III. 5.3.1.3 Nước dùng trong lên men
6.2. Thuyết minh về khu đất và bố trí tổng mặt bằng nhà máy
6.2.1. Nguyên tắc thiết kế tổng mặt bằng.
Theo thực tế của các nhà máy thực phẩm hiện nay ở nước ta thì phương pháp phổ biến nhất là thiết kế mặt bằng nhà máy theo phương pháp phân vùng. Vì vậy trong đồ án của mình em cũng lựa chọn phương pháp này vì nó có nhiều ưu điểm phù hợp với dây chuyền sản xuất và đảm bảo cảnh quan, môi trường cho toàn khu công nghiệp.
Theo phương pháp này chia diện tích nhà máy thành 4 vùng chức năng chính:
- Vùng trước nhà máy: Là nơi bố trí các dãy nhà hành chính, phục vụ sinh hoạt, cổng ra vào, nhà để xe máy, xe đạp, gara ô tô, cây xanh cảnh quan.
- Vùng sản xuất: Là nơi bố trí các nhà xưởng và công trình nằm trong dây chuyền sản xuất chính: Phân xưởng nghiền, nấu, đường hóa, lên men, chưng cất, phân xưởng rượu mùi.
- Vùng các công trình phụ trợ: Là nơi bố trí các công trình cung cấp năng lượng cao gồm các công trình cung cấp điện, hơi, nước và xử lý nước thải và các công trình bảo quản kỹ thuật khác như: Xưởng cơ điện, phòng thí nghiệm phân tích.
- Vùng kho tàng và phục vụ giao thông: Vùng này bố trí các hệ thống kho tàng, bến bãi, các cầu bốc dỡ hàng hóa: Kho nguyên liệu, kho thành phẩm, kho chứa chai lọ. Sau khi phân vùng thì dựa vào hướng gió để phân phối các vị trí sao cho thỏa mãn các nguyên tắc sau:
- Khu vực sản xuất chính làm nền tảng, liên hệ mật thiết với nhau tạo thành sự liên tục trong dây chuyền sản xuất được thuận tiện, các đường ống dẫn ngắn nhất và hợp lý nhất, đạt hiệu quả kinh tế cao, chi phí sản xuất và tổn hao thấp nhất. Cụ thể bố trí như sau:
• Khu sản xuất chính như nghiền, nấu, đường hóa, lên men, chưng luyện và hoàn thiện sản phẩm được bố trí thành một khối, nằm giữa nhà máy. Không có đường giao thông nào ngắt qua đảm bảo dây chuyền liên tục và đảm bảo an toàn cho sản xuất.
• Các công trình phụ trợ như: Kho nguyên liệu, kho thành phẩm, các công trình phục vụ sinh hoạt: nhà ăn, phòng y tế, lò hơi, trạm điện… bố trí nằm xung quanh khu sản xuất chính theo thế liên hoàn khép kín.
• Khu vực hành chính bao gồm các phòng ban, hội trường, phòng kỹ thuật, phòng khách, phòng thường trực… bố trí phía trước nhà máy, ở ngay hướng gió chủ đạo.
• Khu lò hơi, khu xử lý nước thải thường được bố trí cuối hướng gió chủ đạo.
• Kho nguyên liệu nằm bên cạnh ngay phân xưởng nghiền nấu, kho thành
phẩm đặt gần phân xưởng chưng cất và phân xưởng rượu mùi để thuận tiện cho vận chuyển và phụ trợ cho nhau trong quá trình sản xuất.
• Đường giao thông trong nhà máy được bố trí hợp lý nhất sao cho khu sản xuất chính không bị cắt ngang, đảm bảo an toàn, và lưu thông luồng hàng luồng người. Vỉa hè giành cho người đi bộ rộng, đảm bảo tầm nhìn tại các điểm rẽ.
