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甲类车间厂房设计概述

甲类车间厂房设计概述

摘要:文章主要介绍中小型化工厂甲类生产车间的厂房设计,依据《建筑设计防火规范》,介绍车间总体布局和单层、多层形式的厂房设计,分析这些形式的优缺点,并提出未来厂房设计的趋势和发展。

关键词:甲类;厂房;设计

引言

一些化工厂厂区一般分为厂前生活区(含办公质检楼、食堂餐厅等)、生产区及辅助生产区(含配电、冷冻站、机修车间、三废处理站)和仓储区(含仓库、储罐区等)。厂区布置力求做到管线走向短捷,交通组织合理,有利于生产安全管理。而车间是整个厂区的生产核心,因此车间设计是整个厂区设计的重中之重。区别于大型化工厂的主要生产区域为露天框架装置,本文介绍的是中小型精细化工、原料药生产厂的主要生产区域为车间内生产。

设计的主要依据为gb50016-2006《建筑设计防火规范》(以下简称建规)。

1 车间类别

根据反应使用的原辅料类别和数量,我们将车间按火灾类别分为甲乙类生产车间和丙类生产车间。如果车间内火灾类别高的岗位面积小于本层或本防火分区面积5%,可按火灾危险性较小的部分确定。本文主要介绍的是甲类生产车间,车间内使用的甲类原料为低闪点、爆炸下限低、易燃易爆、或与空气接触会自燃的物质。甲类

车间是最危险的生产区域,在设计时要对其高度重视,在符合安全、消防、环保的基础上满足操作便捷等要求。

2 车间总体布局

厂房为“一”字型布置,根据爆炸危险性,我们将车间分为防爆区和非防爆区,两者用防爆墙分隔,防爆门斗相连。防爆区的泄爆面积要满足设计要求,泄爆除可通过门窗泄爆外,还可通过轻质墙体泄爆,即发生爆炸时,车间的门窗、外墙能把爆炸产生的压力释放掉,而不至于将整个车间的框架结构炸毁。防爆区内布置主生产区,非防爆区布置低压配电室、控制室、更衣室等。

根据建规要求,多层厂房防火分区建筑面积有要求,具体详见建规。超过防火分区面积的就要重新对其进行分隔,或采取别的措施来降低危险性,如上喷淋系统。甲类车间的疏散距离最长为25m,一个防火分区的疏散出口必须设置两个及以上,面积小于100m2的防火分区可设置一个。车间的疏散出口最好为封闭楼梯间,也可考虑室外钢楼梯。主生产区除操作楼梯外,至少设置一个直接对外的疏散楼梯。设置生产区设备吊装孔,根据车间使用设备最大构件的外形尺寸来决定吊装孔尺寸。车间一般的外形尺寸东西向长50~60m,南北向宽15~18m。车间长度不宜太长,否则在车间内就需要设伸缩缝,防止车间因沉降不均匀而产生裂缝。南北向宽根据车间布局决定,一般南北两面放置反应釜,中间为操作区或放置槽罐,所以南北向一般分三跨,设计尺寸为6m+3m+6m,如果反应釜容积大且多层布置,也可为7m+4m+7m。

车间可为单层或多层厂房,楼层可以为混凝土楼板或钢平台,也可以为两者相结合形式。混凝土楼板耐腐蚀,但在土建施工前必须将反应釜开孔并且设备、管道的预埋钢板、预埋孔设计定位,一旦施工完毕后需要再修改方案,就有可能进行加固或开凿,影响施工进度,增加施工成本;使用钢平台比较灵活,开孔可以根据后期需要设置,但不耐腐蚀;现在比较合理的做法是两者结合,即反应釜区域为钢平台,操作面为混凝土楼面,根据工艺需要,搭好钢梁,反应釜就位后,四周可用钢板覆盖与混凝土楼面齐平,既灵活又增加车间的使用寿命。

