發(fā)酵工廠工藝設(shè)計概論.ppt

第六章 設(shè)備的設(shè)計與選型,第六章 設(shè)備的設(shè)計與選型,一、專業(yè)設(shè)備設(shè)計與選型的依據(jù) (1)由工藝計算確定的成品量、物料量、耗汽量、耗水量、耗風(fēng)量、耗冷量等。 (2)工藝操作的最適外部條件(溫度、壓力、真空度等)。 (3)設(shè)備的構(gòu)造類型和性能。,二、專業(yè)設(shè)備設(shè)計與選型的程序和內(nèi)容 (1)設(shè)備的工藝操作任務(wù)、工作性質(zhì)、工作參數(shù)的確定。 (2)設(shè)備選型及該型號設(shè)備的性能、特點評價。 (3)設(shè)備生產(chǎn)能力的確定。 (4)設(shè)備數(shù)量計算。 (5)設(shè)備主要尺寸的確定。 (6)設(shè)備的傳動攪拌和動力消耗計算。 (7)設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計。 (8)支撐方式的計算選型。 (9)壁厚的計算選擇。 (10)材質(zhì)的選擇和用量計算。 (11)其他特殊問題的考慮。,(一)間歇操作設(shè)備生產(chǎn)能力數(shù)量和容積的設(shè)計計算 1間歇操作設(shè)備生產(chǎn)能力的確定 生產(chǎn)能力的表示方法，一般為t(罐批)或m3(罐批)。例如3000ta味精廠選容積為100t的發(fā)酵罐，其生產(chǎn)能力為： 10070154880112 (1-1) 4.47t(罐批) 式中 100發(fā)酵罐容積(t) 15發(fā)酵初糖濃度 70填充系數(shù) 48發(fā)酵轉(zhuǎn)化率 80提取率 112精制收率 1染菌率,2間歇操作所需設(shè)備數(shù)量的確定 或 式中N設(shè)備的操作臺數(shù)(不含備用) Z工段的生產(chǎn)能力，以每晝夜加工原料和半成品的噸數(shù)表示 設(shè)備的每一個操作周期(h) G設(shè)備操作有效量(t) r一晝夜內(nèi)設(shè)備操作的小時數(shù) V0晝夜內(nèi)被加工的原料、半成品的容量(m3) Va一臺設(shè)備的容量(m3) 設(shè)備的填充系數(shù)，此值為經(jīng)驗值，主要考慮物料的泡沫性質(zhì)和將來可能增加的容量余地。,3設(shè)備容積的計算 式中 V設(shè)備的總?cè)莘e(m3) Va24h內(nèi)加工的成品或半成品的容積() r操作周期，包括預(yù)備時間、操作和清洗等輔助操作時間(h) 設(shè)備的填充系數(shù)，裝有攪拌和冷卻裝置的或產(chǎn)生泡沫多的物料應(yīng)取0.60.8，酒精發(fā)酵罐等取0.80.85，汽液分離器取0.7等,4設(shè)備主要尺寸的計算 發(fā)酵工廠的設(shè)備多為容器型設(shè)備。不同的設(shè)備，高徑比有很大差別。錐形底制作容易，排料干凈，間歇操作采用較多。 通常根據(jù)已知容量V以及高徑比、封頭高度，列出數(shù)學(xué)方程求出各部尺寸。 直徑計算出來后，應(yīng)將其值圓整到接近的公稱直徑系數(shù)。然后校核總?cè)萘渴欠窨蓾M足工藝計算的容量要求。如偏差太大，還要作相應(yīng)調(diào)整，直到符合要求。 直徑確定后，可根據(jù)關(guān)系求出其他尺寸。,(二)連續(xù)操作設(shè)備生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的設(shè)計計算 設(shè)計的依據(jù)： (1)物料流量V(m3s或ts)：物料的流量V，是根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模，通過計算確定。 (2)物料在設(shè)備中的逗留時間(s)：物料在連續(xù)操作設(shè)備中的逗留時間則取決于生產(chǎn)工藝的要求。 (3)物料在設(shè)備各部位的流速(ms)。,1生產(chǎn)能力的確定 對于連續(xù)操作的設(shè)備，其生產(chǎn)能力是在保證生產(chǎn)工藝條件的基礎(chǔ)上，單位時間通過設(shè)備的物料量，由工廠的規(guī)模與物料衡算確定。 例如以淀粉質(zhì)原料，年產(chǎn)10000t酒精廠根據(jù)物料衡算蒸煮醪的體積流量為14.8 m3/h。因此要求連續(xù)蒸煮設(shè)備的生產(chǎn)能14.8 m3/h 。,2設(shè)備容積的計算 已知物料的流量V和逗留時間，可以計算出設(shè)備的有效容量V有效： 例如10000ta酒精廠蒸煮時間(即在蒸煮設(shè)備高溫區(qū)的逗留時間),根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，要求9060min，現(xiàn)取80min,則蒸煮設(shè)備的總?cè)莘eV有效為：,3設(shè)備數(shù)量的計算 連續(xù)操作設(shè)備為一般取設(shè)備數(shù)量為35個。也可設(shè)定單個設(shè)備容量由總?cè)萘壳笏阍O(shè)備數(shù)量n： 式中 V有效設(shè)備有效總?cè)莘e(m3) V單臺設(shè)備容積(m3) 填充系數(shù)() 接上例10000ta酒精廠V有效=19.73 m3,V =7 m3，=100，則設(shè)備數(shù)量n為：,4設(shè)備主要尺寸計算 容器類設(shè)備的主要尺寸計算方法同間歇操作設(shè)備的計算方法。但連續(xù)操作設(shè)備為保證其順序性，通常高徑比要比間歇操作設(shè)備大些。具體情況，可根據(jù)生產(chǎn)特點加以確定。,三、主要設(shè)備明細表 通過設(shè)備的工藝設(shè)計計算，除了定型的通用設(shè)備以外，對于生化反應(yīng)器(發(fā)酵罐、種子罐)、換熱器、塔器等主要設(shè)備都應(yīng)列設(shè)備明細表。,四、設(shè)備一覽表 所有設(shè)備選型與設(shè)計完成以后，按流程圖序號，將所有設(shè)備逐一匯編成設(shè)備一覽表，作為設(shè)計說明書的組成部分，并為下一步施工設(shè)計以及其他非工藝設(shè)計和設(shè)備訂貨提供依據(jù)。 在填寫設(shè)備一覽表時，也可把各車間的設(shè)備按專業(yè)設(shè)備、通用設(shè)備、非標準設(shè)備進行分類填寫設(shè)備一覽表。以便于將設(shè)備分類匯總，分別交給不同的部門進行加工和采購。,第七章 設(shè)計說明書,第七章 設(shè)計說明書,第一節(jié) 初步設(shè)計說明書 一、全廠初步設(shè)計說明書的編寫內(nèi)容 1總論 2技術(shù)經(jīng)濟 3總平面布置及運輸 4工藝 5自動控制測量儀表 6建筑結(jié)構(gòu) 7給水排水 8供電 9電信 10供熱 11采暖通風(fēng) 12空壓站、氮氧站、冷凍站 13維修 14倉庫與堆場 15中心化驗室 16環(huán)保與綜合利用 17節(jié)約能源 18消防 19計量 20職業(yè)安全衛(wèi)生 21生活福利設(shè)施 22總概算書,總論： 扼要闡明工程的建設(shè)規(guī)模、產(chǎn)品方案、技術(shù)特征，綜合各專業(yè)提出的設(shè)計要求，論述設(shè)計的技術(shù)先進性和經(jīng)濟合理性，說明環(huán)境保護、節(jié)能、消防、計量、職業(yè)安全衛(wèi)生等基本情況。