• Hệ thống cây xanh, thảm cỏ được bố trí xung quanh và xen kẽ các khu sản xuất, các khu phụ trợ và sinh hoạt nhằm giảm thiểu sự ô nhiễm, tăng độ thông thoáng không khí, đồng thời tăng mỹ quan chung của nhà máy.
6.2.2. Tính diện tích nhà máy.6.2.2.1. Khu sản xuất. 6.2.2.1. Khu sản xuất.
a. Nhà nghiền- nấu - đường hoá
Phân xưởng chia thành hai khu vực như sau:
Khu vực nấu, đường hóa.
Gồm có: 2 thùng chứa bột + 2 nồi nấu + 2 nồi đường hoá + 2 máy nghiền. Ta có:
Spx = Stbị + Sthao tác + Sgiao thông + Sdự trữ
Trong đó: Stbị = 2. 4 . 2 D π = 2. 2 4.2 . 4 π = 27.7m2 Sthao tác = (15 ÷ 20)% Stbị Chọn Sthao tác = 20% Stbị = 0,2×27.7 = 5.54m2 Sgiao thông = (15 ÷ 20)% Stbị Chọn Sgiao thông = 20% Stbị = 5.54m2
Sdự trữ = (15 ÷ 20)% Stbị
Chọn Sdự trữ = 20% Stbị = 5.54m2
Vậy Spx = 27.7 + 5.54×3 = 44.32 m2
Em sắp xếp các thùng đường hoá dọc theo phân xưởng. Do đó em chọn chiều rộng của phân xưởng là 12m.
Vậy chiều dài phân xưởng là: 44.32
12 = 3.69m
Do chiều dài = n.B với B = 6m - bước cột theo qui định thống nhất hoá. Nên chọn chiều dài phân xưởng là 6m
Khu nghiền + kho nguyên liệu tạm chứa.
. Khu này gồm có 2 máy nghiền búa và tạo không gian thoáng để nghiền. Em chọn kích thước khu này là 12m x 6m.
+Về chiều cao của phân xưởng:
Trong phân xưởng này em sắp xếp xiclon chứa bột ở trên nồi nấu, nồi nấu trên nồi đường hoá, dựa vào bảng tổng hợp tính và chọn thiết bị, em chọn chiều cao của phân xưởng là 15,6m tương ứng với phân xưởng có 4 tầng: tầng 1 cao 3.6m, tầng 2 cao 5.4m, tầng 3 cao 3.6 mVậy nhà nấu - đường hoá có kích thước là: 12m x 12m x 12,6m.
Diện tích thực của phân xưởng là: 12 .12 = 144m2
b. Nhà lên men.
Gồm 10 thùng lên men + 2 thùng hoạt hoá men giống. Spx = Stbị +Sthao tác + Sgiao thông + Sdự trữ
Trong đó: Stbị = 10. . 2 10. .4, 72 4 4 D π = π = 173.4m2 Sthao tác = 20%Stbị = 0,2.173.4 = 34.68 Sgiao thông = 20%Stbị = 34.68m2 Sdự trữ = 20%.Stbị = 34.68m2 Vậy S = 173.4 + 34.68×3 = 277.44m2
Em sắp xếp các thùng lên men thành 2 dãy, mỗi dãy 5 thùng. Em chọn chiều rộng của phân xưởng là 18m.
Vậy chiều dài phân xưởng là: 277.44
18 = 15.41m.
Do chiều dài phân xưởng = n.B với B = 6m - Bước cột
Nên em chọn chiều dài là 39m để đảm bảo sản xuất cho phân xưởng. + Về chiều cao của phân xưởng:
Căn cứ vào chiều cao của thùng lên men nên em chọn chiều cao của phân xưởng là 9.6 m tương ứng với phân xưởng có 2 tầng: tầng 1 cao 6m , tầng 2 cao 3.6 m.
Vậy kích thước của phân xưởng là: 39m x 18m x 9.6 m. Diện tích thực của phân xưởng là: 18.39 = 702 m2. c.Nhà chưng luyện.
