Оборудование и основы проектирования электрохимических

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ им. Р.Е.АЛЕКСЕЕВА»
МАТЕРИАЛЫ ПРАКТИЧЕСКИЙ ЗАНЯТИЙ
по курсу
«Оборудование и основы проектирования электрохимических
производств»
Рекомендовано
в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся
по направлениям:
240100 – «Химическая технология»
Нижний Новгород 2014
Строительный раздел дипломного проекта включает в себя пояснительную
записку и графическую часть, которая состоит из планировки производственного и
административно-бытового зданий и их продольного и поперечного разрезов (по
заданию руководителя). Объѐм пояснительной записки составляет 10-15 листов, а
графической части - 1 лист формата 01 по ГОСТ 2.301-68.
Примеры графического оформления разрезов одноэтажного и двухэтажного
промышленных зданий с железобетонными несущими конструкциями приведены в
приложениях 2 и 4 ГОСТ 21.501-93.
Содержание пояснительной записки по строительной части.
1 Исходные данные для технического проекта.
1.1 Климатологическая характеристика района строительства определяется на основе
следующих данных:
1.1.1 Среднестатистической зимней температуры.
1.1.2 Характеристикой основания фундамента (например, суглинки, и
почворастительный слой с расчетным сопротивлением сжатию 2,2 кг/см2
по глубине 1,5-2 м).
1.1.3 Глубиной промерзания грунта в метрах.
1.1.4 Уровнем грунтовых вод от планировочной отметки здания.
Все эти сведения о районе строительства следует брать по
СНиП 23.01-99 "Строительная климатология", а также по СНиП 2.02.01-83
«Основания зданий и сооружений».
1.2 Производственный режим предприятия.
1.2.1 Класс и капитальность производственного и административно-бытового зданий.
Определяется по СНиП 31-03-2001.
1.2.2 Категория производства по взрыво-пожароопасности по НПБ 105-95.
1.2.3 Санитарная характеристика производственных процессов. Определяется по
приложению СНиП 2.09.04-87.
1.2.4 Степень огнестойкости производственного и административно-бытовых зданий
выбирается по таблице 1 СНиП 2.01.02-85*.
1.2.5 Внутренний транспорт.
2. Генеральный план предприятия.
Дается перечень зданий и сооружений, расположенных на производственной
площадке.
3 Объѐмно-планировочные и архитектурно-конструктивные решения.
3.1 Производственное здание.
3.1.1 Размеры в плане.
Указываются ширина пролетов здания в осях (например, в двух пролетном
АБ-24 м, БВ-24), ширина здания в осях (например, 48 м), шаг колонн и длина
здания в осях 1-"п".
3.1.2 –3.1 "п". В этих пунктах приводятся сведения о выборочных элементах
производственного здания (фундамент, фундаментные балки, колонны, стены, плиты
2
покрытий и перекрытий, перегородки, фермы, крановые балки, светоаэрационный
фонарь, окна, двери, лестничные клетки, полы, ворота, покрытие и т.д.). Для каждого
выбранного элемента здания указывается серия, марка, определяющие размеры,
дается ссылка на литературный источник. Например, фундаментные балки под
стены здания марки ФБ-4, серии 1.415-1, выпуск 1 длиной 4950, шириной 200,
высотой 400. Территориальный каталог типовых железобетонных конструкций.
Сборник ТК-18-1 том 1 стр.15 или фермы сегментные марки ФСМ 24 III -6П серии
ПК-01-129/68 BЫП.3 ДЛИНОЙ 23940, высотой 3315 (там же, раздел 6, стр.69,70).
При выборе конструктивных элементов здания взрыво-пожароопасности и
взрывоопасных производств необходимо предусмотреть создание надежных условий
по безопасному ведению технологического процесса и безаварийной эксплуатации
оборудования.
Для удаления взрывоопасных и токсичных веществ в промышленных зданиях
планируют аэрационные фонари с дефлекторами и др. устройства, способными удалять
из-под верхнего покрытия легкие взрывоопасные газы.