對存在的問題提出解決的辦法或建議。 具體包括：設(shè)計依據(jù)；設(shè)計指導(dǎo)思想；設(shè)計范圍；建設(shè)規(guī)模和產(chǎn)品方案；進度建議；投產(chǎn)后達到設(shè)計能力的計劃安排；主要原材料、物料、燃料的規(guī)格、數(shù)量及來源；論述生產(chǎn)方法的先進性、合理性、可靠性及選用依據(jù)；廠址概述；公用工程及輔助工程；技術(shù)經(jīng)濟；全廠設(shè)備估算重量；建筑材料估算數(shù)量；安裝及施工材料估算數(shù)量；環(huán)境保護及綜合利用；節(jié)能措施；勞動保護、安全防護；工廠機械化、自動化水平；工作制度；配套工程情況；主要技術(shù)方案的比選要點；存在問題及建議；附件等23個有關(guān)內(nèi)容。 back,總平面布置及運輸： 包括設(shè)計依據(jù)和范圍；廠址；總平面布置；工廠運輸；存在問題及建議；附件等內(nèi)容。 工藝： 工藝部分說明書的內(nèi)容應(yīng)根據(jù)行業(yè)特點和工程的繁簡條件編寫。包括設(shè)計依據(jù)和范圍；全廠生產(chǎn)車間組成；全廠工藝流程；生產(chǎn)操作計量工作的綜合說明。有幾個主要車間時，應(yīng)按車間分別編寫。 back,第九章 工藝設(shè)計圖,第一節(jié) 工藝流程圖 一、概 述 1全廠總工藝流程圖或物料平衡圖 細實線長方框表示各車間(工段)。流程線只畫出主要物料，用粗實線表示。流程方向用箭頭畫在流程線上。圖上注明車間名稱，各車間原料、半成品和成品的名稱、平衡數(shù)據(jù)和來源、去向等。,2物料流程圖 物料流程圖一般是在初步設(shè)計階段，完成工藝平衡計算后，在全廠總工藝流程圖基礎(chǔ)上繪制的。它是一種以圖形與表格結(jié)合的形式，反映設(shè)計計算結(jié)果，表達各車間內(nèi)部工藝物料流程的圖樣。圖樣采用展開圖形式，按工藝流程次序，自左至右畫出一系列設(shè)備的圖形，并配以物料流程線和必要的標注與說明。在流程上標注出各物料的組分、流量以及設(shè)備特性數(shù)據(jù)等，是這種圖樣的一個特點。,3帶控制點工藝流程圖 帶控制點工藝流程圖是內(nèi)容較為詳細的一種工藝流程圖。在管線和設(shè)備上畫出配置的某些管件、閥門、白控儀表等有關(guān)符號，可供生產(chǎn)和施工、安裝使用。帶控制點工藝流程圖是工藝設(shè)計必須完成的圖樣。,二、帶控制點工藝流程圖的繪制 帶控制點工藝流程圖是表示全部工藝設(shè)備、物料管道、閥門、設(shè)備附件以及工藝和自控儀表的圖例、符號等的一種工藝流程圖，也稱生產(chǎn)控制流程圖或工藝控制流程圖。在初步設(shè)計和施工圖設(shè)計中均要提供這種圖樣。由工藝專業(yè)和自控專業(yè)人員合作繪制而成。它是設(shè)備布置、儀表測量和控制設(shè)計的依據(jù)，并可供施工安裝、生產(chǎn)操作時參考。,(一)視圖內(nèi)容和表示方法 1視圖內(nèi)容 (1)圖形 將各設(shè)備的簡單外形按工藝流程次序，展開在同一平面上，配以連接的主輔管線及管件、閥門、儀表控制點符號等。 (2)標注 注寫設(shè)備位號及名稱、管段編號、控制點代號、必要的尺寸、數(shù)據(jù)等。 (3)圖例 代、符號及其他標注的說明，有時還有設(shè)備位號的索引等。 (4)標題欄 注寫圖名、圖號、設(shè)計階段等。,2表示方法 (1)比例與圖幅 帶控制點工藝流程圖可以車間或工段為主項進行繪制，原則上一個主項繪一張圖樣。