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1、第二节 工艺流程设计工艺流程设计和车间布置设计是工艺设计的两个主要内容，是决定工厂的工艺计算、车间组成、生产设备及其布置的关键步骤。工艺流程设计主要包括：确定由原料到成品的各个生产过程及顺序，既物料和能量发生的变化及流向，应用的反应、原料加工过程及设备。绘制工艺流程图。工艺流程设计三个阶段：示意图草图流程图。即示意图物料、能量、设备草图车间布置流程图。,一、生产方法的选择和工艺流程设计原则 1. 生产方法的选择即工艺路线的选择，是发酵工厂设计的关键。选择的主要依据：原料来源、种类和性质；产品的质量和规格；生产规模：较小时，分批生产；较大时，连续生产；技术水平：连续生产或间歇生产；地区的自然环境
2、：热带或冷带地区，制冷设备选择；经济合理性：技术经济指标比较，选用投资少、效率高、能耗低的生产方法，以获得良好的经济效益。,2. 工艺流程设计原则 （1）保证产品质量符合国家标准，外销还要考虑销售区的质量要求。 （2）尽量采用成熟、先进的技术和设备。提高原料利用率，提高劳动生产率，降低水、电、汽及其能量消耗，降低成本，使生产稳定、安全、可靠。例如，味精厂的双酶法糖化工艺流程，糖转化率达95以上，糖液透光率在8590；啤酒厂麦汁一段冷却新技术，节电40，节水27，降低载冷剂用量。 （3）尽量减少三废排放量，有完善治理措施。 （4）确保安全生产，以保证人员和设备安全。 （5）生产过程尽量采用机械化
3、和自动化，实现稳产、高产。,二、工艺流程的设计步骤 1.生产工艺流程示意图定性地表明原料变成产品的路线及顺序，以及应用过程及设备。先弄清需要那些单元操作，其次确定操作方式间歇或连续（先进、经济、合理）。可用简单的设备流程图表示，也可用文字示意图表示。,L-赖氨酸生产工艺流程示意图： 菌种斜面培养摇瓶培养一级种子培养 二级种子培养 无菌空气 淀粉培养基制备发酵过滤离子交换 真空浓缩酸化蒸发结晶干燥饲料 级赖氨酸溶解脱色重结晶干燥药品、食品、试剂级赖氨酸2.草图设计物料平衡计算：原料、半成品、副产品及废水、废料的规格、重量和体积。设备设计：计算、确定计量和贮存设备的容积、尺寸和台数。之后进行草图设
4、计。,进行设备设计与水、电、汽等能量计算。主要解决生产过程和单元操作的技术问题，如筛网孔径及面积、过滤面积、传热面积等，对专业及通用设备进行设计或选型。对草图进行修改和补充，并进行初步平面布置。,3.工艺流程图的设计设备设计和工艺流程草图设计完成后，开始车间布置设计。此时可对不适之处进行调整。设计完善后正式绘制生产工艺流程图。以上三阶段不是单独进行，而必须同物料、能量、设备计算及车间布置交叉进行。因此，工艺设计时，要全面、综合考虑，思路清晰，有条不紊，前后一致。,第七节 车间工艺设备布置 一、车间工艺设备布置的目的和重要性目的是对厂房的配置和设备的排列作出合理的安排，并决定车间、工段的长度、宽
5、度、高度和建筑结构型式，以及各车间之间与工段之间的相互关系。车间布置对工厂建设投资、建成后的生产和管理效率、生产的经济性、操作和维修的方便性、卫生条件和安全性等均有重要影响。要求工艺人员要了解生产操作、设备维修和具有一定的安装知识，而且要具备一定的土建、电力、自控仪表、安全、卫生等其他专业的基本知识。以工艺为主导，并在其他专业，如总图、土建、设备、安装、电力、暖通、外管等密切配合下完成的。,二、发酵工厂生产车间组成 发酵工厂一般由主生产车间、辅助车间、动力车间、仓库和堆场部分、三废治理部分、厂前区行政福利部分等组成。工艺人员主要完成主生产车间的设计。辅助车间、动力车间（变电所、锅炉房、冷冻站、
