第三章-工艺流程设计及设备布置设计.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,过程装备成套技术,*,第三章 工艺流程设计及设备布置设计,内容提要,3.1,工艺流程设计与工艺流程图,3.2,工艺平衡计算,3.3,工厂总平面布置,3.4,设备布置设计及设备布置图,3.5,生产车间工艺流程及工艺布置,2026/10/23,1,过程装备成套技术,教学要求,本章重点掌握工艺流程设计的基本原则及工艺流程图绘制的基本要求，能读懂工艺流程图，并能绘制简单的工艺流程；掌握工艺平衡计算；掌握工厂总平面布置、设备布置设计的基本原则与要求，了解设备布置图的功能及绘制的基本要求能读懂总平面布置图、设备布置图，井能绘制工艺流程图、工厂总平面图，简单的设备布置图。,2026/10/23,2,过程装备成套技术,工艺流程设计是工艺设计的关键步骤和核心技术部分，是在确定的原料路线和技术路线基础上的物化劳动，是决定整个车间,(,装置,),基本面貌的关键性步骤，对设备设计和管道设计等单项设计也起着决定性的作用。主要包括,工艺流程设计及工艺流程图；工艺平衡计算；工厂总平面布置；设备布置设计及设备布置图；生产车间工艺流程及工艺布置,。,2026/10/23,3,过程装备成套技术,第一节 工艺流程设计及工艺流程图,工艺 流程设计的主要任务：,确定生产流程中各个生产过程的具体内容、顺序和组合方式以达到加工原料制得所需产品的目的,;,绘制工艺流程图以图解的形式表示生产过程中，当原料经过各个单元操作过程制得产品时，物料和能量发生的变化及其流向，以及采用了哪些过程和设备。还要求通过图解形式表示出管道和计量,控制流程。,2026/10/23,4,过程装备成套技术,2.,工艺流程图的内容和深度,由浅入深、由定性到定量逐步分段进行的，因此按设计的不同阶段，流程图的深度也有所不同。一般可将流程图分为：,工艺流程草图、工艺物料流程图、带控制点工艺流程图和管道仪表流程图,。,2026/10/23,6,过程装备成套技术,2.1,工艺流程草图,在设计的初始阶段绘制流程草图，或叫工艺流程方块图,，,为物料衡算、能量计算,、,工艺计算服务不编入设计文件。,2.2,工艺物料流程图,以图形与表格相结合的形式来反映物料衡算结果的,流程图,。,为进一步设计提供依据，为日后生产操作作参考,。,2.3,带控制点工艺流程图,在车间布置设计时，作为设计成果编入初步设计阶段的设计文件中。由物料流程、控制点和图例三部分组成。,2.4,管道仪表流程图,详细描绘全部生产过程，着重表达全部设备的全部管道连接关系，测量、控制及调节的全部手段。是设备布置设计和管道布置设计的基本资料，也是仪表测量点和控制调节器安装的指导性文件,又叫施工流程图,现行设计中通常将,后二者合并简化程序,.,2026/10/23,7,过程装备成套技术,3,工艺流程图绘制,3.1.,工艺流程草图,3.1.1,设备示意图按设备大致几何形状画出，甚至画方块图也可以；,3.1.2.,流程管线及流向箭头，包括全部物料管线和部分辅助管线，如水、汽、气等；,3.1.3,文字注释，如设备名称、物料名称、来自何处、去何处等。,工艺流程草图由左至右展开，设备,轮廓线用粗实线、物料管线用细实线，气液管线用虚线画出。在图的下方或其他显著位置，列出各设备的位号或序号。,设备位号线,1,设备类别代号；一般取设备英文名称或汉语拼音前,1,2,个字母,2-,设备所在主项的编号，主项编号采用两位数字；,3,主项内同类设备顺序号，按同类设备在工艺流程中流向的先后顺序编制，采用两位数字；,4,相同设备的数量尾号；两台或两台以上相同设备并联时，它们的位号前三项完全相同，用不同的数量尾号予以区别。按数量和排列顺序依次以大写英文字母,A,、,B,、,c,作为每台设备的尾号。