第三章-工艺流程的设计及设备布置的设计-课件.ppt
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1、第三章第三章 工艺流程设计及设备布置设计工艺流程设计及设备布置设计 内容提要 3.1 工艺流程设计与工艺流程图v3.2 工艺平衡计算v3.3工厂总平面布置 v3.4 设备布置设计及设备布置图v3.5生产车间工艺流程及工艺布置v 2022-11-141教学要求教学要求v本章重点掌握工艺流程设计的基本原则及工艺流程图绘制的基本要求,能读懂工艺流程图,并能绘制简单的工艺流程;掌握工艺平衡计算;掌握工厂总平面布置、设备布置设计的基本原则与要求,了解设备布置图的功能及绘制的基本要求能读懂总平面布置图、设备布置图,井能绘制工艺流程图、工厂总平面图,简单的设备布置图。2022-11-142v 工艺流程设计是
2、工艺设计的关键步骤和核心技术部分,是在确定的原料路线和技术路线基础上的物化劳动,是决定整个车间(装置)基本面貌的关键性步骤,对设备设计和管道设计等单项设计也起着决定性的作用。主要包括工艺流程设计及工艺流程图;工艺平衡计工艺流程设计及工艺流程图;工艺平衡计算;工厂总平面布置;设备布置设计及设备算;工厂总平面布置;设备布置设计及设备布置图;生产车间工艺流程及工艺布置布置图;生产车间工艺流程及工艺布置。2022-11-143第一节第一节 工艺流程设计及工艺流程图工艺流程设计及工艺流程图v工艺 流程设计的主要任务:v确定生产流程中各个生产过程的具体内容、顺序和组合方式以达到加工原料制得所需产品的目的;
3、v绘制工艺流程图以图解的形式表示生产过程中,当原料经过各个单元操作过程制得产品时,物料和能量发生的变化及其流向,以及采用了哪些过程和设备。还要求通过图解形式表示出管道和计量控制流程。2022-11-1441工艺流程设计的原则工艺流程设计的原则v1.1 尽可能采用先进设备、先进生产方法及成熟的科学技术成果,以保证产品质量;v1.2 尽可能采用能使原料和能量有高利用率的连续过程;v1.3 尽可能增大反应物间、热传递间、多相混合物均化的接触界面,维持各个反应在最适宜的工艺条件下进行;v1.4 尽可能简化工艺流程,充分利用当地原料,减少储运费用,降低成本,v1.5 尽可能使器械构造、反应系统的操作和控
4、制简单、灵敏和有效;v1.6 充分考虑到工艺过程中条件的变化,如温度压力流速浓度成份等,及由此产生的工艺及安全状况的变化.v1.7 充分重视环境保护搞好“三废”治理,实施清洁生产,实现循环经济.v1.8 提高自动控制水平面,创造安全工作环境,改善体力劳动 2022-11-1452.工艺流程图的内容和深度工艺流程图的内容和深度v由浅入深、由定性到定量逐步分段进行的,因此按设计的不同阶段,流程图的深度也有所不同。一般可将流程图分为:v工艺流程草图、工艺物料流程图、带控制点工艺流程草图、工艺物料流程图、带控制点工艺流程图和管道仪表流程图工艺流程图和管道仪表流程图。2022-11-146v2.1工艺流
5、程草图工艺流程草图v在设计的初始阶段绘制流程草图,或叫工艺流程方块图在设计的初始阶段绘制流程草图,或叫工艺流程方块图,为物料衡算、能量计算、工艺计算服务不编入设计文件。v2.2工艺物料流程图工艺物料流程图v以图形与表格相结合的形式来反映物料衡算结果的流程流程图图。为进一步设计提供依据,为日后生产操作作参考。v2.3 带控制点工艺流程图带控制点工艺流程图v在车间布置设计时,作为设计成果编入初步设计阶段的设计文件中。由物料流程、控制点和图例三部分组成。v2.4 管道仪表流程图管道仪表流程图v详细描绘全部生产过程,着重表达全部设备的全部管道连接关系,测量、控制及调节的全部手段。是设备布置设计和管道布
6、置设计的基本资料,也是仪表测量点和控制调节器安装的指导性文件,又叫施工流程图v现行设计中通常将后二者合并简化程序后二者合并简化程序.2022-11-1473 工艺流程图绘制v3.1.工艺流程草图工艺流程草图v3.1.1 设备示意图按设备大致几何形状画出,甚至画方块图也可以;v3.1.2.流程管线及流向箭头,包括全部物料管线和部分辅助管线,如水、汽、气等;v3.1.3 文字注释,如设备名称、物料名称、来自何处、去何处等。v工艺流程草图由左至右展开,设备轮廓线用粗实线、物料管线用轮廓线用粗实线、物料管线用细实线,气液管线用虚线画出。细实线,气液管线用虚线画出。在图的下方或其他显著位置,列在图的下方
