Проектирование хим. предприятий. Навчальний посібник до вивчення курсу основи проектування хімічних виробництв

• Название: Навчальний посібник до вивчення курсу основи проектування хімічних виробництв
• Анкор: Проектирование хим. предприятий.docx
• Дата: 22.12.2017
• Размер: 6.93 Mb.
• Имя файла: Проектирование хим. предприятий.docx
• Тип: Навчальний посібник; #12469
• страница: 4 из 27

1.7. ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ПЛАН ХИМИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Генеральный план - это важная составная часть проекта промышленного комплекса, будь то одно предприятие или группа предприятий (промышленный узел). Генеральный план - это комплексное решение вопросов планировки, застройки и благоустройства промышленных предприятий (рис. 1.11).

В проекте генерального плана решаются следующие задачи:

1) Производственно-технологическая связь цехов и сооружений (размещение сооружений, зонирование территории предприятий, блокирование цехов и сооружений, выбор системы заводского транспорта, организация грузовых и людских потоков, трассировка подземных, наземных и надземных коммуникаций).

2) Архитектурно-планировочная структура предприятий (характер застройки, уни-

фикация параметров и типизация элементов генерального плана, форма и конфигу

рация отдельных зданий и сооружений, их ориентация по сторонам света и розе вет

ров, защита от шума, решение сети обслуживания, питания, санитарно - гигиеничес













Рис. 1.11. Генеральный план предприятий химической промышленности

кого и медицинского обслуживания, отдыха, расположение входов и выездов на территории предприятий, система заводских магистралей, проездов и площадей, возможность расширения и реконструкции предприятия, благоустройство территории, создание единого архитектурного ансамбля в увязке с архитектурой прилегающих предприятий и населенного пункта).

3) Производственно-строительная характеристика проектируемых предприятий (общеплощадочная унификация строительных решений и индустриальных методов строительства, строительный генеральный план и график строительства).

4) Оценка и учет климатических, гидрогеологических и других природных условий (солнечная радиация, внешняя температура, направление ветров, влажность воздуха, количество осадков, качество грунтов, гидрогеологические условия и рельеф участка, сейсмичность).

5) Технико-экономическая эффективность общего проектируемого решения.

6) Охрана окружающей среды и природных ресурсов от промышленных загрязнений (резкое снижение выделений вредных примесей в атмосферу за счет создания новых или усовершенствования существующих технологий; применение эффективных газоочистных или пылеулавливающих установок; создание санитарно-защитных зон между промышленным узлом и жилой зоной и др.).

При составлении генерального плана химического предприятия в основу должен быть положен принцип четкого зонирования территории предприятия по функциональному назначению, типизации и унификации элементов генерального плана (кварталов, дорог, сооружений для коммуникаций и т.п.).

На химических предприятиях рекомендуется выделять следующие зоны: производственную, складскую, вспомогательных цехов, административную. При взаимном расположении зон следует учитывать рельеф участка, розу ветров, технологические связи, протяженность коммуникаций.

В производственной зоне размещают технологические установки, объекты обслуживающего назначения, относящиеся к отдельным производствам (энергетические установки, сооружения оборотного водоснабжения, бытовые помещения и т.п.), если радиус обслуживания не позволяет разместить их вне производственной зоны.

К зоне вспомогательных служб относят объекты вспомогательного назначения (газоспасательные станции, ремонтно-механические, ремонтно-строитель-

ные и тарные цехи, станции перекачки разных стоков, размещенные в пределах ограждений территории предприятия).

Складская зона объединяет склады материальные, оборудования, химикатов, масел и т.п. В зоне емкостей располагают склады легковоспламеняющихся или горючих жидкостей и сжиженных газов.

В административно-хозяйственную зону входят заводоуправление, комплекс проходной, столовая, пожарное депо, объекты связи и т.п.

Производственная зона играет существенную роль в формировании структуры генерального плана предприятия вследствие того, что площадь, занимаемая ею, колеблется от 30 до 70% территории предприятия. Вид внутризаводского транспорта следует выбирать с учетом величины грузооборота отдельного цеха или группы цехов. При грузообороте до 100тыс. т нужно отдавать предпочтение колесному транспорту; при грузообороте от 200 до 400тыс. т вид транспорта определяется характером груза. В одинаковых условиях предпочтение следует отдавать непрерывным видам транспорта, как более экономичным.

