王玉德
(中國中輕國際工程有限公司,北京 100026)
洗滌劑工廠的總體規(guī)劃布置
王玉德
(中國中輕國際工程有限公司,北京 100026)
本文所稱“洗滌劑工廠”系指生產(chǎn)洗衣粉、液體洗滌劑、香皂、透明洗衣皂及其表面活性劑的工廠;“廠區(qū)規(guī)劃布置”不等于總圖運(yùn)輸專業(yè)設(shè)計(jì)的“總平面布置圖”,只是其中前期工作的內(nèi)容。
在方案設(shè)計(jì)階段,重視和加強(qiáng)“廠區(qū)規(guī)劃布置”工作很有必要。這首先是出于大中型項(xiàng)目業(yè)主的迫切要求;其次,設(shè)計(jì)人員也逐漸認(rèn)識到,2000年以前建設(shè)的洗滌劑工廠的廠區(qū)布置相當(dāng)一部分存在明顯不足。主要體現(xiàn)在:生產(chǎn)裝置與倉儲設(shè)施、工藝與物流之間的有機(jī)組合不夠合理;對原料和產(chǎn)品的包裝特點(diǎn)(小件、固狀為主)以及裝卸搬運(yùn)作業(yè)的優(yōu)化有所欠缺,不同程度地造成工廠布局較為零散、廠內(nèi)交叉運(yùn)輸較多、貨物裝卸搬運(yùn)的勞動強(qiáng)度增加等缺憾。
“廠區(qū)規(guī)劃布置”由項(xiàng)目工程師負(fù)責(zé),總圖、工藝、建筑等專業(yè)的主要設(shè)計(jì)人員參加。根據(jù)我們參與設(shè)計(jì)多個項(xiàng)目的實(shí)踐體會,在進(jìn)行“廠區(qū)規(guī)劃布置”時,應(yīng)特別關(guān)注以下幾個要點(diǎn):
● 當(dāng)?shù)仨?xiàng)目主管部門及業(yè)主的“規(guī)劃設(shè)計(jì)條件”和要求,建設(shè)場地的周邊環(huán)境;
● 相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn);
● 盡量采用生產(chǎn)裝置和倉庫等輔助設(shè)施有機(jī)組合的“聯(lián)合廠房”形式;
● 原料和成品的裝卸、搬運(yùn)作業(yè)以機(jī)械化為主,盡可能做到簡捷和節(jié)省勞動力;
● 不斷總結(jié)其他洗滌劑工廠在廠區(qū)布局方面的有益經(jīng)驗(yàn),消化吸收國外同類工廠布局的先進(jìn)理念;
● 加強(qiáng)與業(yè)主和當(dāng)?shù)丨h(huán)保、消防主管部門的交流與溝通。
中國中輕國際工程有限公司化工工程部從上世紀(jì)六十年代起至今一直在從事洗滌劑工廠的設(shè)計(jì)工作。特別是通過改革開放以來的技術(shù)引進(jìn)和消化吸收再創(chuàng)新,到現(xiàn)在已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)引進(jìn)技術(shù)和裝備全部國產(chǎn)化。多年來,我國洗滌劑領(lǐng)域和全國的整體制造業(yè)一樣實(shí)現(xiàn)了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在這個大發(fā)展中,我們一直跟隨著、學(xué)習(xí)著、提高著,完成了多個“洗滌劑工廠”的總體設(shè)計(jì)。通過這些項(xiàng)目,我們對“洗滌劑工廠”的廠區(qū)布置逐漸獲得了新的認(rèn)識。在此,我愿意就洗滌劑工廠廠區(qū)規(guī)劃布置中的內(nèi)容與大家一起交流探討。
1.1 洗滌劑工廠設(shè)計(jì)通常使用的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范