7、或其他显著位置,列出各设备的位号或序号。出各设备的位号或序号。v设备位号线1设备类别代号;一般取设备英文名称或汉语拼音前12个字母2-设备所在主项的编号,主项编号采用两位数字;3主项内同类设备顺序号,按同类设备在工艺流程中流向的先后顺序编制,采用两位数字;4相同设备的数量尾号;两台或两台以上相同设备并联时,它们的位号前三项完全相同,用不同的数量尾号予以区别。按数量和排列顺序依次以大写英文字母A、B、c作为每台设备的尾号。2022-11-148v 设备位号在流程图、设备布置图及管道布置图中书写时,在规定的位置画线设备位号线。线上方书写位号,线下方在需要时可书写名称。v3.1.4 建材生产工艺流程
8、框图中目前较多采用方框中只标序号,在明细栏或图注中说明各序号名称规格等,也有将设备名称直接注入框图中。2022-11-1493.2工艺物料流程图v工艺物料流程图一般以车间为单位绘制,保证图样清晰设备尽可能具有外形特征,设备在图上要标注位号和名称,有时还要注明某些特性数据。v物料经过设备产生变化时,则需标注物料变化前后各组分的名称、流量、质量分数、可在流程的起始部分和物料产生变化的设备后从流程线上用指引线引出,列表表示。若在图形部分列表困难时,可在流程图上,按流程顺序编制序号,并列表注释序号,物料主要参数 可在流程线旁注出。2022-11-14103.3 带控制点的工艺流程图及管道仪表流程图v管
9、道仪表流程图是用图示的方法表示工艺流程和所需的全部设备、机器、管道、管件和仪表。它是设计和施工的依据,也是操作运行及检修的指南。绘制原则同上,但详细些,一般设备图例只取相对比例。v 当一个流程中包括有两个或两个以上相同的系统时,可以绘制出一个系统的流程图,其余系统以细双点划线的方框表示,框内注明系统名称及其编号。v当这个流程比较复杂时,可以绘制一张单独的局部系统流程图。在总流程图中,局部系统采用细双点划线方框表示,框内注明系统名称、编号和局部系统流程图图号。如图2022-11-1411设备的连接口、连接管均应画出,管口一般用单细实线表示,允许个别管口用双细实线绘制,管口法兰可不绘制。图中各设备
10、、机器的位置安排要便于管道连接和标注其相互间物流关系密切者的高低相对位置要与设备实际布置尽量吻合。如不能吻合,应在图中该处附近或图注中注明“泵入”、“提入”或“自流”。2022-11-1412v对于需隔热的设备和机器要在其相应部位画出一段隔热层图例。管道仪表流程图中的管道应标注管道组合号,分四个部分即管道号、管径、管道等级和隔热或隔声,管道号和管径为一组,用一短横线隔开;管道压力等级代号和隔热为另一组,用一短横线隔开,两组间留适当的空隙。一般标注在管道的上方。v 也可将管道号、管径、管道等级和隔热(或隔声)分别标注在管道的上下方,如:v管道号由3个单元组成:v第1单元为物料代号,如PG工艺气体
11、、vPW 工艺水;SW软水、HW回水vCW循环冷却水,SC代表蒸汽v第2单元为主项编号,按工程主项编号填写,采用两位数字,v第3单元为管道顺序号,相同类别的物料在同一主项内以流向先后为序编号、采用两位数宇,从01开始至99为止。PG1310-300M1E-H1 2 3 42022-11-14132022-11-1414v每根管道都要以箭头表示出其物料流向(箭头画在管线上)。以空心箭头标出物流方向(入或出),注明管道编号。v管道上的阀门、管件、管道附件的公称通径与所在管道公称通径不同时要注出它们的尺寸,如有必要还需要注出它们的型号。v 绘出和标注全部与工艺有关的检测仪表、调节控制系统、分析取样点