6、水泵房等）由相对应的配套专业人员承担设计。生产车间的内部组成一般包括三部分：生产部分：原料工段、生产工段、成品工段、回收工段等。辅助部分：通风空调室、变电配电室、车间化验室、控制室等。生活行政部分：车间办公室、会议室、更衣室、浴室及厕所等。,例如：味精工厂主要生产车间：糖化车间、发酵车间、提取车间、精制车间、包装车间。啤酒工厂主要生产车间：麦芽车间、糖化车间、发酵车间、包装车间。淀粉工厂主要生产车间：玉米净化车间、淀粉车间、副产品车间（蛋白、纤维）。乳品厂主要生产车间：液态乳车间、奶粉车间、酸奶车间、冰淇淋车间等。,三、车间布置设计的原则车间平面设计主要是把车间的全部设备（包括工作台等），在一
7、定的建筑面积内作出合理的安排。平面布置图：就是把屋盖（或楼板）掀开往下看，径直画出设备的外型轮廓图。在平面图中，必须表示清楚各种设备的安装位置。下水道、门窗、各工序及各车间生活设施的位置、进出口及防蝇、防虫措施等。,车间剖面图剖面图：它是解决平面图中不能反映的重要设备和建筑物立面之间的关系，以及画出设备高度、门窗高度等在平面中无法反映的尺寸。,生产车间工艺布置的原则: （1）要有总体设计的全局观点首先满足生产的需要；同时必须从本车间在总平面图上的位置，与其他车间关系，以及发展前景等方面，满足总体设计的要求。（2）车间设备布置应符合生产工艺的要求 必须按流程顺序依次进行设备的排列，以保持物料顺利
8、输送，保证水平方向和垂直方向的连续性。不使物料和产品有交叉和往复的运动。尽可能利用工艺位差，对有压差的设备，应充分利用高位差，以节省动力设备及费用。,（3）车间布置应符合生产操作的要求要考虑设备检修拆卸的位置以及设备与设备、设备与建筑物间的安全距离。有些特殊的设备可按相同类型作适当集中，务必使生产过程占地最小，生产周期最短，操作最方便。原料收发间应设地磅。设备布置不宜过紧过松，宜尽量对称紧凑，排列整齐，充分利用空间。设备间的距离要考虑操作和交通便利。车间内要留有堆放原料、成品及废物和包装材料的空地。设备的自动测量仪表要集中控制，阀门控制尽量集中，便于工人操作。,（4）车间布置应符合设备安装、检
9、修要求根据设备大小及结构，考虑设备安装、检修及拆卸所需的空间和面积。满足设备能顺利进出车间的要求。大门宽度比最大设备宽0.5m，设备特别大时，可在外墙设安装洞。通过楼层的设备，楼面上要设置吊装孔。必须考虑设备的检修和拆卸、以及运送物料所需的起重运输设备。（5）车间布置应符合厂房建筑的要求凡是笨重的设备或运转时产生很大振动的设备，如压缩机、粉碎机、大型通风机、离心机等，最好设在厂房底层，以减少荷载和振动。有剧烈振动的设备，其操作台和基础不得与建筑物的柱、墙连在一起，以免影响建筑物的安全。,设备布置时，要避开建筑的柱子及主梁，如设备吊装在柱子及梁上，其荷重及吊装方式需事先告知土建专业人员，并与其协
10、商。厂房内所有操作台必须统一考虑，避免平台支柱零乱重复，影响车间美观、生产操作及检修。（6）车间布置应符合节约建设投资的要求一般采用低层建筑为好，尽量采用露天或半露天布置。工艺管线应集中布置，要尽可能缩短设备间管线，设备应靠近符合中心。尽量采用一般的土建结构，少用或不用特殊的结构。设备的操作面尽可能与通道安排在一侧。,（7）车间布置应符合安全、卫生和防腐要求发酵工厂卫生是正常生产的首要环节。要为工人操作创造良好的安全卫生条件。易燃易爆车间要考虑方便工人疏散和防火灭火措施。凡产生腐蚀性介质的设备，其基础、设备周围的地面、墙、柱都要采取防护措施。四、生产车间工艺布置的步骤与方法生产车间工艺布置设计
11、一般先从平面布置开始。平面布置分两种情况：一种新设计车间，另一种对原有厂房进行技术改造。后一种比前一种更困难些，因有很多限制条件，但设计方法相同。车间工艺布置可分两个阶段进行：布置草图和布置图，而正式的布置图又分为初步设计阶段和施工图阶段。,步骤与方法 1. 明确设备清单和辅助间面积要求。 2.透彻了解工艺流程，设备尺寸和结构、厂房组成等资料，并要有清晰的立体概念。对于笨重的、固定的和专用的设备应尽量排布在车间的四周；而对于轻的、可移动的设备，可排在车间的中间，这样在更换产品时调换设备将很方便。3.确定车间建筑物结构形式、朝向和跨度工艺人员根据生产流程，生产性质，各专业的要求，车间在总平面图上
