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1、车间布置设计新稿1220 第五章 车间布置设计第一节 车间布置设计概述一、化工车间的组成一个较大的化工车间（装置）通常包括下列组成。1、生产设施，包括生产工段、原料和产品仓库、控制室、露天堆场或贮罐区等。 2、生产辅助设施，包括除尘通风室、变电配电室、机修仪修室、化验室和贮藏室等。 3、生活行政福利设施，包括车间办公室、工人休息、更衣室、浴室、厕所等。4、其它特殊用室，如劳动保护室、保健室等。车间平面布置就是将上述车间（装置）组成在平面上进行组合布置。二、车间布置设计的依据(一)应遵守的设计规范和规定在进行车间布置设计时，设计人员应遵守有关的设计规范和规定，如建筑设计防火规范(GBJ 16-8

2、7)、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)基础资料对初步设计需要带控制点工艺流程图，对施工图设计需要管道仪表流程图；物料衡算数据及物料性质（包括原料、中间体、副产品、成品的数量及性质，三废的数据及处理方法）；设备一览表（包括设备外形尺寸、重量、支撑形式及保温情况）；公用系统耗用量，供排水、供电、供热、冷冻、压缩空气、外管资料；车间定员表（除技术人员、管理人员、车

3、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）；厂区总平面布置图（包括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）。三、车间布置设计的内容及程序在完成初步设计工艺流程图和设备选型之后，进一步的工作就是将各工段与各设备按生产流程在空间上进行组合、布置，并用管道将各工段和各设备连接起来。前者称车间布置，后者称管道布置（配管设计）。两者是分别进行的，但有时要综合起来，故统称布置设计。车间布置分初步设计和施工图设计两个阶段，配管设计属于施工图设计的内容。(一)初步设计阶段的车间布置设计内容及程序根据带控制点的工艺流程图、设备一览表等基础设计资料，以及物

4、料贮存运输、辅助生产和行政生活等要求，结合有关的设计规范和规定，进行车间布置的初步设计。初步设计阶段的布置设计的任务是确定生产、辅助生产及行政生活等区域的布局；确定车间场地及建(构)筑物的平面尺寸和立面尺寸；确定工艺设备的平面布置图和立面布置图；确定人流及物流通道；安排管道及电气仪表管线等；编制初步设计布置设计说明。在初步设计阶段，车间布置设计的主要成果是初步设计阶段的车间平面布置图和立面布置图。(二)施工图设计阶段的车间布置设计内容及程序初步设计经审查通过后，即可进行施工图设计。施工图设计阶段的车间布置设计是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，其任务是确定设备管口、操作台

5、、支架及仪表等的空间位置；确定设备的安装方案；确定与设备安装有关的建筑和结构尺寸；确定管道及电气仪表管线的走向等。 在施工图设计中，一般先由工艺专业人员绘出施工阶段车间设备的平面及立面布置图，然后提交安装专业人员完成设备安装图的设计。在施工图设计阶段，车间布置设计的主要成果是施工图阶段的车间平面布置图和立面布置图。四、厂房的整体布置和厂房轮廓设计(一)厂房的整体布置根据生产规模和生产特点以及厂区面积、厂区地形、地质等条件考虑厂房的整体布置，采用分离式或集中式，亦即将车间各工段及辅助车间分散在单独的厂房内或集中合并在一个厂房内。一般地说，凡生产规模较大，车间各工段生产特点有显著差异(如防火等级等

6、)，厂区面积较大，山区等情况下，可适当采用分离式。反之，凡生产规模较小，车间各工段联系频繁，生产特点无显著差异，厂区面积较小，厂区地势平坦者，可适当采用集中式。必须根据车间外部条件和车间内部条件，全面考虑车间各厂房和各建筑物的相对位置和布局。化工厂的设备布置一般应优先考虑露天布置，在气温较低的地区或有特殊要求者，均将设备布置在室内；一般情况可采用室内与露天联合布置。在条件许可情况下，采取有效措施，最大限度地实现化工厂的联合露天化布置。设备露天布置有下列优点：可以节约建筑面积，节省基建投资；可节约土地，减少土建施工工程量，加快基建进度；有火灾爆炸危险性的设备、露天布置可降低厂房耐火等级，降低厂房