Железнодорожный транспорт для внешних перевозок предусматривают в случае общего грузооборота не менее 10 условных вагонов в сутки. Автомобильные дороги проектируют в расчете на полную мощность предприятия; для автодорог рекомендуется применять цементно-бетонное покрытие. Ширина проезжей части межквартальной дороги 7,0м, внутриквартальной - не менее 3,5м.

Административно-хозяйственная зона объединяет здания и сооружения общезаводского назначения и обычно размещается со стороны подхода основной массы людей, работающих на предприятии. Территория, занимаемая административно-хозяйственной зоной, зависит от величины предприятия. На мелких предприятиях она достигает 17%, а на крупных от 1 - 2 до 3 - 5% от общей территории предприятия.

Планировку территории обычно производят по блочной системе. Блок состоит из 2 - 3 кварталов. Размеры блока определяют, учитывая условия технологического процесса, количество принятых кварталов и радиусы обслуживания производственных установок транспортом (электроснабжением, водоснабжением, канализацией). В пределах кварталов следует предусматривать коммуникационный коридор. Здания и сооружения должны быть ориентированы торцами к этому коридору. В коммуникационном коридоре размещают технологические материалопроводы, сети теплоснабжения, оборотного водоснабжения и некоторые виды производственной канализации, сети электроснабжения. Основным способом прокладки коммуникаций должен быть наземный, исключение составляют самотечные трубопроводы или трубопроводы хозяйственно-фекальной канализации, противопожарного водопровода.

В целях оздоровления условий труда производственные здания и установки на открытых площадках и этажерках с оборудованием, выделяющим производственные вредности, следует располагать по отношению к прочим производственным объектам и административной зоне с подветренной стороны. Положение территории предприятия должно быть такое, чтобы были обеспечены условия прямого солнечного облучения й естественного проветривания. При составлении генерального плана химического предприятия следует предусмотреть озеленение и благоустройство заводской территории, улучшение условий труда и повышение его производительности.

Застройка территорий предприятий химической и нефтехимической про-

мышленности может быть четырех типов:

- с открытым оборудованием;

- полуоткрытым и закрытым оборудованием;

- сплошная (павильонная);

- смешанная.

Застройка предприятий с открытым оборудованием представляет собой площадки и этажерки, на которых размещается различного типа технологическое оборудование (колонны, реакторы, теплообменники и др.). Оборудование и инженерные сооружения заполняют практически все пространство завода, за исключением немногочисленных зданий обслуживающего назначения. Такого типа предприятия имеют развитую сеть эстакад и коммуникаций, по которым осуществляется передача жидких и газообразных продуктов. Площадки таких предприятий имеют достаточно большую ширину (3 - 4 квартала).

Железнодорожный транспорт сосредоточивается в сравнительно узкой складской зоне, организуемой вдоль одной из длинных сторон. С противополож-

ной стороны производственной территории предусматриваются вводы людских потоков. На этих заводах работает относительно небольшое число трудящихся, постоянные рабочие места которых - в зданиях управления и на объектах обслуживающего назначения. Примером такого типа заводов могут служить нефтехимические производства изопрена, формальдегида, изобутилена и др. с перспективой их переработки в каучуки различного вида.

На предприятиях с полуоткрытым и закрытым оборудованием в равной мере присутствуют открытые площадки и этажерки, заполненные оборудованием, инженерные сооружения и производственные здания относительно небольшой ширины. Также в равной мере здесь производят трубопроводные передачи жидкостей и газов и передачи сыпучих и затаренных продуктов конвейерным, пневмо- и автотранспортом. Это предопределяет (при наличии одной складской зоны) небольшую ширину площадки, но с возможностью 2-квартального ее построения.

На предприятиях минеральных удобрений, где осуществляется передача материала преимущественно в сыпучем и затаренном виде, а также на предприятиях с большим грузооборотом, независимо от характера груза применяют двухстороннее размещение складских зон, с двух противоположных сторон площадки, например предприятие по производству хлорорганических продуктов.

