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纺织工厂设计

 fangzhi gongchang sheji
 纺织工厂设计
 textile factory design 
        纺织工厂设计包括五个方面:工艺设计、土建设计、公用工程设计、环境保护和厂地选择。
   工艺设计 包括确定生产规模、产品方案、工艺流程、设备型号、柱网尺寸、机器排列和车间布置。
   生产规模 根据各类型工厂的具体情况,以有利于加强生产管理和提高经济效益为原则确定生产规模的大小。棉纺织厂生产批量大,规模较大。一般大型厂在10 万锭以上,中型厂在5万锭以上,小型厂在3万锭左右,除生产商品纱以外可配相应数量的织机。印染厂一般与棉纺织厂配套,年产量大型厂8000万米以上,中型厂4000 万米以上,小型厂4000万米以下。毛纺织厂生产品种花色多,批量小,规模不宜太大。一般精纺大型厂1万锭以上,中型厂5000锭以上,小型厂5000锭以下;粗纺大型厂 3000锭以上,中型厂1000锭以上,小型厂1000锭以下。麻纺厂规模与毛纺厂相似。缫丝厂规模较小,一般2400~ 4800绪。丝织厂一般有丝织机200~400台左右。生产切段纤维的化纤抽丝厂一般大型厂1万吨以上,中型厂5000 吨以上,小型厂3000吨左右;生产长丝时一般大型厂5000 吨以上,中型厂3000吨以上,小型厂1000吨以上。
   产品方案 纺织生产工艺流程、工艺参数和机器设备往往随产品品种不同而异。因此在确定生产工艺流程和选择适当的机器设备之前,先要确定产品品种,作为设计的依据。产品品种花色繁多,须根据建厂地区的原料资源、市场需要、经济发展任务等综合考虑,经过调查研究后确定产品方案。
   工艺流程 须根据原料性能和产品用途合理组织。工艺流程应先进合理,成熟可靠,有利于提高产品质量、产量和劳动生产率,节约投资,减少消耗并降低成本。
   设备型号 设备选型的原则是技术先进,成熟可靠,并根据产品加工的要求确定各机台的工艺参数,从而计算出各工序的产量和相应的设备台数。
   柱网尺寸 车间柱网尺寸根据厂房结构型式和所选用的工艺设备而定。选用柱网的要求是:①满足工艺生产需要并有利于合理节约厂房面积;②坚固耐久,经济合理,施工方便;③适合空气调节和总平面布置等有关专业设计的要求;④尽量减少柱网品种,多采用统一柱网;⑤有利于采用新工艺、新技术以及机械化和自动化运输;⑥有条件时上层厂房的柱网尺寸,可在底层柱网尺寸的基础上扩大为2~3倍,有利于机器排列和节约建筑面积。
   机器排列和车间布置 确定各生产车间和有关附属房屋在厂房中的相关位置和合理排列机台。基本原则是: ①根据工艺流程合理布置车间和机台,原料入口靠近原料仓库,成品出口靠近成品仓库;②车间外形尽量布置成矩形,以求整齐;③纺织生产对温、湿度要求较高,为了获得均匀和有效的送风,空调支风道长度一般不宜超过80米,尽可能在70米以内;④车间布置尽量满足天沟外排水的要求,厂房东西向的宽度一般在140~160米以内;⑤锯齿形厂房中的长车,如细纱机和拈线机等,应垂直于天窗排列,以保证工作面采光均匀;⑥各车间机台布置应使成品和半成品的运输路线缩短到最小限度,并避免迂回交叉,保证安全生产和节约劳动力;⑦机器排列整齐,纵横间距能满足挡车工操作、保全保养、成品半成品的运输和安全生产的要求;⑧在多层厂房中,重量大的或振动大的机器设备,尽量布置在底层;⑨一般生产附属房屋尽量布置在厂房四周并靠近其所服务的生产车间和相应的机台。
