冶金厂设计基础讲稿1

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1、冶金厂设计基础,参考文献（1）张树勋钢铁厂设计原理（上）北京：冶金工业出版社，1994 （2）蔡祺风有色冶金工厂设计概念北京：冶金工业出版社，1991 （3）张玉琦可行性研究与评估学沈阳：东北大学出版社，1993 （4）赵润恩炼铁工艺设计原理北京：冶金工业出版社 （5）董金波工业企业厂址选择与总体规划北京：冶金工业出版社，1993,冶金厂设计基础,1.冶金厂设计概述 2.冶金厂房建筑设计简介 3.冶金厂设计技术经济分析 4.工艺计算 5.冶金工厂设计 6.主体设备设计 7.附属设备的选择与设计,1.冶金厂设计概述,设计：一般是针对某一客体的技术的和技术经济的综合文件。 设计包括图纸、计算书、工

2、艺流程、说明书等，包括解决技术的、劳动组织的、社会的和经济的问题的方案，包括必须的设备和生产方案。 设计应该保证新建过程在工艺、装备和结构等方面具有更高的技术水平、机械化水平和自动化水平，更高的劳动生产率，更安全和舒适的劳动条件，更好的环保措施。 设计分机械设备设计和工程设计，我们课程介绍的属于工程设计。,1.冶金厂设计概述,1.1冶金工厂设计的原则 1.2 基本建设设计程序 1.3 钢铁厂的组成 1.4厂址选择 1.5总图运输,1.1冶金工厂设计的原则,（1）客观性：设计所选用的技术方案和指标都要有客观的数据为依据，做出的设计应该经得起客观的评审，能够成功地付诸实施 （2）经济性：在厂址、产

3、品、工艺流程、设备选择上选择最经济的方案。选择能够保证单位产品投资最低、产品成本最低及经济效益最好的方案。 （3）先进性：设计应反映出最近在该领域的成就和发展趋势，要求在建设完成和投产后，建设项目与现在的先进工厂相当或更先进。,1.1冶金工厂设计的原则,（4）综合性：设计的各种设备应该综合匹配，使用寿命应该一致，或是整倍数。设计的各部分应该配套成龙，局部方案与总体方案一致，各专业的设计应该服从主题工艺方案。 （5）安全环保：设计应该保证各领域和各岗位都能够安全生产，防止有害物污染环境，达到环保的各项要求。 （6）定型化：尽可能采用各种定型设计，包括定型的设备、部件、建筑物和构筑物以及定型的基建

4、和工艺装备等。 （减少设计工作，建设周期，降低成本和提高劳动生产率）,1.1冶金工厂设计的原则,（7）发展性：要考虑到将来发展的可能性，生产强化及增产的可能性，适当保留车间发展所需的土地、交通线和服务设施。 （8）美学设计中应该注意遵循工业美学（技术美学）的原则，在设备布置、工厂布局方面做到排列美观、色彩鲜明、安全宜人。使工厂和工作环境有良好的布局和较佳的心理、生理学劳动条件。,1.1冶金工厂设计的原则,平均先进性： 在技术经济指标的选择、先进设备的采用上必须遵循平均先进的原则，应该保证设计的工厂在建成投产一年内达到设计的技术经济指标。采用的新工艺、新技术及新设备应该是经过实践考验的、能够长期

5、稳定工作的。 对于钢铁冶金企业，由于规模大，工程寿命长，通常都采用平均先进性原则。,1.2基本建设设计程序,冶金厂设计属于基本建设，国家对于基本建设都有法律规定，冶金工厂的设计必须符合基本建设的程序。通常基本建设项目包括以下三阶段八步骤： 设计阶段 建设项目建议书 项目可行性研究和设计任务书 编制初步设计 施工图设计 施工阶段 项目施工及设备安装 设备试运转及试生产,1.2基本建设设计程序,投产验收阶段 建设项目投产及项目验收 建设项目竣工图及总结报告 建设项目建议书项目建议书是建设单位向国家提出申请建设某一具体项目的建议文件 主要内容： 建设项目名称及主要内容 建设的理由和依据 建设单位的基

6、本情况 产品方案、建设规模、建设地点的初步设想 资源情况、建设条件及外部协作条件 投资估算、资金筹措设想 进度安排 项目的经济效益和社会效益分析,1.2基本建设设计程序,项目可行性研究对拟建项目进行技术、经济、环境等方面是否可行进行研究、分析、论证和评价，得到审批后，作为编制设计任务书的依据. 主要内容： 总论 市场预测和拟建规模 资源、原材料、燃料及公用设施状况 建厂条件及厂址方案的比较 设计方案 生产方法和技术来源 工艺流程的选择 主要设备的比较 工厂布置方案 公用辅助设施 厂内外的交通运输方式 环境保护和三废治理,1.2基本建设设计程序,劳动安全和工业卫生 节能措施与综合利用方案 企业组

