工藝設計及車間工藝布置.ppt

第四章 工藝設計及車間工藝布置,工藝設計是工廠設計的主要環(huán)節(jié)，是決定全局的關鍵。 工藝設計的主要任務確定生產(chǎn)方法、選擇生產(chǎn)工藝流程；確定生產(chǎn)設備的類型、規(guī)格、數(shù)量，選取各項工藝參數(shù)及定額指標；確定勞動定員及生產(chǎn)班制；進行合理的車間工藝布置。 從工藝技術上、生產(chǎn)設備上、勞動組織上保證設計廠投產(chǎn)后能正常生產(chǎn)，在產(chǎn)品的數(shù)量和質量上達到設計的要求。,第一節(jié) 工藝設計的基本原則和步驟,一、工藝設計的基本原則 1安全可靠、經(jīng)濟合理、技術先進 2合理地選擇工藝流程和設計指標 3為生產(chǎn)挖潛和發(fā)展留有余地 4合理考慮機械化、自動化裝備水平 5注意環(huán)境保護，減少污染 6要考慮其它專業(yè)設計的要求，并為其設計提供可靠依據(jù)。,二、工藝設計的步驟,初步設計時的步驟為: l確定各車間生產(chǎn)任務。 2選擇生產(chǎn)工藝流程及主機設備。 3確定主要工藝參數(shù)、定額指標及車間工作制度。 4物料平衡計算。 5設備選型及計算。 6車間工藝布置并繪制工藝布置草圖。,7計算設備的電力安裝容量以及蒸汽、壓縮空氣和其它動力需要量，計算人員數(shù)量和運輸量。向土建等專業(yè)工種提供資料。 8根據(jù)土建設計，繪制正式工藝布置圖。 9主要技術經(jīng)濟指標計算。 10編寫工藝設計說明書。 施工圖設計時，如設計方案無變化，則不用編寫工藝設計說明書，而要在工藝布置圖的基礎上，繪制管道系統(tǒng)圖、設備安裝圖和溜管、支架等非標準件圖。,第二節(jié) 工藝流程選擇,一、選擇工藝流程的原則 選擇工藝流程，首先要保證產(chǎn)品的質量要求，在滿足產(chǎn)品質量要求的前提下，盡可能簡化流程，縮短生產(chǎn)周期。工藝流程的選擇還應充分體現(xiàn)技術上的先進性和可靠性。 要注意吸收類似工廠在實踐中所積累的豐富經(jīng)驗。選用新設備、新技術、新工藝時要充分調查，反復論證，認真落實。,生產(chǎn)過程的機械化與自動化：是現(xiàn)代工廠發(fā)展的方向。選擇流程時應從工廠規(guī)模、當時當?shù)貙嶋H情況出發(fā)，盡可能提高機械化程度，降低勞動強度。如有條件，還應考慮自動化，暫無條件時也應充分考慮到今后技術改進和發(fā)展的可能性。 技術經(jīng)濟分析：選擇工藝流程時，必須進行技術經(jīng)濟分析，使建廠后各項技術經(jīng)濟指標經(jīng)濟合理。此外，還應注意到生產(chǎn)調節(jié)的靈活性。 不同方案的分析對比：工藝流程最后確定，需要經(jīng)過不同方案的分析對比，使選用的流程可靠、適用、先進、合理。,二、確定工藝流程的依據(jù),l原料的組成和性質 2產(chǎn)品品種及質量要求 3工廠規(guī)模及技術裝備水平 4建廠地區(qū)氣候條件 5半工業(yè)加工試驗,第三節(jié) 車間工藝布置,任務確定車間的廠房布置和設備布置。 要求：車間工藝布置做到生產(chǎn)流程順暢、簡捷、緊湊，盡量縮短物料的運輸距離，充分考慮設備操作、維護和施工、安裝及其它專業(yè)對布置的要求。 車間工藝布置設計是以工藝專業(yè)為主導，并在其它專業(yè)如總圖、土建、電氣等的密切配合下共同 。,一、生產(chǎn)車間工藝布置設計的依據(jù),常用的設計規(guī)范和規(guī)定有： 企業(yè)工藝管理規(guī)程；工廠工藝設計技術規(guī)定；工廠設計節(jié)能技術規(guī)定；機械設備安裝工程施工及驗收規(guī)范；壓縮空氣機站設計規(guī)范；建筑設計防火規(guī)范；工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準；工業(yè)企業(yè)噪聲控制設計規(guī)范；工業(yè)環(huán)境保護設計規(guī)定；建材工業(yè)勞動安全與工業(yè)衛(wèi)生設計規(guī)定；工業(yè)污染排放標準等。