要做好廠區(qū)布置設(shè)計(jì),首先必須熟悉有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。洗滌劑工廠的廠區(qū)布置通常使用的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范主要有:《工廠企業(yè)總平面設(shè)計(jì)規(guī)范》、《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《化工企業(yè)總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)規(guī)范》、《化工企業(yè)建設(shè)節(jié)約用地若干規(guī)定》、《化工裝置設(shè)備布置設(shè)計(jì)工程規(guī)定》。此外,還有一些設(shè)計(jì)手冊以及建設(shè)項(xiàng)目當(dāng)?shù)匾?guī)劃部門提出的《規(guī)劃設(shè)計(jì)條件》,等等。
建設(shè)項(xiàng)目當(dāng)?shù)氐捻?xiàng)目主管部門(如規(guī)劃、消防、環(huán)保、安全生產(chǎn)等)基本是按照上述“標(biāo)準(zhǔn)”、“規(guī)范”、“規(guī)定”以及項(xiàng)目主管部門為項(xiàng)目發(fā)出的《規(guī)劃設(shè)計(jì)條件》進(jìn)行審查和驗(yàn)收的。其中,《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》一般被使用的更多一些。因此,“洗滌劑工廠”廠區(qū)布置一定要嚴(yán)格遵守國家“標(biāo)準(zhǔn)”、“規(guī)范”的規(guī)定。
1.2 正確理解和使用“標(biāo)準(zhǔn)”和“規(guī)范”
我們在設(shè)計(jì)過程中有時會遇到這樣的情況:對同一條規(guī)范,不同的人會有不同的理解;有的規(guī)范條文描述的不夠具體;有些規(guī)范的規(guī)定與實(shí)際情況會有些差距。這些對設(shè)計(jì)人來說一直都是個困擾。以下舉兩個例子進(jìn)行說明。
1.2.1 關(guān)于物料的火災(zāi)危險類別
《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定:閃點(diǎn)<28℃的液體為甲類,閃點(diǎn)≥28℃但<60℃的液體為乙類,閃點(diǎn)≥60℃的液體全部定義為丙類。
問題在于:閃點(diǎn)究競要大于多少度才可以不屬于丙類而可以把它劃到為丁類?對此,《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》有進(jìn)一步的規(guī)定,即:60℃≤閃點(diǎn)≤120℃的液體劃為丙A類;而閃點(diǎn)>120℃的液體劃為丙B類?!笆?guī)范”之所以將丙類物料又劃分為丙A和丙B類,其重要性是不言自明的。對于這一點(diǎn),我的理解是:丙A類和丙B類實(shí)際上是劃分危險可燃液體物料和不很危險可燃液體物料的界限。在火災(zāi)危險設(shè)防上,丙A類和丙B類有明顯不同的要求。
洗滌劑工廠使用的液體原料多為丙B類。然而,因?yàn)轫?xiàng)目主管部門的審查與驗(yàn)收時通常依據(jù)的是《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》,所以無論是設(shè)計(jì)單位還是建設(shè)單位要過這一關(guān)都要費(fèi)盡口舌,有時甚至要被罰款。
1.2.2 關(guān)于三氧化硫磺化車間的火災(zāi)危險類別