7、织、劳动定员及人员培训计划 实施进度安排 投资概算和资金筹措 主要技术经济指标、经济效益和社会效益分析 附图：厂总平面图、工艺流程图和主体车间配置图,1.2基本建设设计程序,设计任务书设计任务书的编制是在可行性研究的基础上进行的，由设计单位的主管部门组织编制，设计单位参加。 主要内容： 生产规模、服务年限、产品方案、产品质量要求和主要的技术经济指标 建厂地区或具体厂址 矿产资源。主要的原材料、燃料、水、电等的供应和交通运输条件 生产流程，车间组成，主要工艺设备和装备水平 三废治理，劳动安全和工业卫生要求 建设期限和建设程序 投资限额 要求达到的经济效果,1.2基本建设设计程序,编制初步设计初步

8、设计是设计承担单位根据设计任务书的内容和要求，在掌握了充分而可靠的主要资料基础上进行具体的工作步骤。 主要内容 设计的指导思想； 建设规模，项目构成，产品方案； 总体布置和总图运输； 工艺流程，主要设备； 建筑结构和公用和辅助设施； 占地面积和土地利用情况； 生产组织和劳动定员； 主要建筑材料用量； 工程投资概算； 环保和市政要求等。 完成方法 初步设计由各专业共同完成，各自编制专业设计说明书及绘制相关图纸。由冶金工艺专业为主体，相关专业（设备、土建、动力、给排水及采暖通风、机修、总图运输、技术经济）为辅助进行。,1.2基本建设设计程序,冶金专业初步设计的内容 绪论 设计依据、规模和年限； 原

9、燃料来源、数量、质量、特性及供应条件； 产品品种及数量； 厂址及特点； 运输、供水、供电及三废治理条件； 采用的工艺流程和自动化水平；建设顺序和扩建意见； 主要的经济技术指标。 工艺流程和指标 从原燃料条件及当前的技术经济水平，说明采用工艺和指标的合理性、可靠性及预期效果； 说明采用的新技术、新设备、新材料的可靠性、合理性及预期效果； 说明工艺流程和车间组成；介绍工作制度及各项技术操作条件；说明三废治理及环境保护措施。,1.2基本建设设计程序,冶金工艺计算 配料计算: 计算工艺过程各种原燃料的需要量； 计算各种辅助材料的用量； 计算产品的成分； 计算副产品的产出量。 物料平衡计算 通过计算加入

10、和离开流程的物质量的平衡，检验计算的准确性。 热平衡计算 通过技术过程的热平衡，考察工艺过程的能量利用和热效率，考察工艺过程能量是否合适。 主体设备的设计和计算 主体设备的主要结构尺寸、材料及数量； 主体设备的主要参数的选定和计算； 主要设备的型号、规格的确定。 车间设备配置 在厂区合理配置各设备的位置； 合理配置物料的运输,1.2基本建设设计程序,技术检查、自动化检测与控制及主要的辅助设施 设计中存在的主要问题和解决问题的建议及其他需要特别说明的问题 附表： 主要设备明细表 主要基建材料表 主要技术经济指标表 主要原燃料及动力消耗表 劳动定员表 基本概算表 附图 工艺流程图； 设备连接图；

11、主要车间配置图； 必要的非定型主体设备总图等。,1.2基本建设设计程序,冶金工艺专业除完成本专业的初步设计外，必须为相关专业提供有关资料。包括： 对土建专业： 各层的主要载荷； 防腐、防温、防水、防震、防爆、防火的要求； 对厂房结构形式、地面楼板的要求； 各种仓库的容积，对仓库材质的要求； 主要设备的重量，起重设备的重量，起重运输设备的能力。 动力、仪表和自动化专业： 用电设备容量，工作制度，电动机数量、规格； 仪器设备的防火、防爆、防腐蚀、防高温等的要求； 要求检测的信号类型、范围、精度及记录形式； 蒸汽、压缩空气的用量和压力； 需要控制的参数及要求； 通讯方式及电话安置地点、数量。,1.2

12、基本建设设计程序,水道专业： 正常用水量和最大用水量； 对水温、水压、水质的要求； 排水量、排水方式、排水温度； 污水排放量及主要成分。 采暖通风专业： 产生烟尘、蒸汽、及其它有害物质的程度、地点； 散热设备的散热量、表面温度、表面积； 厂房的结构型式及车间结露、湿度等情况； 要求采暖和通风的地点、程度。 机修专业： 金属结构的重量； 机电设备的种类、规格、台数和重量； 需要经常或定期检修的设备的数量、重量； 各种铸钢件、铸铁件、铆焊件、耐火材料和防腐材料的年耗量或消耗定额。,1.2基本建设设计程序,总图运输专业： 各车间的平面布置； 主要原燃料、主要产品和副产品的运输周期、年运输量、运输方式

