第10章 工艺设计原则

2019/10/31第十章工艺设计的原则和工艺计算工艺设计是整个工厂设计的重要环节，是最关键的部分。工艺设计就是从具体的工艺技术上，生产设备的配置上，车间劳动力和车间的组织上来保证工艺正常、稳定生产，保证产品在质量和数量上全面完成生产计划。为此必须要了解各制品的生产工艺流程。2019/10/32/30MgO-C砖生产工艺流程2019/10/33/30不定型耐火材料生产工艺2019/10/34/30长水口、浸入式水口及塞棒生产工艺2019/10/35/30电熔锆刚玉生产工艺2019/10/36/30电熔镁砂生产工艺2019/10/37/30高纯镁砂生产工艺2019/10/38/30高级硅砖生产工艺2019/10/39/30高铝制品生产工艺2019/10/310/30滑板生产工艺2019/10/311/30烧结（板状）刚玉生产工艺2019/10/312/30喷枪生产工艺流程同时还要熟悉一般工艺设计原则和程序2019/10/313/30第一节工艺设计的原则和程序一、工艺设计的基本原则1、根据计划任务书规定的产品品种、产量和质量进行设计2、选择技术先进、经济合理的工艺流程和设备3、合理考虑机械化、自动化装备水平4、全面解决工厂生产、厂外运输和各种物料贮备的关系5、注意考虑工厂建成后生产挖潜的可能性和留有工厂发展的余地6、方便施工、安装，便于生产、维修7、注意保护环境，减少污染2019/10/314/30在初步设计阶段，工艺设计计算和工艺布置常常交错进行。1、先着手计算物料平衡，确定原材料的需要量；2、进行主机选型计算(确定主机型号、规格、台数等)和仓库计算(确定各种物料贮存期、贮存量和仓库的规格尺寸)；二、工艺设计的一般程序工艺设计计算工艺布置2019/10/315/30车间设计时，先从车间内部的设备选型计算入手，然后进行车间布置设计，绘制车间工艺布置图。采取这种有条不紊的步骤，可以免除设计工作的返工。物料平衡计算、主机平衡计算和仓库计算都是以烧成车间烧后成品产量为基准。烧成车间的生产能力基本上就是工厂产品的产量。因此在进行上述计算时。必须先确定烧成车间的生产能力。3、在以上基础上，才能初步考虑各个车间的轮廓尺寸，绘制出车间总平面轮廓图，初步解决各个生产车间的平面位置关系，为车间设计做好准备；2019/10/316/30原料加工试验施工图其它专业配合设计工艺施工资料图审查批准全厂生产车间平、剖面图设备表、设计说明书其它专业配合设计全厂生产车间工艺布置图工厂总平面资料图物料平衡计算主机平衡计算仓库计算设计原始资料工艺流程资源、地质详细勘探报告各车间工艺布置图初步设计施工设计工艺设计程序示意图2019/10/317/30全厂生产车间总平面轮廓图(方块图)，主要表示各车间的相互位置，是总图专业进行工厂总平面布置图设计的主要依据。各车间工艺布置图，表示车间的主要平、剖面，供土建、通风除尘等公用专业配合设计之用。全厂生产车间平、剖面图，表示全厂生产工艺流程，主要设备和辅助设备台数和定位尺寸，厂房楼层、地面标高和检修设施等。是初步设计的图纸部分，它和设备表、说明书和概算一起组成初步设计的文件。2019/10/318/30施工图设计分资料图和成品图两个步骤，每个车间分别进行设计。工艺专业根据初步设计的各车间工艺布置图和审批修改意见，绘制出工艺施工资料图，供各配合专业设计之用，待各专业设计后，进行查对、修改和补充，绘制成成品图。施工图包括工艺布置图(平面图、剖面图)、局部放大图、非标准件图等。施工图和施工图预算是组成施工图设计的文件，是作为工艺设备安装和控制建设投资额的依据。2019/10/319/30第二节物料平衡计算一、物料平衡目的：计算各种原料、燃料、材料的需要量以及从原料进厂至成品出厂各工序所需加工处理的物料量。物料平衡计算结果作为确定工厂原料需要量、运输量、工艺设备选型、计算各种仓库的容量和物料平衡系数的依据。物料平衡计算是根据生产工艺参数和各车间的工作制度进行的。生产工艺参数指的是产品产量和品种、工艺流程、制品的配合比和泥料水分、燃料的种类、发热值和消耗量等。车间工作制度包括生产年制度(连续或不连续工作日)，生产班制度(指每日的生产班数和每班的生产小时数)。2019/10/320/301、物料平衡计算参数(1)各车间生产任务的确定——计划任务书的生产任务加上因废品率和损耗率必须附加的任务；(2)定额的确定——原料消耗定额、原料贮量定额、劳动定额等；(3)确定工作制度——三班、二班及一班制度2019/10/321/30物料平衡计算步骤根据废品率和计划任务书中的生产任务，逆着生产工序计算出各加工工序的生产任务。以烧成制品为例：1、从总成品量Q开始，考虑废品率F1，确定总烧成量Q1：Q1=成品+废品=Q+Q1F1,因此，Q1=Q/(1-F1)；2、以总烧成量为基础，考虑如干燥废品率为F2，确定总干燥量Q2=Q1/(1-F2)；3、总干燥量等于总成型量Q3，即Q3=Q2；4、再计算总混合量，总配料量，总破碎量和总粉碎量等等。2019/10/322/30目的：首先要确定选用设备的型式，其次是确定设备的加工量，最后确定所需设备的数量。