高分子材料工厂工艺设计 第5章 车间布置设计

2、施工图设计阶段的车间布置设计内容 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： 1、落实车间布置初步设计的内容 2、确定设备管口、操作台、支架及仪表等的空间位置； 3、确定设备的安装方案； 4、确定与设备安装有关的建筑和结构尺寸； 5、确定管道及电气仪表管线的走向，确定管廊位置等。
车间布置的目标之一是使物流成本最小，所以物流分析在布置中很 重要。
• 如果所有的设备、设施都在同一车间里时，可考虑水平方式 • 当生产作业是在多个楼层周转时，可考虑垂直方式
(1) 固定式布置 (2) 按产品布置 (3) 按工艺过程布置 (4) 按组成制造单元布置
入口 入口
出口
入口 出口
入口 出口
出口
主要成果：
编制施工图设计布置设计说明，绘出车间布置施工设计图。
5.2 建构筑物的基本知识
5.2.1 建构筑物的构件
为了共同语言
钢筋混凝土排架结构单层厂房
• 地基：建构筑物的下面，支承建构筑物重量的全部土壤称为地基。
• 基础：是建构筑物的下部结构，埋在地面以下，它的作用是支承建构筑物， 并将它的荷载传到地基上去
车间布置设计是以工艺为主导，其他专业的 密切配合下，最后由工艺人员汇总完成。
是各专业共同协作的阶段！
5.1概述
5.1.1 车间布置设计的总原则
1. 要满足生产和运输的要求。 避免生产流程的交叉往复，人流与货流之间避免交叉和迂回，各种输送 距离尽可能做到最短
2. 要满足安全和卫生要求。 严格遵守防火、卫生等安全规范、标准和有关规定，安全距离设计；
厂房中柱子布置既要便于设备排列和工人操作，又要有利于交通运输。
安全出入口，不应少于两个(面积小，人数少，可设一个)，车间门向外开。
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定位轴及编号：
线条：细点划线。细实线的圆圈8(10)内写编号。 • 横向编号由左至右，用阿拉伯数字。 • 竖向编号由下至上，用大写的拉丁字母(也可用大写英文字母)。I、O、Z不用
5. 管道设计 6. 非工艺项目的设计 7. 车间劳动定员及组织管理制度 8. 工程概预算 9. 技术经济分析 10. 安全生产与环境保护
我们所在的位置
➢在完成初步设计工艺流程图和设备选型之后进行 ➢车间布置设计的主要任务：
对厂房的平、立面结构、内部要求、生产设备、电气仪表设施等按生产流程的 要求，在空间上进行组合、布置，使布局既满足生产工艺、操作、维修、安装 等要求，又经济实用、占地少，整齐美观。
域需要互通时，中间应设置双门斗 ➢ 防爆区上层不应是非防爆区。有爆炸危险车间的楼梯间宜采用封闭式楼梯间。
有中央通风孔的厂房
5.3.3 各方面对车间设备布置设计的要求
中小型车间的设备，一般采用室内布置，
➢温度不允许有显著变化的设备应布置 在室内——如反应罐、机械传动设备 、装有精密度极高仪表的设备等。
适用于一般没有很大荷载的车间。
4．砖木结构。
砖木结构是用砖砌的承重墙，而屋架 和楼盖用木材制成的建构筑物。
这种结构消耗木材较多，对易燃易爆 有腐蚀的车间不适合，化工厂很少采 用。
5.2.3 建筑的视图内容 平面图、立面图、剖面图、详图等。
平面图： 是假想用水平面沿略高于窗台位置剖切建筑物而绘制的剖视图， 用于反映建筑物的平面格局、房间大小和墙柱门窗等，是建筑图 样一组视图中的主要视图。对于楼房，通常需要分别绘制每一层 的平面图。
➢车间布置设计布置的好坏，关系着整个车间的命运。 不合适的布置会对整个生产管理造成困难， • 对设备的管理和检修带来困难； • 人流、货流紊乱； • 增加输送物料所用能量的消耗； • 使车间动力介质造成不正当地损失； • 容易发生事故，增加建筑和安装费用等。
➢车间布置的内容
车间厂房布置 车间设备布置 绘制车间布置图
立面图 建筑制图中将建筑物的正面、背面和侧面投 影图称为立面图，用于表达建筑物的外形和 墙面装饰。
立面剖视图
是用正平面或侧平面剖切建筑物而画出的 剖视图，用以表达建筑物内部在高度方向ห้องสมุดไป่ตู้的结构、形状和尺寸。 剖切位置应选择能反映全貌、构造特征、 有代表性的部位。
