无机非金属材料工厂设计概论

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无机非金属材料工厂工艺设计概论 开课说明：1．课程简介：《无机非金属材料工厂工艺设计概论》是我校无机非金属材料工程专业的一门专业课。本课程为我校无机非金属材料工程专业开设。在已学过“无机非金属材料工艺学”，“粉体工程”，“机械设备”，“热工窑炉”，“流体力学、泵及风机”等专业课及专业基础课以及进行过生产实习的基础上讲授。 开课说明：目的——了解工厂设计的基本内容和步骤，掌握工厂设计的基本方法，培养工厂设计的实际能力，为将来从事工厂设计打下一定的基础。 开课说明：通过本课程的学习，了解工厂建设的程序和前期工作；了解工厂总平面布置的基本要求及方法；比较系统地掌握工艺设计的基本知识：工艺流程的选择及工艺设计、工艺设备的选型和布置的原则和方法；了解工厂设计所需的其它专业知识（土建、电气、技术经济等）。 2．授课学时：42；3．授课方法：课堂讲授为主，个别章节自学；4．考核方法：考试课（听课、作业）；5．答疑：课前、课后；6．主要参考书：书籍及各种杂志。 水泥厂工艺设计概论，金容容主编，武汉工业大学出版社出版；陶瓷厂工艺设计概论，吴晓东主编，武汉工业大学出版社出版；玻璃厂工艺设计概论，杨保泉主编，武汉工业大学出版社出版；4.现代建筑卫生陶瓷工程师手册,中国建材工业出版社出版；5.设计手册；6.工艺学，窑炉，粉体机械设备。 绪论1．工厂设计工作的任务：设计工作是基本建设和技术改造的一个重要环节。基本建设是指工厂的新建，扩建和改建。技术改造是指用先进技术和设备对老厂进行改造。工厂设计的任务是按期提供质量优良的设计文件，使得工厂建设或技术改造得以顺利地进行，并为投入生产创造有利条件。设计的全过程包括前期准备、设计、施工驻厂，参加试运转和试生产。 2．设计工作的重要性：工程项目的好坏首先取决于设计。设计工作要做到技术先进、经济合理、安全适用。要使得工厂在建成或改造后不但产品质量优异、产品市场广阔，而且原材料、燃料消耗少，劳动生产率高，成本低，投资回收期短，投资效益高，对环境的影响小。 3．工厂设计的各种专业：工厂设计由各种专业人员共同完成，包括矿山、原料、工艺、总图、运输、电气、动力、土建、卫生工程和技术经济等专业。4．工艺专业的主要任务：工艺专业是主体专业。它的主要任务是确定工艺流程、进行工艺设备的选型和布置和向其它专业提供设计依据和要求。 第一章基本建设程序和前期工作第一节基本建设程序为了使建设项目按其基本规律有序地进行，制订了一套必须遵循的基本建设和技术改造程序，规定了顺序完成的各项工作。 二、基本建设程序根据基本建设的特点，基本建设的程序一般分为三个阶段。（一）基本建设前期工作阶段通常包括：环境影响评价；安全与评价；可行性研究；项目申请报告；设计文件编制。政府对于投资项目的管理分为审批、核准和备案三种方式。对于政府投资项目，实行审批制；对于企业不使用政府性资金投资建设的项目，则区别不同情况实行核准制和备案制。 首先由建设单位或工业企业编制环境影响评价报告、安全与评价报告、可行性研究报告，而后编制项目申请报告，报经政府审批或核准或备案。本阶段还要完成对选定的厂区和矿区进行工程地质、水文地质的勘查和地形的测量。要收集与设计有关的基础资料并取得与设计有关的各种协议书和证明文件。 在完成准备工作的基础上，即可开展设计工作。设计人员要到生产和建厂现场调查研究，完成设计，按期提交设计说明书和图纸，以满足订货和施工的要求。 （二）施工阶段包括内容：1．建设准备；2．组织施工。施工图设计完成后才能施工，设计人员驻到现场，介绍设计内容和意图，协助筹建部门和施工部门协调处理与设计有关的问题，发现和修正设计方面存在的不足与错误。