根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》P89之規(guī)定,三氧化硫磺化車間的火災(zāi)危險類別為乙類。這一定性就與實(shí)際情況存在明顯差距。
對此,洗滌劑行業(yè)的磺化專家在幾年前就曾致信該規(guī)范的編委會,詳細(xì)說明三氧化硫磺化車間原料、生產(chǎn)過程、產(chǎn)品的性質(zhì)和多年以來的實(shí)際生產(chǎn)情況,建議將三氧化硫磺化車間的火災(zāi)危險類別定為丙類。經(jīng)過了半年時間,該規(guī)范的編委會對上述建議給予了回復(fù),同意將三氧化硫磺化車間的火災(zāi)危險類別定為丙類,并出具了依據(jù)性文件。所以,現(xiàn)在的三氧化硫磺化車間都按照丙類進(jìn)行設(shè)計(jì)。這實(shí)際上是在保證安全的基礎(chǔ)上,為建設(shè)方贏得了實(shí)際利益。
在進(jìn)行洗滌劑工廠的廠區(qū)布置設(shè)計(jì)之前,必須首先確定工廠的主要建設(shè)內(nèi)容。目前,我們國內(nèi)的洗滌劑工廠通常建設(shè)有生產(chǎn)裝置、倉儲設(shè)施、公用工程設(shè)施、廠區(qū)工程和廠前區(qū)幾個部分。
2.1 生產(chǎn)裝置
根據(jù)企業(yè)的側(cè)重點(diǎn)不同,我國洗滌劑工廠生產(chǎn)裝置的設(shè)置也有所不同。不過,通常會有如下一些生產(chǎn)車間,或是其中的一部分:洗衣粉車間(含濃縮粉),三氧化硫磺化車間(含多種表面活性劑),液體洗滌劑車間,小批量的液洗車間,皂類成型車間,泡花堿車間及其他。
2.2 倉儲設(shè)施
倉儲設(shè)施具體包括:液體物料罐區(qū)及泵房,固體原材料倉庫,成品倉庫,特殊原料庫,五金庫,固體廢料庫,干煤棚(煤主要用于高塔洗衣粉生產(chǎn))等。
2.3 公用工程設(shè)施
洗滌劑工廠配套的公用工程設(shè)施有:變配電所,壓縮空氣站,蒸汽鍋爐房,供水,消防水,循環(huán)冷卻水站,污水處理場等。
2.4 廠區(qū)工程
廠區(qū)主大門及門衛(wèi),貨運(yùn)大門及門衛(wèi),地磅及地磅房,廠區(qū)綜合管線(含架空管線,給排水、電纜、照明等埋地管線),廠區(qū)道路,綠化及圍墻。
2.5 廠前區(qū)
辦公樓,食堂,浴室,倒班宿舍。
根據(jù)所處行業(yè)的特性,洗滌劑工廠建筑物也有著自己的要求。經(jīng)過多年的發(fā)展,我國洗滌劑工廠的建筑已逐漸形成了自己的特點(diǎn)和風(fēng)格。表1介紹了洗滌劑工廠建筑的特點(diǎn)及其火災(zāi)危險性分類,這對于做好廠區(qū)布置具有重要意義。
曾有工廠設(shè)計(jì)專家指出:“一個優(yōu)秀的工廠總圖布置,應(yīng)該是在滿足建設(shè)項(xiàng)目生產(chǎn)規(guī)模的前提下,具有最簡化和便捷的生產(chǎn)流程,能量消耗最少的物料和動力輸送;最有效地利用建設(shè)場地及其空間;最節(jié)省的投資和運(yùn)行費(fèi)用, 最安全和最滿意的生產(chǎn)和工作環(huán)境”。這段話同樣適用于洗滌劑工廠的廠區(qū)布置。但洗滌劑工廠的廠區(qū)布置涉及到很多內(nèi)容,想要徹底講明白也真不容易。在此,我嘗試從幾個點(diǎn)入手來談些感受和體會供大家參考,由點(diǎn)到面拓展思路。
4.1 廠區(qū)的整體布置
我們都知道,工廠總圖設(shè)計(jì)一旦實(shí)施鑄成事實(shí)就具有不可變更性, 若想改變將付出巨大的代價。因此, 總設(shè)計(jì)師必須從工程項(xiàng)目的總體和全局著眼,把握住工程的總體布局和廠區(qū)布置。
4.1.1 廠區(qū)地面標(biāo)高
