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第四章工藝設(shè)計(jì)及車間工藝布置,工藝設(shè)計(jì)是工廠設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)，是決定全局的關(guān)鍵。工藝設(shè)計(jì)的主要任務(wù)——確定生產(chǎn)方法、選擇生產(chǎn)工藝流程；確定生產(chǎn)設(shè)備的類型、規(guī)格、數(shù)量，選取各項(xiàng)工藝參數(shù)及定額指標(biāo)；確定勞動(dòng)定員及生產(chǎn)班制；進(jìn)行合理的車間工藝布置。從工藝技術(shù)上、生產(chǎn)設(shè)備上、勞動(dòng)組織上保證設(shè)計(jì)廠投產(chǎn)后能正常生產(chǎn)，在產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量上達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。,第一節(jié)工藝設(shè)計(jì)的基本原則和步驟,一、工藝設(shè)計(jì)的基本原則1．安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)2．合理地選擇工藝流程和設(shè)計(jì)指標(biāo)3．為生產(chǎn)挖潛和發(fā)展留有余地4．合理考慮機(jī)械化、自動(dòng)化裝備水平5．注意環(huán)境保護(hù)，減少污染6．要考慮其它專業(yè)設(shè)計(jì)的要求，并為其設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)。,二、工藝設(shè)計(jì)的步驟,初步設(shè)計(jì)時(shí)的步驟為:l．確定各車間生產(chǎn)任務(wù)。2．選擇生產(chǎn)工藝流程及主機(jī)設(shè)備。3．確定主要工藝參數(shù)、定額指標(biāo)及車間工作制度。4．物料平衡計(jì)算。5．設(shè)備選型及計(jì)算。6．車間工藝布置并繪制工藝布置草圖。,7．計(jì)算設(shè)備的電力安裝容量以及蒸汽、壓縮空氣和其它動(dòng)力需要量，計(jì)算人員數(shù)量和運(yùn)輸量。向土建等專業(yè)工種提供資料。8．根據(jù)土建設(shè)計(jì)，繪制正式工藝布置圖。9．主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算。10．編寫工藝設(shè)計(jì)說明書。施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，如設(shè)計(jì)方案無變化，則不用編寫工藝設(shè)計(jì)說明書，而要在工藝布置圖的基礎(chǔ)上，繪制管道系統(tǒng)圖、設(shè)備安裝圖和溜管、支架等非標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量要求，在滿足產(chǎn)品質(zhì)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(yīng)充分體現(xiàn)技術(shù)上的先進(jìn)性和可靠性。要注意吸收類似工廠在實(shí)踐中所積累的豐富經(jīng)驗(yàn)。選用新設(shè)備、新技術(shù)、新工藝時(shí)要充分調(diào)查，反復(fù)論證，認(rèn)真落實(shí)。,生產(chǎn)過程的機(jī)械化與自動(dòng)化：是現(xiàn)代工廠發(fā)展的方向。選擇流程時(shí)應(yīng)從工廠規(guī)模、當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況出發(fā)，盡可能提高機(jī)械化程度，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。如有條件，還應(yīng)考慮自動(dòng)化，暫無條件時(shí)也應(yīng)充分考慮到今后技術(shù)改進(jìn)和發(fā)展的可能性。技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析：選擇工藝流程時(shí)，必須進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，使建廠后各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)經(jīng)濟(jì)合理。此外，還應(yīng)注意到生產(chǎn)調(diào)節(jié)的靈活性。不同方案的分析對(duì)比：工藝流程最后確定，需要經(jīng)過不同方案的分析對(duì)比，使選用的流程可靠、適用、先進(jìn)、合理。,二、確定工藝流程的依據(jù),l．原料的組成和性質(zhì)2．產(chǎn)品品種及質(zhì)量要求3．工廠規(guī)模及技術(shù)裝備水平4．建廠地區(qū)氣候條件5．半工業(yè)加工試驗(yàn),第三節(jié)車間工藝布置,任務(wù)——確定車間的廠房布置和設(shè)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(yùn)輸距離，充分考慮設(shè)備操作、維護(hù)和施工、安裝及其它專業(yè)對(duì)布置的要求。