第四章 化工车间布置设计

第四章化工车间布置设计主要类容第一节化工厂厂房建筑基本知识第二节化工车间布置第三节车间布置的技术要求第四节车间典型设备的布置第一节化工厂厂房建筑基本知识（一）建筑分类生产性建筑：即工业建筑、农业建筑；非生产性建筑：即民用建筑。一、建筑物的构建房屋与人、房屋与自然（二）建筑物组成地基、基础、墙体、柱、梁、楼地层、楼梯、楼顶、屋面、门窗根据不同使用要求，工业厂房可设计为单层厂房和多层厂房。按承重结构材料的不同，工业厂房可分为钢筋混凝土结构单层钢筋混凝土结构厂房、钢结构厂房、混合结构厂房、砖木结构。厂房按主要承重结构形式分为排架结构和刚架结构，如图4.1所示。排架结构由屋架（或屋面梁）、柱、基础组成，其中柱与基础刚接，而屋架（或屋面梁）与柱铰接。二、建筑物的结构排架结构按所用材料的不同分为钢屋架与钢筋混凝土柱组成的排架结构、钢筋混凝土排架结构。刚架结构是指梁或屋架与柱刚性连接的结构。常用的刚架结构有钢筋混凝土门式刚架结构和钢框架结构。图4.1钢筋混凝土单层厂房结构的基本类型图4.2图4.3纵向平面排架结构示意图第二节化工车间布置一、化工车间布置的依据《建筑设计防火规范》(GBJ16-87)、《石油化工企业设计防火规定》(GB50160-99)、《化工企业安全卫生设计标准》(HG20571-95)、《工业企业厂房噪声标准》(GB2348-90)、《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规定》(GB50058-92)、《中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程》（试行）（1987）等。二、车间布置原则1．车间布置设计要适应总图布置要求，与其它车间、公用系统、运输系统组成有机体。2．最大限度地满足工艺生产包括设备维修要求。3．经济效果要好；有效地利用车间建筑面积和土地；要为车间技术经济先进指标创造条件。4．便于生产管理，安装、操作、检修方便。5．要符合有关的布置规范和国家有关的法规，妥善处理防火、防爆、防毒、防腐等问题，保证生产安全，还要符合建筑规范和要求。人流货流尽量不要交错。6．要考虑车间的发展和厂房的扩建。7.考虑地区的气象、地质、水文等条件。三、化工车间布置的内容1、生产设施2、生产辅助设施3、生活行政设施4、其他特殊用室5、通道6、最近发展余地生产工段原料和产品仓库控制室露天堆场储管区除尘通风室配电室机修间化验室车间办公室更衣室浴室厕所劳动保护室保健室人流通道物流通道（一）车间的组成（二）车间布置设计的内容1．车间厂房的整体布置设计2．车间设备布置设计3．绘制车间布置图四、车间布置的步骤和方法1．准备资料。2．确定各工段的布置方式。3．确定厂房布置和设备布置方案。4．绘制车间布置草图。5．绘制车间设备布置图。(1)根据工艺流程、物料性质及各专业的要求，车间在总平面图上的位置，初步划分生产、辅助生产和生活福利区及位置，确定厂房柱距、宽度、层高等，按1:50或1:100比例绘制平立面轮廓草图。(2)把同一工段的设备尽量布置在同一幢厂房中，按设备布置原则，满足各方面要求。(3)安排辅助生产室和生活福利室。(4)按1:50或1:100比例制成车间布置模型。可做2~3个方案，征求有关专业的意见，从各方面比较其优缺点，绘制车间平立面布置草图，提交建筑设计人员设计建筑图。⑸工艺设计人员取得建筑设计图后，根据布置草图绘制正式的车间平立面布置图。第三节车间布置的技术要素根据生产规模、生产特点、厂区面积、厂区地形及地址条件，可采用以下两种方式布置：1、集中布置2、分散布置注意：尽可能采用露天化布置（省基建投资，加快基建进度，降低防火防爆等级，安全，易改扩建等）一、车间布置技术要素1、车间厂房的整体布置设计在满足生产工艺要求下尽量力求简单，力争美化，同时要按照建筑规范要求。