设备型式的确定是以生产工艺流程为基础，根据工厂的生产性质、生产规模、建厂投资、采用原料的性质及工艺布置等特点一起考虑。前提：对设备的性能有充分的了解，如生产能力和加工技术性能，还要对各种不同的设备进行技术经济上的比较，一方面要求技术上先进可靠，另一方面应该减少投资，减少维修和能量消耗等的费用，降低生产成本。最后进行具体设备台数计算。二、主机平衡计算2019/10/323/30三、辅助设备生产过程中与主机前后衔接的设备统称为辅助设备。辅助设备选型的基本原则1、要保证主机运行正常。2、在确定具体规格台数时，要考虑辅助设备对主机具有一定的储备能力，即辅助设备的小时生产能力应大于主机(单机或机组)最大生产能力的120％。2019/10/324/30辅助设备的选型方法与主机基本相同，需要选择设备型号、规格，并确定设备台数。在一般情况下，应力求减少辅助设备的台数，且辅助设备的型号、规格应尽量统一，以便于生产管理和减少备件的种类。但对于某些需要经常维修或平时易出故障的辅助设备，必要时可以设置备用设备，以保证主机生产的连续性。2019/10/325/30四料仓、仓库计算耐火厂是连续生产的工厂，为保证生产的连续性、产品质量的稳定性，要求各种原材料、燃料、半成品、成品在工厂内部都应备有一定的贮存量。某种物料的贮存量所能满足工厂生产需要的天数，称为该物料的贮存期。贮存期的计算均以烧成制品的产量为基准。影响物料贮存期的主要因素有以下五点：2019/10/326/30影响物料贮存期的主要因素(1)物料供应的条件：如物料供应点离工厂的远近。(2)当原料成分波动较大，或者必须采用多种以上原料搭配使用才能满足生产要求的，则贮存期要长些。(3)地区气候的条件。(4)生产工序的衔接。2019/10/327/30(5)原料、半成品和成品的贮存期须满足原料，半成品和成品质检周期所需时间。在确定物料的贮存期时，还需考虑生产规格，物料用量，生产管理和质量控制水平以及装卸机械化程度等因素。物料贮存期的长短应适当，过短将影响正常生产，过长则会增加基建投资和经营费用。2019/10/328/30来料条件物料名称粘土、高铝及其熟料、硅石镁石、烧结镁砂、铬矿白云石石灰石有固定矿山30~6030有固定矿山，距离较近20有固定矿山，距离较近30~45有自备矿山30有自备矿山，距离较近，交通方便20105~10有自备矿山和专用铁路线55有自备矿山，距离较近，须经国家铁路线1015有自备矿山，距离较远，须经国家铁路线20工厂建在矿山，且采矿的煅烧生产班制相同222软质粘土的水分较大，不能直接加工又未设干燥设备90软质粘土或半软质粘土的水分不大，可直接加工或厂内设有干燥设备50~60工厂外购烧结镁砂30~60铬矿60~90各种原料的贮存期(d)2019/10/329/30来料条件燃料名称备注煤、焦炭重油煤、焦炭用于区域性耐火厂15~30在钢铁联合企业中设有总油库时。燃料、油、贮存期可适当减少煤在钢铁联合企业中有总燃料堆场时7焦炭用于钢铁联合企业中的耐火厂时3~5主要热工设备以重油为燃料时30燃料的贮存期（d）2019/10/330/30名称贮存期/d备注粘土砖、高铝砖库内贮存45露天堆存45硅砖、镁质制品库内贮存45烧结镁砂5~7按煅烧车间的设计日产量计算不超过20有外售镁砂时焦油白云石砖3~4套炉衬氧气顶吹转炉炼钢烧结白云石砂3冶金白云石砂产品1有备用竖窑或炉衬车间产品冶金石灰2~3按窑炉最大日产量计算，当采用250m3竖窑时采用2天粘土熟料不少于5按回转窑最大日产量计高铝熟料不少于3按竖窑最大日产量计火泥5散装运出条件3袋装运出条件草绳1~3个月草绳用最大日用量计成品仓库和半成品贮料仓的贮存期2019/10/331/30料仓种类贮存时间/h备注破碎供料仓≥2按破碎机能达到的最大小时生产量计（间断式供料仓除外）粉碎供料仓≥4按粉碎机能达到的最大小时生产量计配料仓≥18按混合设备的平均台时生产量计成型泥料仓2按成型设备的最大小时生产量计化验料仓应满足原料分级贮存及化验与复检的要求竖窑前供料仓≥4按竖窑小时需要量计回转窑前供料仓≥4按回转窑的最大小时需要量计各种料仓的贮存期2019/10/332/30在计算仓库(或料仓)时，先确定各种物料的贮存期并算出其贮量，然后，根据物料的贮量选择仓库或料仓的形式，算出仓库或料仓的数量，最后将计算结果汇总成仓库一览表。贮料名称物料容量/t.m-3仓库名称仓库名称个数仓库有效容积/m3实际贮量/t要求贮量备注长宽高仓壁倾斜/（）单计合计单计合计贮存期/d贮量/t仓库一览表2019/10/333/30思考题（打*的为课堂作业）1、工艺设计的基本原则有哪些？2、*请叙述工艺设计的一般程序3、物料平衡计算的目的是什么？2019/10/334/30*4、下图是风玫瑰图，请在下图上标出耐火材料原料加工区（有一定粉尘污染）、镁碳质耐火材料生产区，居民生活区（含学校）、办公楼（检验室）的最佳坐标位置在哪？南东西北12432019/10/335/30本章要点一、工艺设计的基本原则1、产品：按计划任务书规定进行设计；2、工艺流程与设备：先进、经济合理；3、机械化和自动化：合理考虑4、解决生产、厂外运输与物料贮备间关系5、余地：生产挖潜、工厂发展的6、方便：施工、安装、生产、维修7、环保