Для зданий производств категории А, Б и Е рекомендуются наружные
ограждающие конструкции выполнять легко сбрасываемые при возможном воздействии
на них взрывной волны.
К легко сбрасываемым конструкциям относятся оконные переплеты с обычным
(силикатным) стеклом, двери, распашные ворота, фонарные переплеты, конструкции из
асбестоцементных и алюминиевых и стальных листов с легким утеплителем и т.п.; к легко
сбрасываемым покрытиям относятся сборные покрытия массой не более 120 кг/м2.
Легкосбрасываемые
участки
покрытий
проектируют
при
недостаточности площади оконных проемов и др. легких ограждений.
Конструктивно эти покрытия выполняют из железобетонных
ребристых плит серии 1.465-7 с отверстиями, перекрываемыми мелкими
листами из хрупкого материала (асбоцемента, пластмамм и др.). В случае
взрыва эти плиты взрывной волной выбрасываются наружу, вследствие
чего основные несущие конструкции остаются неповрежденными.
Допускается применять одновременно трудно сбрасываемые и легко
сбрасываемые ограждающие конструкции, но при соблюдении следующих
условий: если площадь легко сбрасываемых наружных ограждающих
конструкций не менее 0,05 м2 для категорий А и Е, и не менее 0,03 м2 для
категории Б на 1 м3 взрывоопасного помещения.
В многоэтажных зданиях в многоэтажных перекрытиях рекомендуется
устраивать проемы, перекрываемые решетчатыми настилами.
В цехах производств категорий А, Б и Е для перекрытия полов
необходимо применять материалы, которые не дают искр при ударах
стальными и другими предметами (например, асфальт с наполнителем, пековый
асфальт, бетон с известковым наполнителем и др.).
Для производств категории А, Б и Е вспомогательные помещения
проектируют, как правило, отдельно стоящими. Наибольшее расстояние от
рабочих мест до них должно быть не более 300 м.
В производственных зданиях со взрывными отделениями,
разделенными противопожарной стеной, разрешается размещать: уборные,
курительные, комнаты для хранения теплой одежды, две комнаты, площадью
3
каждая не более 20 м2 для дежурного цехового персонала (инженера, механика,
мастера), экспресс-лаборатория с числом работающих не более 5 человек в
смене и площадью до 36 м2.
3.2 Административно-бытовые помещения.
Перечисляются все выбранные элементы здания (фундамент, стены,
плиты перекрытий и покрытий, окна, двери, лестницы, полы) с указанием их
характеристик, серий, марок и литературного источника.
4 Расстановка оборудования
В промышленных зданиях размеры промышленных площадей определяют
в зависимости от габаритов оборудования, площади, занимаемой людьми в
процессе их труда, а также с учетом необходимых площадей для прохода к
рабочим местам, поезда напольного безрельсового транспорта, ремонта
оборудования, эвакуационных проходов и также функциональных факторов, как
кратность воздухообмена, освещенность рабочих мест и др.
В зону технического обслуживания оборудования входят размеры
рабочих проходов между смежным оборудованием. Размеры этой зоны
зависят от того, в каком положении (позе) рабочий обслуживает
оборудование: стоя или с небольшим наклоном - 0,65-0,75 м эпизодически при
большом наклоне - 0,09 м. Определяя площадь зоны обслуживания,
необходимо предусмотреть места для размещения сырья, полуфабрикатов и
готовой продукции, свободный допуск к приборам и механизмам, а также
обеспечить удобства и безопасность выполнения граций по их обслуживанию.
Зона ремонта включает в себя необходимую площадь для выполнения
ремонтных работ, а также площадь для монтажа и демонтажа оборудования.
Зона ремонта для выполнения работ стоя с очень большим наклоном к
оборудованию или стоя с наклоном в пол-оборота принимаем 0,7 -1,0 м.