若流程復(fù)雜，一個主項也可以分成數(shù)張繪制，但仍算一張圖樣，且需要使用同一個圖號。必要時也可適當(dāng)縮小比例進行繪制。 比例：圖上的設(shè)備圖形及其高低間相對位置大致按1：100或1：200的比例繪制，流程簡單時也有用1：50的比例。一般流程圖用展開畫法，實際上并不全按比例繪制，故于標題欄內(nèi)不予注明。 圖幅：圖形采用展開圖形式，呈長條形，因此可采用標準幅面加長的規(guī)格。,(2)設(shè)備的畫法 圖形：設(shè)備在圖上一般按比例用細線(b3)繪制，畫出設(shè)備的主要輪廓。有時也畫出具有工藝特征的內(nèi)件示意結(jié)構(gòu)，可以用虛線繪制或用剖視形式表示。設(shè)備上的管口一般不予畫出；若需要畫出則可用單線表示。設(shè)備上的傳動裝置應(yīng)簡單示意畫出。某些過大或過小的設(shè)備圖，可適當(dāng)縮小或放大比例。,相對位置：設(shè)備間的高低和樓面高低的相對位置，一般按比例繪制。低于地面的，也要相應(yīng)畫在地平線以下，盡可能符合實際安裝情況。有位差要求的設(shè)備，需注明其限定尺寸。設(shè)備的橫向順序應(yīng)與主要物料管線一致，勿使管線曲折往返過多。設(shè)備間的橫向間距，要合理布置，避免管線過長或過密。 相同系統(tǒng)的處理：兩個或兩個以上相同的系統(tǒng)，一般應(yīng)全部畫出，但也可只畫出一套。只畫出一套時，被省略部分的系統(tǒng)，則需用雙點劃線繪出矩形框表示?？騼?nèi)注明設(shè)備的位號、名稱，并繪出引至該套系統(tǒng)的一套支管。,(3)設(shè)備的標注 標注內(nèi)容：設(shè)備在圖上應(yīng)標注位號和名稱。設(shè)備位號在整個車間內(nèi)不得重復(fù)。施工圖設(shè)計與初步設(shè)計中的編號應(yīng)一致。如果施工圖設(shè)計中設(shè)備有增減，則位號應(yīng)按順序補充或取消(即保留空號)。設(shè)備名稱也應(yīng)前后一致。 標注方式：設(shè)備的位號、名稱一般標注在相應(yīng)設(shè)備的圖形上方或下方，各設(shè)備在橫向之間的標注應(yīng)基本排成一行。在圖紙同一高度方向出現(xiàn)兩個設(shè)備圖形時，將偏在上方的設(shè)備標注在圖紙上端。若在同一高度方向出現(xiàn)兩個以上設(shè)備圖形時，則可按設(shè)備的相對位置將某些設(shè)備的標注放在另一設(shè)備標注的下方。也有一些圖樣，其設(shè)備位號用指引線引出，注在設(shè)備圖形的空白處。同位號的設(shè)備在位號的尾端加注“a”、“b”、“c”等字樣以示區(qū)別。如數(shù)量不止一臺而僅畫出一臺時，則在位號中應(yīng)予注全。,第二節(jié)設(shè)備布置圖 (一)設(shè)備布置圖的視圖內(nèi)容 (1)一組視圖：表示廠房建筑的基本結(jié)構(gòu)和設(shè)備在廠房內(nèi)外的布置情況。平、立面圖，剖面圖的數(shù)量以表示清楚為原則。 (2)尺寸及標注：在圖形中注寫與設(shè)備布置有關(guān)的尺寸和建筑軸線的編號、設(shè)備的位號、名稱等。 (3)安裝方位標：指示安裝方位基準的圖標。 (4)說明與附注：對設(shè)備安裝布置有特殊要求的說明。 (5)設(shè)備一覽表：列表填寫設(shè)備位號、名稱等。 (6)標題欄：注寫圖名、圖號、比例、設(shè)計階段等。,(二)設(shè)備布置圖的表示方法 1分區(qū)原則 當(dāng)車間范圍較大，以車間為單位繪制圖樣不能清晰和詳細表達時，則應(yīng)繪制該車間的首頁圖，首頁圖上分區(qū)范圍可以用粗雙點劃線表示，然后按首頁圖上所劃分的區(qū)域再分繪其設(shè)備布置圖。 