专业都正在以它为基准,进 行平行的施工图设计,布置一改则各专业的大量施工图都要改动,就会大大影响设计进度 与费用。 按照国内目前的作法,化工工艺设计主要有流程设计、工艺计算(物料与热量衡算) 设备的工艺设计、车间布置和管道布置五个部分,都由工艺设计人员进行。从专业化分工 的角度来看,以上五项大致上可分成二类,前三项的设计基础是化学工程的分析与计算; 后两项(特别是配管设计)的设计基础则更近于力学与机械工程的分析计算,如设备的几 何空间布置、设备与管路安装上的力学计算等。因此,从专业分工的角度考虑,车间布置 和管道布置由机械工程专业人员承担比由工艺人员承担更为合理。这样,工艺设计人员可 致力于化学工艺与化学工程的开发与研究。上述的分工是化工设计上的一种发展趋势,国 外许多设计公司都已这样做了。 (二)车间布置设计的程序
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《化工设计》精品课程 1.车间布置初步设计 根据带控制点工艺流程图及设备一览表、物料贮存运输、生产辅助及生活行政等要求, 结合布置规范及总图设计资料等,进行初步设计。设计的主要内容是 ①生产、生产辅助、生活行政设施的空间布置 ②决定车间场地与建筑物、构筑物的大小 ③设备的空间(水平和垂直方向)布置 ④通道系统、物料运输设计 ⑤安装、操作、维修所需的的空间设计; ⑥其他。 最后结果是画出车间布置初步设计的平(剖)面图。 2.管道仪表流程设计 根据第1项的初步设计和操作要求,进行管道仪表流程设计。其主要内容是 ①进行工艺和流体力学系统的设计; ②绘制PI流程图与公用工程流程图: ③确定设备与仪表安装要求 PI流程图与带控制点的工艺流程图的主要区别在于:它不仅更为详细地描绘了本车间 的全部生产过程,而且着重表达全部管道的连接关系,按照连接关系所划分的“管段”, 以及测量、控制、调节等的全部手段。 车间布置初步设计和管道仪表流程设计有着密切关系,前项是后项的前提,后项对前 项又予以修正补充。 3.车间布置施工图设计 工艺专业与所有专业协商,进行布置的研究,车间布置初步设计和管道仪表流程设计 两项是研究的基本资料。这一阶段的主要工作内容是 ①落实车间布置(初)的内容 ②绘制设备管口及仪表位置的详图; ③进行物料与设备移动运输设计; ④确定与设备安装有关的建筑与结构尺寸 ⑤确定设备安装方案; ⑥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(剖)面图,这是工艺专业提供给其他 专业(土建、设备设计、电气仪表等)的基本技术条件。 第二节化工建筑的基本知识 车间布置设计和配管设计与土建设计有密切的关系,化工设计人员经常与土建设计人 员打交道,为了与土建专业设计人员有共同语言,现将土建方面的基本知识介绍于后 、建筑物的构件 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.地基 建筑物的下面,支承建筑物重量的全部土壤称为地基。地基必须具有必要的强度(地 耐力)和稳定性,才能保证建筑物的正常使用和耐久性。否则,将会使建筑物产生过大的 沉陷(包括均匀的)、倾斜、开裂以致毁坏。所以必须慎重地选择和处理建筑物的地基
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第五章车间布置设计 2.基础 基础是建筑物的下部结构,埋在地面以下,它的作用是支承建筑物,并将它的荷载传 到地基上去。建筑物的可靠性与耐久性,往往取决于基础的可靠性与耐久性。因此,必须 慎重处理建筑物的基础 墙按材料分有:普通砖墙、石墙、混凝土墙及钢筋混凝土墙等。按墙的位置可分为外 墙和内墙,外墙除承重要求外(也有不承重的外墙),还起围护和保温等作用。按使用情 况可分为承重墙、不承重墙、隔墙及防爆墙等。承重墙是承受屋顶、楼板等上部的荷载, 并将荷载传递给基础的墙,一般承重墙的厚度是24cm(一砖厚)、37cm(一砖半厚),较 厚的用4cm(二砖厚)。不承重墙仅起围护、分隔、保温、隔热、隔音等作用。防火墙是 把生产部分与引火部分隔离,防火墙常用砖、混凝土或钢筋混凝土等制造。防爆墙的材料 可用砖或钢筋混凝土制成,防爆砖墙用厚37厘米或24厘米的配筋砖墙和20厘米以上的钢筋 混凝土墙 4.柱 柱是建筑物中垂直受力的构件,靠柱传递荷载到基础上去。按材料可分为木柱、砖柱、 钢柱和钢筋混凝土柱等。化工厂中常用的是钢筋混凝土柱及砖柱,按柱的截面形状分有圆 形、方形、矩形、工字形等。按柱所处的位置可分为外柱及内柱 梁是建筑物中水平受力构件,它与承重墙、柱等垂直受力构件组合成建筑结构的空间 体系。梁不仅起着承受荷载和传递荷载的作用,而且起着联系各构件的作用。增加建筑物 的刚性和整体性梁有屋面梁、楼板梁、平台梁、过梁、圈梁、连系梁、基础梁及吊车梁等。 6.楼板 楼板是将建筑物分层的水平间隔,它的上表面为楼面,底面为下层的顶棚(天花板)。 钢筋混凝土楼板是化工厂车间及民用建筑常用的楼板,有时为了满足工艺设备布置的要求, 需要在楼板上开孔,应预先留出,否则待楼建成后,再去穿凿,一方面工作难度大,另一 方面影响结构的坚固性。 7.屋顶 屋顶的作用主要是保护建筑物的内部,防止雨雪及太阳辐射的侵入,使雪水汇集并排 出,保持建筑物内部的温度等。屋顶是由承重结构(梁、屋架梁、屋架、条等)和围护结 构(屋面板、保温层、防水层等)所组成。屋架采用的材料一般为木屋架、钢屋架、钢筋 混凝土屋架等 8.地面 地面是厂房建筑中的一个重要组成部分,由于车间生产及操作的特殊性,要求地面防 爆、耐酸碱腐蚀、耐高温等,同时还有卫生及安全方面的要求。 为了组织车间运输及人流、设备的进出、车间发生事故时安全疏散等,设计中应合理 地布置门。按开关的方式分,有开关门、推拉门、弹簧门、升降门和折叠门等。按用途分, 有普通门、车间大门、防火门及疏散用门等。单扇门的规格:1000mmx2100m厂房大门 的规格:3000mmx3000m,3300mmx3600m,防火门向外开,其他一般向内开。 10.窗 为了保证建筑物采光和通风的要求,通常都设置侧窗,只有在特殊情况下才采用人工 采光和机械通风。为了排除车间中有毒和高温气体,窗的面积不宜太小,窗的类型有木窗、 合金窗和塑窗等(按开关方式分,有开关窗、推窗、翻窗和固定窗)。 11.楼梯
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