Зоны технологического обслуживания на высоте более 2-х м необходимо
выполнять в виде специальных площадок с постоянной лестницей к ним.
Настил площадок выполняют из рифленой или перфорированной стали, литых
плит из чугуна с сетчатой или ребристой поверхностью. По периметру
площадок устанавливают ограждения высотой на 15 см снизу сплошной
бортовой ошиновкой.
Служебные лестницы на площадке обслуживания выполняют с
поручнями и ступенями, имеющими нескользкую опорную поверхность. Ширину
марша принимают 0,5-0,6 м, высоту подступенька 250-280 мм. Угол
наклона к полу 80-70°; допускается до 50°.
Выполнять компоновку оборудования следует, рассмотрев несколько
вариантов его расстановки. Это лучше сделать на миллиметровке, вырезав
тоже из миллиметровки макеты оборудования с размерами и конфигурацией
на плане.
Ширину свободного прохода между оборудованием определяют с учетом
высоты выступающих элементов соседних агрегатов. Этот проход не
используют для обслуживания и ремонта оборудования.
Расстояние между оборудованием и стеной здания, используемое только
для технологического обслуживания определяется по формуле
4
Lобсл. = а обсл. + е
(1)
где
L - ширина приборов,
коммуникаций и различного цехового
оборудования, монтируемого у стен, либо к стене на уровне до 2 м от
пола (е=0,2 м);
а обсл - зона обслуживания оборудования.
Расстояние между оборудованием и стеной здания, используемое только
для ремонтных, работ
1Р = ар + е
(2)
где аР - зона ремонта оборудования; е - не менее 0,2 м.
Если необходим свободный проход между колонной и оборудованием, то
разрыв между ними составляет не менее 0,6 м. Ширину второстепенных
проходов, используемых для ремонта, осмотра и смазки оборудования
принимают не менее 0,8 м.
Приведенные выше нормы при расстановке оборудования содержат ряд
неопределенных элементов. Поэтому при проектировании электрохимических
цехов необходимо ориентироваться на нормы соответствующей отрасли
производства.
При выборе планировки производственного здания необходимо
использовать сведения, полученные в ходе преддипломной практики.
5 Объѐмно-планировочные показатели
5.1 Число этажей.
5.2 Объѐм производственных и вспомогательных помещений.
Для его расчета умножают площадь поперечного сечения по внешнему
контуру (включая фонари), на длину здания по внешним граням торцовых
стен. Объѐм подвалов и полуподвальных этажей равен площади
горизонтального сечения здания по внешнему периметру стен на уровне
первого этажа выше цоколя,
умноженной на высоту от пола подвала
(полуподвала) до уровня пола первого этажа.
5.3 Площадь застройки (м2) определяют на уровне цоколя зданий по внешнему
параметру наружных стен.
5.4 Площадь производственного назначения подсчитывают как сумму площадей,
предназначенных для выпуска продукции (включая все этажи, антресоли,
этажерки и площадки обслуживания).
5.5 Подсобная площадка - это площадь, отведенная под проходы, подъезды
автомобилей, железнодорожные пути, мастерские для текущего ремонта,
под стоянку электрокар, конторы цеховых мастеров, коридоры, вестибюли,
тамбуры и помещения, занимаемые экспедициями по приемке сырья и
отправке готовой продукции.
5.6 Полезная площадь состоит из рабочей и вспомогательной площадей. Ее
5
определяют как сумму площадей всех этажей за исключением площадей
лестничных клеток, шахт, колонн, внутренних стен и перегородок. Площади
антресолей, этажерок, обслуживающих площадок и эстакад включаются в
полезную площадь.
5.7 Отношение рабочей площади к полезной определяют коэффициентом K1.
Чем выше значение K1, тем целесообразнее и экономичнее планировка
здания.
5.8 Отношение строительного объекта к полезной площади оценивается
коэффициентом К2. Чем ниже значение коэффициента К2, тем экономичнее
объѐмно-планировочное решение задачи.