車間工藝布置設(shè)計(jì)是以工藝專業(yè)為主導(dǎo)，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(shè)計(jì)的依據(jù),常用的設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)定有：企業(yè)工藝管理規(guī)程；工廠工藝設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定；工廠設(shè)計(jì)節(jié)能技術(shù)規(guī)定；機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范；壓縮空氣機(jī)站設(shè)計(jì)規(guī)范；建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范；工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范；工業(yè)環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)定；建材工業(yè)勞動(dòng)安全與工業(yè)衛(wèi)生設(shè)計(jì)規(guī)定；工業(yè)污染排放標(biāo)準(zhǔn)等。,基礎(chǔ)資料有：工藝計(jì)算及主機(jī)設(shè)備選型；工藝流程圖；全廠生產(chǎn)車間總平面輪廓圖；設(shè)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(shè)備布置。（一）進(jìn)行車間工藝布置設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)考慮的問題：1．最大限度地滿足工藝生產(chǎn)、設(shè)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(kuò)建留有余地；,4．勞動(dòng)安全與工業(yè)衛(wèi)生設(shè)計(jì)符合有關(guān)的規(guī)范和規(guī)定；5．與總體設(shè)計(jì)相配合，力求做到與相關(guān)車間的連接方便、布置緊湊、運(yùn)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(zhì)、水文等條件對(duì)車間工藝布置的特殊要求；8．征求和了解其它專業(yè)對(duì)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(diǎn)、廠區(qū)面積、廠區(qū)地形地質(zhì)條件和設(shè)備布置。它必須滿足工藝要求，便于組織生產(chǎn)流水線。同時(shí)也應(yīng)符合國家的防火、衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)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:,①設(shè)備本身和生產(chǎn)操作所需的面積；②設(shè)備安裝和檢修所需面積；③其他設(shè)施所需的面積，如變配電室、控制操作室、隔音室及采暖、通風(fēng)、收塵用的面積等；④生產(chǎn)管理及生活用室所需的面積，如車間辦公室、化驗(yàn)室、更衣室、浴室、廁所等；⑤輔助面積，如電工房、機(jī)修間、材料室等；⑥各種通道、樓梯所需的面積。,4）平面布置的要求,①合理規(guī)劃廠房出入門口、通道、樓梯和過橋的位置。②各種地下構(gòu)筑物如排水溝、電纜溝、工藝設(shè)備管道的地溝、地坑等應(yīng)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(chǔ)及設(shè)備基礎(chǔ)發(fā)生矛盾；③廠房平面布置應(yīng)力求規(guī)整，④根據(jù)生產(chǎn)過程的特點(diǎn)和要求，有些工序需留足必要的儲(chǔ)存、堆放面積。⑤可在露天放置的設(shè)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①廠房層高——設(shè)備本身的高度，基礎(chǔ)要求的高度，設(shè)備頂部凸出物的高度，操作和維護(hù)所需的高度。建筑結(jié)構(gòu)(樓板、梁)對(duì)梁的位置及梁、樓板截面尺寸有所估計(jì)；,②走廊、地坑、操作平臺(tái)等通行部分的凈空高度不得低于2.0m，不經(jīng)常通行部分不得低于1.9m?？罩凶呃瓤缭焦坊蜩F路時(shí)，公路路面上方的凈空高度不低于4.5m，鐵路軌頂上方的凈空高度不低于5.5m；③高溫車間廠房(如烘干車間、燒成車間)可適當(dāng)增加高度、并考慮加開天窗，以利通風(fēng)散熱；④廠房中有個(gè)別設(shè)備（如提升機(jī)）較高時(shí)，可考慮局部地提高該部分廠房的高度。,⑤有橋式起重機(jī)的廠房空間高度。⑥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(yīng)力求簡單，避免層數(shù)過多和層高過高。廠房的立面還應(yīng)注意整齊美觀。