生物工程与化学工程工厂设计综述

生物工程与化学工程工厂设计综述陈坤林化学工程与工艺2班1107040201一、总平面设计的内容1.平面布置设计平面布置是总平面布置中的必要内容之一，布置时应根据厂址面积、地形、生产要求等方面、先进行厂区划分，然后合理确定全厂建筑物、构筑物、道路、管路管线及绿化美化设施等在厂区平面上的相对位置，使其适应生产工艺流程的要求．以便于生产管理和操作的需求。2.竖向布置竖向布置就是与平面设计相垂直方向的设计根据地形、工艺要求确定厂区建、构筑物、道路、沟渠、管网的设计标高，使之相互协调，并充分利用厂区自然地势地形，减少土石方挖填量，使运输方便，排水顺利。3.运输设计选择厂内外运送方式，分析厂内外输送量及厂内人流、物流组织管理问题。合理组织用地范围内的交通运输线路的布置，即人流货流分开，避免往返交叉，布置合理。厂区道路一般采取水泥或者沥青路面，以保持清洁，厂区道路应按运输量及运输工具情况决定其宽度，运输货物道路应与车间间隔，特别是运煤和煤渣的车，一般道路应为环形道，道路两旁有绿化。4.管线综合设计根据工艺、水、汽、电等工程管线的专业特点，综合规定其地上、地下的各种管线的位置、占地宽度、标高及间距，使之布置经济、合理、整齐。工艺、水、电、汽等各种工程管线的设计通常是由各部门专业设计人员负责设计的。设计时要尽量减少在平面布置或垂直布置上产生拥挤和交叉的现象。5.绿化设计绿化方式选择、绿化区布置等。6.其他结合工厂实际情况及发展远景的规划，合理布置综合利用设施和扩建预留地等。二、总平面设计的原则和要求1.原则：严格遵照审批的设计任务书、厂址选择报告和厂址总平面布置方案草图及生产工艺流程简图的要求进行布置设计。2.既要结合厂址自然条件因地制宜，又要注重技术经济性、节约用地、节省投资和留有发展余地。基本要求•(1)总平面按设计任务书的要求进行，平面布置必须合理紧凑。•(2)总平面设计必须符合生产流程要求，并能保证合理的生产作业线，避免原材料、半成品的运输交叉和往返运输。•(3)总平面设计应将面积大、主要的生产厂房布置在厂区的中心地带，以便其他部门为其配套服务；辅助车间和动力车间应尽量配置在靠近其所服务的负荷中心；工厂大门及生活区应与生产主厂房相适应，便于工人上下班。• (4)总平面设计应充分考虑地区主导风向的影响，主风向可以从气象部门编制的各地风玫瑰图查得。发酵工厂菌种各异，应防止环境染菌。生产区应处在生活区的下风向，卫生要求高的车间应处在上风向。•(5)总平面设计应将人流、货流通道分开，避免交叉。工厂大门至少应设置两个以上。合理设计厂区对外运输系统，将运输量大的仓库尽量靠近对外运输主干线，保证良好运输条件和效益。•(6)总平面设计应遵从城市规划要求。面向城市交通干道方向作出工厂的正确布置。厂房布置要与所在城市建筑群保持协调，以利市容美观整齐。•(7)总平面设计应符合国家及行业的有关规定和规范，满足卫生、安全、GMP要求，以及厂址所在地区的发展规划，保证工业企业协作条件。三、总平面设计的步骤总平面设计的步骤•一般分为初步设计和施工图设计•每个阶段又分为资料图和成品图两个步骤（一）、初步设计1．方案图(总平面布置资料图)依据工艺专业提供的生产车间总平面轮廓示意资料及非工艺专业确定的各车间厂房建筑物设想外廓尺寸，结合厂区地形等自然条件绘制的总平面布置方案图，称为布置资料图。方案图的具体内容是考虑厂区方位、厂房建筑物相对位置、动力区(给水、供热、供电等)分布、交通运输路线及竖向布置关系等。多是原则性布置考虑，尚需加以校正和完善。2．工厂总平面布置图(初步设计成品图)在方案图的基础上，经过各专业设计的讨论补充又经过审批后绘制而成的。由于此图可以作为征用土地、估计土石方量与平整场地、编制施工准备和设计施工图的依据，故称为初步设计成品图(比例1／1000)。（二）、施工图设计：是使初步设计进一步深化，落实和深入一些细节问题，便于指导施工。1．工厂总平面施工资料图根据对初步设计的有关审批意见，进而调整。明确规定各建筑物、构筑物、交通运输、管线等相对关系及标高，绘成的图标为总平面施工资料图。以此可作为编制施工图设计的资料。2．工厂总平面布置施工图为使上述总平面布置资料图为现场施工服务，还必须有明确的尺寸标注。