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    車間裝置與設備布置的安全分析培訓

    文檔來源: 安全管理網
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    更新時間: 2021年01月04日
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    4、車間裝置與設備布置的安全分析 備注:1 4.0 工廠的定位、選址和布局 工廠所在的地區,工廠和環境以及工廠內部組件之間的相對位置,對化工廠的安全是至關重要的問題。 這包括化工廠的定位、選址、布局和單元區域規劃四方面的內容 備注:2 廠址選擇對企業尤為重要: 廠址一旦確定,就需要投入大量資金進行建設,許多資金就會沉淀為固定成本,很難改變, 若廠址選擇發生錯誤,必然造成巨大的經濟損失和人力、物力的大量浪費。 同時,廠址選擇對于建成后的生產經營費用、產品和服務質量以及成本都有極大而長久的影響,一旦選擇不當,帶來的不良后果往往是難以消除的。 因此,任何企業在選址時,決策者都會進行周密的調研,詳盡考慮各種情況。 備注:3 4.0.1 危險和防護的一般考慮 在工廠的定位、選址和布局中,會有各式各樣的危險。 為便于討論,可以把它們劃分為潛在的和直接的兩種類型。前者稱為一級危險,后者稱為二級危險。 備注:4 對于一級危險,在正常條件下不會造成人身或財產的損害,只有觸發事故時才會引起損傷、火災或爆炸。 典型的一級危險有: ①有易燃物質存在;②有熱源存在; ③有火源存在;④有富氧存在; ⑤有壓縮物質存在;⑥有毒性物質存在; ⑦人員失誤的可能性;⑧機械故障的可能性; ⑨人員、物料和車輛在廠區的流動; ⑩由于蒸氣云降低能見度等。 備注:5 一級危險失去控制就會發展成為二級危險,造成對人身或財產的直接損害。 二級危險為: ①火災; ②爆炸; ③游離毒性物質的釋放; ④跌傷; ⑤倒塌; ⑥碰撞。 備注:6 對于所有上述兩級危險,可以設置三道防護線。第一道防護線是為了解決一級危險,并防止二級危險的發生。 第一道防護線的成功主要取決于所使用設備的精細制造工藝,如無破損、無泄漏等。 在工廠的布局和規劃中也有有助于構筑第一道防護線的內容,如: (1)根據主導風的風向,把火源置于易燃物質可能釋放點的上風側; (2)為人員、物料和車輛的流動提供充分的通道。 盡管做出以上努力,但仍時有二級危險例如火災發生。 備注:7 對于二級危險,為了把生命和財產的損失降至最小程度,需要實施第二道防護線,在工廠的選址和規劃方面采取一些步驟,如: (1)把最危險的區域與人員最常在的區域隔離開; (2)在關鍵部位安放滅火器材。 不管預防措施如何完善,但仍時有人身傷害事故發生。 備注:8 第三道防護線是提供有效的急救和醫療設施,使受到傷害的人員得到迅速救治。 最后一道防護線的意義是迅速救治未能防止住的傷害。 備注:9 考慮完成上述防護線的工具和方法,其中一些自然界可以提供,而另外一些則只能由人給出。 讓我們先討論自然的方法。地形是規劃安全時可以利用的一個因素。 正如液體向下流一樣,從運行工廠釋放出的許多易燃或毒性氣體也是如此??梢赃m當利用這個地理特征作為安全工具為我們服務排除這些危險氣體。 巨大水量的水源滅火時極為重要,水供應得充足與否往往決定著滅火的成敗。 主導風方向是另一個重要的自然因素。從地方氣象資料可以確定刮各個方向風的時間的百分率,通過選址和布局使得主導風有助于防止易燃物飄向火源,防止蒸氣云或毒性氣體飄過人口稠密區或穿越道路。很顯然,風并不總是沿著主導的方向吹,但是選址和布局所做的是多重選擇中最佳的一種。 備注:10 超出自然方法之外,人工智能也可以提供一些強化安全的要素,隔開距離就是這樣的一種要素。 隔開距離實現不同危險之間以及危險和人之間的隔離, 比如,燃燒爐和向大氣排放的釋放閥之間以及高壓容器和操作室之間,都要隔開一段距離。類似的方法是用物理屏障隔離。 一個典型的例子是用圍堰限制液體的溢流,如圍繞貯罐的圍堰就是起這種作用。 備注:11 兩種經常結合應用的方法是危險的集中和危險的標識。 考慮壓力貯存容器的定位,最好是把這類裝置隔離在工廠的一個特定區域內,使得危險集中易于確定危險區的界限。 首先是使值班人以外的人員都遠離危險區; 其次是必須工作在或必須通過危險區的人員完全熟悉存在的危險情況,可以相對安全。 備注:12 同時還應該注意到危險集中的不利之處,一個容器起火或爆炸有可能波及相鄰的容器,造成更大的損失。 是經驗告訴人們,集中的危險會受到更密切的關注,有可能會減少事故,把危險分散至全廠而不為人所注意會更具危險。 作為安全工具,可以設計和配置一些物理設施,如救火水系統、安全噴射器、急救站等,以備對付危險之用。 