,2026/10/23,8,过程装备成套技术,3.2,工艺物料流程图,工艺物料流程图一般以车间为单位绘制，保证图样清晰设备尽可能具有外形特征，设备在图上要标注位号和名称，有时还要注明某些特性数据。,物料经过设备产生变化时，则需标注物料变化前后各组分的名称、流量、质量分数、可在流程的起始部分和物料产生变化的设备后从流程线上用指引线引出，列表表示。若在图形部分列表困难时，可在流程图上，按流程顺序编制序号，并列表注释序号，物料主要参数 可在流程线旁注出。,2026/10/23,10,过程装备成套技术,3.3,带控制点的工艺流程图及管道仪表流程图,管道仪表流程图是用图示的方法表示工艺流程和所需的全部设备、机器、管道、管件和仪表。它是设计和施工的依据，也是操作运行及检修的指南。绘制原则同上,但详细些,一般设备图例只取相对比例。,当一个流程中包括有两个或两个以上相同的系统时，可以绘制出一个系统的流程图，其余系统以细双点划线的方框表示，框内注明系统名称及其编号。,当这个流程比较复杂时，可以绘制一张单独的局部系统流程图。在总流程图中，局部系统采用细双点划线方框表示，框内注明系统名称、编号和局部系统流程图图号。如图,2026/10/23,11,过程装备成套技术,对于需隔热的设备和机器要在其相应部位画出一段隔热层图例,。,管道仪表流程图中的管道应标注管道组合号,分四个部分即管道号、管径、管道等级和隔热或隔声，管道号和管径为一组，用一短横线隔开；管道压力等级代号和隔热为另一组，用一短横线隔开，两组间留适当的空隙。一般标注在管道的上方。,也可将管道号、管径、管道等级和隔热,(,或隔声,),分别标注在管道的上下方，如：,管道号由,3,个单元组成,:,第,1,单元为物料代号，如,PG,工艺气体、,PW,工艺水；,SW,软水、,HW,回水,CW,循环冷却水,SC,代表蒸汽,第,2,单元为主项编号，按工程主项编号填写，采用两位数字，,第,3,单元为管道顺序号，相同类别的物料在同一主项内以流向先后为序编号、采用两位数宇，从,01,开始至,99,为止。,2026/10/23,13,过程装备成套技术,每根管道都要以箭头表示出其物料流向,(,箭头画在管线上,),。以空心箭头标出物流方向,(,入或出,),，注明管道编号。,管道上的阀门、管件、管道附件的公称通径与所在管道公称通径不同时要注出它们的尺寸，如有必要还需要注出它们的型号。,绘出和标注全部与工艺有关的检测仪表、调节控制系统、分析取样点和取样阀,(,组,),。其符号、代号和表示方法要符合自控专业规定。,取样点绘制及代号如图示,其中,A,表示人工取样点，,1301,为取样点编号,(13,为主项编号，,01,为取样点序号,),。,2026/10/23,15,过程装备成套技术,第二节 工艺平衡计算,1,物料平衡,物料平衡计算是工厂设计必不可少的工艺计算内容之一。是主机平衡与储库平衡计算的基础和依据。,2026/10/23,16,过程装备成套技术,1.1,烧成车间生产能力和工厂生产能力计算,1.1.1,要求的熟料年产量：,(3-1),式中,Qy,要求的熟料年产量,(t,熟料年,),；,Gy,工厂规模,(t,水泥年,),；,d,水泥中石膏的掺入量,(%),，,e,水泥中混合材的掺入量,(%),，,p,水泥的生产损失,(%),，可取为,3,5%,。,当计划任务书规定的产品品种有两种或两种以上、但所用的熟料相同时，可按式,(3-1),分别求出每种水泥要求的熟料年产量，然后计算熟料年产量的总和。,2026/10/23,18,过程装备成套技术,1.1.2,窑的台时能力可按式,(3-2),计算：,(3-2),式中,Qy,要求的熟料年产量,(t,y),；,Qh0,工艺要求的台时产量,(t,h),；,窑的年运转率，以小数表示。