7、造价；有利于化工生产的防火、防爆和防毒（对毒性较大或剧毒的化工生产除外)；对厂房的扩建、改建具有较大的灵活性。 生产中一般不需要经常操作的或可用自动化仪表控制的设备，如塔、换热器、液体原料储罐，成品贮罐、气柜等都可布置在室外。需要大气调节温湿度的设备，如凉水塔、空气冷却器等也都露天布置或半露天布置。 不允许有显著温度变化，不能受大气影响的一些设备，如反应罐、各种机械传动的设备、装有精密度极高仪表的设备及其他应该布置在室内的设备，则应布置在室内。(二)厂房的平面布置（1）厂房的平面抡廓 厂房的平面形式主要有长方形、L形、T形和形，其中长方形厂房具有结构简单、施工方便、设备布置灵活、采光和通风效果

8、好等优点，因此是最常用的厂房平面形式，尤其适用于中小型车间。当厂房较长或受工艺、地形等条件所限，厂房的平面形式也可采用 L形、T 形、 形等特殊形式，此时应充分考虑采光、通风、交通通道、进出口等问题。 在确定厂房的平面形式时，既要考虑生产工艺要求，又要考虑地形等自然条件以及土建施工的可行性、合理性和经济性。因此，工艺、土建等专业的设计人员应密切配合，对各种方案进行认真的分析和比较，以确定适宜的厂房平面形式。（2）厂房的柱网和厂房宽度 根据设备布置的要求，确定厂房的柱网布置。同时要尽可能符合建筑模数的要求。这是因为可以利用建筑上的标准预制构件，节约建筑设计和施工力量，加速设计和施工进度。为提高自

9、然采光和通风效果，并考虑到建筑的经济性，厂房的宽度不能太大。一般情况下，单层厂房的宽度不宜超过30m，多层则不宜超过24m。厂房的常见宽度有6m、9m、12m、15m、18m和24m。宽度较小的单层厂房内一般不设立柱，即采用单跨，跨度为厂房的宽度。宽度较大的单层厂房或多层厂房，厂房内常设有立柱，柱子的间距一般为6m。对有内走廊的厂房，内走廊间的跨度一般为3m(内走廊宽度)。 厂房的宽度通常为23跨，柱网按6-6、6-3-6、6-6-6的形式布置。如6-3-6表示厂房有三跨，跨度分别为6m、3m和6m，中间的3m为内走廊的宽度(图5-1a)。厂房的长度由生产规模和工艺要求决定，柱距一般为6m(图

10、5-1b)。常见工业厂房的柱网如图5-1所示。(a) 内廊式柱网 (b) 方格式柱网图5-1 常见工业厂房的柱网示意图(三)厂房的立体布置化工厂厂房可根据工艺流程的需要设计成单层、多层或单层与多层相结合的形式。一般来说单层厂房利用率较高，建设费用也低，因此除了工艺流程的需要必须设计为多层外，工程设计中一般多采用单层。有时因受建设场地的限制或者为了节约用地，也有设计成多层的。对于为新产品生产而设计的厂房，由于在生产过程中对于工艺路线还需不断地改进、完善，所以一般都设计一个高单层厂房，为便于移动、拆装，用钢操作平台代替钢筋混凝土操作平台或多层厂房的楼板，以适应工艺流程变化的需要。厂房层数的设计要根

11、据工艺流程的要求、投资、用地的条件等各种因素，进行综合的比较后，才能最后决定。常见厂房的剖面形式如图5-2所示。 (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图5-2 常见厂房的剖面形式厂房的高度主要取决于工艺设备的布置要求。在确定厂房高度时，首先要考虑工艺设备本身的高度以及生产工艺对设备的位差要求。此外，还要考虑设备安装、检修所需的高度以及仪表、阀门、管道等凸出部分的高度。一般情况下，多层厂房的层高可用56m，最低不得低于4.5m。对于高温及含有毒气体的厂房，层高还应适当增加。第二节 车间设