6 Расчет бытовых помещений
Высоту отдельно стоящих зданий вспомогательных помещений следует
принимать в 1,2,3,4 этажа, а ширину их не менее 18 м. Соединяют их с
производственным зданием посредством теплых переходов, подземных
тоннелей и надземных галерей.
Виды и площади бытовых помещений и устройств в зависимости от
количества работающих и санитарной характеристики производственных
процессов на основании СНиП 2.09.04-87* "Административные и бытовые
здания" таблица 6. Бытовые помещения целесообразно размещать с
максимальным приближением к рабочим местам, как правило, в пристройках
к производственным зданиям.
Гардеробные, душевые, умывальные, уборные, помещения для сушки,
обеспыливания и обезвреживания рабочей одежды, помещения для личной
гигиены женщин, курительные комнаты, пункты питания, здравпункты, входящие
в состав бытовых и административных помещений должны рассчитываться в
пояснительной записке с указанием принципа расчета ссылки на исходные данные
для него.
7. Примеры расчета бытовых помещений для производства групп IIIб.
Общий списочный состав работающих 180 человек, в том числе: мужчин
–108, женщин –72. В наибольшую смену работают: мужчин –42, женщин –208
человек.
На таблице 6 СНиП 2.09.04-87* определяем для групп 3б состав бытовых
помещений. Для этой группы производства требуется запроектировать
гардеробные, умывальные, душевые, помещение для обезвреживание рабочей
одежды. Хранение одежды принимаем закрытым способом.
7.1 Гардеробные.
По таблице 6 СНиП 2.09.04-87* находим для производства группы 3б вид
хранимой одежды и определяем количество шкафов на одного работающего.
Для этой группы должны предусматриваться раздельные гардеробные: Один
закрытый шкаф, где должны храниться уличная и домашняя одежда и
одинарный закрытый шкаф для рабочей одежды. Следовательно, в денном
случае для мужчин 108 закрытых и 108 одинарных шкафов, а для женщин по 72
одинарных на каждую и гардероб, т.е. весь списочный состав работающих во
всех сменах. Из шкафов для рабочей одежды предусматривается отсос воздуха
6
с механическим побуждением.
7.2. Душевые
В наибольшей смене работает 42 человека мужчин, поэтому требуемое
число душевых сеток для них согласно таблице 6 будет: 42:7=6, для женщин
28:7=4. В женских и мужских душевых необходимо предусмотреть
преддушевые, оборудованные вешалками для полотенец (из расчета 2 крючка
на душевую), полочками и принадлежностями для мытья, а также скамьями
шириной 30 см, длиной 40 см на одну душевую сетку.
7.3 Уборные
Мужскую уборную рассчитываем на 42 человека. Из расчета 42:15=3
находим количество приборов и принимаем 3 унитаза и 3 писсуара. Для
женской уборной на 28 человек находим 28:15=1,8, принимаем 2 унитаза. Эти
уборные следует размещать не далее 75 метров от наиболее удаленных рабочих
мест. Кроме того, при мужском и женском гардеробных блоках
предусматриваем уборные на 1унитаз.
7.4 Умывальные
Для группы 3б (по таблице 6) принимаем один кран на 10 человек,
работающих в наиболее многочисленной смене. Количество необходимых
умывальников для мужчин составляет 42:10=4.2 (принимаем 5), для женщин
28:10=2.8 (принимаем 3 умывальника).
Обезвреживание одежды принимаем центральное при
прачечной
спецодежды.
Полученные результаты расчета являются исходными данными для
окончательного решения планировки бытовых помещений.
Расчет основных вспомогательных помещений проводится по СНиП
2.09.04-87.
8. Требования к графической части. Выполняется по ГОСТу
21.501.93 "Система проектной документации для строительства. Правила
выполнения архитектурно–строительных решений рабочих чертежей".