廠區(qū)的地面標(biāo)高最少要高于四周市政道路標(biāo)高150~300mm,以防止雨季廠區(qū)被淹。在這方面,洗滌用品行業(yè)的多數(shù)項(xiàng)目都做得比較好,但個別項(xiàng)目由于各種原因做得不很理想。
表1 主要建筑物火災(zāi)危險性分類表
4.1.2 廠區(qū)大門、道路及圍墻
根據(jù)洗滌劑工廠自身的特點(diǎn),廠區(qū)大門一般至少設(shè)置一個客流大門和一個物流大門。具體怎么做,還要根據(jù)建設(shè)場地的實(shí)際情況而定,有的要參照風(fēng)水學(xué)家的意見來確定大門的位置和數(shù)量。一般來說,《規(guī)劃設(shè)計(jì)條件》會要求將大門設(shè)在市政交叉路口處,廠區(qū)大門的位置距離與之垂直方向市政道路中心線應(yīng)大于70米。設(shè)計(jì)時應(yīng)注意到這一點(diǎn)。
廠區(qū)主要貨運(yùn)道路的寬度可根據(jù)工廠的規(guī)模,選擇12米或9米寬,一般道路可為6米寬,消防通道可為4.5米寬。
對于廠區(qū)圍墻,近些年的《規(guī)劃設(shè)計(jì)條件》通常要求做成通透式圍墻,就是隔幾米立一個柱,柱之間是鐵欄桿。高度為2.2米左右。
4.1.3 廠前區(qū)布置
洗滌劑工廠的廠前區(qū)一般設(shè)有辦公樓、食堂、浴室、倒班宿舍等設(shè)施,是人員集中的區(qū)域。因此,應(yīng)盡可能地將廠前區(qū)布置在廠區(qū)內(nèi)地勢相對較高、上風(fēng)向的位置。這樣,可以避免積水和受不良環(huán)境因素的影響。
盡管近些年來我國洗滌劑工廠的生產(chǎn)、生活環(huán)境與以前相比已經(jīng)有了質(zhì)的改變,各項(xiàng)環(huán)境保護(hù)指標(biāo)均優(yōu)于國家規(guī)定的指標(biāo),但考慮到停產(chǎn)檢修期間和故障期間的環(huán)境因素,廠前區(qū)的布置不合理還是會影響到員工們的生產(chǎn)、生活。廠前區(qū)如果有足夠的地方,應(yīng)盡量設(shè)置一塊活動場地,如一個籃球場、一個羽毛球場,這樣可以豐富員工的工余生活。另外,食堂、浴室、活動中心既可以組合在一棟樓里,也可以單獨(dú)設(shè)置。
4.1.4 公用工程設(shè)施布置
洗滌劑工廠的公用工程設(shè)施一般情況會有變配電所、壓縮空氣站、蒸汽鍋爐房、供水、消防水、循環(huán)冷卻水站、污水處理場等。其中,變配電所、壓縮空氣站、蒸汽鍋爐房、供水、消防水、循環(huán)冷卻水站等應(yīng)盡量布置在公用工程負(fù)荷的中心區(qū)域,還要盡量靠近最大負(fù)荷的裝置布置。
以循環(huán)冷卻水站為例,洗滌劑工廠多處需要循環(huán)冷卻水,但磺化車間是循環(huán)冷卻水用量最大的裝置。如果該工廠有兩套或三套磺化系統(tǒng),那么就更是如此。所以,循環(huán)冷卻水站就應(yīng)該盡量靠近磺化車間布置。
對于循環(huán)冷卻水站、壓縮空氣站等公用工程,必要時可以設(shè)置兩套。
污水處理場則應(yīng)盡量布置在廠區(qū)地勢較低的下風(fēng)向處,并方便于與市政(園區(qū))污水管網(wǎng)相連接。
4.1.5 生產(chǎn)裝置的布置
如上所述,生產(chǎn)裝置常常是布置在公用工程設(shè)施的周圍。
洗滌劑工廠生產(chǎn)裝置的特點(diǎn)是:有些裝置是上下游的關(guān)系(例如,洗衣粉車間和液體洗滌劑車間就是磺化車間的下游裝置);另一些裝置是平行關(guān)系(例如,洗衣粉車間和液體洗滌劑車間就屬于平行關(guān)系);還有就是生產(chǎn)裝置與公用工程設(shè)施及生產(chǎn)裝置與倉庫之間的位置關(guān)系,不僅是平面布置而且在豎向布置時。這些因素都要予以充分考慮。其中,考慮的重點(diǎn)主要是,各種原料、產(chǎn)品、動力供應(yīng)管線應(yīng)盡量短捷流暢。