标高
建构筑物各层楼、地面和其他构筑物相对于某 一基准面的高度。
车 间
生产辅助设施：化验室、机修间、动力间、变电配电室、
组
除尘室、通风室
成
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 车间平面布置——将上述车间组成在平面上进行组合布置。
1、初步设计阶段的车间布置设计内容 任务： 1、确定生产、辅助生产及行政生活等区域的布局； 2 、确定车间场地及建(构)筑物的平面尺寸和立面尺寸； 3 、确定工艺设备的平面布置图和立面布置图； 4 、确定人流及物流通道；安排管道及电气仪表管线等； 5、 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。
• 柱：是建构筑物中垂直受力的构件，靠柱传递荷载到基础上去。
• 梁：是建构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。
• 楼板：是将建构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）。
• 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。
高分子材料工厂工艺设计 第五章 车间布置设计
贺燕 教授
工厂基本建设过程
1. 设计前期（项目建议、可行性研究、任务书）
2. 初步设计 3. 施工图设计 4. 施工、试车、验收
1. 厂址选择 2. 总平面设计 3. 工艺设计
1. 工艺流程设计 2. 工艺计算（物料与热量计算） 3. 设备的选型与设计
4. 车间布置设计
内廊式柱网
➢多层厂房采用9m是柱网间距为宜，
内廊式柱网
➢柱网间距因生产及设备要求必须加大时，一般应不超过12m。
➢在一幢厂房中不宜采用多种柱距。
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厂房的垂直布置
厂房高度： ➢ 在决定厂房高度时，应尽量符合建筑模数的要求。 ➢ 考虑设备高低、安装位置、检修要求及安全卫生。 ➢ 框架或砖混多层厂房，多用 5m、6m，最低≮ 4.5m，每层尽量相同 ➢ 有高温、有毒气体厂房，应适当加高或设置拔风式气楼(天窗)，以利于自然通风，采光
➢ 有爆炸危险车间宜采用单层，在厂房内可设置多层操作台. 如必须设在多层厂房内，应布置在厂房顶层。
➢ 如整个厂房均有爆炸危险，则在每层楼板上设置一定面积的泄爆孔或泄压面积。 ➢ 泄压面积与厂房体积的比值一般为0.05~0.1m2/m3。 ➢ 泄压面积应布置合理 ➢ 车间内防爆区与非防爆区（生活区、辅助及控制室等）间应设置防火墙，如果两个区
有爆炸危险车间宜采用单层，厂房内设置多层操作台以满足工艺设备位差的要求。如 必须设在多层厂房内，则应布置在厂房顶层
5.3车间布置设计技术
车间布置是一项复杂细致的工作，工艺设计人员应根据工艺要求的掌握全局，与各 专业密切配合，做到统筹兼顾，使车间布局合理。同时也要参照一些常规的技术处 理方法。
5.3.1 物流设计
2、基础资料
1.工艺流程。
• 初步设计→带控制点工艺流程图
• 施工图设计→管道仪表流程图； 2. 物料衡算数据及物料性质。
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 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； • 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）。
➢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。
5.3.3 各方面对车间设备布置设计的要求
1、露天布置 优点：建筑投资少、用地少省，利于安装和 检修，通风、防火、防燥等。化工厂的设备 布置优先考虑露天布置 缺点：操作条件差，自控要求高，受大气影 响等。 2、室内布置 优点：气候影响小，劳动条件好，适应于小 型化工装置、间歇操作、操作频繁、在气温 较低的地区或有特殊要求的设备。 缺点：建筑造价较高。