Настоящий стандарт устанавливает состав и правила оформления
рабочих чертежей архитектурных решений здания и сооружений всех отраслей
промышленности и народного хозяйства.
1 Общие положения.
1.1 Рабочие чертежи архитектурных решений зданий и сооружений
выполняют в соответствии с требованиями настоящего стандарта и других
стандартов, системы проектной документации для строительства.
1 2 В состав рабочих чертежей архитектурных решений включают: рабочие
чертежи, предназначенные для производства строительно-монтажных работ
(основной комплекс рабочих чертежей марки АР), рабочие чертежи элементов
сборных конструкций, на которые производятся ссылки в основном комплекте
рабочих чертежей марки АР.
1.3 В состав основного комплекта рабочих чертежей марки АР
включают: общие данные по рабочим чертежам;
планы этажей, в том числе подвала и технического подполья;
7
разрезы; фасады;
план кровли (крыши);
планы полов (при необходимости).
1.4 Масштабы изображений на чертежах
ГОСТа 2.302-68*
принимают
по
таблице
Наименование
Масштабы изображения
основной
допустимый
1. Планы этажей, разрезы; 1:200, 1:500
1:100, 1:50
фасады;
2. Планы кровли, полов, 1:500, 1:1000
1:200
технических этажей
3. Фрагменты планов, 1:100
1:50
фасадов
4. Узлы
1:10, 1:20
1:5
2 Планы этажей
2.1 Планировка может быть дана на разных отметках зданий с целью показать
более детально расположение необходимого оборудования. При выполнении
плана этажа здания положение мнимой горизонтальной плоскости разреза
принимают, как правило, на уровне 1/3 высоты изображаемого этажа или 1 м
над изображаемым уровнем. В случаях, когда оконные проемы расположены
выше мнимой горизонтальной плоскости разреза по периметру слана следует
располагать сечение соответствующих стен на уровне оконных проемов.
2.2 Встроенные помещения и другие участки здания, на которые выполняют
отдельные чертежи, на планах изображают схематично тонкой штриховкой
линий в виде перекрещенного контура с показом опорных конструкций.
2.3 Пристроенные части здания, если на них разрабатывают отдельные чертежи,
на плене этажа допускается полностью не показывать, ограничиваясь
нанесением линий обрыва и наименования этих частей.
2.4 На планах этажей наносят и указывают:
- координационные оси здания, расстояние между ними и крайними осями, оси
у деформационных швов;
- отметки участков, расположенных на разных уровнях;
- наличие и величину уклонов полов;
- толщину стен и перегородок и их привязку;
- все проемы, отверстия, борозды, наши и гнезда в стенах и перегородках с
необходимыми размерами и привязками.
Для поемов с четвертыми размеры показывают по наименьшей величине
проема. Размеры дверных проемов в перегородках на планах не показывают;
Размеры и привязку оборудования, каналов, лотков и трапов, условные
изображения подъемно-транспортного оборудования по приложению 1 и 2
ГОСТа 21.501-93 и привязку осей крановых путей к координационным осям
зданий. В случае необходимости указывают зону действия кранов;
- наименование помещений или технологических участков с указанием
8
размещения в них производств по взрывной, взрывопожарной и пожарной
опасности (категории производств);
- площади помещений. Площади помещений приводят в правом нижнем углу
плана и подчеркивает сплошной линией;
- тип заполнения проемов ворот и дверей, за исключением входящих в состав
сборных стен и перегородок (в кружках диметром 5 мм), марки элементов
зданий, например, лестниц;
- конструкции (например, площадки, антресоли), расположенные выше секущей
плоскости, изображают схематично штрих- пунктирной линией с двумя
точками.
Тоннели изображаются схематично тонкой штриховой линией.
2.5 Категория производств указывают под наименованием помещений в
прямоугольнике размером 5х8 мм. Допускается наименование помещений, их
площади и категории размещаемых в них производств производить в
экспликации помещении (форма 1) с нумерацией помещений на плане. Номера
помещений или технологических участков на планах проставляют в
кружках диаметром 7-3 мм или отвалах.