施工结束后参加试运转、试生产并总结设计中的经验和教训。 （三）竣工投产阶段包括内容：1．生产准备；2．竣工验收和交付使用。 第二节环境影响评价依据《环境影响评价法》，环境影响评价是指对规划和建设项目实施后可能造成的环境影响进行分析、预测和评估，提出预防或者减轻不良环境影响的对策和措施，进行跟踪监测的方法与制度。环境影响评价在项目的可行性研究阶段进行。环境评价报告是项目申请报告的重要参考依据之一。 建设对环境有影响的项目，不论投资主体、资金来源、项目性质和投资规模，应当依照《环境影响评价法》和《建设项目环境保护管理条例》的规定，进行环境影响评价，并向有审批权的环境保护行政主管部门报批环境影响评价文件。 实行审批制的建设项目，建设单位应当在报送可行性研究报告前完成环境影响评价文件报批手续；实行核准制的建设项目，建设单位应当在提交项目申请报告前完成环境影响评价文件报批手续；实行备案制的建设项目，建设单位应当在办理备案手续后和项目开工前完成环境影响评价文件报批手续。 一、环境影响评价工作的程序1.建设单位依据拟建项目，按规定的审批权限送交相应的环保部门，由环保部门根据项目的规模及其对环境影响程度，确定编报环境影响报告书或填报环境影响报告表，并提出编制意见。 2.建设单位委托持有“建设项目环境影响评价（综合）资格证书”的单位，承担环境影响评价工作，并按环保部门的要求提供环境影响报告书。批准的环境影响报告书（表）是编制项目申请报告书并核准建设项目的重要依据材料之一。 3.承担环境影响评价工作的单位，应根据建设单位的要求，按照项目的具体情况、建设地点和环境状况以及建设项目对环境的危害程度等写出评价大纲，在与建设单位正式签订合同前，经负责审批的环保部门审查同意后，方能开展评价工作，并对评价结论负责。 二、环境影响评价工作的审批由国务院投资主管部门核准或审批的建设项目，或由国务院投资主管部门核报国务院核准或审批的建设项目，其环境影响评价文件原则上由国家环境保护总局审批；对环境可能造成重大影响的建设项目，其环境影响评价文件由国家环境保护总局审批。对环境可能造成轻度影响的建设项目，其环境影响评价文件由省级环境保护行政主管部门审批。 第三节可行性研究一、可行性研究的作用为了防止和减少投资失误、保证投资效益，企业在进行自主决策时，应编制可行性研究报告，对项目的市场前景、经济效益、资金来源、产品技术方案等内容进行分析论证，作为投资决策的重要依据。可行性研究报告的主要功能是满足企业自主投资决策的需要，其内容和深度可由企业根据决策需要和项目情况相应确定。 可行性研究报告主要从企业内部角度，从企业自身的需要出发，研究项目的厂址选择、工程技术方案、产品方案、市场前景、盈利能力等，这些都是属于企业自主投资决策的内部事项。 二、可行性研究的内容1.项目总论。2.项目背景和发展概况。3.需求预测和拟建规模。4.资源、原材料、燃料及公用设施情况。5.建厂条件和厂址方案。6.设计方案。7.环境保护与劳动安全。8.企业组织、劳动定员及人员培训计划。 9.工程实施进度建议。10.投资估算和资金筹措。11.经济效果、社会效果评价。12.项目可行性研究结论与建议。13.附件。14.附图及附表。 第四节项目申请报告作用项目申请报告，是企业投资建设应报政府核准的项目时，为获得项目核准机关对拟建项目的行政许可，按核准要求报送的项目论证报告。 内容项目申请报告应重点阐述项目的外部性、公共性等事项，包括维护经济安全、合理开发利用资源、保护生态环境、优化重大布局、保障公众利益、防止出现垄断等内容。要求编写项目申请报告时，应根据政府公共管理的要求，对拟建项目从规划布局、资源利用、征地移民、生态环境、经济和社会影响等方面进行综合论证，为有关部门对企业投资项目进行核准提供依据。至于项目的市场前景、经济效益、资金来源、产品技术方案等内容，不必在项目申请报告中进行详细分析和论证。 