湿法窑,0.90,机立窑,0.8-0.85,；悬浮预热器窑，预分解窑,0.8,0.85,根据,Qh0,选取窑产能规格表中,1Qh1 Qh0,如确实选不到满足此条件的,1Qh1,则选,2Qh1 Qh0,或者更改设计任务书并报告,2026/10/23,19,过程装备成套技术,1.1.3,烧成系统生产能力,:,Qh=n*Qh1 (3-3),Qd=24Qh (3-4),Qy=8760Qh (3-5),2026/10/23,20,过程装备成套技术,1.1.4,工厂能力,工厂能力由,反求得,Gd=24Gh (3-8),Gy=8760Gh (3-9),2026/10/23,21,过程装备成套技术,1.2,原燃料消耗定额,1.2.1,原料消耗定额,1.2.1.1,考虑煤灰掺入时,1t,熟料的干生料理论消耗量,式中,:,K,T,干生料理论消耗量,(t/t,熟料,);,G,A,煤灰掺入量,(%);,L,干生料烧失量,(%);,2026/10/23,22,过程装备成套技术,窑 型,熟料烧成热耗,窑 型,熟料烧成热耗,KJ/,熟料,Kcal/,熟料,KJ/,熟料,kcal/,熟料,湿法长窑,干法长窑,带余热锅炉窑,立波尔窑,5000-5900,4600-5000,5900,6700,3600,3800,1200,1400,11001200,14001600,850-900,悬浮预热窑,预分解窑,机械立窑,3300-3600,3100-3300,3600-3800,780,850,740780,850-900,窑 型,煤灰沉落率,(Z),窑 型,煤灰沉落,湿法长窑,(i,D,：,30-50),有链条,湿法短窑,(i,D30),有链条,湿法短窑带料浆蒸发机,立波尔窑,100,80,70,80,干法中空窑,干法短窑带立筒或旋风预热器,预分解窑,立 窑,30-40,90,90,100,表,3-1,各种窑型的单位熟料热耗数值,表,3-2,不同窑型不设电收尘时的煤灰沉落率,(%),2026/10/23,24,过程装备成套技术,表,3-3,煤的工业分析统计资料值,挥 发 物,固 定 碳,灰分,A,y,热值,Q,Y,DW,水 分,22.42%,49.0296,28.56,20930kJ,kg,0.6%,2026/10/23,25,过程装备成套技术,1.2.1.2,考虑煤灰掺入时，,1t,熟料的干生料消耗定,：,式中,:KO,干生料消耗定额,(t,t,熟料,),；,PO,生料的生产损失,(%),，可参考下列数值：回转窑有电收尘时,3,5%;,无收尘设备时,610%,；立窑,:6%,。,1.2.1.3,各种干原料消耗定额,KI=KO*X (3-12),式中,KI,某种干原料的消耗定额,(t/t,熟料,),；,KO,干生料消耗定额,(t/t,熟料,),；,x,干生料中该原料的配合比,(%),2026/10/23,26,过程装备成套技术,1.2.3,干混合材消牦定额,式中,Ke,干混合材消耗定额,(kg,kg,熟料,),。,Pe,石膏生产损失,%;,2026/10/23,28,过程装备成套技术,10.8上次课程检查与回顾,第三章 工艺流程设计及设备布置设计,3.1,工艺流程设计与工艺流程图,工艺流程设计的原则,(8,点,),3.2,工艺平衡计算,2026/10/23,29,过程装备成套技术,1.2.4.,烧成用干煤消耗定额,式中,Kf1,烧成用干煤消耗定额,(kg,kg,熟料,),；,q,熟料烧成热耗,(kJ/,熟料,),；、,干煤低位热值，（,KJ/,干煤）；,Pf,煤的生产损失,%,，一般取,3%,。