即标注各个建构筑物、道路等的准确位置和标高。为此，采用测量坐标网与建筑施工坐标网的关系数字，给予定位。这样，在上述两种坐标方格网的图纸土绘制的工厂总平面布置图，即是总平面布置施工图。此图能正确、简明、清晰、周全地标注尺寸及给出现场施工的要求。总平面图是表明厂区范围内自然状况和规划设计的图纸•(1)表明厂址原有地形的等高线•(2)表明测量坐标网及建筑施工坐标网•(3)表明全年(或夏季)风向频率的风玫瑰图•(4)表明全厂建筑物、露天作业场等平面位置坐标、地坪标高及厂区转角（方位角θ）•(5)道路、铁路的平面布置、标高及坡度•(6)竖向设计、排水设施•(7)厂区围护设施及绿化规划等一、工厂组成与厂区的划分 2.厂区划分Ø一个工厂由上述几个部门所组成。在这些部门，以工艺生产为需要出发，根据各部门不同的要求结合厂地的地势、地质水文、气象等自然条件，进行精心布局，以期达到较高的技术经济件。Ø在进行总平面布置的时候，首先对厂区进行建筑划分。根据生产、管理的需要，结合安全、卫生、运输和绿化的特点，把全厂建、构筑物群划分为若干联系紧密而性质相近的单元。这样既满足了生产工艺流水线的要求，又利于邻近各厂房建、构筑物之间保持协调、互相的关系。通常将全厂场地划分为厂前区、生产区、厂后区及左右侧区二、建、构筑物的布置位置1.主生产车间建筑物的布置位置是决定全厂区布置的关键——应首先考虑布置在生产区的中心地带,且地势平坦,地耐力大于150-200kN/m2,以满足生产设备的布置。朝阳有利采光。2.辅助车间建筑物等的布置位置应靠近其服务的主车间厂房或其服务对象的等距离处。3.动力车间(包括锅炉房、冷冻站、电压站、变电所等)建筑物的布置位置应尽量靠近其服务的具体部门，可以大部集中布置在厂区左侧或右侧，最大限度地减少管路管线的铺设、输送汽、冷、气、电的常年能量损失。一般建在下风口以免污染。4.行政管理和后勤部门建筑设施的总体布置位置应集中在厂前区、上风口三、总平面布置的形式分类及实例（一）总平面水平向布置形式（二）总平面竖向布置形式（一）总平面水平向布置形式Ø区带式布置形式Ø周边式布置形式区带式：将车间分在几个区域内，留有足够的间距。这种方法，保证区域功能分明的特点，以主要生产车间的定位布置，带起辅助车间和动力车间的逐一布置。v特点：突出了主要生产车间的中心地带位置，全厂各区布置得比较协调合理，道路网布置井然有序，绿化面积得以保证，是发酵工厂目前最常用的布置形式。v缺点：对于厂址地形复杂，水源地位置调角偏斜者难以全都满足。Ø周边式将生产车间环绕厂区周边，逐一带起辅助部门与动力部门。较为紧凑、生产集中、技术管理方便，外形整齐美观。v缺点：厂房方位很难与主风向成合适角度，不利于通风，环境卫生需改善。（二）总平面竖向布置形式Ø分离式布置形式Ø连续式布置形式Ø联合式（或组合式）布置形式Ø分离式 将主要生产车间和辅助车间的厂房或一个生产车间的各个工序的厂房，分散布置在划分好的区片里，并且厂房建筑多是单层或二层式的布置。彼此独立，防火安全，减少污染影响，通风采光条件好。v缺点：占地面积大，生产流程长，物流增加。Ø连续式将主要生产车间和辅助车间的厂房或一个生产车间的各个工序的厂房进行竖向布置，予以合理并接。减少占地面积，提高产量；流程短，车间管理方便、费用低。v缺点：建筑密度大，通风采光或高温作业条件差；防火卫生要求高。Ø组合式根据发酵生产工艺过程的要求和特点，结合厂址自然条件及施工技术水平将水平向与竖向平面布置的优点协调结合，使得总平面布置既有明显厂区划分，又使建、构筑物疏密合理，既有建筑物的悬殊标高,又有防火卫生和通风采光的妥善处理。这种布置形式在我国近期的发酵工厂设计已成为主要的发展趋势。第三节厂内运输意义：保证生产中原料、材料及成品及时供销，而且节约基建投资、提高劳动生产率、降低成本、减轻劳动强度。（省钱、省时、省力）决定因素：运输的方式选择、道路的布置形式二、道路布置的形式根据发酵厂的特点，目前厂内道路布置的形式有两种：•(1)循环式布置，即道路为环绕厂房建、构筑物的闭合系统的道路网，并保证物流、人流的运输方便、安全和高效以及消防的要求。•目前大多数工厂采用此方法。(2)终端式布置。