一、项目申请报告的内容按照“项目申请报告通用文本”规定，包括如下章节内容：第一章申报单位及项目概况1.项目申报单位概况。包括项目申报单位的主营业务、经营年限、资产负债、股东构成、主要投资项目、现有生产能力等内容。2.项目概况。包括拟建项目的建设背景、建设地点、主要建设内容和规模、产品和工程技术方案、主要设备选型和配套工程、投资规模和资金筹措方案等内容。 第二章发展规划、产业政策和行业准入分析1.发展规划分析。拟建项目是否符合有关的国民经济和社会发展总体规划、专项规划、区域规划等要求，项目目标与规划内容是否衔接和协调。2.产业政策分析。拟建项目是否符合有关产业政策的要求。3.行业准入分析。项目建设单位和拟建项目是否符合相关行业准入标准的规定。 第三章资源开发及综合利用分析1.资源开发方案。2.资源利用方案。3.资源节约措施。 第四章节能方案分析1.用能标准和节能规范。阐述拟建项目所遵循的国家和地方的合理用能标准及节能设计规范。2.能耗状况和能耗指标分析。阐述项目所在地的能源供应状况，分析拟建项目的能源消耗种类和数量。根据项目特点选择计算各类能耗指标，与国际国内先进水平进行对比分析，阐述是否符合能耗准入标准的要求。3.节能措施和节能效果分析。阐述拟建项目为了优化用能结构、满足相关技术政策和设计标准而采用的主要节能降耗措施，对节能效果进行分析论证。 第五章建设用地、征地拆迁及移民安置分析1.项目选址及用地方案。包括项目建设地点、占地面积、土地利用状况、占用耕地情况等内容。分析项目选址是否会造成相关不利影响，如是否压覆矿床和文物，是否有利于防洪和排涝，是否影响通航及军事设施等。2.土地利用合理性分析。分析拟建项目是否符合土地利用规划要求，占地规模是否合理，是否符合集约和有效使用土地的要求，耕地占用补充方案是否可行等。3.征地拆迁和移民安置规划方案。对拟建项目的征地拆迁影响进行调查分析，依法提出拆迁补偿的原则、范围和方式，制定移民安置规划方案，并对是否符合保障移民合法权益、满足移民生存及发展需要等要求进行分析论证。 第六章环境和生态影响分析1.环境和生态现状。包括项目场址的自然环境条件、现有污染物情况、生态环境条件和环境容量状况等。2.生态环境影响分析。包括排放污染物类型、排放量情况分析，水土流失预测，对生态环境的影响因素和影响程度，对流域和区域环境及生态系统的综合影响。3.生态环境保护措施。按照有关环境保护、水土保持的政策法规要求，对可能造成的生态环境损害提出治理措施，对治理方案的可行性、治理效果进行分析论证。4.地质灾害影响分析。在地质灾害易发区建设的项目和易诱发地质灾害的项目，要阐述项目建设所在地的地质灾害情况，分析拟建项目诱发地质灾害的风险，提出防御的对策和措施。5.特殊环境影响。分析拟建项目对历史文化遗产、自然遗产、风景名胜和自然景观等可能造成的不利影响，并提出保护措施。 第七章经济影响分析1.经济费用效益或费用效果分析。从社会资源优化配置的角度，通过经济费用效益或费用效果分析，评价拟建项目的经济合理性。2.行业影响分析。阐述行业现状的基本情况以及企业在行业中所处地位，分析拟建项目对所在行业及关联产业发展的影响，并对是否可能导致垄断等进行论证。3.区域经济影响分析。对于区域经济可能产生重大影响的项目，应从区域经济发展、产业空间布局、当地财政收支、社会收入分配、市场竞争结构等角度进行分析论证。4.宏观经济影响分析。投资规模巨大、对国民经济有重大影响的项目，应进行宏观经济影响分析。涉及国家经济安全的项目，应分析拟建项目对经济安全的影响，提出维护经济安全的措施。 第八章社会影响分析1.社会影响效果分析。阐述拟建项目的建设及运营活动对项目所在地可能产生的社会影响和社会效益。2.社会适应性分析。