车间各工段，各设施在车间场地范围内的平面布置 生产设备、电气仪表设施的布置
将各工段与各设备按生产流程在空间上进行组合、布置——车间布置设计
用管道将各工段和各设备连接起来车间布置，——管道布置
两项总称车间布置设计。
➢ 待厂房设计完成后，工艺人员再根据厂房的建筑图，对设备布置进行修改和补充， ➢ 最终的设备布置图就可作为设备安装和管道安装的依据
4屋架 3天窗架 12天窗架垂直支撑 13屋架下弦横向支撑 1屋面板
7排架柱
2天沟板
9基础
11基础梁
8抗风柱 5托架 6吊车梁
14屋架垂直支撑
14 15柱间支撑 10连系梁
5.2.2 建构筑物的结构
1．钢筋混凝土结构。
• 需要有较大的跨度和高度时 ，跨度为12~24m。
• 优点：强度高，耐火性好， 不必经常进行维护和修理， 与钢结构比较可以节约钢材 ，化工厂经常采用钢筋混凝 土结构
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，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 7. 车间位置条件。
•气象、地质、水文等条件
•地形开阔程度。
8. 其它要求。
采光、温度要求，以便考虑门、窗的位置 。
当地气象资料 风玫瑰图
5.1.3 车间布置设计的内容
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
• 缺点：自重大，施工比较复 杂。
2．钢结构。
钢结构房屋的主要承重结构件 如屋架梁柱等都是用钢材制成 的。
优点：制作简单，施工较快。
缺点：金属用量多，造价高并 须经常进行维修保养。
大剧院、音乐厅等
3．混合结构。
混合结构一般是指用砖砌的承重墙，而屋架 和楼盖则用钢筋混凝土制成的建构筑物。
这种结构造价比较经济，能节约钢材、水泥 和木材，
5.3.2 厂房设计
跨度
柱网概念
模数制
柱子的纵向和横向定位轴线垂直相交
，在平面上排列所构成的网络线。
柱距
跨度：纵向定位轴线间的尺寸。
柱距：柱列间的尺寸。
方格式柱网
宽度：单层厂房，不宜超过30m。多层，不宜超过24m。
常用宽度有 12m、14.4m、15m、18m和24m。
常分别布置成 6-6，6-2.4-6，6-3-6，6-6-6的形式，6-2.4-6表示三跨度，
3. 要满足有关的标准和规范。 4. 要为施工安装创造条件。 5. 要考虑工厂的发展和厂房的扩建。 为工厂的发展留有余地。 6. 要考虑竖向布置要求 。 充分利用空间 7.合理地进行管线布置。 8.绿化
5.1.2 车间布置设计的依据
1、应遵守的设计规范和规定 – 建筑设计防火规范GB 50016-2014； – 石油化工企业设计防火规范GB50160-2008； – 工矿企业总平面设计规范GB50187-2012 – 化工企业总图运输设计规范GB50489-2009 – 炼油化工企业设计防火规范GB50160-2008 – 厂矿道路设计规范GBJ 22-87 – 化工企业安全卫生设计规定HG20571-2014 – 工业企业厂界噪声标准GB12348-2008 – 爆炸和火灾危害环境电力装置设计规范GB50058-92 – 工业企业卫生防护距离标准
➢标高的符号是细实线绘制的等腰三角形,
➢标高的数字以m为单位，注写到小数点 后第三位。
3.200 ±0.000
-3.200
（9.400）
（6.520） 3.200
➢零点的标高写成+0.000，正数不注“+”， 负数应注“-”
厂房的高度，主要由工艺设备布置要求所决定。每层高度取决于设备的高低，安装的 位置，检修要求及安全卫生等条件。一般框架或混合结构的多层厂房，层高多采用 5m，6m，最低不得低于4.5m。
及散热。
➢计量罐、高位槽、回流冷凝器等设备：较高层； ➢反应设备：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。
(a) 单层厂房
(b) 有天窗的单层厂房
(c) 多层厂房
(d) 有天窗的多层厂房 (e) 有内走廊的多层厂房 (f) 有内走廊及天窗的多层厂房 常见厂房的剖面形式