12、和取样阀(组)。其符号、代号和表示方法要符合自控专业规定。v取样点绘制及代号如图示v其中A表示人工取样点,1301为取样点编号(13为主项编号,01为取样点序号)。2022-11-1415第二节第二节 工艺平衡计算工艺平衡计算v1 物料平衡物料平衡v物料平衡计算是工厂设计必不可少的工艺计算内容之一。是主机平衡与储库平衡计算的基础和依据。2022-11-1416v物料平衡计算的基础资料是:v工厂规模(一般为窑的产量,窑的年运转率及时间);v生料各组分配合比及生料外加物比例、水分、消耗定额;v水泥各组分配合比,水分;燃料品种,水分,热值;v熟料烧成热耗,物料烘干热耗和车间工作制度等。v而窑的熟料产
13、量是物料平衡的计算基准。v生料各组分配合比,由配料计算确定。v水泥各组分配合比,即水泥中熟料、石膏和混合材的比例,视水泥品种和质量要求而定。v物料烘干热耗取决于所选烘干机的热工特性和湿物料的含水量,它用以计算烘干所需的燃料量。v车间工作制度包括生产周制度(连续周每周7天工作,不连续周为每周6天工作)和生产班制度(每日的生产班数和每班的生产小时数),它用以确定年平衡法的设备年利用率,或周平衡法的设备每周运转小时数。2022-11-14171.1烧成车间生产能力和工厂生产能力计算v1.1.1 要求的熟料年产量:v (3-1)v式中 Qy要求的熟料年产量(t熟料年);v Gy工厂规模(t水泥年);v
14、 d水泥中石膏的掺入量(%),v e水泥中混合材的掺入量(%),v p水泥的生产损失(%),可取为35%。v当计划任务书规定的产品品种有两种或两种以上、但所用的熟料相同时,可按式(3-1)分别求出每种水泥要求的熟料年产量,然后计算熟料年产量的总和。yyGpedQ1001002022-11-1418v 1.1.2 窑的台时能力可按式(3-2)计算:v (3-2)v式中 Qy要求的熟料年产量(ty);v Qh0工艺要求的台时产量(th);v窑的年运转率,以小数表示。湿法窑0.90 机立窑0.8-0.85;悬浮预热器窑,预分解窑0.80.85v根据Qh0选取窑产能规格表中1Qh1 Qh0,如确实选不
15、到满足此条件的1Qh1,则选2Qh1 Qh0,或者更改设计任务书并报告08760yhQQ2022-11-14191.1.3 烧成系统生产能力:vQh=n*Qh1 (3-3)v Qd=24Qh (3-4)vQy=8760Qh (3-5)2022-11-14201.1.4工厂能力v工厂能力由v反求得v Gd=24Gh (3-8)vGy=8760Gh (3-9)hhQedpG100100yyGpedQ1001002022-11-14211.2 原燃料消耗定额,v1.2.1原料消耗定额v1.2.1.1考虑煤灰掺入时,1t 熟料的干生料理论消耗量v式中:vKT干生料理论消耗量,(t/t熟料);vGA煤灰
16、掺入量,(%);vL 干生料烧失量,(%);v LGKAT1001002022-11-1422 熟料中的煤灰掺入量可按下式计算 100100SPAQSqAGyyDWyA式中 GA熟料中煤灰掺入量,;q单位熟料热耗,kJkg熟料;可参考表3-1数值 Ay煤应用基灰分含量,S煤灰沉落率,煤灰沉落率因窑型而异,当窑后不设电收尘或电收尘窑灰不入窑时,可参考表3-2数值确定。QYDW煤的应用基低热值;kJkg煤;因煤而异,如无资料,可参考表3-3数值确定。P煤耗,kJkg熟料。2022-11-1423 窑 型 熟料烧成热耗 窑 型 熟料烧成热耗KJ/熟料Kcal/熟料KJ/熟料kcal/熟料 湿法长窑
17、干法长窑 带余热锅炉窑立波尔窑 5000-5900 4600-50005900670036003800120014001100120014001600 850-900 悬浮预热窑 预分解窑 机械立窑3300-36003100-33003600-3800 780850 740780850-900 窑 型煤灰沉落率(Z)窑 型煤灰沉落湿法长窑(iD:30-50)有链条湿法短窑(iD30)有链条湿法短窑带料浆蒸发机立波尔窑 100 80 70 80 干法中空窑 干法短窑带立筒或旋风预热器 预分解窑 立 窑30-40 90 90 100表3-1 各种窑型的单位熟料热耗数值表3-2不同窑型不设电收尘时的
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