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冶金厂设计基础1.冶金厂设计概述2.冶金厂设计技术经济分析3.工艺计算4.冶金工厂设计5.主体设备设计6.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钢铁厂的组成1.3厂址选择1.4总图运输1.5基本建设设计程序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、能够长期稳定工作的。对于钢铁冶金企业，由于规模大，工程寿命长，投资巨大，设计时通常都采用平均先进性原则。例如：炼铁高炉通常日产生铁2000～10000吨，寿命达6～20年；高炉热风炉寿命10～20年；转炉日产2000～10000吨；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和工艺装备等。采用定型设计可以减少设计工作，缩短建设周期，降低建设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。例如：高炉通常设计利用系数2.0～2.2，现在最高可以达到2.5～4.0t/m3.d。转炉原先二吹一或三吹二，现在2吹1.8或3吹2.5，往往多装，50吨的装70吨等。（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。1.2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。1.2钢铁厂的组成优点运输费用低：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。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。1.2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：1.5~2.0吨成品铁矿石，400~700kg焦炭。一吨生铁可以冶炼1.05~1.2吨钢。建设一座年产360万吨钢的联合企业，必须建设：年产450~550万吨的烧结厂及球团厂；年产150~200万吨冶金焦的炼焦厂与之配合；一座年产300~360万吨的炼铁厂；一座年产360万吨的炼钢厂一座年产300~360万吨的轧钢厂。1.3厂址选择确定厂址应该根据以下要求（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。1.3厂址选择规模面积耗电耗水,104t/d蒸汽量厂外货物周转量职工人数104t/a公顷104kw直流量循环量104t/a104t/a3001506030108006002501301218101.611.320.4121610419.211.34.834.517.33.842.301.50400200136.512.962.22000120045022012030000160001300065001245钢铁厂选厂址的主要指标1.3厂址选择（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展的需要。（4）厂址地势最好平坦，地表由中心向四周倾斜，排水坡度在0.5~2.0%（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。1.3厂址选择（6）厂址地耐力应该在1.5~2.0kg/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。（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。1.3厂址选择（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总图运输钢铁厂总图运输（或称总平面设计）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。1.4总图运输总图布置方案钢铁厂内通常分为焦化区、烧结区、炼铁区、炼钢区、轧钢区、机修区、动力区、运输区和厂前区。设计时主要根据工艺流程、主要车间排列、物料走向确定各车间的布置。串联布置烧结车间、炼铁车间、炼钢车间、轧钢车间顺序布置成串联式。以炼铁车间为核心，将焦化、烧结等车间布置在它周围，用皮带运输机向高炉供料，称作炼铁系统。炼铁系统由于外部原燃料运输量大，多安排在铁路专用线或码头附近。炼钢车间布置在炼铁车间和轧钢车间之间，若有多个炼钢厂，这些炼钢厂之间并联。串联布置适合于狭长地形的厂区和有两个铁路接轨站和编组站的大型钢铁联合企业。1.4总图运输缺点：只有一个编组站时，成品需要往复运输。发电站兼顾鼓风机站时，必须设置在炼铁厂附近，距离主要用电户轧钢厂远。容易造成管线过长，增加投资。1.4总图运输人字形并联布置炼铁车间与炼钢车间成一定角度（45~60°）布置；炼钢车间与轧钢车间成平行布置。优点：生产车间紧凑，原料和成品运输距离短；动力设施可以布置在主要用户中央。缺点：钢锭（钢坯）到轧钢车间距离长工厂扩建难，一般适用于中小型钢铁企业。其它布置方式：并联布置、人字形串联布置。1.4总图运输立体竖向布置除平面布置外钢铁厂还应该考虑竖方向（垂直方向）的布置可以利用地形地貌，节省投资。平坡式布置：适宜平原地区；斜坡式布置：适宜于地面较平坦的地区。阶梯式布置：厂区划分成几个台阶，各台阶有自己的标高。适宜于起伏较大的丘陵地带。1.4总图运输钢铁厂运输方式通常生产1吨钢，厂内外运输量为20吨。组织全厂运输非常重要。运输分为厂内、厂外运输：厂内运输：厂内各车间之间；仓库和各车间之间；车间内部。厂外运输：由公用交通线（铁路、公路、水路）和其它工厂向厂内运输原燃料、辅助材料、耐火材料等；由公用交通线运出成品、半成品、废弃物等。1.4总图运输运输方式有轨运输标准轨（1435mm）运输最主要（过去占90%以上）的运输方式，特点是运输量大，速度快，不受气候条件影响，连续性强，适于运输大量、高温及沉重的货物。窄轨运输：轨距900、700、500mm。标准轨运输应该考虑留有一定的净空高度4800mm。相邻的铁路间距不少于4500mm，之间有支柱时，间距为4600mm加支柱尺寸。1.4总图运输无轨运输：包括汽车、拖车、自动装卸车、起重运输车及人、畜力车等。水路运输：特点是运输量大、运费低、设备少，维修简单。特种运输包括传送带运输、管道及水力运输、索道及绳索牵引运输等。1.4总图运输厂内运输组织根据运输特点，厂内铁路运输划分成几个运输区。通常将关系密切的分成一个运输区。第一运输区：原燃料运输和装卸工作量大炼铁厂焦化厂发电厂第二运输区：炼钢系统，包括渣铁运输，钢锭、钢坯运输。特点是特种车辆的循环运输，运输的专业化。第三运输区：机修仓库等。轧钢运输区：有时包括在第一或第二运输区。1.5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九步骤:设计阶段建设项目建议书项目可行性研究编制和审批可行性报告和下达基本建设设计任务书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1.5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1.5基本建设设计程序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.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1.5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1.5基本建设设计程序设计任务书生产规模、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1.5基本建设设计程序初步设计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。1.5基本建设设计程序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。1.5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；原燃料来源、数量、质量、特性及供应条件；产品品种