分析拟建项目能否为当地的社会环境、人文条件所接纳，评价该项目与当地社会环境的相互适应性。3.社会风险及对策分析。针对项目建设所涉及的各种社会因素进行社会风险分析，提出协调项目与当地社会关系、规避社会风险、促进项目顺利实施的措施方案。 二、利用外资项目申请报告的编写 第五节厂址选择厂址选择是否合理直接影响到建厂速度、建设投资、产品成本、生产发展和经营管理等各个方面，所以厂址选择是工业建设前期工作的重要环节，也是一项政策性和科学性很强的综合性工作。厂址选择一般分两个阶段进行，即选择建厂的地区位置和选择建厂的具体厂址。建厂的地区位置根据国民经济的远景规划和技术经济论证，确定工厂的所在地区或几个大概的地点，并且要在可行性研究报告和项目申请报告中加以注明。工厂的具体厂址则由设计单位会同该企业所属的工业部门和主管机关的代表或建设单位共同选定。 一、建厂地区的选择水泥、陶瓷、玻璃等建材产品附加值低，不适宜远销，而且其对原、燃料及动力等有较高要求，工厂最好尽可能靠近销售地区和原料基地，并应考虑到有良好的燃料供应和电力来源。在确定建厂地区时还应考虑整体的工业布局，以满足各个地区的需要。在规划地区的工业布局时，应考虑建厂的规模。但工厂应具有相当的规模，以保证规模效益。 二、建厂厂址的选择厂址选择的基木要求：（1）节约用地、考虑发展;（2）利用城镇设施，节约投资；（3）满足环境卫生与交通运输要求;（4）不淹不涝，靠水近电;（5）地质可靠，少挖少填;（6）利于协作；（7）避开古墓、文物、航空站、高压输电线路和城市工程管道等； 三、工作程序厂址选择的工作程序，一般可分为三个阶段。(一)预备阶段(二)现场阶段1．对初步选定的厂址进行实地察看，察看的厂址数量和范围按实际需要决定。2．收集建厂区域的技术经济和设计基础资料。为了了解地质条件，对合适的厂址，需要进行初步勘测。3．分析研究厂址的优缺点、合理性，了解和解决与建厂有关的问题。4．取得建厂有关的各种协议或证明文件。 (三)结束阶段本阶段应对所选的几个厂区进行优缺点分析和技术经济对比，确定最经济合理的厂址，编写选厂报告，送上级机关审批。 1．选厂报告内容(1)概述选厂依据、主要原则、人员组成和工作过程，几个厂址简述，推荐其中一个作为厂址；(2)主要选厂指标；(3)区域位置及厂址概况；(4)占地及迁民情况；(5)工程地质及水文地质情况；(6)地震及洪水情况；(7)气象资料；(8)交通运输； (9)给水排水；(10)供电及通讯；(11)原材料和燃料供应；(12)施工条件；(13)社会经济、文化等情况；(14)方案比较；(15)厂址鉴定意见； (16)附件：①厂址区域位置图(1:50000—1:100000)。②总平面规划示意图(1:2000—1:5000)。③当地领导部门同意在该地建厂的文件或会议纪要等。④有关单位的同意文件、证明材料或协议文件。2．厂址方案比较表 第六节设计资料1．设计依据资料国家有关基本建设的文件；经有关部门批准的环境影响评价报告、安全与评价报告、可行性研究报告、项目申请报告、厂址选择报告、征用土地等文件；原燃料供应协议；供电、供水协议；交通、公用福利设施协作协议等。 2．设计基础资料如气象条件、水文地质、工程地质、地形测量、交通运输资料等。3．设计技术资料如，总图运输、工艺设备、公用工程、建筑结构、技术经济等专业技术参数、数据、图样、样本等资料；先进工艺设备和技术的样本资料、概预算定额、指标、价格等；现行各专业设计规程、规范、规定，施工作业、建设条件等。 一、气象气象资料可向中央或当地气象台取得。一般取近期20年，如条件限制可取近期10年的资料。少于10年时需取得附近地区的气象资料供参考。二、地质、地震三、地形地貌四、交通运输五、水文和水源六、原材料、燃料七、动力供应 八、通讯九、厂区附近情况十一、概、预算十二、技术经济十三、改建、扩建工程十四、协议及证明文件 第七节设计步骤和设计阶段一、设计步骤1．