,,,,（三）設(shè)備布置,設(shè)備布置——把車間內(nèi)的各種設(shè)備按照工藝流程要求加以定位。除了主機(jī)設(shè)備外，還包括附屬設(shè)備、工藝管道、檢修設(shè)備，以及各種連接件和料倉等。主機(jī)設(shè)備要與廠房建筑的主要柱網(wǎng)相對(duì)定位，設(shè)備與設(shè)備之間也要相對(duì)定位。設(shè)備布置主要取決于生產(chǎn)流程和設(shè)備安裝、操作、檢修的需要，同時(shí)也要考慮其它專業(yè)對(duì)布置的要求。,設(shè)備布置的要求：,1．重型設(shè)備以及在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生較大振動(dòng)的設(shè)備如空氣壓縮機(jī)、大型通風(fēng)機(jī)、破碎機(jī)等。2．兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的設(shè)備布置在同一廠房內(nèi)時(shí)。3．布置在走廊和地溝中的膠帶輸送機(jī)、空氣輸送機(jī)斜槽和螺旋輸送機(jī)。4．斗式提升機(jī)地坑應(yīng)有足夠的空間，以便于清料和檢修。5．工藝管道應(yīng)盡量集中布置，力求管線最短、轉(zhuǎn)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(yīng)大于物料自然休止角5～15。,7．設(shè)備沿墻布置時(shí)，應(yīng)注意不要影響門窗的開啟，不妨礙廠房的采光和通風(fēng)。8．為了安裝與檢修時(shí)吊運(yùn)設(shè)備或部件，或在日常生產(chǎn)中吊運(yùn)其它物件，通常在樓板上設(shè)置吊物孔，各層樓板的吊物孔一般上下對(duì)正，可貫通吊運(yùn)。9．在設(shè)備上方不設(shè)置永久性起重設(shè)施時(shí)，應(yīng)預(yù)留足夠的空間和面積，以架設(shè)臨時(shí)起重裝置。10．當(dāng)設(shè)備、管道或溜槽穿越樓板時(shí)，必須注意預(yù)留孔的大小要留有余地，更不能切斷梁柱的結(jié)構(gòu)，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(yīng)注明廠房輪廓線、門窗位置、樓梯位置、柱網(wǎng)間距、編號(hào)以及各層相對(duì)標(biāo)高；2．設(shè)備外形俯視圖和設(shè)備編號(hào)；3．設(shè)備定位尺寸和尺寸線及各種動(dòng)荷載；4．操作平臺(tái)示意圖，主要尺寸和臺(tái)面標(biāo)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(duì)標(biāo)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(yīng)注明廠房輪廓線、門及樓梯位置；柱網(wǎng)間距、編號(hào)；各層相對(duì)標(biāo)高和梁高度等；2．設(shè)備外形側(cè)視圖和設(shè)備編號(hào)；3．設(shè)備中心高度及其定位尺寸，尺寸線及動(dòng)荷載；4．設(shè)備支承方式；5．操作臺(tái)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(jìn)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(jī)設(shè)備和部分大設(shè)備，按比例(1:100)繪制設(shè)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(shè)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(shè)備外型圖案進(jìn)行設(shè)備布置，這時(shí)可反復(fù)考慮設(shè)備的最佳位置，以得到基本滿意的不少于二個(gè)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(chǔ)，征求有關(guān)專業(yè)的意見，從各方面比較優(yōu)缺點(diǎn)，集思廣益選擇一個(gè)較為理想的方案，再根據(jù)有關(guān)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(shù)的發(fā)展，破碎流程和破碎設(shè)備也相應(yīng)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(gè)方面：1．破碎設(shè)備大型化2．破碎流程單段化3．破碎設(shè)備移動(dòng)化4．破碎設(shè)備多功能化5．開發(fā)了自磨技術(shù)和自磨機(jī),（二）破碎系統(tǒng)的選擇與破碎設(shè)備的選型,1．破碎系統(tǒng)的選擇1）物料的性質(zhì)2）物料的粒度（1）進(jìn)料塊度（2）出料粒度（3）破碎系統(tǒng)的破碎比,2．破碎設(shè)備的選型選用破碎設(shè)備時(shí)，主要應(yīng)考慮下列各項(xiàng)因素：l）由全廠主機(jī)平衡計(jì)算確定的破碎車間要求小時(shí)產(chǎn)量，是破碎機(jī)選型的依據(jù)，可據(jù)此確定破碎機(jī)的規(guī)格與臺(tái)數(shù)。