Группа предприятий сплошной (павильонной) застройки - заводы шинной промышленности, химического волокна, пластмасс. Производства здесь размещаются в одном, двух строительных объемах, имеющих значительные размеры по длине и ширине. Технологический процесс осуществляется внутри зданий, открытое оборудование, если оно имеется в малом количестве, размещается на небольшой площадке и этажерке вблизи основных процессов.

Предприятия смешанной застройки - это многопрофильные предприятия, на площадках которых соседствуют производства различных отраслей промышленности, в том числе химической и нефтехимической.

1.8. ТИПЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

1.8.1 Основные элементы конструкции производственных

зданий и их назначение

Основными элементами зданий являются фундаменты, стены, колонны, межэтажные перекрытия, лестницы, двери, оконные проемы с заполнением и фонари, покрытия и кровли. Отдельные элементы здания приведены на рис. 1.12.

Фундамент - это подземная часть стен или колонн, предназначенная для передачи нагрузки от здания и установленного в нем оборудования на залегающие на некоторой глубине прочные слои земли, называемые грунтом. Нижняя поверхность фундамента называется подошвой, а вся толща грунта под фундаментом, ниже его подошвы, - основанием.

Подошва фундамента размещается на некоторой глубине от поверхности земли, называемой глубиной заложения фундамента, так как верхняя зона грунта, как правило, не обладает достаточной несущей способностью, чтобы обеспечить надежное существование здания.

Глубина заложения подошвы фундамента определяется геологическим строением участка застройки и глубиной промерзания грунта. Для уменьшения удельного давления фундамента на грунт подошву фундамента делают шире верхней части и заглубляют до пласта с достаточной несущей способностью и ненарушенной структурой. Нормативное давление на грунт зависит от свойств грунта, размера подошвы и глубины заложения фундамента. Фундаменты капитальных промышленных зданий редко закладывают на глубину менее 1м, за исключением скальных оснований.

Основание называется естественным, если грунт под подошвой фундамента в своем природном состоянии обладает достаточной несущей способностью. Естественным основанием могут служить самые разнообразные грунты, слагающие верхнюю кору земной поверхности. Их пригодность как естественных оснований оценивается сжимаемостью. Оценка оснований и заключение о характере фундамента даются в результате инженерно-геологических изысканий.

При слабых грунтах и под сооружения с большими нагрузками при нормальных грунтах прибегают к устройству искусственных оснований путем укрепления естественного грунта трамбованием, вибрацией, цементацией, битумизацией и т.п. В тех случаях, когда плотные грунты залегают на большой глубине, применяют свайные фундаменты. По способу устройства различают фундаменты монолитные и сборные.

Рис. 1.12. Элементы производственного здания: I - сборные фундаменты под стену: 1 - железобетонные блоки-подушки; 2 - бетонные блоки; 3 - стены;

ІІ- фундаменты под колонны ступенчатого типа; III - фундаменты под колонны стаканного типа; IV - крайняя и средняя колонны многоэтажного здания;

V - ригели (главные балки) межэтажного перекрытия: 4 - ригель с консольными полками для того, чтобы опирались настилы; 5 - ригель прямоугольного сечения; VI - настилы межэтажного перекрытия: 6 - корытный настил, укладываемый на полки ригелей; 7 - лотковый настил, укладываемый поверх ригелей; VII - разрез и план четырехмаршевой лестничной клетки

Монолитные фундаменты изготавливают на месте постройки из различных материалов - бутового камня, бутобетона. Сборные фундаменты монтируют из отдельных, заранее заготовленных блоков. В зависимости от нагрузок фундаменты в плане могут иметь квадратную или прямоугольную форму. При больших нагруз-

ках применяют двухблочные фундаменты, состоящие из верхнего башмака и нижней плиты.

Стены разделяются на наружные и внутренние, кроме того, они могут быть несущими, самонесущими, перегородками.

Наружные стены являются элементом вертикального ограждения здания. Они защищают производственные помещения от атмосферного воздействия. Внутренние стены разделяют здания по длине и ширине.