,2026/10/23,31,过程装备成套技术,1.2.5.,烘干用干煤消耗定额,(3-16),式中,Kf2-,烘干用干煤消耗定额,(/,熟料,),；,Mw,须烘干的湿物料量,(t/y),Qs,烧成系统生产能力，,(t,熟料,/y);,WiW3-,分别表示烘干前、后物料的含水量,(%),；,qh,蒸发,lkg,水分的耗热量,(kJ/,水分,),；因烘干品种,、初水分烘干机不同而变,可参考烘干机经验数据，而准确的数据应通过具体烘干机的热工计算求得。,2026/10/23,32,过程装备成套技术,式中:Kw、Kd分别表示湿物料.干物料消耗定额(kgkg熟料)；,wo该湿物料的天然水分(%)。,(3-17),上述各种干物料消耗定额换算为含天然水分的湿物料消耗定额时，可用下式：,2026/10/23,33,过程装备成套技术,消耗定额,t/t,熟料,物料平衡表,(t),备,注,干 料,含天然水分料,干料,含天然水分料,小时,日,年,小时,日,年,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,14,石灰石,粘 土,铁 粉,生 料,石 膏,混合材,.,熟 料,水 泥,烧成用煤,烘干用煤,燃煤合计,备注中可列出：各生料组分，物料配合比，生熟料消耗定额，烧成热耗和烘干热耗、煤的低热值等。,1.3,原燃材料需要量的计算和物料平衡表的编制,2026/10/23,34,过程装备成套技术,2,、主机平衡,计算步骤：根据车间工作制度，选取主机的年利用率，并根据物料年平衡量，求出该主机要求的小时产量。,2026/10/23,35,过程装备成套技术,主机名称,年利用率,生产周制日倜,生产班制,石灰石破碎机,生料磨闭路,开路,湿法窑,干法窑,机械立窑,煤 磨,水泥磨 闭路,开路,回转烘干机,包装机,0.2,0.24,0.40.48,0.78,0.80,0.90,0.85,0.80,0.85,0.65,0.75,0.82,2,因为设备台数过多，将使工艺布置和生产管理复杂化，并将影响到各项技术经济指标。当,n,初算大于,1,或,2,而圆整时,需对运转率核算,.,2026/10/23,74,过程装备成套技术,三 生产车间工艺布置,生产车间工艺布置是工艺设计的重要组成部分，它的任务是确定车间的厂房布置和设备布置。,车间工艺布置关系到工厂建成后能否正常生产、工人操作是否方便、安全以及设备维护、检修是否方便，并对环保，施工、安装、扩建、建设投资和经济效益等都有着极大的影响。,因此要求车间工艺布置做到生产流程顺畅、紧凑，尽可能满足设备操作，维护和施工、安装及其它专业对布置的要求。,2026/10/23,75,过程装备成套技术,1,生产车间工艺布置设计的依据,1.1 常用的设计规范和规定,水泥企业工艺管理规程、工艺设计技术规定；节能技术规定；机械设备安装工程施工及验收规范；建筑设计防火规范；工业企业设计卫生标准；工业企业噪声控制设计规范；水泥工业劳动安全与工业卫生设计规定;水泥工业污染排放标准。,2026/10/23,76,过程装备成套技术,1.2,基础资料,1.2.1,工艺平衡计算,(,物料平衡、主机平衡，储库平衡,),；,1.2.2,工艺流程图；,1.2.3,主机设备选型；,1.2.4,全厂生产车间总平面轮廓图；,1.2.5,设备选型图册、样本；,1.2.6,同类型生产车间工艺布置参考图,2026/10/23,77,过程装备成套技术,2,生产车间工艺布置要点,2.1,最大限度地满足工艺生产、设备维修的要求；,2.2,充分有效地利用本车间建筑面积和建筑体积；,2.3,要为本车间技术经济指标的先进合理创造条件；,2.4,对本车间将来的发展和厂房的扩建留有余地；,2.5,本车间所采用的劳动安全和工业卫生等措施应符合有关的规范和规定；,2.6,本车间与相关车间在总平面图布置中的位置要适当，力求做到布置紧凑，缩短运输距离；,2.7,避免人流和物流平面交叉；,2.1.8,充分注意建厂地区的气象，地质、水文等条件对车间工艺布置的特殊要求；,2.9,征求和了解其它专业对车间工艺布置的要求。