備注:13 4.0.2 工廠的定位問題 考慮工廠定位,要面對的是一個計劃中的工廠和一個現實的環境,要解決的問題是把工廠建于何處?;S定位,一般遵循以下基本原則: (1)有原料、燃料供應和產品銷售的良好的流通條件; (2)有貯運、公用工程和生活設施等方面良好的協作環境; (3)靠近水量充足、水質優良的水源, (4)有便利的交通條件, (5)有良好的工程地質和水文氣象條件。 備注:14 工廠應避免定位在下列地區: (1)發震斷層地區和基本烈度9度以上的地震區; (2)厚度較大的Ⅲ級自重濕陷性黃土地區; (3)易遭受洪水、泥石流、滑坡等危害的山區; (4)有開采價值的礦藏地區; (5)對機場、電臺等使用有影響的地區; (6)國家規定的歷史文物、生物保護和風景游覽地區; (7)城鎮等人口密集的地區。 備注:15 工廠定位時除了謹遵以上禁忌外,考慮得更多的是經濟問題。 固然,高風速、地震、雨雪量、雷電頻發率等不安全因素,在工廠定位時會給予適度考慮,但這些往往會淹沒在經濟考慮之中。 比如,世界上多數大型石油化工企業都建立在原料產地附近,就是出于原料流通經濟上的考慮。對于這方面的內容,不再贅述。 備注:16 4.0.3 工廠選址的安全問題 工廠選址仍然是一種工廠相對于其環境的定位問題。 化工廠對其所在的社區可能會有多種危險, 從工廠飄逸出的有毒或有害氣體會進入居民區或其他人口稠密的地區; 易燃氣體會飄過如其他工廠的煅燒爐之類的火源; 冷卻塔的煙霧會飄過交通繁忙的高速公路或道路等等。 隔開距離,把廠址選擇在一個孤立地區可以解決上述問題。 備注:17 如果客觀條件不允許實現以上舉措,可以依據主導風,把工廠置于社區的下風區域。 雖然風并不總是沿著主導的方向吹,但這至少可以部分改善上述危險產生的困擾。 工廠高構筑物可能的坍塌是對社區的另一種潛在的危險。在許多城市,建筑法規要求,高建筑物或構筑物都要留有一定的間距,防止落體砸傷行人、汽車司乘人員或砸壞鄰近的設施。 備注:18 工廠會產生需要排除的廢液。應該確保預期的排污方法不會污染社區的飲用水。特別是對于漁業,對海洋生物的毒性作用會成為嚴重問題??赡芎斜ɑ旌衔锏娜粘E盼酃艿绖毡夭豢纱┰焦驳幕蛩饺说牡亟?。 對工廠的主要進出口點要格外小心。上下班時進,出廠的交通車量劇增,如果不適當安排或疏散,會引起嚴重的交通事故。如果工廠鄰近高速公路,會有車輛離開公路沖人工廠的危險。毗鄰的工廠可能會釋放出毒性或易燃氣體飄入工廠,引起人員中毒或由于火花或加熱面而起火。在這種情況下,如果可能,最好是把工廠建于上風區,或是隔開一定的距離。 備注:19 工廠布局的安全問題 4.0.4 工廠布局的安全問題 工廠布局是一種工廠內部組件之間相對位置的定位問題,其基本任務是結合廠區的內外條件確定生產過程中各種機器設備的空間位置.獲得最合 理的物料和人員的流動路線。 備注:20 化工廠布局普遍采用留有一定間距的區塊化的方法。 工廠廠區一般可劃分為以下六個區塊: 工藝裝置區; 罐區; 公用設施區; 運輸裝卸區; 輔助生產區; 管理區。 備注:21 1.工藝裝置區 加工單元可能是工廠中最危險的區域。 首先應該匯集這個區域的一級危險,找出毒性或易燃物質、高溫、高壓、火源等。這些地方有很多機械設備,容易發生故障,加上人員可能的失誤而使其充滿危險。 在安全方面惟一可取之處是通常過程單元人員較少。 備注:22 加工單元應該離開工廠邊界一定的距離,應該是集中而不是分散的分布。后者有助于加工單元作為危險區的識別,杜絕或減少無關車輛的通過。 要注意廠區內主要的火源和主要的人口密集區,由于易燃或毒性物質釋放的可能性,加工單元應該置于上述兩者的下風區。 過程區和主要罐區有交互危險性,兩者最好保持相當的距離。 備注:23 過程單元除應該集中分布外,還應注意區域不宜太擁擠。因為不同過程單元間可能會有交互危險性。過程單元間要隔開一定的距離。特別是對于各單元不是一體化過程的情形,完全有可能一個單元滿負荷運轉,而鄰近的另一個單元正在停車大修,從而使潛在危險增加。危險區的火源、大型作業、機器的移動、人員的密集等都是應該特別注意的事項。 備注:24 目前在化學工業中,過程單元間的間距仍然是安全評價的重要內容。 對于過程單元本身的安全評價,比較重要的因素有: ①操作溫度;②操作壓力; ③單元中物料的類型;④單元中物料的量; ⑤單元中設備的類型;⑥單元的相對投資額; ⑦救火或其它緊急操作需要的空間。 備注:25 2.罐區 貯存容器,比如貯罐,是需要特別重視的裝置。每個這樣的容器都是巨大的能量或毒性物質的貯存器。 容器能夠釋放出大量的毒性或易燃性的物質,需置于工廠的下風區域。 貯罐應該安置在工廠中的專用區域,加強其作為危險區的標識,使通過該區域的無關車輛降至最低限度。 