12、备布置设计 一、车间设备布置设计的内容 车间设备布置就是确定各个设备在车间平面与立面上的位置；确定场地与建、构筑物的尺寸；确定管道、电气仪表管线、采暖通风管道的走向和位置。 具体地说，它主要包括：1、确定各个工艺设备在车间平面和立面的位置。2、确定某些在工艺流程图中一般不予表达的辅助设备或公用设备的位置。3、确定供安装、操作与维修所用的通道系统的位置与尺寸。4、在上述各项的基础上确定建筑物与场地的尺寸。5、其它。设备布置的最终成果是设备布置图。 二、车间设备布置的要求1.满足生产工艺要求 (1) 设备排列顺序 设备应尽可能按照工艺流程的顺序进行布置，要保证水平方向和垂直方向的连续性，避免物料的

13、交叉往返。为减少输送设备和操作费用，应充分利用厂房的垂直空间来布置设备， (a)(b)(c)图5-3 设备在厂房内的排列方法 设备间的垂直位差应保证物料能顺利进出。一般情况下，计量罐、高位槽、回流冷凝器等设备可布置在较高层，反应设备可布置在较低层，过滤设备、贮罐等设备可布置在最底层。多层厂房内的设备布置既要保证垂直方向的连续性，又要注意减少操作人员在不同楼层间的往返次数。(2) 设备排列方法 设备在厂房内的排列方法可根据厂房宽度和设备尺寸来确定。对于宽度不超过9m的车间，可将设备布置在厂房的一边，另一边作为操作位置和通道，如图5-3 (a)所示。对于中等宽度(1215m)的车间，厂房内可布置两

14、排设备。两排设备可集中布置在厂房中间，而在两边留出操作位置和通道，如图5-3 (c)所示。也可将两排设备分别布置在厂房两边，而在中间留出操作位置和通道，如图5-3 (b)所示。对于宽度超过18m的车间，可在厂房中间留出3m左右的通道，两边分别布置两排设备，每排设备各留出1.52m的操作位置。 (3) 操作间距 在布置设备时，不仅要考虑设备自身所占的位置，而且要考虑相应的操作位置和运输通道。有时还要考虑堆放一定数量的原料、半成品、成品和包装材料所需的面积和空间。操作人员操作设备所需的最小距离如图5-4所示。表示墙壁或邻近设备的最外缘表面图5-4 设备的最小操作距离(mm) (4) 安全距离 设备

15、、建筑物、构筑物的防火间距应符合“建筑设计防火规范”GBJ16、“石油化工企业设计防火规范”GB50160及“爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范”GB50058的要求外，设备与设备之间以及设备与建筑物之间还应留有一定的安全距离。安全距离的大小不仅与设备的种类和大小有关，而且与设备上连接管线的多少、管径的大小以及检修的频繁程度等因素有关。设备的安全距离目前尚无统一规定，对于中小型车间内的设备布置，设备的安全距离可参考表中的数据选取。表5-1 设备的安全距离序号项 目净安全距离/m1泵与泵之间的距离0.72泵与墙之间的距离1.23泵列与泵列之间的距离(双排泵间)2.04计量罐与计量罐之间的距离0.

16、40.65车间内贮罐(槽)与贮罐(槽)之间的距离0.40.66换热器与换热器之间距离1.07塔与塔之间距离1.02.08离心机周围通道1.59过滤机周围通道1.01.810反应器盖上传动装置离天花板的距离(如搅拌轴拆装有困难时，距离还应加大)0.811反应器底部距人行通道的距离1.812反应器卸料口距离心机的距离1.013起吊物品距设备最高点的距离0.414往复运动机械的运动部件与墙之间的距离1.515回转机械与墙之间的距离0.816回转机械与回转机械之间距离0.817通廊、操作台通行部分的最小净空高度2.018操作台梯子的斜度一般情况450特殊情况60019控制室、开关室与炉子之间的距离15