,2026/10/23,78,过程装备成套技术,3,厂房布置要点,3.1.,厂房的平面布置,厂房的平面布置主要是确定厂房的面积和柱网布置,(,跨度、柱距,),。,3.1.1,建筑面积应力求合理紧凑。即在满足工艺要求和其他要求的前提下，尽量减少建筑面积。,2026/10/23,79,过程装备成套技术,3.1.2 适当布置厂房出入口、通道和楼梯位置。,3.1.3 各种地下构筑物如排水沟，电缆沟、工艺设备管道的地沟、地坑等应统一考虑，合理安排以节约基建工程量，并避免与建筑物基础及设备基础发生矛盾。,3.1.4 厂房平面布置力求规整，并应考虑将来扩建的可能性，留有扩建的余地，还应考虑在扩建时尽量不妨碍原有生产的正常进行，不拆除原有建筑物和施工方便等。,3.1.5 可在露天放置的设备，不必建造厂房，以节约投资,2026/10/23,80,过程装备成套技术,3.2,厂房的立面布置,厂房的立面布置即空间布置，主要都确定厂房的层数和高度。,3.2.1,在考虑厂房层高时，不仅要考虑设备本身的高度而且要考虑基础要求的高度、设备顶部凸出物的高度、工人在操作和维护检修时所需的高度。此外应特别注意建筑结构,(,楼板、粱,),本身的高度对厂房净空高度的影响，故在进行厂房空间布置时，必须对梁的位置及梁、板截面尺寸有所估计。,3.2.2,走廊，地坑、操作平台等通行部分的净空高度不得低于,2m,，不经常通行部分不得低于,1.9m,。空中走廊跨越公路或铁路时，路面或轨顶面上方的净空高度，公路不低于,3.5m,铁路为不低于,5.5m,。,3.2.3,高温车间厂房,(,如烘干机房，热风炉房，窑房,),可适当增加层高，并考虑加开天窗，以利通风散热。,3.2.4,在符合工艺要求的情况下，厂房立面应力求简单，避免层数过多和高度过高，以便于施工和达到经济合理的效果。此外，厂房主立面应适当注意整齐美观。,2026/10/23,81,过程装备成套技术,3.3,设备布置,设备布置就是要把车间内的各种设备按照工艺流程要求加以定位。除了主要设备以外，也包括附属设备、工艺管道，检修设备以及各种连接件和料仓等。主机设备要与厂房建筑物的主要柱网相对定位，设备与设备之间也要相对定位。,设备布置主要取决于生产流程和设备安装，操作、检修的需要，同时也要考虑其它专业对车间工艺布置的要求。,2026/10/23,82,过程装备成套技术,3.3.1,重型设备以及在运转中产生较大振动的设备如空气压缩机，大型通风机、破碎机等，应尽可能布置在厂房的地面。如不能布置在地面时，其支承结构应与厂房结构分开，以减少厂房的荷载及振动。,安装大型设备,(,如磨机等,),的厂房，设备基础和建筑物基础应同时施工，并在设备就位或已搬进厂房内以后，再继续进行厂房地面以上的土建施工。,3.3.2.,两台或两台以上设备布置在同一厂房内时，应注意设备之间的间距，不能互相影响 运转和维修，同时要充分考虑工人操作，检修的要求和通行的便利，并要避免设备基础之间以及设备基础和建筑物基础发生矛盾。,2026/10/23,83,过程装备成套技术,3.3.3 布置在走廊和地沟的胶带运输机，空气输送机斜槽和螺旋输送机，其人行道一侧座有600800mm的净空距离，不通行一侧应有200300mm的净空距离。胶带输送机上方与料仓或与工艺设备相连接时，净空距离应适当加大。,胶带输送机倾斜布置时，应根据输送物料的种类和粒度情况，选择适当的斜度。,3.3.4.斗式提升机地坑应有足够的空间，以便于清料和检修。斗式提升机地坑的一侧应保证在抽出下链轮轴时有足够的净空距离。,2026/10/23,84,过程装备成套技术,3.3.5.,工艺管道应尽量集中布置，力求管线最短、转弯最少且布置整齐。