備注:26 罐區和辦公室、輔助生產區之間要保持足夠的安全距離。 罐區和工藝裝置區、公路之間要留出有效的間距。 罐區應設在地勢比工藝裝置區略低的區 域,決不能設在高坡上。 通路問題。每一罐體至少可以在一邊由通路到達,最好是可以在相反的兩邊由通路到達。 備注:27 3.公用設施區 公用設施區應該遠離工藝裝置區、罐區和其他危險區,以便遇到緊急情 況時仍能保證水、電、汽等的正常供應。 由廠外進入廠區的公用工程干管, 也不應該通過危險區,如果難以避免,則應該采取必要的保護措施。 備注:28 工廠布局應該盡量減少地面管線穿越道路。 管線配置的一個重要特點是在一些裝置中配置回路管線。 回路系統的任何一點出現故障即可關閉閥門將其隔離開,并把裝置與系統的其余部分接通。要做到這一點,就必須保證這些裝置至少 能從兩個方向接近工廠的關節點。 為了加強安全。特別是在緊急情況下, 這些裝置的管線對于如消防用水、電力或加熱用蒸汽等的傳輸必須是回路的。 備注:29 鍋爐設備和配電設備應該設置在易燃液體設備的上風區域。 鍋爐房和泵站應該設置在工廠中其他設施的火災或爆炸不會危及的地區。 管線在道路上方穿過要引起特別注意。高架的間隙應留有如起重機等 重型設備的方便通路,減少碰到的危險。 備注:30 管路一定不能穿過圍堰區,圍堰區的火災有可能毀壞管路。 冷卻塔釋放出的煙霧會影響人的視線,冷卻塔不宜靠近鐵路、公路或 其他公用設施。大型冷卻塔會產生很大噪聲,應該與居民區有較大的距離。 備注:31 4.運輸裝卸區 良好的工廠布局不允許鐵路支線通過廠區,可以把鐵路支線規劃在工廠邊緣地區解決這個問題。 對于罐車和罐車的裝卸設施常做類似的考慮。 備注:32 在裝卸臺上可能會發生毒性或易燃物的濺灑,裝卸設施應該設置在工廠的下風區 域,最好是在邊緣地區。 原料庫、成品庫和裝卸站等機動車輛進出頻繁的設施,不得設在必須通 過工藝裝置區和罐區的地帶,與居民區、公路和鐵路要保持一定的安全 距離。 備注:33 5.輔助生產區 維修車間和研究室要遠離工藝裝置區和罐區。 維修車間是重要的火源,同時人員密集,應該置于工廠的上風區域。 研究室與其他管理機構,直接連接是不恰當的。 備注:34 廢水處理裝置是工廠各處流出的毒性或易燃物匯集的終點,應該置于工廠的下風遠程區域。 高溫煅燒爐的安全考慮呈現出矛盾。作為火源,應將其置于工廠的上風區,但是嚴重的操作失誤會使煅燒爐噴射出相當量的易燃物,對此則應將其置于工廠的下風區。作為折中方案,可以把鍛燒爐置于工廠的側面風區域。與其他設施隔開一定的距離也是可行的方案。 備注:35 4.0.5 廠址的選擇及總平面設計示例 已知條件 某化工廠年產燒堿40 000 t、環氧樹脂4 000 t;另外,還生產鹽酸、氛丙烯、環氧級丙烷、環氧丙烷等產品。初步擬訂廠區的總平面布置如圖所示。 備注:36 備注:37 該化工廠屬于中型企業,原材料的消耗量、產品量都 比較大,僻要有便利的交通條件。從圖可以看出,該廠在一鐵道線附近,有通往城鎮的公路,交通便利。這樣,原料食鹽由鐵路運翰到廠內原料倉庫; 丙烯氣體由鄰近一煉油廠通過管道輸送到丙烯液化站。 廠區一面靠山,可以利用地形,有利于工廠布置,工廠內地勢比較平坦,建廠時,土石方量不大。 離該廠 2公里有一條河,工廠用水取自該河,污水經處理后,由暗溝排人河中。 電力由國家電力網供應,較為充足。 廠區內地質條件好,主導風向為東南風。 綜上所述,廠址的選擇是合理的,但也有缺點,主要是離河太遠,不利于水運和供排水。 備注:38 (1)流程合理 從圖可以看出,工廠布置結合了工藝特性,廠址的自然條件和運輸條件,保證了各個生產裝置短捷的生產作業線,避免了流程的迂回曲折。 負荷比較集中,變電室靠近耗電量最大的電解車間,鍋爐房也離蒸發工段不遠。 原料庫與成品庫均在鐵路線旁邊,裝卸運輸都很方便。 備注:39 (2)符合安全、衛生的要求 該廠的氯氣是劇毒氣體;另外,氫氣、丙烯和其他一些有機產品都是易燃、易爆的化學品;鹽酸及釋放的抓化氫是強腐蝕性的物質。這些在本設計中均采取了相應的安全措施。 例如將廠內有機部分的車間排列在下風向; 氯氣液化車間及液氯貯槽、丙烯貯槽等布置在山腳下,山可以起到一定的隔離的作用。 辦公樓和生活區在有機部分及氯氣車間的上風向,減少了這些有毒物品對人體的危害。 備注:40 (3)符合發展要求 廠內各車間及廠房之間留有余地,該廠的西南面地勢平坦,這些對工廠投產后,隨產品銷售及工藝流程情況的變化,有利于擴建或改建。 綜上所述,工廠的布置是合理的。 備注:41 大亞灣核電站的選址問題: 選址考慮的因素主要是什么? 地址的優勢和劣勢各是什么? 備注:42 中國廣東核電集團的形成起始于大亞灣核電站的創建。大亞灣核電站于1987年8月,按照中央決定的"借貸建設、售電還錢、合資經營"的模式開工興建,到1994年5月,成功建成了我國大陸第一座大型商業核電站,擁有兩臺裝機容量為984兆瓦的壓水堆核電機組。 