4.2 原料、成品庫房的布置
4.2.1 原料、成品庫房的設(shè)計(jì)
原料、成品庫房的布置是洗滌劑工廠廠區(qū)布置的重要環(huán)節(jié)。經(jīng)過多年的實(shí)踐和不斷總結(jié),我們認(rèn)為:只要用地條件允許,采用大面積單層的輕鋼結(jié)構(gòu)形式作為原料、成品庫房是最為適宜的。
輕鋼結(jié)構(gòu)的造價相對較低,施工周期短。而采用單層結(jié)構(gòu)的另一個好處是避免了原料、成品的垂直運(yùn)輸。洗滌劑工廠的原料、成品的運(yùn)送量較大,采用平面運(yùn)送要比垂直運(yùn)送節(jié)約很多能源和勞動力。把每天節(jié)約下來的能源和勞動力累加起來,一年能夠節(jié)省一筆可觀的開支。
實(shí)際上,從廠區(qū)的合理布置中,我們可以獲得很多平時沒有注意到的經(jīng)濟(jì)效益。我們了解到,洗滌用品行業(yè)的一些跨國公司,如寶潔和聯(lián)合利華也是這樣設(shè)計(jì)的?,F(xiàn)在,有些廠家已開始采用全自動化立體倉庫作為原料、成品庫,但目前還不普遍,也需要經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)。
4.2.2 原料、成品庫房的布置
以10萬噸/年洗衣粉車間和15萬噸/年液體洗滌劑車間為例,原料、成品庫房的面積估算分別為:洗衣粉裝置用原料、包裝材料及成品庫房面積約22000m2;液洗裝置用原料、包裝材料及成品庫房面積約16000m2。
此外,空瓶庫的面積不宜太大,因?yàn)榭掌康捏w積量大,不方便儲存,如果做空瓶庫,其火災(zāi)危險類別是丙類,要求比較高。所以,有一些生產(chǎn)廠家根本就不單獨(dú)設(shè)置空瓶庫,而采用隨用隨運(yùn)的方式或只做少量臨時儲存。
因此,這樣規(guī)模的一個洗滌劑廠,其原料、成品庫的面積就大約需要38000~40000m2。
從物流輸送流暢、輸送距離短捷方面的要求考慮,原料、成品庫房應(yīng)盡可能地與生產(chǎn)車間組合在一起布置。例如,洗衣粉車間盡可能與洗衣粉原料、成品庫房組合布置;液體洗滌劑車間盡可能與液體洗滌劑原料、成品庫房組合布置,或者將洗衣粉原料、成品庫和液體洗滌劑原料、成品庫房組合布置。這樣安排的目的是努力做到原料、成品一次出入庫,避免在廠區(qū)內(nèi)交叉搬運(yùn),從而在很大程度上可降低產(chǎn)品的成本。
4.3 原料以及成品裝卸站臺的設(shè)計(jì)與布置
原料、成品裝卸站臺的布置和設(shè)計(jì)也是洗滌劑工廠廠區(qū)布置的重要環(huán)節(jié),對日后工廠的日常運(yùn)行和管理將起到重要的作用,也影響到工廠的運(yùn)營成本。
以上面所說的洗滌劑工廠為例,規(guī)模為年產(chǎn)10萬噸洗衣粉和15萬噸液體洗滌劑的工廠,其每年的總運(yùn)輸量約為48~50萬噸,其中運(yùn)入量19萬噸、運(yùn)出量30萬噸。這樣,平均每天就有1600噸的物料要在這個站臺進(jìn)行裝卸作業(yè),量相當(dāng)?shù)拇?。同時,原料、產(chǎn)品的包裝特點(diǎn)是:除洗衣粉部分為噸袋外,其他大部分包裝單件重量輕、數(shù)量多(成品8~15kg/件,原料20~50kg/件)。所以,裝卸站臺的設(shè)計(jì)與布置就很重要,直接關(guān)系到日后工廠的運(yùn)營成本和勞動強(qiáng)度。