3 车间设备布局

化工厂一般车间内设置的设备主要有反应釜、蒸馏塔、槽罐、离心机、输送泵、干燥机、冷凝器等。

设备布局方式1:层高为9m的单层厂房,厂房内全空或在适当位置预留牛腿,内搭大钢平台供反应釜使用,在大钢平台上方局部搭小钢平台供高位槽、冷凝器使用。反应釜布置在钢平台中间区域。高位槽、冷凝器均靠墙四周布置。受槽、离心机、干燥机、输送泵等均布置在车间室内地面或室外。根据反应釜容积,一般3立方左右的反应釜,钢平台高度为3m,小钢平台比反应釜的钢平台再高出1.5~2m,便于高位槽的料液自流入反应釜内。如图1所示:

注:大圈表示反应釜,小圈表示高位槽或冷凝器,外方框表示车间,内框表示局部小钢平台,开孔框表示钢平台开孔,孔四周适当位置布置操作楼梯。

该方式墙四周均布满设备和管道,自然采光不好,从室外看也不美观,但操作岗位连续,操作工联系紧密。

设备布局方式2:与方式1刚好相反,反应釜、高位槽、冷凝器、车间管道集中在车间中间布置,操作楼梯靠墙布置。

该方式与方式1优缺点刚好相反,自然采光好,车间总管走在高位槽的小钢平台下方,总管长度比方式1短至少一半,从室外看也美观,但操作岗位不连续,操作工联系不够紧密。

设备布局方式3:现在企业为了节省土地面积,增加厂房的利用率,厂房正在往多层的趋势发展。设备布局与方式2相同,反应釜挂在楼板上,每层反应釜错开1~1.5m布置,以便于检修。层数为三、四层,按功能划分,一层布置离心干燥设备,二、三层布置反应釜,四层布置配料釜。根据车间内使用的设备高度确定层高,如使用下出料离心机,反应釜的容积又大,一层层高可定为6m;为使挂在上一层反应釜物料自流至下一层反应釜内,二、三层层高均为6m;四层设置的配液釜相对容积比反应釜小,所以四层层高为5m

左右。加上女儿墙高度,总建筑高度控制在24m范围内。国外的车间布局以人为本,车间上dcs控制系统,在每个生产岗位设独立的控制室,操作工在通风良好的控制室内工作,定时去现场巡检。另外车间尽量减少使用槽罐,直接由厂区罐区输送至车间各使用点,减少危险物品在车间内的存储量。每个车间集中设置车间所需物料的一组进料管。该进料管与需要加料的反应釜用金属软管连接,进料管上设有流量计和控制阀,与罐区和反应釜连锁。使用时设定车

间需要的量,发送远传数据至储罐区操作人员,储罐区控制室人员接到经过车间主任数字签字的请料申请后,设值并开启泵。车间使用人员看到罐区信号,开进料阀,罐区就直接将料输送到最终使用点。但小剂量用料或罐区没有的品种还是得通过料桶打至高位槽使用。

4 车间通风

车间排风设轴流风机。根据国外客户的要求,整个车间也可设舒适性空调,保证车间环境温度夏季为24℃,冬季为18℃。由于甲类厂房的特殊性,空调系统需全排风。车间每层设送风管,风口均匀布置,保证车间各区域都能送到新风。排风集中收集,通过初效+中效后排至室外。另外为了节能考虑,在车间与室外的出入口处设置门斗,两扇门进行连锁控制,只允许同时开启一扇门,也可设送风保护措施。

也有在需要加固体物料的反应釜人孔上设置带阀门的加料斗,上方设引风机,防止在加料过程中固体物料的粉尘扬起或反应釜内的有害气体散发出来。

5 结束语

车间设计越来越向智能和保护人类生命健康方向发展,在未来的车间布局设计上,相信会有更合理人性化的设计理念。

参考文献

[1]gb50016-2006.建筑设计防火规范[s].