中國廣東大亞灣核電站,位于廣東省深圳市以東約70公里的麻嶺角,依山傍海,是中國大陸第一座具有世界先進水平的大型核電站。 備注:43 2003年,大亞灣核電站兩臺機組實現上網電量143.84億千瓦時;機組能力因子87.46%,負荷因子87.03%; 1999年到2003年,在法國電力公司(EDF)組織的核電站安全運行挑戰賽中,大亞灣核電站兩次獲得"核安全"第一名,兩次獲得"工業安全"和"輻射安全"第一名; 備注:44 截止2004年8月底,大亞灣核電站投入商業運行十年來累計實現上網電量1356.88億千瓦時,其中輸往香港918.20億千瓦時;累計償還基建貸款本息48.8億美元,占還本付息總額的91.6%。 備注:45 當初在選擇大亞灣核電站的地址時,有深圳灣、大鵬灣、大亞灣一帶的赤灣、小梅沙、溪沖、土洋、迭福、西沖、長咀角和湖頭角等十幾個點 經過初步分析選擇了深圳市的土洋、西沖和惠東縣的湖頭角作為初步的選擇地址。 后來由于西沖的地址構造條件較差,放棄了西沖廠址,又在深圳候選了東山廠址。 備注:46 大亞灣核電站位于深圳市東部大亞灣畔面臨大亞灣,背靠排牙山,占地2平方千米;1985年由廣東省電力總公司與香港中華電力有限公司合資興建。 這里山青水秀、景色宜人,距深圳市直線距離約45公里,距香港約50公里。 廣東核電合營有限公司成立于1985年,由廣東核電投資有限公司和香港核電投資有限公司共同投資組成,負責大亞灣核電站的建設和營運。 備注:47 備注:48 備注:49 備注:50 備注:51 任何發電設施,特別是核電設施,因其投資巨大,牽扯面廣,除了具有一定的經濟意義,還具有重要的戰略意義,所以需要從國際環境、政治需要、資源稟賦、經濟發展、國防建設等各方面進行考慮。 大亞灣核電站是我國境內建設的大型核電站之一,其在選址時候就是綜合考慮了各方面的因素。具體如下: 備注:52 a.國際環境:大亞灣核電站1987年主體工程開工建設時,國際上東、西兩大陣營的冷戰對立正趨減弱,和平與發展逐漸成為時代主題。同時出于遏制前蘇聯的需要,西方主要大國與中國的關系較為緩和,對資金、技術引入有一定的積極作用。 備注:53 b.政治需要、市場條件:當時情況下,香港九龍地區的電力發展速度一直較快,但由于世界能源危機,某些石油輸出國政治上動蕩,油價暴漲對港九的電力工業發展也產生了影響,從長遠來看,港九在新建燒煤電廠的同時,發展核電在經濟上是很有利的。 在與香港毗鄰的深圳建設核電站,為內地和香港提供電力能源,一方面可以滿足兩地的經濟發展需要,另一方面,可以加強兩地的聯系,具有重要的統戰意義。 備注:54 c.區域因素、資源稟賦:大亞灣核電站在選位上符合國家戰略。 我國能源資源分布很不平衡,水利資源70%分布在西南地區,煤炭60%分布在華北地區,集中在內蒙、山西等地。而人口集中、工業發達的華南、華東和東北的遼寧省,能源貯量只占16%,能源嚴重缺乏。 同時,由于改革開放后,我國經濟 “優先發展東部沿海地區,東部帶動西部發展”發展戰略影響,東部沿海地區占有地理優勢、政策優勢、經濟基礎好,發展迅速,成為國民經濟發展的重要保證,但是我國東部沿海地區資源相對較少,缺乏豐富的能源支持,所以我國的核電戰略首先從能源缺乏的地區開始。 備注:55 d.地理條件、氣候因素:核電站是具有很高技術含量的項目,有許多相關的配套設施,一旦建設,出現問題不可能重新修建。所以地理條件就顯得特別重要。 事實上,核電站的建設需要有水源便利、地質條件穩定(無斷裂、地震),交通便利、氣候適宜等。 備注:56 e.經濟比較:核電站的建設主要是緩解地區電力供應壓力,其發出的電力需要通過輸電網絡輸送出去,輸電網絡的建設費用巨大,與輸電距離有直接關系,輸電距離越遠,網絡建設費用就越大,輸電損耗就越多,直接影響電力的發送成本, 因此,合理的位置選擇就顯得特別重要。同時,大亞灣核電站在選址時還考慮了地方經濟發展規劃問題,使電站建設與地方經濟發展盡量不相沖突,體現最佳的經濟效果。 備注:57 f.基礎設施、人力資源、政策條件:深圳作為改革開放的排頭兵,享有一定的政策優惠,吸引了一大批優秀人才,同時其基礎設施建設也較為完善,也滿足國家經濟、政治需要。 g.公共關系:大亞灣核電站在選址時,為了使得以后的經營順利進行,也充分考慮了地方經濟發展規劃與香港居民的擔憂核輻射等問題。 備注:58 實際上,大亞灣核電站在建設時,著重考慮了安全因素。 作為核電站來說,發生泄漏不僅是某一地區的災難,甚至是全國、全世界的災難,正是基于這種考慮,大亞灣核電站在選址的時候,謹慎選擇廠址,認真勘察地質條件,避開人口稠密地區,做到了電站正常和事故情況下放射性排放對廣東和香港居民的影響均為安全??