Наружные стены должны обладать теплозащитными свойствами, иметь достаточную морозостойкость, удовлетворять требованиям долговечности и, если на стены действуют различного рода нагрузки, обладать достаточной прочностью.

Стены называют несущими, если они несут нагрузки от перекрытий и покрытий и передают их на фундаменты; самонесущими - если они несут только собственный вес, а нагрузки от перекрытий и покрытий передаются на пристенные колонны; не несущими или навесными - когда они собственный вес передают на колонны каркаса.

В современных промышленных зданиях стены делают из сборных крупноразмерных элементов - блоков и панелей. Толщина наружных стен определяется теплотехническим расчетом и зависит от их конструкции и материала, расчетной зимней температуры наружного воздуха, расчетной температуры и относительной влажности внутреннего воздуха.

Внутренние стены, разделяющие помещения, должны обладать звукоизоляционными качествами и иметь возможно меньший вес.

Перегородки в многоэтажных зданиях устанавливаются на перекрытиях; они предназначаются для разделения общего помещения на части. В зависимости от особенностей помещения, выделяемого перегородками, к ним предъявляются требования огнестойкости, звуконепроницаемости, водостойкости и стойкости к химическим реагентам. В промышленных зданиях перегородки выполняются из кирпича, шлакобетонных плит и крупных панелей.

Колонны служат для восприятия нагрузки от перекрытий и покрытий. В современном строительстве применяют преимущественно сборные колонны заводского изготовления. По номенклатуре изделий размеры колонн составляют в плане 400x400 и 400x600 мм с одноэтажной и двухэтажной разрезкой. По месту расположения в здании различают средние, устанавливаемые по разбивочным осям, и крайние колонны. При крупнопанельных навесных стенах пристенные колонны дополнительно с перекрытиями несут их нагрузку. Колонны нижнего этажа при строительстве заделываются в фундаменты стаканного типа.

Химическое производство обычно размещают в зданиях, имеющих один или несколько пролетов. Пролетом называют часть здания, ограниченную в продольном направлении двумя параллельными рядами колонн. Расстояния между осями колонн в продольном направлении называют шагом колонн, а в поперечном направлении - шириной пролета. Расстояния между осями колонн в поперечном и продольном направлениях образуют сетку колонн. Под высотой пролета понимают расстояние от уровня пола до нижней части несущих конструкций покрытия здания.

Межэтажные перекрытия делят здания по высоте на этажи; они воспринимают нагрузку от оборудования, материалов, изделий и людей. Перекрытия состоят из несущей части и полов. На них устанавливают технологическое оборудование с нагрузками в пределах 2000 - 2500кг/м², а отдельные виды оборудования дают еще большую нагрузку.

Перекрытия зданий химических предприятий выполняют из сборного железобетона балочной конструкции. В многоэтажных зданиях с сетками колонн 6x6 и 6x9м применяют типовые конструкции. Перекрытия монтируют в основном из двух элементов: настилов шириной около 1,5м и длиной, равной шагу колонн, и ригелей, укладываемых по колоннам.

Из номенклатуры изделий, утвержденной ГОСТ, можно собирать два типа межэтажных перекрытий: с применением корытных настилов, укладываемых на полки ригелей и с применением лотковых настилов, укладываемых поверх ригелей прямоугольного сечения.

Корытный настил имеет ребра с четырех сторон, лотковый - с двух продольных сторон. Высота ребер 400мм.

Типовые конструкции настилов рассчитываются на полезные нормативные нагрузки, действующие на перекрытия, при сетке колонн 6x6 м от 500 до 2500кг/м², а при сетке 6x9м - от 500 до 1500кг/м² с интервалом через 500кг/м².

Перекрытия с корытным настилом обладают такими достоинствами, как меньшая конструктивная высота по сравнению с лотковым перекрытием и большая несущая способность, поскольку ригель работает на изгиб совместно с плитой и торцевыми ребрами настилов. Перекрытия такого типа применяются в зданиях химических и нефтехимических предприятий. Имеет свои преимущества и лотковый настил, позволяющий прокладывать технологические трубопроводы поверх ригелей, в промежутках между боковыми ребрами настила.