17、20工艺设备与通道之间的距离1.0 此外，相同设备、同类型设备以及性质相似的设备应尽可能集中布置在一起，以便集中管理，统一操作。 2.满足安装和检修要求 许多化工厂在生产过程中大多存在腐蚀性，故每年常需安排一次大修以及次数不定的小修，以检修或更换设备。因此，设备布置应满足安装和检修的要求。 (1) 要根据设备的大小、结构和安装方式，留出设备安装、检修和拆卸所需的面积和空间。 (2) 要考虑设备的水平运输通道和垂直运输通道，以便设备能够顺利进出车间，并到达相应的安装位置。 (3) 凡通过楼层的设备应在楼面的适当位置设置吊装孔。当厂房较短时，吊装孔可设在厂房的一端，如图5-5 (a)所示；当厂房较

18、长(36m)时，吊装孔应设在厂房的中央，如图5-5 (b)所示。多层楼面的吊装孔应在每一楼层相同的平面位置设置，并在底层吊装孔附近设一大门，以便需吊装的设备能够顺利进出。(a)(b)图5-5 吊装孔及设备运输通道5-6(a)图5-7 设备的起吊高度(b)图 设备预留孔形式 (4) 釜式反应器、塔器、蒸发器等可直接悬挂在楼面或操作台上，此时应在楼面或操作台的相应位置预留出设备孔。设备孔可以做成正方形，安装时可将设备直接由设备孔中吊至一定高度后再旋转450放下，使支座支承在楼面或操作台上，如图5-6(a)所示。穿越楼面或操作台的管道可经方孔角通过，剩余处可辅上防滑钢板。设备孔也可以做成圆形，安装时

19、设备只能由上往下放入设备孔中，如图5-6(b)所示。图中，空隙d的尺寸一般应比支座下部突出物(含保温层)的最大尺寸大0.1-0.3m。 (5) 在布置设备时还要考虑设备安装、检修、拆卸以及运送物料所需的起重运输设备。若不设永久性起重运输设备，则要考虑安装临时起重设备所需的空间及预埋吊钩，以便悬挂起重葫芦。若设置永久性起重运输设备，则不仅要考虑设备本身的高度，而且要确保设备的起重运输高度能大于运输线上最高设备的高度，如图5-7所示。 3.满足土建要求 (1) 凡属笨重设备以及运转时会产生很大震动的设备，如压缩机、真空泵、离心机、大型通风机、粉碎机等，应尽可能布置在厂房的底层，以减少厂房楼面的承重

20、和震动。震动较大的设备因工艺要求或其它原因不能布置在底层时，应由土建专业人员在厂房结构设计上采取有效的防震措施。 (2) 有剧烈震动的设备，其操作台和基础等不得与建筑物的柱、墙连在一起，以免影响建筑物的安全。 (3) 穿过楼面的各种孔道，如设备孔、吊装孔、管道孔等，必须避开厂房的柱子和主梁。若将设备直接吊装在柱子或梁上，其负荷及吊装方式必须征得土建设计人员的同意。 (4) 在布置设备时，应避开厂房的沉降缝或伸缩缝。 (5) 在满足工艺要求的前提下，较高的设备可集中布置在一起。这样，当需要提高厂房高度时，可只提高厂房的局部标高而不必提高整个厂房的高度，从而可降低厂房造价。此外，还可利用天窗的空间

21、安装较高的设备。 (6) 厂房内的操作台应统一考虑，整片操作台应尽可能取同一标高，并避免平台支柱的零乱或重复。 4.满足安全、卫生和环保要求 (1) 采光 为创造良好的采光条件，首先应从厂房建筑本身的结构来考虑，以最大限度地提高自然采光效果。为了提高自然采光和通风效果，建筑设计人员可设计出不同的建筑结构形式，特别是形状各异的屋顶结构，如图5-8所示。图5-8 厂房的屋顶结构图5-9 背光操作示意图 为便于操作人员读取仪表和有关数据，在布置设备时，应尽可能使操作人员位于设备和窗之间，即让操作人员背光操作，如图5-9所示。 此外，特别高大的设备要避免靠窗布置，以免影响采光。图5-10 有中央通风孔