化工厂房平面型式：一般有长方形、L型、T型和П型。2、车间厂房的平面布置设计（1）装置内各工段的安排①规模较小的车间，各工段联系紧密，生产特点无显著差异时，可将车间的生产、辅助、生活部门集中布置在一幢厂房内，如医药、农药生产车间。②生产规模较大，各工段生产有显著差异，需要严格分开，应采用单体式厂房。如大型石油化工厂多采用单体式。厂房的平面布置考虑因素生产工艺条件——工艺流程、生产特点、生产规模等建筑本身的可能性与合理性——建筑形式、结构方案、施工条件和经济条件等（2）装置的平面布置厂房平面轮廓I型(长方形):总图布置、设备布置和管线布置方便，有利自然采光和通风。缺点：流程长，车间过长，常用于中小型车间L型T型Ⅱ型等适应地形及生产流程的需要也有采用L型、T型；缺点：采用L型、T型应充分考虑采光、通风、通道和立面等各方面因素，适用于较复杂的车间。1）直通管廊长条布置2）L形、T形管廊布置(3)厂房的柱网布置——厂房结构生产类别为甲、乙类生产，宜采用框架结构，柱网间距一般6m，也有7.5m的。丙、丁、戊类生产，可采用混合结构或框架结构，开间采用4.5m或6m。在一幢厂房中不宜采用多种柱距。柱距要尽可能符合建筑模数的要求（300mm的倍数），便于利用建筑结构上的标准预制构件。（4）厂房的宽度单层厂房不宜超过30m，多层厂房不宜超过24m，常用宽度有9m、12m、14.4m、15m、18m、24m、30m等。单层厂房常为单跨，即跨度等于厂房宽度，厂房内没有柱子。柱网概念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。多层厂房宽度为6m时，可不设柱子，跨度为9m以上时，厂房中间需要立柱，两柱间距离为跨度，常用跨度为6m。如宽度为12m、14.4m、15m、18m的厂房，常分为6-6、6-2.4-6、6-3-6、6-6-6的形式。一般车间的短边（即宽度）常为2~3跨，长边则根据生产规模及工艺要求决定。车间布置还要考虑厂房安全出入口，一般不应少于两个。3、装置的立面布置——厂房的高度厂房高度：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，采光及散热。(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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。确定各设备在车间平面与立面上的位置，确定场地(室外场地)与建筑物、构筑物尺寸，确定工艺管道、电气仪表、管线及采暖通风管道的走向和位置。——设备布置图二、设备布置的技术要求设备布置要求：经济合理，操作维修方便安全，设备排列紧凑整齐。设备布置因生产规模、设备特点、工艺操作要求等不同有：室内布置室内和露天联合布置露天化布置1.设备布置应最大限度采用室内露天联合布置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。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。2、主导风向对设备布置的要求3、生产工艺对设备布置的要求（流程通畅，生产连续正常）①在布置设备时一定要满足工艺流程顺序，要保证水平方向和垂直方向的连续性；②凡属相同的几套设备或同类型的设备或操作性质相似的有关设备，应尽可能布置在一起；③设备布置时除了要考虑设备本身所占的地位外必须有足够的操作、通行及检修需要的位置；④要考虑相同设备或相似设备互换使用的可能性；⑤要尽可能地缩短设备间管线。⑥车间内要留有堆放原料、成品和包装材料的空地；⑦传动设备要有安装安全防护装置的位置⑧要考虑物料特性对防火、防爆、防毒及控制噪音的要求；⑨根据生产发展的需要与可能，适当预留扩建余地；⑩设备间距。