傊?,大亞灣核電站在選址時,詳盡考了天時、地利、人和等各方面因素。 備注:59 在實地考察,謹慎權衡的基礎上選擇了四個初選地,初選都有其優勢、劣勢; 后經深入可行性分析,最終選擇了東山廠址,即現大亞灣核電站廠址——大坑村麻角山。 備注:60 大亞灣核電站選址是否合理? 備注:61 大亞灣核電站的廠址選擇是在國家經濟發展戰略方針的指導下,充分考慮了國際環境、政治需要、市場條件、資源稟賦、區域因素、地理、地質條件、氣候因素、經濟比較、基礎設施、人力資源、政策條件、公共關系、安全等各方面因素的情況下做出了慎重選擇,總體上來看比較合理。 備注:62 需要指出的是,大亞灣核電站的選址和建設是基于國際形勢日趨緩和,和平與發展逐漸成為世界的主題的國際大背景和一切以經濟建設為中心的國家發展戰略下做出的,從某種程度上講,弱化了國防方面的考慮。 備注:63 實際上,大亞灣核電站建設在沿海經濟發達地區,并緊靠著重要大城市——廣東深圳市(距香港幾十公里)。不能否認:在大城市附近修建核電站有利于環境保護,而且也可以相信中國的核電站在技術上是絕對安全的。但一旦發生戰爭,很難說安全性如何? 備注:64 大亞灣核電站距離海岸僅僅只有幾公里,在我國以海岸線 12公里以外為公海計算,大亞灣核電站完全在公海游弋的外國軍艦裝備的對地攻擊導彈的射程之內,特別是潛艇水下發射巡航導彈更防不勝防; 就算中國目前的防空能力和核電站的保護措施能抵擋住外敵的攻擊,但如果被新聞媒介誤導和炒作,同樣也會產生災難性的后果,使該地區的經濟發展蒙上不良的陰影。 近年來,在大亞灣附近發生的油船安全事故,對大亞灣核電站的安全運行也會產生不可預知的危險。 備注:65 德國政府已經宣布,因國家安全理由將在10年陸續拆除境內所有的核電站。 雖然德國目前的周邊環境很安定,但德國政府有著更高、更遠的戰略思考。 中國的核電站布局似乎也應當從國家安全戰略的角度考慮,適當向西南等地區傾斜。 備注:66 從企業自身角度講,選址較為偏僻,給員工帶來不便,在臺風來襲時,又需降低功率運轉,企業今后擴充容量又存在不便。 由于距離深圳市區較遠,地理位置相對較偏,員工與外界的信息交流相對較少,致使員工行為表現得相對單純。同時,若每天回家會非常辛苦,員工一般每周回家平均2次左右,給部分家庭帶來了一定的麻煩。 備注:67 由于每年臺風天氣較多,電站不得不在臺風來臨之際降功率運行,對經濟收入造成了一定的影響。 進一步發展的空間有限,今后的擴建工程須到其他地點進行,給企業的整體管理造成了一定的困難。 備注:68 總體上看,大亞灣核電站選址比較合理,運行十年來,為經濟發展做出了巨大貢獻。 備注:69 4.1 車間平面布置 4.1.1定義: 生產設施:生產工段、原料、產品倉庫、控制室、露天堆場、貯罐區 生產輔助設施:配電室、機修間、化驗室 生活行政設施:車間辦公室、更衣室、衛生間 其他特殊用戶:勞動保護室、保健室 概念:車間平面布置就是將上述內容在平面上進行組合布置。 備注:70 4.1.2車間平面布置的原則 應符合全廠總圖布置的要求并與其他車間、公用工程系統、運輸系統結合成一有機整體; 保證經濟效益好,盡可能做到占地面積少,建設、安裝費用少,生產成本低; 便于生產管理、物料運輸,操作維修; 妥善解決防火防爆等問題,符合國家有關法規; 考慮將來擴建與增建的余地。 備注:71 4.1.3車間布置設計的組織 在進行車間布置設計時,各類專業人員須分工協作。工藝專業進行車間布置時,要考慮土建、儀表、電氣、暖通等專業與機修、安裝、操作等各方面的需要;上述各專業也同時提出各自對車間布置的要求。 備注:72 按照國內目前的作法,化工工藝設計主要有流程設計、工藝計算(物料與熱量衡算)、設備的工藝設計、車間布置和管道布置五個部分,都由工藝設計人員進行。 從專業化分工的角度來看,以上五項大致上可分成二類,前三項的設計基礎是化學工程的分析與計算;后兩項(特別是配管設計)的設計基礎則更近于力學與機械工程的分析計算,如設備的幾何空間布置、設備與管路安裝上的力學計算等。 備注:73 因此,從專業分工的角度考慮,車間布置和管道布置由機械工程專業人員承擔比由工藝人員承擔更為合理。這樣,工藝設計人員可致力于化學工藝與化學工程的開發與研究。上述的分工是化工設計上的一種發展趨勢,國外許多設計公司都已這樣做了。 備注:74 4.1.4車間布置設計的程序 1、車間布置初步設計 根據帶控制點工藝流程圖及設備一覽表、物料貯存運輸、生產輔助及生活行政等要求,結合布置規范及總圖設計資料等,進行初步設計。 最后結果是畫出車間布置初步設計的平(剖)面圖。 備注:75 2、管道儀表流程設計 根據第1項的初步設計和操作要求,進行管道儀表流程設計。其主要內容是: ①進行工藝和流體力學系統的設計; ②繪制流程圖與公用工程流程圖; ③確定設備與儀表安裝要求。 