22、的厂房 (2) 通风 通风问题是制药车间的重要课题。为创造良好的通风条件，首先应考虑如何最有效地加强自然对流通风，其次才考虑机械送风和排风。 为创造良好的自然对流条件，可在厂房楼板上设置中央通风口，并在房顶上设置天窗，如图5-10所示。中央通风孔不仅可提高自然通风效果，而且可解决厂房中央光线不足的问题。 厂房内每小时通风次数的多少应根据生产过程中有害物质的逸出速度，以及空气中有害物质的最高允许浓度和爆炸极根来确定。此外，对产生大量热量的车间，不仅要采取相应的降温措施，而且要适当增加通风次数。 (3) 防火防爆 凡属火灾危险性的甲、乙类厂房，必须采取相应的防火防爆措施。 甲类厂房又称为防爆车间，

23、其厂房应是单层的，内部不能有死角，以防爆炸性气体或粉尘的积累。 当甲、乙类厂房与其它厂房相连时，中间必须设置防火墙。车间内的防火防爆区域与其它区域也必须用防火墙分隔开来。 厂房的通风效果必须保证厂房中易燃易爆气体或粉尘的浓度不超过规定的限度。 在防火防爆区域内，要采取措施防止各种静电放电和着火的可能性。 (4) 环境保护 药品生产中通常要产生一定量的污染物，因此，在设计时要考虑相应的环保设施，以免对环境造成污染。 凡产生腐蚀性介质的设备，其基础及设备附近的地面、墙、梁、柱等建(构)筑物都要采取相应的防护措施，必要时可加大设备与墙、梁、柱等建(构)筑物之间的距离。在操作或检修过程中有可能被油品、

24、腐蚀性介质或有毒物料污染的区域应设围堰；处理腐蚀性介质的设备区应铺设防腐蚀地面。 对运转时会产生剧烈震动和噪声的设备，应采取相应的减震降噪措施。4、工艺设备竖面布置的原则 (1)工艺设计不要求架高的设备，尤其是重型设备，应落地布置； (2)由泵抽吸的塔和容器，以及真空、重力流、固体卸料等设备，应按工艺流程的要求，布置在合适的高层位置； (3)当装置的面积受限制或经济上更为合算时，可将设备布置在构架上。第三节 典型设备的布置方案一、反应器的布置1反应器与提供反应热的加热炉的净距应尽量缩短，但不应小于4.5m。2根据生产过程需要，反应器的构架可设顶棚。反应器也可布置在厂房内。3成组的反应器应中心线

25、对齐成排布置在同一构架内。4反应器的布置应符合下列要求：（1）除采用移动吊车外，构架顶部应设置装催化剂和检修用的平台和吊装机具；（2）对于布置在厂房内的反应器，应设置吊车并在楼板上设置吊装孔，吊装孔应靠近厂房大门和运输通道； （3）反应器一侧应有运输催化剂所需的场地和通道； （4）对于内部装有搅拌或输送机械的反应器，应在顶部或侧面留出搅拌或输送机械的轴和电机的拆卸、起吊等检修所需的空间和场地。5 反应器的安装高度应符合下列要求： （1） 卸料口在反应器正下方时，其安装高度应能使催化剂的运输车辆进入反应器下方，以便卸出废催化剂，其净空不宜小于3m； （2） 卸料口伸出反应器底座外并允许催化剂就地

26、卸出时，卸料口的高度不宜低于1.2m； （3） 如废催化剂结块需要处理，应有废催化剂的粉碎、过筛操作所需空间。6 反应器的支撑： （1） 反应器裙座支撑宜采用同径裙座； （2） 反应温度200以上的反应器，为了便于散热，反应器裙座应有足够高度，使裙座与钢筋混凝土接触处的温度不超过钢筋混凝土结构的允许受热温度； （3） 直径较小的反应器宜采用支腿或支耳支撑。7 操作压力超过3.5MPa的反应器宜集中布置在装置的一端或一侧。二、塔的布置塔设备是典型的气液传质设备，常用于精馏、吸收、萃取等单元操作过程。塔设备的种类很多，如板式塔、填料塔、喷淋塔等，其中以板式塔和填料塔较为常见。 (1) 大型塔设备一