Пример выполнения плана здания приведен на чертеже 1.
Форма 1
Экспликация помещений
Номер по плану
Наименование
Площадь,
Категория
2
м
производств по
взрывопожарной,
взрывной и
пожарной
безопасности
3. Разрезы.
3.1 При выполнении разреза здания положение мнимой вертикальной
принимают, как правило, с таким расчетом, чтобы в изображении
попадали проемы окон, наружных ворот и дверей. По участкам,
особенности которых не выявлены в основных разрезах, приводят
местные разрезы.
3.2 Из видимых элементов на разрезах изображают только элементы
конструкций зданий и оборудования, размещаемого в нем, подъемнотранспортное
оборудование,
открытие
лестничной
площадки,
находящиеся непосредственно за мнимой плоскостью разреза.
На разрезах зданий без подвалов грунт и элементы конструкций,
расположенные ниже функциональных балок в верхней части
лестничных фундаментов, не изображают. Тоннели показывают
схематически тонкой штриховой линией.
3.3 Пол на грунте изображают одной сплошной толстой линией; пол на перекрытии
и кровлю одной сплошной тонкой линией, независимо от числа слоев в их
конструкции.
3.4 Состав и толщину слоев покрытия указывают в выносной надписи. Если в
9
нескольких разрезах изображены покрытия, не отличающиеся по составу,
выносную надпись приводят только на одном из разрезов, в других приводят
ссылку на разрез, содержащий полную выносную надпись.
3.5 На разрезах наносят и указывают:
- координационные оси здания и расстояния между ними и крайними осями, оси у
деформационных швов;
- отметки уровня земли, чистого пола этажей и площадок;
- отметка низа несущих конструкций покрытия одноэтажных зданий и низа плит
покрытия верхнего этажа многоэтажных зданий;
- отметку низа опорной части заделываемых в стены элементов
конструкций;
- отметку верха стен, карнизов, уступов стен, головки рельсов крановых путей;
- размеры и привязку (по высоте) проемов, отверстий, ниш и гнезд в станах и
перегородках, изображаемых в сечении;
- толщину стен и их привязку к координационным осям здания;
- марки элементов здания, не замаркированных на планах или фасадах, ссылку на
узлы, а также на чертежи элементов здания, замаркированных на разрезах.
Примеры выполнения разрезов приведены на чертежах 2 и 3.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шерешевский И.А., Конструирование промышленных
зданий
сооружений/ И.А. Шерешевский. - Л.: Стройиздат, 1979 г.-166 с.
2. Дятков С.В. Промышленные здания и их конструктивные элементы
/С.В.Дятков. - М.:Высшая школа", 1971г.-100с.
3. ГОСТ 21.501-93. Правила выполнения архитектурно-строительных рабочих
чертежей.-Введен 01.09.94.- Изд-во стандартов, 1993.-44с.
4. СНиП 23-01-99. Строительная климатология. Введен 01.01.2000.-М.:
ГОССТРОЙ РОССИИ, 2001.-44с.
5. СНиП 31-03-2001. Производственные здания Введен 01.01.2002.-М.:
ГОССТРОЙ РОССИИ, 2001.-44с.
6. СНиП 2.09.04-87*. Административные и бытовые здания. – Введен 01.03.95 –
М.:ГОССТРОЙ РОССИИ, 1994-32с.
7. СНиП21-01-97. Пожарная безопасность зданий и сооружений. Введен
01.07.1999.-М.: ГОССТРОЙ РОССИИ, 1998.-32с.
8. Территориальный каталог типовых сборных железобетонных зданий и
сооружений для промышленного строительства в Нижегородской области.
М.:- Центральный институт типового проектирования.
9. Сборник ТК 18-1 том I "Одноэтажные здания" .116с.
10. Сборник ТК18-1 том II "Многоэтажные здания". 96с.
10