(见彩图上海第17棉纺织厂(织布车间)、纺织工厂:车间、湖南益阳苎麻纺织厂(纺纱车间)) 棉纺织厂车间布置和机台排列示例



   工艺设计还须考虑工作制度、劳动组织和劳动定额,并据以计算职工人数,作为工厂劳动定员的依据。
   土建设计 土建设计首先考虑厂房建筑结构型式。纺织厂厂房一般有单层锯齿形厂房、多层厂房和单层无窗厂房三种型式。单层锯齿形厂房由于采光均匀平面运转方便,一般采用较多。多层厂房占地省,适用于占地面积受到限制和山区地形高差变化较大的地方。单层无窗厂房密闭较好,适用于严寒和风沙特大地区,但用电较多,厂房内不见阳光。
   印染厂的生产特点是水汽多,温度高,湿度大,且有腐蚀性介质和有害气体,一般宜选用单层锯齿形带有排雾井的厂房,为便于采光、自然通风和排气,厂房宽度不宜太大。小型厂以2~3跨的“一”字形平面为宜,大中型厂的平面型式以“凹”和“凸”字形为宜。排雾井是利用风压和热压共同作用来进行排气的,其构造形式有直通带盖的和带盖加挡风板的两种。从使用情况来看以直通式排雾通风效果较好,加盖和挡风板主要是防止雨雪飘入车间和冷风的倒灌。寒冷地区须设置调节板以控制冬季车间温度。
   毛纺厂建筑形式一般与棉纺织厂相似,唯染整车间水汽较多,宜采用印染厂的建筑形式。
   缫丝厂和丝织厂厂房建筑无特殊要求,一般与棉纺织厂同。
   化纤抽丝厂的纺丝车间属于自上而下的连续生产,须采取多层厂房型式,但后加工厂房一般为单层建筑。长丝后加工厂房因温湿度要求较高,宜选用单层无窗厂房。
   单层锯齿形厂房 采用钢筋混凝土单层锯齿形排架结构,在风道与承重结构相结合的情况下一般采用双梁方案。双梁方案按屋面支承方式的不同有三角架承重方案和天窗架承重方案两种结构型式。天窗架承重结构厂房内屋面比较整齐清洁。三角架承重结构技术比较成熟。 ①三角架承重双梁锯齿排架:牛腿柱上平行搁置两根薄腹大梁,梁与梁之间铺浇天沟板,形成支风道。梁上搁置三角架,三角架上支承屋面板。②天窗架承重双梁锯齿排架:牛腿柱上平行搁置两根薄腹大梁,梁与梁之间铺浇天沟板,形成支风道,梁上搁置天窗架。屋盖系统的屋面板一端搁置在天窗架上沿,另一端搁置在大梁上。 (见彩图纺织工厂:厂房)  


  多层厂房 采用钢筋混凝土装配式框架结构,一般为2~3层,也可多到5~7层。楼板一般采用:①梁板结构:分主次梁结构和槽形板结构两种型式。主次梁结构柱和主梁须先预制,主梁上搁置次梁,次梁上搁置小平板或小密肋板,上浇钢筋混凝土正浇层。槽形板结构的柱也须预制,花篮梁上搁置槽形板,上浇钢筋混凝土正浇层。②升板结构:先预制柱或使用劲性柱,然后就地就位现浇平板或梁板。混凝土达到规定强度后分层分区提升,提升后现浇柱帽,平板上面一般不再做正浇层,但根据需要也可做钢筋混凝土正浇层。   大面积多层厂房采光较差,因此楼层有采用锯齿形天窗的,有局部开若干天窗的,也有把主厂房一分为二,减少厂房的深度,中间用过街楼连接的,同时两侧再开大面积的侧窗,以弥补采光不足。
   多层厂房由于送风、回风、除尘等管道较多,须设置技术夹层,即在两层厂房之间增加一个管道层。技术夹层的高度须满足敷设管道的要求,一般在3米左右(用升板悬排技术夹层板高可在2.2~2.4米左右)。技术夹层两侧边跨因管道较少可设置生活附房,如更衣室、办公室、会议室等。