2）物料的物理性質(zhì)，即物料的硬度、塊度、雜質(zhì)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(shè)備。4．中碎車間。5．如采用膠帶輸送機(jī)將粗碎機(jī)出料送至中碎機(jī)（或中間倉）時(shí)。,6．在大型工廠中不宜將中碎機(jī)布置在同一廠房內(nèi)的粗碎機(jī)之下。7．檢修及運(yùn)送重大配件。8．大、中型水泥廠的石灰石破碎車間，一般應(yīng)設(shè)置檢修起重機(jī)，起重機(jī)的起重量按需要檢修起吊的最重部件的質(zhì)量來考慮。9．如破碎機(jī)地坑較深且低于地下水位時(shí)，除了在建筑中須考慮防水措施以外，必要時(shí)可設(shè)置小水泵，以便排除地坑內(nèi)可能出現(xiàn)的積水。10．粗碎機(jī)、中碎機(jī)、輸送機(jī)、中間倉。,,設(shè)有錘式破碎機(jī)的石灰石破碎車間布置圖,,設(shè)有錘式破碎機(jī)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(shí)，主要應(yīng)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(yù)烘干至水分6～8%。2．當(dāng)采用先烘干后粉磨的流程時(shí)，烘干系統(tǒng)應(yīng)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(duì)水分的要求一般為：石灰石小于1%、粘土原料小于1.5%、鐵質(zhì)原料小于2%、煤小于1～2%、礦渣小于2%。,3．回轉(zhuǎn)烘干機(jī)的順流式或逆流式布置。4．燃燒室（熱風(fēng)爐）塊煤燃燒室、噴燃燃燒室及沸騰式燃燒室。5．劣質(zhì)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(zhuǎn)式烘干機(jī)的選型計(jì)算1．回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)的產(chǎn)量和水分蒸發(fā)量的計(jì)算1）回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)的產(chǎn)量，終水分烘干物料，絕對(duì)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(duì)干物料、濕物料表示的烘干機(jī)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(jī)每小時(shí)的水分蒸發(fā)量，可用下列公式計(jì)算：,=,,,,,—,W=1000G,,式中,,——按每千克烘干物料計(jì)算的水分蒸發(fā)量(kg水/kg干物料)；,W——烘干機(jī)每小時(shí)的水分蒸發(fā)量（kg水/h）。,3）回轉(zhuǎn)烘干機(jī)產(chǎn)量，可按單位容積水分蒸發(fā)量指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算：,,G=,式中V——按回轉(zhuǎn)烘干機(jī)的容積，（m3）；A——回轉(zhuǎn)烘干機(jī)單位容積蒸發(fā)強(qiáng)度，（kg水/m3.h）。A值隨烘干機(jī)的結(jié)構(gòu)型式和物料的種類、初水分而異。參見表4—2至表4—4。,2．回轉(zhuǎn)烘干機(jī)規(guī)格的計(jì)算,,,1）當(dāng)需要烘干的濕物料量（或要求烘干機(jī)的產(chǎn)量）以及物料烘干前的初水分和終水分已知時(shí)，回轉(zhuǎn)烘干機(jī)的容積可用下式計(jì)算：,V=,=,=,2）選擇烘干機(jī)的長徑比——5～8。,（三）烘干車間的布置,1．原料、煤粉，窯尾預(yù)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(yīng)設(shè)捅料孔；4．烘干機(jī)的喂料和輸送設(shè)備，一般采用電磁振動(dòng)喂料機(jī)或圓盤喂料機(jī)和膠帶輸送機(jī)。膠帶輸送機(jī)中心線與烘干機(jī)中心線之間應(yīng)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(jī)的喂料管在檢修時(shí)能從燃燒室頂部抽出；,5．燃燒室用塊煤時(shí)，一般采用膠帶輸送機(jī)供煤。燃燒室用煤粉時(shí)，可考慮單獨(dú)設(shè)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(shè)置煤粉倉；6．烘干機(jī)中心距應(yīng)考慮檢修、燃燒室出渣及收塵設(shè)備布置等方面的要求；7．為了使烘干機(jī)的基礎(chǔ)不致太高，烘干機(jī)出料的輸送設(shè)備一般布置在地面以下的地溝內(nèi)，并在溝上適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)加設(shè)人行過橋；8．烘干系統(tǒng)廠房應(yīng)考慮通風(fēng)散熱，廠房頂部應(yīng)加設(shè)天窗；9．電收塵或袋收塵器,,