这种方法道路不兜环，各有分散终点。其特点是：在终端设置回车场，以便车辆调头。三、道路的规格Ø在总平面设计时，厂内的道路设计应考虑短捷，厂区主干道一般为宽6～9m，支干道4～6m，单驶宽度4m左右（P39表2-3）。Ø在设计厂内道路时，应考虑消防要求，如酒精为易燃物品，酒精厂的道路设计必须符合消防要求，使消防车能到达厂内所有建筑物。第四节总平面设计技术经济指标一、总平面设计技术经济指标项目总平面设计的技术经济指标是在总平面布置时估算的，它作为设计阶段的控制指标，用以指导总平面施工图阶段的设计，在一定程度上，反映出总平面设计的正确性和合理性。二、总平面设计技术经济指标意义分析•厂区占地面积A(m2)•建、构筑物占地面积A1(m2)•堆场、作业场占地面积A2(m2)•道路、散水披、管线占地面积A3(m2)•建筑系数K1(％)•利用系数K2(％)•绿地率K4(％) •土方工程量V(m3)总平面布置和运输设计的有关参数Ø建筑物间距X——从防火、卫生、防震、防尘、噪音、采光、通风等方面考虑，在符合有关规范的前提下，使建筑物间的距离最小。方位角：从过某点的指北方向线起，顺时针方向量到某一目标方向线的水平夹角厂房建筑物正面与全年(或夏季)上风向的夹角θθ以60-90°为宜，即“迎风位置”，以改善通风条件。Ø建筑系数K1与场地系数K2坐标网(1)地理测量坐标网——X、Y坐标系此坐标规定南北向增减以横坐标x表示，东西向以Y表示。在X、Y坐标轴上作间距为50m或100m的方格网上，标定厂址和厂房建筑物的地理位置。这是国家地理测量局规定的坐标系，全国各地都必须执行。(2)建筑施工坐标网——A、B坐标系常常采用厂区、厂房之间方位一致的建筑施工坐标网。规定横坐标以A表示，纵坐标以B表示。也作间距50m或100m的方格网，用来标定厂区、厂房的建筑施工位置。(1)建、构筑物的标高应于计算洪水水位0.5M以上，保证企业建成后不受洪水威胁。（锅炉房）(2)综合管线埋没深度一般要超过冻土层深度以下，以免遇到极冷时刻被冻裂。(3)散水坡的坡度应大于3%，保证雨水顺利排除，但是也不能大于6%，以免产生冲刷现象。(4)厂区自然地形坡度不大于4%，车间之间高差达1.5～4.0m，多采用阶梯竖向布置。这样，有利于利用地形，节省基建投资。总平面布置图的绘制总平面设计的步骤•一般分为初步设计和施工图设计•每个阶段又分为资料图和成品图两个步骤1．方案图(总平面布置资料图)依据工艺专业提供的生产车间总平面轮廓示意资料及非工艺专业确定的各车间厂房建筑物设想外廓尺寸，结合厂区地形等自然条件绘制的总平面布置方案图，称为布置资料图。方案图的具体内容是考虑厂区方位、厂房建筑物相对位置、动力区(给水、供热、供电等)分布、交通运输路线及竖向布置关系等。多是原则性布置考虑，尚需加以校正和完善。2．工厂总平面布置图(初步设计成品图)在方案图的基础上，经过各专业设计的讨论补充又经过审批后绘制而成的。由于此图可以作为征用土地、估计土石方量与平整场地、编制施工准备和设计施工图的依据，故称为初步设计成品图(比例1／1000)。（二）、施工图设计：是使初步设计进一步深化，落实和深入一些细节问题，便于指导施工。1．工厂总平面施工资料图根据对初步设计的有关审批意见，进而调整。明确规定各建筑物、构筑物、交通运输、管线等相对关系及标高，绘成的图标为总平面施工资料图。以此可作为编制施工图设计的资料。2．工厂总平面布置施工图 为使上述总平面布置资料图为现场施工服务，还必须有明确的尺寸标注。即标注各个建构筑物、道路等的准确位置和标高。为此，采用测量坐标网与建筑施工坐标网的关系数字，给予定位。这样，在上述两种坐标方格网的图纸土绘制的工厂总平面布置图，即是总平面布置施工图。此图能正确、简明、清晰、周全地标注尺寸及给出现场施工的要求。总平面图是表明厂区范围内自然状况和规划设计的图纸•(1)表明厂址原有地形的等高线•(2)表明测量坐标网及建筑施工坐标网•(3)表明全年(或夏季)风向频率的风玫瑰图•(4)表明全厂建筑物、露天作业场等平面位置坐标、地坪标高及厂区转角（方位角θ）•(5)道路、铁路的平面布置、标高及坡度•(6)竖向设计、排水设施•(7)厂区围护设施及绿化规划等