備注:76 車間布置初步設計和管道儀表流程設計有著密切關系,前項是后項的前提,后項對前項又予以修正補充。 備注:77 3、車間布置施工圖設計 工藝專業與所有專業協商,進行布置的研究,車間布置初步設計和管道儀表流程設計兩項是研究的基本資料。 備注:78 主要工作內容是: ①落實車間布置(初)的內容; ②繪制設備管口及儀表位置的詳圖; ③進行物料與設備移動運輸設計; ④確定與設備安裝有關的建筑與結構尺寸; ⑤確定設備安裝方案; ⑥安排管道、儀表、電氣管路的走向,確定管廊位置。 備注:79 車間布置(施)的最后成果是繪制車間布置平(剖)面圖,這是工藝專業提供給其他專業(土建、設備設計、電氣儀表等)的基本技術條件。 備注:80 4.2化工建筑的基本知識 車間布置設計和配管設計與土建設計有密切的關系,化工設計人員經常與土建設計人員打交道,為了與土建專業設計人員有共同語言,現將土建方面的基本知識介紹于后。 備注:81 一、建筑物的構件組成建筑物的構件有:地基、基礎、墻、柱、梁、樓板、屋頂、隔墻、樓梯、門、窗及天窗等。 備注:82 1.地基。建筑物的下面,支承建筑物重量的全部土壤稱為地基。地基必須具有必要的強度(地耐力)和穩定性,才能保證建筑物的正常使用和耐久性。否則,將會使建筑物產生過大的沉陷(包括均勻的)、傾斜、開裂以致毀壞。所以必須慎重地選擇和處理建筑物的地基。 備注:83 2.基礎?;A是建筑物的下部結構,埋在地面以下,它的作用是支承建筑物,并將它的荷載傳到地基上去。建筑物的可靠性與耐久性,往往取決于基礎的可靠性與耐久性。因此,必須慎重處理建筑物的基礎 備注:84 3.墻。墻按材料分有:普通磚墻、石墻、混凝土墻及鋼筋混凝土墻等 4.柱。柱是建筑物中垂直受力的構件,靠柱傳遞荷載到基礎上去。按材料可分為木柱、磚柱、鋼柱和鋼筋混凝土柱等。 備注:85 5.梁。梁是建筑物中水平受力構件,它與承重墻、柱等垂直受力構件組合成建筑結構的空間體系。 6.樓板。樓板是將建筑物分層的水平間隔,它的上表面為樓面,底面為下層的頂棚(天花板)。 備注:86 7.屋頂。屋頂的作用主要是保護建筑物的內部,防止雨雪及太陽輻射的侵入,使雪水匯集并排出,保持建筑物內部的溫度等。8.地面。地面是廠房建筑中的一個重要組成部分,由于車間生產及操作的特殊性,要求地面防爆、耐酸堿腐蝕、耐高溫等,同時還有衛生及安全方面的要求。 備注:87 9.門。為了組織車間運輸及人流、設備的進出、車間發生事故時安全疏散等,設計中應合理地布置門。 10.窗。為了保證建筑物采光和通風的要求,通常都設置側窗,只有在特殊情況下才采用人工采光和機械通風。 備注:88 11.樓梯。樓梯是多層房屋中垂直方向的通道,因此,設計車間時應合理地安排樓梯的位置。按使用的性質可分為主要樓梯、輔助樓梯和消防樓梯。 備注:89 二、建筑物的結構建筑物的結構有磚木結構、混合結構、鋼筋混凝土結構和鋼結構等?,F分別簡述如下。 備注:90 1.鋼筋混凝土結構由于使用上的要求,需要有較大的跨度和高度時,最常用的就是鋼筋混凝土結構形式,一般跨度為12一24m。鋼筋混凝土結構的優點:強度高,耐火性好,不必經常進行維護和修理,與鋼結構比較可以節約鋼材,化工廠經常采用鋼筋混凝土結構。缺點:自重大,施工比較復雜。 備注:91 2.鋼結構鋼結構房屋的主要承重結構件如屋架梁柱等都是用鋼材制成的。優點:制作簡單,施工較快:缺點:金屬用量多,造價高并須經常進行維修保養。 備注:92 3.混合結構混合結構一般是指用磚砌的承重墻,而屋架和樓蓋則用鋼筋混凝土制成的建筑物。這種結構造價比較經濟,能節約鋼材、水泥和木材,適用于一般沒有很大荷載的車間,它是化工廠經常采用的一種結構形式。 備注:93 4.磚木結構磚木結構是用磚砌的承重墻,而屋架和樓蓋用木材制成的建筑物。這種結構消耗木材較多,對易燃易爆有腐蝕的車間不適合,化工廠很少采用。 備注:94 三、化工建筑的特殊要求 (一)廠房的整體布置根據生產規模和生產特點以及廠區面積、廠區地形、地質等條件考慮廠房的整體布置,采用分離式或集中式,亦即將車間各工段及輔助車間分散在單獨的廠房內或集中合并在一個廠房內?;S廠房可根據工藝流程的需要設計成單層、多層或單層與多層相結合的形式。一般來說單層廠房利用率較高,建設費用也低,因此除了工藝流程的需要必須設計為多層外,工程設計中一般多采用單層。 備注:95 (二)廠房的平面布置化工廠廠房的平面布置是根據生產工藝條件(包括工藝流程、生產特點、生產規模等)以及建筑本身的可能性與合理性(包括建筑形式、結構方案、施工條件和經濟條件等)來考慮的。廠房的平面設計應力求簡單,這會給設備布置來更多的可變性和靈活性,同時給建筑的定型化創造有利條件。 備注:96 (三)廠房的立體布置化工廠廠房的立面有單層、多層或單層與多層相結合的形式,主要根據生產工藝特點決定,另外也要滿足建筑上采光、通風等各方面的要求。 