13、、运输路线、装卸方式及物料堆放场的大小。 技术经济专业： 年度生产物料平衡表； 主要技术经济指标； 主要原燃料、水、电的消耗定额； 车间的工作制度及劳动定员； 工艺流程图,1.2基本建设设计程序,施工图设计 以车间为单位绘制，满足施工要求的图纸、说明书。 工艺专业绘制的施工图： 设备安装图； 机组安装图： 单体设备安装图：包括安装总图和零件图。 管道安装图 施工配置图 现场施工和试车投产,1.3 钢铁厂的组成,钢铁联合企业 :组成 矿石准备车间（选矿厂、烧结厂、氧化球团厂）； 焦化车间（焦化厂或化工厂）； 炼铁车间（厂）； 炼钢和连铸车间（厂）； 轧钢车间（厂）； 辅助修理车间（大修厂）； 动

14、力厂（包括自备电站、鼓风机室、煤气站、氧气站和水站等）； 运输部等。 优点 运输费用低：各车间产品和成品内部供应 可以热装热送，降低能耗，提高生产效率 充分利用厂内的副产物：煤气、蒸汽、余热等 拥有辅助工厂（电厂、水站)等保证生产稳定进行，不受外界干扰。,1.3 钢铁厂的组成,钢铁加工厂 组成 炼钢车间（厂）； 轧钢车间（厂）。 优点 流程断短； 成本低，效率高。,1.3 钢铁厂的组成,相关企业的要求及规模 为了保证钢铁联合企业能够正常稳定地生产，相关车间必须配合。通常生产一吨生铁需要： 1.52.0吨成品铁矿石， 400700kg焦炭。 一吨生铁可以冶炼1.11.2吨钢。 建设一座年产360

15、万吨钢的联合企业，必须建设： 年产450万吨的烧结厂及球团厂； 年产250万吨冶金焦的炼焦厂与之配合； 一座年产300万吨的炼铁厂； 一座年产350万吨的炼钢厂 一座年产280万吨的轧钢厂。,1.4厂址选择,确定厂址应该根据以下要求(p26)（1）由于钢铁厂原燃料、成品运输及水电消耗量很大，厂址应该靠近铁路接轨站，应该保证接轨的方便和避免复杂的线路建筑工程。靠近原燃料基地和产品销售地，有足够的水源、电源的供应。 （2）厂址应该位于城市和居民区主导风向的下风向。一般应该有1000m以上的距离，窝风的盆地不宜选为厂址。厂址的设置不应该与其它企业相互干扰。 （3）厂址面积及形状能够满足建设及进一步发

16、展的需要。,1.4厂址选择,（4）厂址地势最好平坦，地表由中心向四周倾斜，排水坡度在0.52.0% （5）厂址应靠近城市和已有的工厂，方便解决生活福利设施和公用设施，有利于职工生活。 （6）厂址地耐力应该在1.52.0kg/cm2以上，地下水位尽可能低于地下建筑物和构筑物基础的深度，无侵蚀性。 （7）厂址最低处要高于河流或海水上涨的最高水位0.5m，保证厂址不被洪水及大雨淹没。,1.4厂址选择,（8）厂址不应位于矿床或已开采的矿坑、溶洞及土崩的地层上，不应布置在各种有机废物、化学废物、舍弃物附近。 （9）厂址附近应有可以弃渣的低洼地带。 （10）工厂的排水（污水）应该尽量排到城市的下游或取水点

17、的下游。 （11）布置厂址时应该充分利用地形，不占或少占良田。,1.4厂址选择,钢铁厂选厂址的主要指标,厂址的技术经济指标分析见p31,1.5总图运输,钢铁厂总图运输（或称总平面设计）p36 根据主要生产车间（炼铁、炼钢、轧钢）和其他（烧结、焦化、耐火、机修）车间的规模大小，生产过程的组织和特点，在已选定的厂址上，合理地布置厂区所有的建筑物、构筑物、堆场、运输和动力设施等，全面解决他们的协调问题，经济合理地调度人流、物流，创造完善的卫生、防火条件，绿化厂区，组织完整的建筑群体。 钢铁厂内部货运量大，种类多，总图运输重点是运输方式和布置。主要影响： 车间距离和建筑密度； 厂内管线长度铁路、公路长度； 产品成本和企业经营管理。,