   单层无窗厂房 分为钢结构带有技术夹层和钢筋混凝土结构不带技术夹层两种型式。
   总平面布置 土建设计还要考虑厂区总平面布置,即合理安排全部建筑物和构筑物的相对位置,以达到有利生产和方便生活的目的。总平面布置考虑下述因素:
   ①主导风向:布置各种建筑物的相对位置须考虑建厂地区的主导风向。生产区应处在生活区的下风向;有害的车间和易燃、易爆车间处在其他车间的下风向。在主导风向随季节变化难以确定时,则以夏季主导风向为准。
   ②朝向:为了避免夏季阳光直接从天窗射入车间影响操作和增加空调降温的负荷,采光天窗的朝向在北纬取北向偏东某一角度为宜。在操作较少的车间,天窗也可南向。如选用无窗厂房则可不考虑朝向问题。
   ③厂区地形:纺织工厂的主厂房一般面积很大,是生产主体建筑,宜布置在厂区中心和工程地质最好的地带。厂区地形须与主厂房相适应,有利于减少土方工程量。在城市和郊区建厂时,需考虑城市规划的要求,面向城市交通干道的建筑物须对城市建筑群保持协调。
   ④厂区划分:根据生产工艺和生活的需要把全部建筑物划分为若干性质相近的区域,以主厂房为中心,主厂房以前为厂前区,布置行政管理机构和生活设施,如办公楼、食堂、哺乳室、医务室等。厂前区须与城市干道相连,便于职工出入。主厂房的后面一般布置仓库区,如成品、原料和机料、物料等仓库,其他辅助生产设施紧靠主厂房的左面或右面布置,为辅助生产区,如机修车间、锅炉房、给水构筑物等。厂区除大门外增设边门,尽量使人流与货流分开。
   ⑤建筑物的间距须符合卫生、防火和各种安全的要求,并满足地上地下工程管线的敷设和交通运输的要求。
   ⑥尽量注意节约用地,同时考虑绿化布置,改善厂区卫生条件和美化环境。建筑系数不宜低于35~45%,土地利用系数不宜低于40%。   公用工程设计 包括空气调节、给水排水、电气和供热等设施。
   空气调节 空调须满足生产工艺需要,保持车间内一定的温湿度,为工作环境创造良好的卫生条件。车间内设置若干空调系统,由空气过滤、洗涤、调温、调湿、送风和回风等部分组成。空气经空调室处理后,通过主风道和支风道由出风口送入车间。空调室布置在主厂房的附属房屋内,主风道位于附属房屋的上部。在锯齿形厂房中,车间支风道一般与厂房结构形成一体。在有技术夹层的多层厂房中,支风道设在技术夹层内。为了控制车间气流,一般厂都设置排风系统,采用地沟均匀排风。排风量宜为进风量的80~90%,用风机单独控制。
   给水排水 棉纺织工厂生产用水量较少,而空调冷却水、锅炉用水和生活用水等水量较多,对水质无特殊要求,一般自来水水质即可。锅炉用水须经软化处理。棉纺织工厂生产污水量很少,不含毒质,而空调废水的流量较大,但比较洁净,污染甚微。
   印染厂生产用水量大,对水质要求较高,硬度宜低,印染厂生产污水量也较大,水质差,须经处理。
   毛纺厂给水排水除洗毛、染整等车间与印染厂相类似外,其他车间与棉纺厂相近。
   化纤抽丝厂油剂废水须回收利用或处理。
   给水水源尽可能采用城市自来水,在无城市自来水的地方须自建净水站,但须有丰富的水源和较好的水质。纺织工厂用于空调的低温水需要量大,有条件时尽可能采用水温比较低的地下水,有利于节约能源和降低成本,但须考虑地面水回灌的措施,以防止地下水位大幅度下降和深井周围地面的下沉。
   棉纺织工厂清棉车间、滤尘器室、分级室、回花室须安装自动喷水的消防设备。原棉、废棉和成品仓库也须安装自动喷水的消防设备,并在进出口处设置室内消火栓和急救消防器材。