12、的位置，初步划分生产、辅助生产和生活设施的分隔及位置，初步选定厂房柱距、跨度及车间面积。,4.进行车间的工艺设备布置。在计算机或绘图纸上按厂房建筑设计的要求，绘制厂房建筑平面轮廓草图（1：100）。把所有设备按1：100的比例绘成设备外型轮廓俯视图模型，按工艺流程顺序和布置原则，进行合理的安排和调整。先布置流程中的主体设备，再逐一计算每个设备的辅助场地和空间。用立体概念试排几个可行方案。然后征求协同配套专业的意见，从各方面比较优缺点，经集思广益，确定一个较理想的方案。提交建筑人员设计建筑图。工艺设计人员在取得建筑设计图后，即可在草图的基础上绘制正式的车间平、立面布置图。,一般工作程序：车间布置
13、草图车间布置图（初步设计阶段）车间布置图（施工图阶段）。另外，车间布置设也有采用立体模型布置法的，这种方法在国际上广泛采用，国内有些设计单位也已开始推广。它适合于现代化的复杂大型车间布置，具有直观、更切合实际的优点。五、车间布置设计的有关技术与参数 （一）有关技术 1.厂房的整体布置和轮廓设计 （1）厂房的整体布置主要根据生产规模、生产特点、厂区面积及厂区地形、地质等条件而定。一般采用集中式和分离式，并考虑设备的露天化。,（2）厂房的立面布置发酵工厂建筑按厂房的层数分类，可分为单层厂房、多层厂房和层次混合的厂房三类。主要由生产工艺的特点和工艺设备布置要求所决定。同时满足建筑上采光、通风等各方面
14、要求。应力求简单、经济合理、便于施工。每层高度取决于设备的高低，安装的位置，检修要求及安全卫生等要求。厂房室内地面标高应高于室外地面150mm，室内高度应为300 mm 的倍数。单层厂房柱顶标高应为300mm的倍数，吊车轨顶的标高为600mm的倍数。多层厂房一般为框架或混合结构，层高多采用5.1 m、6m，最低不得低于4.5m。每层高度尽量相同，不宜变化过多。,（3）厂房的平面布置 厂房外形有长方形、L形、T形和U形等 。长方形最多见，便于总平面图的布置，节约用地，有利于设备的排布，缩短管线，便于安排进出口和交通，有较多可供自然采光和通风的墙面，而且采用结构的统一模数，造价低、施工快。长方形长
15、度较长时，也可采用L形、T形和U形等。厂房的柱网布置，根据设备的布置要求确定，同时要尽可能符合建筑统一模数制的要求，以充分利用建筑结构上的标准预制构件 。建筑统一模数制：即规定了建筑物的基本尺度，任何房屋尺寸都必须是基本尺寸的倍数。基本尺度的单位叫模数M0，M0=100mm。平面方向的扩大模数用300mm（3 M0），即柱网布置均采用300mm的倍数。,单层厂房平面柱网的选择柱网：柱子的纵向和横向定位轴线垂直相交所构成的网格线。跨度：由纵向定位轴线间的尺寸表示。跨度小于或等于18m时，建筑模数是3m；跨度大于18m时，建筑模数是6m。所以生产车间常用跨度有6、9、12、15、18、24、30、
16、36m等。 柱距:由横向定位轴线间的尺寸表示，也表示纵向柱列每柱间的尺寸。柱距应采用6m或6m的倍数，如6m、12m、18m。6m柱距较广泛，有时也采用9m。大型设备与柱基础冲突时，可采用大柱距。厂房建筑统一化基本规定按国标厂房建筑模数协调标准（GBJ61986）执行。,多层厂房平面柱网的选择跨度：多层厂房的总宽度，受自然采光和通风限制，一般不宜超过24m。单跨度一般控制在6m左右，较经济；若跨度9m，所用梁较大，不经济。常布置成66，62.46，636，666形式。柱距：应采用6m较合适。方格柱网一般由66m组成，较大柱网采用69，612，615等。,内廊式柱网：用过道将交通与生产区隔开。,等跨式柱网：无固定通道，灵活性较大。,对称不等跨柱网：与等跨类似，适应工艺需要。大跨度式柱网：为生产工艺提供更大适应性。楼层采用桁架结构。,多层厂房的平面布置形式统间式：适于联系紧密，生产工序占地较大。,内廊式：适于占地不大，既紧密联系，又不相互干扰的车间或工序。,大宽度式：适于温度、湿度要求特别高的生产厂，且工艺要求大面积、大空间。混合式：满足不同工艺要求，但结构复杂施工较麻烦。,