序号项目尺寸/m1泵与泵的间距不小于0.72泵列与泵列间的距离不小于2.03泵与墙之间的净距不小于1.24回转机械离墙距离不小于0.8～1.05回转机械彼此间的距离不小于0.8～1.26往返运动机械的运动部分与墙面的距离不小于1.57被吊车吊动的物件与设备最高点的距离不小于0.48贮槽与贮槽间的距离不小于0.4～0.69计量槽与计量槽间的距离不小于0.4～0.610换热器与换热器间的距离不小于1.011塔与塔间的距离1.0～2.012反应罐盖上传动装置离天板距离（如搅拌轴拆装有困难时，距离还须加大）不小于0.813通道、操作台通行部分的最小净空不小于2.0～2.514操作台梯子的坡度（特殊时可作成6度）一般不超过4515一人操作时设备与墙面的距离不小于1.016一人操作并有人通过时两设备间的净距不小于1.217一人操作并有小车通过时两设备间的距离不小于1.918工艺设备与道路间的距离不小于1.019平台到水平人孔的高度0.6～1.520人行道、狭通道、楼梯、人孔周围的操作平台0.7521换热器管箱与封盖端间的距离，室外/室内1.2/0.622管束抽出的最小距离（室外）管束长+0.623离心机周围通道不小于1.524过滤机周围通道1.0～1.825反应罐底部与人行通道距离不小于1.8～2.026反应罐卸料口至离心机的距离不小于1.0～1.527控制室、开关室与炉子之间距离1528产生可燃性气体的设备和炉子间距离不小于8.029工艺设备和道路间距离不小于1.030不常通行的地方，净高不小于1.93.应考虑设备安装、检修等方面对设备布置的要求①要考虑设备安装、检修、拆卸所需要的空间、面积及运输通道。②要考虑设备能否顺利进出车间。在经常搬动设备附近设置大门或安装孔，大门宽度比最大设备宽0.5m。③设备通过楼层或安装在二楼以上时，楼面上要设置吊装孔。④要考虑设备检修、拆卸以及运送物料所需要的起重运输设备。4.厂房建筑对设备布置的要求①笨重或运转时产生很大振动的设备应尽可能布置在厂房的底层，以减少厂房的荷载和振动。②剧烈振动设备的操作台和基础不得与建筑物的柱、墙连在一起。③设备要避开建筑物的柱、主梁，如设备吊装在柱或梁上，其荷重及吊装方式需事先告知土建专业人员并与其商议。④设备不应布置在建筑物的沉降缝或伸缩缝处。⑤设备穿孔必须避开主梁。5.安全、卫生和防腐方面的要求①尽可能使工人背光操作，高大设备避免靠窗布置，以免影响采光。②有效地利用自然对流通风；对放热量大或产生易燃、易爆、有毒气体或粉尘的工段，尽量采用露天布置；不能露天布置时，须采用机械送、排风装置。③有防火、防爆要求的设备——危险等级相同设备尽量集中在一个区域，并设计防爆建筑物、设置防爆墙等措施。④对产生或接触腐蚀性介质的设备，除采用基础防护外，设备周围地面、墙、梁、柱都需采取防护措施。⑤设备布置尽量采用露天布置或半露天框架式布置形式，以减少占地面积和建筑投资。比较安全而又间歇操作和操作频繁的设备一般可以布置在室内。⑥装置内应有安全通道、消防车通道、安全直梯等。（7）有爆炸危险的设备最好露天布置，室内布置要加强通风，防止易燃易爆物质聚集，将有爆炸危险的设备宜与其它设备分开布置，布置在单层厂房及厂房或场地的外围，有利于防爆泄压和消防，并有防爆设施，如防爆墙等。（8）有毒、有粉尘和有气体腐蚀的设备，应各自相对集中布置并加强通风设施和防腐、防毒措施。6、操作条件对设备布置的要求装置布置应该为操作人员创造一个良好的操作条件1、操作和检修通道；2、合理的设备间距和净空高度（见图4.5)；3、必要的平台，楼梯和安全出入；4、尽可能地减少对操作人员的污染和噪音；5、控制室应位于主要操作区附近。操作位置和通道操作位置和通道操作位置和通道操作位置和通道7、车间辅助和生活设施的布置①小车间，生产辅助室和生活福利室可集中布置在车间内。②大车间，生产辅助室和生活福利室可分别单独设置。③