27、般布置在室外，用裙座直接安装于基础上。小型塔设备既可布置在室内，支承于楼板或操作台上；也可布置在室外，用框架支承。 (2) 多个塔设备可按工艺流程的顺序成排布置，并尽可能按塔筒中心线取齐。 (3) 塔附属设备的框架和接管常布置在一侧，另一侧则作为布置塔的空间，如图5-11所示。 (4) 为操作和维修的方便，在塔身每个人孔处均应设置平台。平台一般围绕塔身，四周设有保护围栏，并与框架相连，其宽度原则上不小于1.2m。上下两层平台间设有直爬梯，距地面2.5m以上的直爬梯应设置保护围栏。当两座以上的塔集中布置时，一般设置联合平台，这样既有利于操作和维修，又起到结构上互相加强的作用。 (5) 塔的四周常

28、分成配管区、通道区等几个区，其中配管区又称操作区，专门布置各种管道、阀门和仪表；通道区一般布置走廊、楼梯、人孔等，也可布置安全阀或吊装设备。 (6) 塔的人孔朝向应一致，人孔中心距平台的距离一般不超过1.2m。 (7) 对于中小型精馏塔，塔顶冷凝器和回流罐可置于塔顶，依靠重力进行回流。对于大型精馏塔，回流罐宜布置在低处，用泵打回流。 (8) 再沸器应紧邻塔身安装，以尽量缩短管道，减少流动阻力。 (9) 小型立式热虹吸式再沸器一般可直接安装于由塔身接出的托架上，釜式再沸器一般要设支架安装。图5-11 塔及附属设备布置示意图 (10) 塔底与再沸器相连的气相管中心与再沸器管板的距离不能太大，以免因

29、热虹吸不好而使再沸器的效率下降。 (11) 塔的安装高度必须考虑塔釜泵的净正吸入压头、热虹吸式再沸器的吸入压头、自然流出的压头以及管道、阀门、控制仪表的压头损失。 (12) 当用泵从塔底抽出接近沸点的釜液时，为防止釜液在吸入管路内闪蒸，塔的安装高度应高一些，使管道内维持一定的静压头。 (13) 大型塔设备的顶部常设有吊柱，用于吊装填料或塔盘，以及吊起或悬挂人孔盖、塔内件等零部件。三、换热器的布置在布置换热器时，应遵循缩短管长和顺应流程的原则。 (1) 换热器的布置位置取决于与它紧密相连的工艺设备。例如，釜式反应器的回流冷凝器可布置在反应器的上方；塔顶冷凝器可布置在塔顶，塔底热虹吸式再沸器可直接

30、固定于塔上。 (2) 多台换热器常按流程成组布置，多组换热器应排列成行，并使管箱、管口处于同一垂直面上，以利于配管和检修。 (3) 串联、非串联的相同或不同的换热器均可重叠布置，相互支承，但最多不宜超过三层。重叠布置的换热器既可共用上下水管，又可减少占地面积。 (4) 换热器与换热器以及换热器与其它设备之间的水平间距不宜小于1m，实在受位置所限，最少也不得小于0.6m。 (5) 固定管板式换热器周围应留有清除管内污垢所需的场地；浮头式换热器要预留抽出管束所需的面积和空间。四、容器的布置立式容器的布置方式与塔相似，这里主要介绍卧式容器的布置情况。在对卧式容器进行布置，主要遵循以下原则：1 卧式容

31、器成组布置时，宜按支座基础中心线对齐或按封头顶端对齐，并考虑便于设置联合平台。卧式容器之间的净距不宜小于0.7m。2 确定卧式容器的安装高度时，除应符合物料重力流或泵吸入高度等要求外，尚应符合下列要求： （1）容器下有集液包时，应有集液包的操作和检测仪表所需的足够空间； （2）容器下方需设操作通道时，容器底部配管距地面的净空不应小于2.2m； （3）不同直径的卧式容器成组布置在地面或同一层楼板或平台上，直径较小的卧式容器中心标高可适当提高，使与直径较大的卧式容器筒体项部标高一致，以便于设置联合平台。卧式容器的平台的设置应考虑人孔和液面计等操作。顶部平台标高宜比顶部管嘴法兰面低150mm。当液面计上部接口高度距地面或操作平台超过3m时，液面计应装在直梯附近。3 卧式容器在地坑内布置