   电气 纺织工厂电力负荷为3级负荷(无窗厂房属于 2级负荷),化纤抽丝厂为2级负荷。一般供电由电力网供给35千伏或6~10千伏,由变电所降压至380/220伏后向各车间用电设备送电。变电所设置在车间周围的附房内,尽量靠近用电负荷中心。变电所设置接地和防雷装置。
   动力线路和照明线路一般分别设置,但可由同一台变压器供电,采用380/220伏、3相4线制。事故照明设置独立电源,当正常照明电源发生故障时,事故照明可照常供电。纺织工厂功率因数较低,须加装功率补偿器。经补偿后的功率因数一般要求达到 0.9以上。纺织工厂属于湿润性带有灰尘和飞花的生产企业,动力设备须采取防火防湿措施,并要有良好的接地保护,防止发生电气事故。
   照明 采用一般照明,个别车间采用混合照明。生产厂房使用日光式的荧光灯,辅助部门根据具体情况使用荧光灯或白炽灯。   供热 纺织工厂的生产用汽量较小。若车间夏季降湿去湿需要的冷源采用蒸汽喷射冷却或溴化锂制冷,则用汽量较大。在采暖地区另加采暖负荷。印染厂和毛纺厂染整车间生产用汽量大,一般自建锅炉房。如厂址附近有热电站时,可利用余热供汽,以节约能源。
   环境保护 纺织工厂生产中产生的噪声较高,一般车间在85~90分贝左右,织布车间在104分贝左右,对操作人员的身体健康有害,因此须加以控制,降低噪声。
   纺织厂各工序生产过程中散发出短绒、碎叶、破籽、尘土等有害物质,须按工艺设备的特点合理选用滤尘器。一般采用的滤尘器型式有两种:①一级大型布袋滤尘器。 ②尘笼和布袋二级滤尘器。正在研制中的有预分离器、纤维分离器和回转式空气过滤器。经处理后的空气含尘量宜小于1毫克/米3。车间空气允许含尘浓度小于3毫克/米3。纺织工厂如采用自备锅炉房供汽时,须采取消烟除尘设施,以减少环境污染。
   印染厂和毛纺厂染整车间生产过程中产生大量污水,须进行处理,达到排放标准后方可排放。
   化纤抽丝厂油剂废水须回收利用或处理。
   厂址选择 纺织工厂的工艺流程较长,机器设备较多,生产厂房面积较大,原材料和成品的运输量大,职工人数多,因此厂址选择须从这些特点出发。厂址位置一般处于城市郊区。厂址地形力求整齐,以满足建设大面积生产厂房的需要。厂址地势力求平坦,地质条件须适应建厂要求。厂址不宜选在地基液化区、滑坡、喀斯特溶洞发育地带或有开采价值的矿藏上。在沉陷性大孔土地带建厂时则须特别注意防水。厂址选择应考虑交通运输的方便,尽可能接近原料产地。厂址水源须能满足生产和生活要求。在水质较差,如含氯根过大、硬度过高的地区不宜建厂。污水要有排放条件。电力和煤炭供应应有保证。在选择厂址时一般作出若干不同方案进行比较分析,选择最佳方案。
   纺织工厂设计最后还须计算工厂总投资金额,作为国家控制基本建设投资和拨款的依据。根据产品方案核算生产成本、销售利润和投资回收期,作为国家考核投资经济效益的依据。

   参考书目
  棉纺织厂设计编写组编:《棉纺织厂设计》,纺织工业出版社,北京,1982。


                                                                                                                                  (陈菊长)
 
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