備注:97 4.3 車間平面布置方案 4.3.1 資料準備 ①對初步設計需要帶控制點土藝流程圖,對施工圖設計需要管道儀表流程圖; ②物料衡算數據及物料性質(包括原料、中間體、副產品、成品的數量及性質,三廢的數據及處理方法); ③設備一覽表(包括設備外形尺寸、重量、支撐形式及保溫情況); 備注:98 ④公用系統耗用量,供排水、供電、供熱、冷凍、壓縮空氣、外管資料; ⑤車間定員表(除技術人員、管理人員、車間化驗人員、崗位操作人員外,還包括最大班人數和男女比例的資料); ⑥廠區總平面布置圖(包括本車間同其他生產車間、輔助車間、生活設施的相互聯系,廠內人流物流的情況與數量)。 備注:99 4.3.2 各工段布置形式的確定 1、分散布置與集中布置 對生產規模較大,車間內各工段的生產特點有顯著差異,需要嚴格分開或廠區平坦地形較少時,一般考慮分散布置; 廠房的安排多采用單元式:把原料處理、成品包裝、生產工段、回收工段、控制室及特殊設備獨立布置,分散為許多單元。 備注:100 對生產規模較小,生產中各工段聯系頻繁,生產特點無明顯差異,且地勢較為平坦,一般考慮集中布置。 結合建廠地點的具體情況,可將車間的生產、輔助、生活設施集中在一幢房內。 備注:101 2、露天布置與室內布置 露天布置是優先考慮的第一方案,只要有可能都應采用露天布置。 目前較大型的化工廠均采用此布置,即大部分設備布置在露天或敞開式的多層框架上,部分設備布置在室內或高頂棚,如泵、壓縮機、造粒及包裝設備等;生活、行政、控制、化驗室集中在一幢建筑物內,布置在生產設施附近。 備注:102 露天布置的特點: 優點:建筑投資少,用地少、有利于安裝檢修,有利于通風、防火、防爆、防毒; 露天布置的缺點:受氣候影響大,操作條件差,自動控制要求高。 室內布置特點: 受氣候影響小,勞動條件好。 小規模的間歇操作、操作頻繁的設備或低溫地區的設備以布置在室內為宜。 備注:103 4.3.3 流程式布置 按流程順序在中心管廊的兩側依次布置各工段,可以避免管道的重復往返,縮短管道總長,已證明是最經濟的布置方案。 各工段分別組成長方形塊區域,再組成整個車間。 車間布置中的道路布置 備注:104 4.3.4 車間平面布置方案 1、直通管廊長條布置 直通管廊長條布置適合于小型車間(裝置),是露天布置的基本方案。外部管道可由管廊的一端或兩端進出,工藝區與貯罐區用一根中心布置的管廊連接起來,流程暢通。 備注:105 2、T形、L形布置 T形或L形的管廊布置適合于較復雜車間,管道可由二個或三個方向進出車間。 3、組合型布置 組合型布置適合于復雜車間,其車間平面就是由直線形、T形和L形組合而成。 備注:106 4.4 設備布置 車間設備布置是確定各個設備在車間平面與立面上的位置;確定場地與建筑物、構筑物的尺寸;確定管道、電氣儀表管線、采暖通風管道的走向和位置。 備注:107 具體地說,它主要包括: (1)確定各個工藝設備在車間平面和立面的位置; (2)確定某些在工藝流程圖中一般不予表達的輔助設備或公用設備的位置; (3)確定供安裝、操作與維修所用的通道系統的位置與尺寸; (4)在上述各項的基礎上確定建筑物與場地的尺寸; (5)其他。 設備布置的最終結果表現是設備布置圖。 備注:108 4.4.1設備布置露天化 適合露天布置的設備: 生產中有需要經常操作的設備,自動化程度較高的設備或受天氣影響不大的設備; 塔、冷凝器、貯罐等 需要大氣調節溫度、濕度的設備; 涼水塔、空氣冷卻器等 有爆炸危險的設備。 備注:109 備注:110 備注:111 備注:112 備注:113 備注:114 備注:115 備注:116 備注:117 備注:118 4.4.2滿足生產工藝與操作要求 將同類型設備或操作性質相似的有關設備集中布置: 塔體集中布置在塔架上 換熱器、泵組成布置在一處 充分利用位能,盡可能使物料自動流送 一般將計量設備、高位漕布置在最高層,主要設備布置在中層,貯槽傳動設備布置在底層 考慮合適的設備間距 備注:119 4.4.3符合安裝與檢修的要求 考慮設備運入或播出車間的方法及經過的通道。 同類設備集中布置可統一留出檢修場地; 塔和立式設備的人孔應對著空場或檢修通道的方向; 列管換熱器應在可拆的一端留出一定空間,以備抽出管子來檢驗。 備注:120 備注:121 4.4.4符合安全技術的要求 設備布置應盡量做到人工背光操作,高大設備避免靠近窗戶布置,以免影響門窗的開啟中,通風與采光。 備注:122 有爆炸危險的設備應露天布置,室內布置時要加強通風,防止爆炸性聚集; 危險等級相同的設備或廠房應集中在一個區域; 將有爆炸危險的設備布置在廠房頂層或邊沿有利于防爆泄壓和消防; 處理腐蝕性介質的設備集中布置在底層有耐蝕鋪砌的圍堤中; 備注:123 加熱爐、明火設備與產生易燃易爆氣體的設備應保持一定的距離,易燃易爆車間要采取防止引起靜電現象和著火的措施。 