,基礎資料有： 工藝計算及主機設備選型； 工藝流程圖； 全廠生產(chǎn)車間總平面輪廓圖； 設備選型圖冊、樣本； 同類型工廠生產(chǎn)車間工藝布置圖等。,二、生產(chǎn)車間工藝布置的要求,生產(chǎn)車間工藝布置包括廠房布置和設備布置。 （一）進行車間工藝布置設計時重點考慮的問題： 1最大限度地滿足工藝生產(chǎn)、設備維修的要求； 2充分有效地利用本車間的建筑面積和建筑體積； 3為本車間將來的發(fā)展和廠房的擴建留有余地；,4勞動安全與工業(yè)衛(wèi)生設計符合有關的規(guī)范和規(guī)定； 5與總體設計相配合，力求做到與相關車間的連接方便、布置緊湊、運輸距離短； 6避免人流和物流平面交叉； 7充分注意建廠地區(qū)的氣象、地質、水文等條件對車間工藝布置的特殊要求； 8 征求和了解其它專業(yè)對車間工藝布置的特殊要求。,（二）廠房布置,廠房布置平面布置和立面布置 主要決定于生產(chǎn)流程、生產(chǎn)特點、廠區(qū)面積、廠區(qū)地形地質條件和設備布置。它必須滿足工藝要求，便于組織生產(chǎn)流水線。同時也應符合國家的防火、衛(wèi)生標準等各種規(guī)范和規(guī)定。 1廠房的布置方式 廠房布置通常采用集中式布置和分散式布置兩種形式。,2廠房的平面布置,廠房的平面布置主要是確定廠房的面積和柱網(wǎng)布置（跨度和柱距）。 1）生產(chǎn)區(qū)域的劃分 2）生產(chǎn)線的組織 3）廠房面積的組成 ：,廠房面積主要包括以下幾方面:,設備本身和生產(chǎn)操作所需的面積； 設備安裝和檢修所需面積； 其他設施所需的面積，如變配電室、控制操作室、隔音室及采暖、通風、收塵用的面積等； 生產(chǎn)管理及生活用室所需的面積，如車間辦公室、化驗室、更衣室、浴室、廁所等； 輔助面積，如電工房、機修間、材料室等； 各種通道、樓梯所需的面積。,4）平面布置的要求,合理規(guī)劃廠房出入門口、通道、樓梯和過橋的位置。 各種地下構筑物如排水溝、電纜溝、工藝設備管道的地溝、地坑等應統(tǒng)一考慮。合理安排，以節(jié)約基建工程量，并且避免與建筑物基礎及設備基礎發(fā)生矛盾； 廠房平面布置應力求規(guī)整， 根據(jù)生產(chǎn)過程的特點和要求，有些工序需留足必要的儲存、堆放面積。 可在露天放置的設備，不必建造廠房，以節(jié)約投資。,3廠房的立面布置,廠房的立面布置即空間布置，主要是確定廠房的層數(shù)和高度。 1）廠房建筑形式 廠房建筑形式有單層和多層。 2）立面布置的要求 廠房層高設備本身的高度，基礎要求的高度，設備頂部凸出物的高度，操作和維護所需的高度。建筑結構(樓板、梁)對梁的位置及梁、樓板截面尺寸有所估計；,走廊、地坑、操作平臺等通行部分的凈空高度不得低于2.0 m，不經(jīng)常通行部分不得低于1.9 m。 空中走廊跨越公路或鐵路時，公路路面上方的凈空高度不低于4.5 m，鐵路軌頂上方的凈空高度不低于5.5 m； 高溫車間廠房(如烘干車間、燒成車間)可適當增加高度、并考慮加開天窗，以利通風散熱； 廠房中有個別設備（如提升機）較高時，可考慮局部地提高該部分廠房的高度。,有橋式起重機的廠房空間高度 。 在滿足生產(chǎn)工藝要求和衛(wèi)生、安全等其他要求的情況下，廠房立面應力求簡單，避免層數(shù)過多和層高過高。 廠房的立面還應注意整齊美觀。,（三）設備布置,設備布置把車間內(nèi)的各種設備按照工藝流程要求加以定位。 