各专业对计划任务书和各项建厂原始资料作详细研究；2．按计划任务书要求、资源勘察报告和工艺试验报告确定配方组成、生产方式和生产流程；3．按照生产纲领和生产流程进行物料平衡和设备选型计算； 4．按照计划任务书要求、厂地基础资料和生产工艺流程进行总图和运输设计；5．根据工艺流程和设备选型计算结果进行车间工艺布置设计；6．工艺提供资料和要求后先进行土建设计；7．工艺和土建提供资料和要求后再进行电力、动力、卫生工程和技术经济等专业设计。在整个设计过程中，各专业必须互相协调，紧密配合，服从大局，从整体出发，共同努力完成设计任务。 二、设计阶段初步设计、技术设计和施工图设计。（一）初步设计最后成果包括说明书、图纸、职工人员表、设备明细表、主要材料表和工程总概算等。初步设计的成品图纸包括厂区位置图、工厂总平面布置图，工厂鸟瞰图，各车间的工艺、建筑平面、立面图，全厂供电、供水系统图等。初步设计说明书着重表达各项建厂条件、设计依据、设计原则、方案选择、装备水平、生产过程和主要技术经济指标等。 说明书具体内容有以下几部分:(1)总论：(2)总平面、运输：(3)生产工艺：(4)土建：(5)电气及控制测量仪表：(6)给水排水：(7)采暖通风：(8)动力： (9)环境保护：(10)劳动安全：(11)技术经济： (二)施工图设计施工图是根据批准的初步设计绘制的，施工图上必需确定所有设备、建筑物、构筑物、道路和管线等的确切位置及其相互之间的关系尺寸，施工图的深度应能满足建筑厂房、安装设备、修筑通路和敷设管线等各项施工要求。 1．施工图内容施工图设计的主要成果是施工图纸，内容如下:①总平面布置和竖向布置图：并要注明地下管线；②建筑物、构筑物的平面、立面和结构详图，并附有材料明细表。 ③工艺平面图和剖面图(比例：1:50,1:100和l:200)：并附有设备和材料明细表。图上应注明柱网、设备的定位尺寸、地坑、地面、楼板、平台、烟囱顶、轨道面、建筑物和构筑物等的标高。车间内每层平面的设备及其基础的布置尺寸。检修孔和设备、管线及非标准件穿过楼板、隔墙和屋面的孔洞位置及大小，保安栏杆、门窗、楼梯、走道和平台的位置，检修用起重设备和吊钩并注明起重量，大型设备如窑、磨和干燥机等的名称和规格，非标准件名称和外形尺寸。所有的设备、电机和非标准件均须按流程和主次进行编号，并附有设备一览表及备注； ④工艺设备安装图(比例：1:5、1:l0、1:20和1:50)：凡工艺平面图、剖面图不能表达清楚的部分均应给出局部基础图、设备安装图、非标准件与设备连接图和仓口位置图等；⑤室内管线汇总图(比例：1:50、1:100、1:200)：比例尺寸应与工艺平面图一致，可直接绘制在工艺平面图上，也可单独绘制管线图。图上需表示出管线的规格、定位尺寸、管线系统起止点、弯头角度和半径、架设固定方法等； ⑥非标准件图：例如料仓、连接管和支架等的施工图；⑦热工构筑物施工图：热工设备平面图、剖面图、结构施工图、管通图、轨道图和异形砖等；⑧卫生工程施工图：包括采暖、通风、供热、给排水等工种的施工图，必须具有管线布置图。标注出全部所需的尺寸并附有设备和材料明细表。对未能表达清楚的局部如通风室、检查井和引入口等部位应绘制详图。⑨电气施工图：包括供电、照明、信号和通讯等方面的设备和线路施工图，并附有设备和材料明细表。 2．施工图与初步设计图的区别施工图与初步设计图纸的不同之处是：施工图的平面、剖面图较完整、详细，尺寸标注详尽，必要时还应附有局部放大图。施工图有设备安装图和非标准件图，而初步设计则没有。施工图设计一般没有说明书，只在图纸上对施工和安装中的注意事项作必要的说明。但如果施工图对初步设计有比较大的修改和变动，应对变动部分、变动原因和新设计方案的确定等问题予以说明，并作出修正概算和修正设备表。