當(dāng)車間范圍不很大，各工段（工序）的設(shè)備可以聯(lián)合布置，表達清楚時，可統(tǒng)一出圖，以車間為單位繪制設(shè)備布置圖。,2比例與圖幅 繪圖比例通常采用1：50和1：100，個別情況下，可考慮采用1：200和1：500。首頁圖可采用1：400、1：500的比例。必要時，可以在一張圖紙上的各視圖采用不同的比例，此時可將主要采用的比例注明在標題欄內(nèi)，個別視圖的不同比例則在視圖名稱的下方或右方予以注明。 圖幅一般采用一號幅面，如需繪制在幾張圖紙上，各張圖紙的幅面規(guī)格盡量相同。圖幅需要加長時，可按國家標準機械制圖規(guī)定加以確定。,3視圖的配置 (1)平面圖：設(shè)備布置圖一般以平面圖為主，表明各設(shè)備在平面內(nèi)的布置狀況。當(dāng)廠房為多層時，應(yīng)分別繪出各層的平面布置圖。在平面圖上，要表示廠房的方位、占地大小、內(nèi)部分隔情況，以及與設(shè)備安裝定位有關(guān)的建筑物、構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)形狀和相對位置。 一張圖紙內(nèi)繪制幾層平面圖時，應(yīng)以0.00平面開始畫起，由下而上，從左至右順序排列。在平面圖下方各注明其相應(yīng)標高，并在圖名下畫一粗線，注明平面圖名稱為：“0.00平面”、“5.10平面”，“10.20平面”等。,(2)剖視圖 剖視圖是在廠房建筑的適當(dāng)位置上，垂直剖切后繪出的立面剖視圖，以表達在高度方向設(shè)備安裝布置的情況。在保證充分表達清楚的前提下，剖視圖的數(shù)量應(yīng)盡可能少，但最少要有一張。 在剖視圖中要根據(jù)剖切位置和剖視方向，表達出廠房建筑的墻、柱、地面、屋面、平臺、欄桿、樓梯以及設(shè)備基礎(chǔ)、操作平臺支架等高度方向的結(jié)構(gòu)和相對位置。 剖視圖的剖切位置需在平面圖上加以標記。 在剖視圖的下方應(yīng)注明相應(yīng)的剖視名稱，如A-A(剖視)” ，在剖視名稱下加畫一粗線。剖視的名稱在同一套圖內(nèi)不得重復(fù)。剖切位置需要轉(zhuǎn)折時，一般以一次為限。 剖視圖與平面圖可以畫在同一張圖紙上，按剖視順序，從左至右，由下而上順序排列。當(dāng)剖視圖與平面圖分別畫在不同圖紙上時，就在平面圖上剖切符號下方，用括號注明該剖視圖所在圖紙的圖號。,4視圖表示方法 (1)建筑物及其構(gòu)件 廠房建筑的空間大小，內(nèi)部分隔，以及與設(shè)備安裝定位有關(guān)的基本結(jié)構(gòu)，如墻、柱、地面、樓板、平臺、欄桿、樓梯、安裝孔洞、地溝、地坑、吊車梁及設(shè)備基礎(chǔ)等，在平面圖和剖面圖上，均應(yīng)按比例采用規(guī)定的圖例。 與設(shè)備安裝定位關(guān)系不大的門窗等構(gòu)件，一般只在平面圖上畫出它們的位置、門的開啟方向等，在剖視圖上則一概不予表示。 在設(shè)備布置圖中，對于承重墻、柱子等結(jié)構(gòu)，要按建筑圖要求用細點劃線畫出其建筑定位軸線。,(2)設(shè)備 設(shè)備布置是圖樣的主要內(nèi)容，因此設(shè)備、設(shè)備的金屬支架、電機及其傳動裝置等，都應(yīng)用粗實線或粗虛線畫出。 圖樣有兩個以上剖視圖時，設(shè)備在各剖視圖上一般只應(yīng)出現(xiàn)一次，無特殊必要不予重復(fù)畫出。位于室外而又與廠房不連接的設(shè)備及其支架等，一般只在底層平面圖上給以表示。