除了主機設備外，還包括附屬設備、工藝管道、檢修設備，以及各種連接件和料倉等。 主機設備要與廠房建筑的主要柱網(wǎng)相對定位，設備與設備之間也要相對定位。 設備布置主要取決于生產(chǎn)流程和設備安裝、操作、檢修的需要，同時也要考慮其它專業(yè)對布置的要求。,設備布置的要求 ：,1重型設備以及在運轉中產(chǎn)生較大振動的設備如空氣壓縮機、大型通風機、破碎機等。 2兩臺或兩臺以上的設備布置在同一廠房內(nèi)時。 3布置在走廊和地溝中的膠帶輸送機、空氣輸送機斜槽和螺旋輸送機。 4斗式提升機地坑應有足夠的空間，以便于清料和檢修。 5工藝管道應盡量集中布置，力求管線最短、轉彎最少且布置整齊。 6溜管和溜槽的傾角，圓錐形包壁傾角以及角錐形包壁交線傾角，一般應大于物料自然休止角515。,7設備沿墻布置時，應注意不要影響門窗的開啟，不妨礙廠房的采光和通風。 8為了安裝與檢修時吊運設備或部件，或在日常生產(chǎn)中吊運其它物件，通常在樓板上設置吊物孔，各層樓板的吊物孔一般上下對正，可貫通吊運。 9在設備上方不設置永久性起重設施時，應預留足夠的空間和面積，以架設臨時起重裝置。 10當設備、管道或溜槽穿越樓板時，必須注意預留孔的大小要留有余地，更不能切斷梁柱的結構，否則，將造成安裝困難或使用不合理等不良后果。,三、車間工藝布置圖的內(nèi)容,(一)車間平面圖包括以下內(nèi)容 1車間工藝平面布置圖，應注明廠房輪廓線、門窗位置、樓梯位置、柱網(wǎng)間距、編號以及各層相對標高； 2設備外形俯視圖和設備編號； 3設備定位尺寸和尺寸線及各種動荷載； 4操作平臺示意圖，主要尺寸和臺面標高； 5吊車和吊車梁的平面位置； 6地坑、地溝的位置和尺寸以及其相對標高； 7吊裝孔的位置和尺寸，吊鉤的位置及荷載； 8輔助室、生活室的位置及尺寸。,(二)車間立面圖包括以下內(nèi)容,1車間工藝立面圖，應注明廠房輪廓線、門及樓梯位置；柱網(wǎng)間距、編號；各層相對標高和梁高度等； 2設備外形側視圖和設備編號； 3設備中心高度及其定位尺寸，尺寸線及動荷載； 4設備支承方式； 5操作臺立面示意圖和主要尺寸； 6吊車梁的立面位置及高度； 7地坑、地溝的位置及深度。,四、車間工藝布置的方法和步驟,1工藝人員根據(jù)本車間在總平面上的位置，生產(chǎn)工藝流程和物料進出方向，確定本車間的方向，廠房跨度和柱距。 2把已選定的主機設備和部分大設備，按比例(1:100)繪制設備外形圖，為便于多方案比較亦可用塑料片或硬紙板制作設備外形圖案。 3按比例(1:100)繪制車間工藝、立面輪廓草圖。,4在平、立面輪廓草圖上，用已制成的設備外型圖案進行設備布置，這時可反復考慮設備的最佳位置，以得到基本滿意的不少于二個方案后，繪制成車間的平、立面工藝布置初步圖紙。 5以初步的平、立面工藝圖紙為基礎，征求有關專業(yè)的意見，從各方面比較優(yōu)缺點，集思廣益選擇一個較為理想的方案，再根據(jù)有關方面的意見作必要的修改。 6繪制成正式的車間工藝布置圖。,第四節(jié) 原料加工車間,一、原料的破碎、篩分 （一）破碎系統(tǒng)的發(fā)展 近年來，隨著工廠的大型化以及礦山開采技術的發(fā)展，破碎流程和破碎設備也相應有了較大發(fā)展（如水泥廠的石灰石破碎）。主要反映在以下幾個方面： 1破碎設備大型化 2破碎流程單段化 3破碎設備移動化 4破碎設備多功能化 5開發(fā)了自磨技術和自磨機,（二）破碎系統(tǒng)的選擇與破碎設備的選型,1破碎系統(tǒng)的選擇 1）物料的性質 2）物料的粒度 （1）進料塊度 （2）出料粒度 （3）破碎系統(tǒng)的破碎比,2破碎設備的選型 選用破碎設備時，主要應考慮下列各項因素： l）由全廠主機平衡計算確定的破碎車間要求小時產(chǎn)量，是破碎機選型的依據(jù)，可據(jù)此確定破碎機的規(guī)格與臺數(shù)。 