,收尘管道为了避免粉尘沉积，一般应作倾斜布置，其倾角一般应不小于,45,，煤尘管道应不小于,50,3.3.6,溜管和溜槽的倾角，圆锥形包壁倾角以及角锥形包壁交线倾角，一般均应大于物料自然休止角,5,15,：；,3.3.7,设旨沿墙布置时，应注意不要影响门窗的开启，不妨碍厂房的采光和通风。,2026/10/23,85,过程装备成套技术,3.3.8.,为了安装与检修时吊运设备或部件，或在日常生产中吊运其它物件，通常在楼板上设置吊物孔，各层楼板的吊物孔一般上下对正，可贯通吊运。吊物孔要在周围设置活动栏杆或设置活动盖板。尺寸较大的设备或部件，可由室外直接起吊，通过外墙预留的安装门洞进入楼层。,3.3.9.,在设备上方不设置永久性起重设施时，应预留足够的空间和面积，以架设临时起重装置。在设备上方设置吊钩时，应考虑起吊高度能使被吊件在横向移位时不受阻碍。当设,单轨行车时，其起吊高度应大于运输线上最高设备的高度。,3.3.10,当设备、管道或溜槽穿越楼板时，必须注意预留孔的大小要留有余地，更不能切断梁柱的结构，否则，将造成安装困难或使用不合理等不良后果。,2026/10/23,86,过程装备成套技术,4,车间工艺布置图的内容及绘制要点,4.1,车间平面图包括以下内容,4.1.1,车间工艺平面布置图，应注明厂房轮廓线、门窗位置、楼梯位置、柱网间距、编号以及各层相对标高；,4.1.2,设备外形俯视图和设备编号；,4.1.3,设备定位尺寸和尺寸线及各种动荷载；,4.1.4,操作平台示意图，主要尺寸和台面标高；,4.1.5,吊车和吊车梁的平面位置；,4.1.6.,地坑、地沟的位置和尺寸以及其相对标高，,4.1.7.,吊装孔的位置和尺寸，吊钩的位置及荷载；,4.1.8.,辅助室，生活室的位置及尺寸。,2026/10/23,87,过程装备成套技术,4.2,车间立面图包括以下内容,4.2.1,车间工艺立面图，应注明厂房轮廓线，门及楼梯位置；柱网间距，编号；各层相对标高和梁高度等；,4.2.2.,设备外形侧视图和设备编号；,4.2.3.,设备中心高度及其定位尺寸，尺寸线及动荷载。,4.2.3.,设备支承方式；,4.2.5.,操作台立面示意图和主要尺寸，,4.2.6,，吊车梁的立面位置及高度；，,4.2.7,，地坑、地沟的位置及深度。,2026/10/23,88,过程装备成套技术,4.3,车间工艺布置图绘制要点：,4.1,根据本车间在总平面上的位置，生产工艺流程和物料进出方向，确定本车间的方向，厂房跨度和柱距,画车间外廓图,4.2,把已选定的主机设备和部分大设备，按比例绘制设备外形图，进行多方案摆放并优选。,4.3,绘制车间工艺、立面轮廓草图。,4.5,征求有关专业的意见比较、选择、修改、完善方案。,4.6,绘制成正式的车间工艺布置图。,；,2026/10/23,89,过程装备成套技术,本章重点,掌握工艺流程设计的基本原则及工艺流程图绘制的基本要求，能读懂工艺流程图，并能绘制简单的工艺流程；掌握设备布置设计的基本原则与要求，了解设备布置图的功能及绘制的基本要求能读懂设备布置图，井能绘制简单的设备布置图,2026/10/23,90,过程装备成套技术,复习与思考,1,简述工艺流程设计的原则,2,试对年产量为,50,万吨普通硅酸盐水泥厂工艺设计作物料平衡计算,3,总平面设计主要包括哪内容,3.,由图示风向玫瑰图考虑厂前区适宜放在何处？,5,过程工业工厂总平面设计的基本原则有哪些：,6,设备布置的原则有哪几点,7,举例说明工艺及流程设计与车间工艺布置的关系,8,简述工艺设备选型的一般步骤,9,进行车间工艺布置设计时需要重点考虑哪些问题：,10,设备布置应注意哪些问题,11,车间平面图包括哪些内容,12,车间立面图包括哪些内容,2026/10/23,91,过程装备成套技术,