剖視圖中設(shè)備的鋼筋混凝土基礎(chǔ)與設(shè)備外形輪廓組合在一起時，將其與設(shè)備一起畫成粗線。 穿過樓層的設(shè)備，在相應(yīng)的平面圖上可按圖14-28所示的剖視形式表示。圖中樓板孔洞不必畫出陰影部分。,(三)設(shè)備布置圖的標準 1廠房建(構(gòu))筑物 (1)尺寸內(nèi)容 廠房建筑物的長度、寬度總尺寸。 柱、墻定位軸線的間距尺寸，必須注意和土建專業(yè)圖紙完全一致以免給施工安裝造成困難。 為設(shè)備安裝預(yù)留的孔、洞以及溝、坑等定位尺寸。 地面、樓板、平臺、屋面的主要高度尺寸及其他與設(shè)備安裝定位有關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的高度尺寸。,(2)尺寸的注法 平面尺寸： a.以建筑定位軸線為基準，單位用mm，圖中不必注明尺寸單位。 b.尺寸允許注成封閉鏈狀。 c.尺寸界線一般是建筑定位軸線和設(shè)備中心線的延長部分。 d.尺寸線的起止點可不用箭頭而采用45的細斜短線表示，此時最外側(cè)的尺寸線需延長至尺寸界線外一段距離。 e.尺寸數(shù)字應(yīng)盡量標注在尺寸線上方的中間，當(dāng)尺寸界線距離較緊沒有位置注寫數(shù)字時，可引出標注。,標高： a.一般以主廠房室內(nèi)地面為基準，作為零點進行標注，單位用m，數(shù)值一般取小數(shù)點后兩位，單位在圖中不必注明。 b.標高符號一般采用圖14-32(1)所示的形式，符號以細實線繪制。如標注部位狹窄，則可采用圖14-32(2)的形式，高度h根據(jù)實際要求決定，水平線長度L應(yīng)以注寫數(shù)字所占地位的長度為準。 c.零點標高標成“0.00”，高于零點的標高，其數(shù)字前一般不加注“+”號；低于零的標高，其數(shù)字前必須加注“”號。 d.平面圖上出現(xiàn)不同于圖形下方所注標高的平面時，如地溝、地坑、操作臺等，應(yīng)在相應(yīng)部位上分別注明其標高。,2設(shè) 備 (1)尺寸標注 圖上不注設(shè)備定形尺寸而只標注安裝定位尺寸。 平面定位尺寸：設(shè)備的定位尺寸以建筑定位軸線為基準，注出其與設(shè)備中心線或設(shè)備支座中心線的距離。懸掛于墻上或柱子上的設(shè)備，應(yīng)以墻的內(nèi)壁或外壁、柱子的邊為基準，標注定位尺寸。 當(dāng)某一設(shè)備已采用建筑定位軸線為基準標注定位尺寸后，鄰近設(shè)備可依次用已標出定位尺寸的設(shè)備中心線為基準來標注定位尺寸。,高度方向定位尺寸：設(shè)備在高度方向的位置，一般是以標注設(shè)備的基礎(chǔ)面或設(shè)備中心線(臥式設(shè)備)的標高來確定。必要時也可標注設(shè)備的支架、掛架、吊架、法蘭面或主要管口中心線、設(shè)備最高點(塔器)等的標高； (2)名稱與位號的標注 設(shè)備名稱和位號在平面圖和剖視圖上都需標注，而且應(yīng)與工藝流程圖相一致。一般標注在相應(yīng)圖形的上方或下方，不用指引線，名稱在下、位號在上，中間畫一粗實線。也有只注位號不標名稱的，或標注在設(shè)備圖形內(nèi)不用指引線，標注在圖形之外用指引線。,3安裝方位標 設(shè)備布置圖應(yīng)在圖紙的右上方繪制一個設(shè)備安裝方位基準的符號安裝方位標。符號以粗實線畫出兩個直徑分別為14與8mm的圓圈和水平、垂直兩直線，并分別注以0、90、180、270等字樣。安裝方位標可由各主項設(shè)計自行規(guī)定一個方位基準，一般均采用北向或接近北向的建筑軸線為零度方位基準。該方位基準一經(jīng)確定，設(shè)計項目中所有必須表示方位的圖樣，均應(yīng)統(tǒng)一。,