從2005年實(shí)施的某個項(xiàng)目開始,我們與業(yè)主就怎樣設(shè)計(jì)和布置原料、成品裝卸站臺的事宜做了認(rèn)真、細(xì)致、深入的研究和討論,充分地交換了思想,達(dá)成了共識。在后來的一系列項(xiàng)目的裝卸站臺設(shè)計(jì)中,我們都沿襲了這一思路。經(jīng)過多年生產(chǎn)實(shí)踐的檢驗(yàn),證明這一思路是正確的,用戶也很滿意。項(xiàng)目投產(chǎn)后,廠區(qū)物料裝卸、搬運(yùn)的費(fèi)用比其他生產(chǎn)基地都有明顯的節(jié)約。
4.3.1 裝卸站臺的設(shè)計(jì)
裝卸站臺宜采用高站臺設(shè)計(jì):裝卸站臺的地面標(biāo)高與原料、成品倉庫的標(biāo)高相同,比停車場地面的標(biāo)高應(yīng)高出1.3~1.4m。車輛停靠站臺時,車艙底面與站臺基本同高,大車和小車的高度有所不同,可以通過一個升降調(diào)節(jié)板調(diào)節(jié)過度到等高。這樣,手推車或叉車可以進(jìn)入車艙內(nèi)裝卸貨物,從而實(shí)現(xiàn)了貨物的水平方向裝卸,最大限度地避免了垂直方向的裝卸量,大大減少了勞動強(qiáng)度。
裝卸站臺的寬度一般為5~6m。這樣,叉車可以在站臺轉(zhuǎn)彎,叉車進(jìn)出倉庫也很方便,有利于產(chǎn)品的配貨和配好貨產(chǎn)品的臨時停放。
裝卸站臺的長度應(yīng)根據(jù)原料、成品倉庫的長度和實(shí)際需要而定。一般來說,從原料、成品倉庫的兩端各縮進(jìn)一跨的位置起都可以作為裝卸站臺使用,這個長度可以是幾十米,也可以是一百幾十米。我們承擔(dān)設(shè)計(jì)過的項(xiàng)目,小一點(diǎn)的有80~90m長,大一點(diǎn)的有140~150m長,視產(chǎn)量規(guī)模酌情確定。
裝卸位可以根據(jù)倉庫的建筑跨距,每跨或每隔一跨設(shè)一個裝卸位。
4.3.2 裝卸站臺的布置
根據(jù)廠區(qū)的地形和總體布置,裝卸站臺宜布置在原料、成品倉庫的一側(cè),距離貨運(yùn)大門比較近、方便貨車進(jìn)入的位置上。
裝卸站臺和臨時停車場一起構(gòu)成裝卸作業(yè)區(qū),停車場則應(yīng)盡量布置在地勢較低的位置上。停車場可以布置在兩座原料、成品倉庫的中間,即兩座倉庫共用一個停車場,這時的停車場寬度可以在30m左右;停車場也可以布置在兩座原料、成品倉庫的同一側(cè),這時的停車場也要有足夠的面積,其寬度也宜在30m左右,以車輛在車場內(nèi)掉頭、轉(zhuǎn)彎比較自如為準(zhǔn)。
總之,裝卸作業(yè)區(qū)的設(shè)計(jì)和布置要以節(jié)約裝卸運(yùn)輸成本和降低勞動強(qiáng)度為基本準(zhǔn)則。
1. 按照原料和產(chǎn)品的包裝規(guī)格的特點(diǎn),采用“高站臺”的做法是可取的,暢順、短捷的物流設(shè)計(jì)有利于提高裝卸效率、降低勞動強(qiáng)度和裝卸運(yùn)輸成本。
2. 根據(jù)洗衣粉、液體洗滌劑產(chǎn)品的工藝和物流特點(diǎn),把生產(chǎn)裝置和倉庫等輔助設(shè)施有機(jī)組合成“聯(lián)合廠房”的形式很有必要。這是避免廠內(nèi)交叉運(yùn)輸、縮短水平搬運(yùn)距離的有效方法。“聯(lián)合廠房”體量大,建筑外形高低有別,錯落有致,有利于提升企業(yè)的外觀形象。
3. 洗滌劑工廠的廠區(qū)布置最終將體現(xiàn)在總圖運(yùn)輸專業(yè)的“總平面布置圖”上??倛D運(yùn)輸專業(yè)作為總圖設(shè)計(jì)的主體專業(yè),要考慮的問題涉及到方方面面,需綜合考慮。做出一張令業(yè)主完全滿意的“總平面布置圖”不是一件簡單的事,需要我們從事這項(xiàng)工作的工程師們不斷思考、不斷學(xué)習(xí)、熟悉工廠、經(jīng)常與業(yè)主方交流,豐富自己的知識。