2）物料的物理性質，即物料的硬度、塊度、雜質含量與形狀。 （1）石灰石破碎 （2）砂巖的破碎,（三）破碎車間的布置,1破碎車間與礦山的距離。 2粗碎車間 3粗碎車間的喂料設備。 4中碎車間。 5如采用膠帶輸送機將粗碎機出料送至中碎機（或中間倉）時。,6在大型工廠中不宜將中碎機布置在同一廠房內(nèi)的粗碎機之下。 7檢修及運送重大配件。 8大、中型水泥廠的石灰石破碎車間，一般應設置檢修起重機，起重機的起重量按需要檢修起吊的最重部件的質量來考慮。 9如破碎機地坑較深且低于地下水位時，除了在建筑中須考慮防水措施以外，必要時可設置小水泵，以便排除地坑內(nèi)可能出現(xiàn)的積水。 10粗碎機、中碎機、輸送機、中間倉。,設有錘式破碎機的石灰石破碎車間布置圖,設有錘式破碎機的石灰石破碎車間布置圖,二、物料的烘干,（一）烘干系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和選擇原則 在選擇烘干系統(tǒng)時，主要應考慮下列一些問題： 1盡量采用烘干兼粉磨的系統(tǒng)來制備煤粉和生料。 粘土預烘干至水分68%。 2當采用先烘干后粉磨的流程時，烘干系統(tǒng)應使烘干后物料的終水分符合入磨物料水分的要求。 入磨物料對水分的要求一般為：石灰石小于1%、粘土原料小于1.5%、鐵質原料小于2%、煤小于12%、礦渣小于2%。,3回轉烘干機的順流式或逆流式布置。 4燃燒室（熱風爐）塊煤燃燒室、噴燃燃燒室及沸騰式燃燒室 。 5劣質無煙煤或無煙煤摻煤矸石（或石煤）作燃料。 6搞好收塵，防止環(huán)境污染。 （二）回轉式烘干機的選型計算 1回轉式烘干機的產(chǎn)量和水分蒸發(fā)量的計算 1）回轉式烘干機的產(chǎn)量，終水分烘干物料，絕對干物料，初水分濕物料表示，換算公式：,Gd = G,GF = G,式中 G、Gd、GF分別按烘干物料、絕對干物料、濕物料表示的烘干機產(chǎn)量(t/h)；,分別表示物料烘干前后的初水分、終水分(%)。,2）每千克烘干物料的水分蒸發(fā)量及烘開機每小時的水分蒸發(fā)量，可用下列公式計算：,=,W = 1000 G,式中,按每千克烘干物料計算的水分蒸發(fā)量(kg水/kg干物料)；,W烘干機每小時的水分蒸發(fā)量（kg水/h）。,3）回轉烘干機產(chǎn)量，可按單位容積水分蒸發(fā)量指標進行計算：,G =,式中 V按回轉烘干機的容積，（m3）； A回轉烘干機單位容積蒸發(fā)強度，（kg水/m3.h）。A值隨烘干機的結構型式和物料的種類、初水分而異。參見表42至表44。,2回轉烘干機規(guī)格的計算,1）當需要烘干的濕物料量（或要求烘干機的產(chǎn)量）以及物料烘干前的初水分和終水分已知時，回轉烘干機的容積可用下式計算：,V =,=,=,2）選擇烘干機的長徑比 58。,（三）烘干車間的布置,1原料、煤粉，窯尾預熱器框架附近； 2混合材、煤粉，窯頭(熟料庫)附近； 3喂料倉的下部應設捅料孔； 4烘干機的喂料和輸送設備，一般采用電磁振動喂料機或圓盤喂料機和膠帶輸送機。膠帶輸送機中心線與烘干機中心線之間應偏離一定尺寸，并且順著喂料管上方樓板上亦需留有孔洞以便烘干機的喂料管在檢修時能從燃燒室頂部抽出；,5燃燒室用塊煤時，一般采用膠帶輸送機供煤。燃燒室用煤粉時，可考慮單獨設置煤粉制備系統(tǒng)或由窯的煤粉制備系統(tǒng)將煤粉輸送至烘干系統(tǒng)。在后一種情況下，烘干系統(tǒng)的燃燒室可考慮設置煤粉倉； 6烘干機中心距應考慮檢修、燃燒室出渣及收塵設備布置等方面的要求； 7為了使烘干機的基礎不致太高，烘干機出料的輸送設備一般布置在地面以下的地溝內(nèi)，并在溝上適當?shù)攸c加設人行過橋； 8烘干系統(tǒng)廠房應考慮通風散熱，廠房頂部應加設天窗； 9電收塵或袋收塵器,