產生有毒氣體的設備應布置在下風向,貯有毒物料的設備不能放在廠房的死角處,有毒、有粉塵和有氣體腐蝕的設備要集中布置并做通風、排毒或防腐處理,通風措施應根據生產過程中有害物質、易燃易爆氣體的濃度和爆炸極限及廠房的溫度而定。 備注:124 4.4.5符合建筑要求 笨重設備或運轉時產生很大振動的設備應盡可能布置在廠房底層,以減少廠房的荷載與振動; 有劇烈振動的設備,其操作臺和基礎不得與建筑物的柱、墻連在一起; 較高設備集中布置; 設備不應布置在建筑物的沉降縫和伸縮縫處。 4.4.6考慮通道與管廊的布置 備注:125 4.4 典型設備的布置方案 一、容器(罐、槽) 容器分中間貯存容器(中間罐)與原料及成品貯罐兩類。前者都按流程順序布置在有關設備附近或在廠房鄰近,后者則集中在貯罐區。 容器一般都按系列圖選用,其支腳、接管條件由布置設計決定,其外形尺寸按布置需要加以調整或在初選時就按布置要求加以考慮。 備注:126 二、泵和壓縮機 1.泵 泵應盡量靠近供料設備以保證良好的吸入條件。它們常集中布置在室外、建筑底層或泵房,小功率的泵(7kW以下)可布置在樓面或框架上。室內的泵沿墻布置能節省面積,如將工藝罐放在墻外,管道穿過墻與泵相連則空間更省,操作亦甚為方便。 備注:127 2.離心壓縮機 離心壓縮機體積小、排量大、結構簡單、能利用多種動力(電動機、蒸汽透平、氣體透平)有利于裝置的能量利用,特別是背壓式蒸汽透平能提高熱效率,應用最廣。離心壓縮機的布置原理與離心泵相似,但它較為龐大與復雜,特別是一些附屬設備(如潤滑油、密封油、泵、控制臺、冷卻器等)要占據很大的空間。 備注:128 3.往復壓縮機 往復壓縮機的作用原理與往復泵相似,但機器要復雜得多,振動及噪聲都很大。往復壓縮機結構復雜,拆修時間長,所以都布置在壓縮機室內并配有起重裝置,其周圍要留有足夠大的空地。 備注:129 三、換熱器 化工廠中使用最多的是列管式換熱器與再沸器,以下即以它們為代表進行討論,其布置原理也適用于其他形式的換熱器。 備注:130 列管式換熱器與再沸器已有定型的系列圖可供選用,設備布置的主要任務是將它們布置在適當的位置,決定支座等安裝結構、管口方位等。必要時在不影響工藝要求的條件下,可以調整原換熱器的尺寸和安裝方式(立或臥)。 備注:131 塔的換熱器近塔布置,再沸器及冷凝器則與塔以大口徑的管道連接,故應取近塔布置,通常將它們分別布置在塔的兩側。一般,從傳熱的角度考慮,細而長的換熱器較有利。臥式換熱器換成立式的以節約面積;而立式的也可換成臥式的以降低高度,可根據具體情況各取其長。 換熱器間的間距,換熱器與其他設備的間距至少要留出lm的水平距離,位置受限制時,最少也不得小于0.6m. 備注:132 四、反應器 反應器的形式很多,可按類似設備布置,如塔式反應器可按塔來布置;固定床催化反應與容器差不多;火焰加熱的反應器則近似于工業爐;化工廠常見的攪拌釜式反應器實質上就是加上攪拌與傳熱夾套的立式容器。 備注:133 大型的攪拌釜式反應器容量達數十到數百立方米,并附有數十到數百千瓦的電動機、減速機攪拌器,重量又大又有振動和噪聲。這類反應器大多露天布置,用支腳直接支承在地面上。反應器的攪拌與密封系統是需要經常維修的機械,所以要考慮它們的拆卸與吊裝。 備注:134 五、塔 塔的布置形式很多,常在室外集中布置,在滿足工藝流程的前提下,可把高度相近的塔相鄰布置。單塔或特別高大的塔可采用獨立布置,利用塔身設操作平臺,供進出入孔、操作、維修儀表及閥門之用。塔或塔群常布置在設備區外側,其操作側面對道路,配管側面對管廊,以便于施工安裝、維修與配管。 備注:135 將幾個塔的中心排成一條直線,并將高度格近的塔相鄰布置,通過適當調整安裝高度和操作點(適當改變塔板距、內部管道布置及塔裙高度)就可采用聯合平臺,既方便操作,投資又省。 備注:136 數量不多、結構與大小相似的塔可成組布置,利用操作臺集中布置。如果塔的高度不同,只要求將第一層操作平臺取齊,其他各層可另行考慮。這樣,幾個塔組成一個空間體系,增加了塔群的剛度,塔的壁厚就可以降低。 備注:137 沿建筑物或框架布置 將塔安裝在高位換熱器和容器的建筑物或框架旁,利用容器或換熱器的平臺作為塔的人孔,儀表和閥門的操作與維修的通道。將細而高的或負壓塔的側面固定在建筑物或框架的適當高度,這樣可增加剛度,減少壁厚。 備注:138 室內或框架內布置 較小的塔常安裝在室內或框架中,平臺和管道都支承在建筑物上,冷凝器可裝在屋頂上或吊在屋頂梁下,利用位差重力回流。 備注:139 備注:140
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