Gồm hệ thống 3 tháp chưng cất.
Spx = Stbị + Sthao tác + Sgiao thông + Sdự trữ
Trong đó:
Stbị = Stháp thô + Stháp aldehyt + Stháp tinh
Stbị = 12 22 32 1.32 12 1.22 . . . . 4 4 4 4 4 4 D D D π +π +π =π +π +π = 3.24m2 Sthao tác = 20%.Stbị = 0.2×3.24 = 0.65m2. Sgiao thông = 20%.Stbị = 0.65 m2 Sdự trữ = 20%.Stbị = 0.65 m2 Vậy Spx = 3.24 + 0.65×3 = 5.19m2
Em chọn chiều rộng của phân xưởng là 9m. Vậy chiều dài của phân xưởng là: 5.19
9 = 0,57 m
Theo qui định của thống nhất hoá em chọn chiều dài của phân xưởng là 12m. + Về chiều cao của phân xưởng:
Dựa vào chiều cao của các tháp nên em chọn chiều cao của phân xưởng là 22,2m tương ứng với 5 tầng: tầng 1 cao 6m, tầng 2,3,4 cao 4,2m, tầng 5 cao 3.6m.
Vậy phân xưởng có kích thước là: 9m x 12m x 22,2 m. Diện tích thực của phân xưởng là: 9 x 12 = 108m2.
b. Khu vực kho.
nguyên liệu
Do sắn có thể trồng và thu hoạc quanh năm nên em thiết kế kho dự trữ lượng sắn dùng cho 1 tháng. Em chọn bảo quản sắn trong các bao 50kg nhằm thuận tiện cho quá trình vận chuyển và sản xuất.
Nguyên liệu sắn đã phơi khô và thái lát do đó kho chứa cần đảm bảo sự thông thoáng, khô ráo để tránh vi khuẩn và nấm mốc phát triển gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng sắn.
Theo phần tính cân bằng sản phẩm ta có lượng sắn cần dùng trong 1 ngày là 51940.49 kg.
Vậy lượng sắn cần dùng trong 1 tháng là: 51940.49×25 = 1298.5 tấn sắn. Số bao tải cần chứa lượng sắn trên là: 1298500
50 = 25970 bao
Kích thước của 1 bao tải là: 0,5m x 1m x 0,4m.
Thể tích mà số bao tải chiếm chỗ là: 25970× (0.5 . 1 . 0.4) = 5194 m3. Với hệ số chứa đầy là 0.85 nên ta có thể tích thực của kho là:
Vt = 5194
0,85 = 6110.56 m3
Chọn chiều cao của kho là 13,2m.
Diện tích của kho là: S = 570013,2,94 = 368 m2
Chọn chiều rộng của kho là 12m. Vậy chiều dài của kho là:
12 89 , 431
= 30m
Vậy kho chứa nguyên liệu có kích thước là: 30m x 12m x 13,2m Diện tích thực của kho là: 36 . 12= 432m2
Kho cồn thành phẩm, kho rượu thành phẩm và phân xưởng rượu mùi, kho
chứa vỏ chai.
Để thuận tiện cho việc vận chuyển cồn, kho thành phẩm và phân xưởng rượu mùi và kho chứa chai được bố trí gần phân xưởng chưng cất, kết cấu bê tông cốt thép, mái tôn, thống nhất chung trong một nhà kho, bên trong chia thành các kho riêng có tường ngăn cách và cửa thông giữa các kho.
Kích thước kho cồn thành phẩm và kho rượu mùi thành phẩm: 9×6. Kích thước phân xưởng rượu mùi: 15×9.
6.2.2.2. khu vực đảm bảo năng lượng.
a. Phân xưởng lò hơi.
Được xây dựng bằng kết cấu bê tông cốt thép toàn khối, có các kích thước như sau: 6×6×5.4. Bên trong có đặt lò hơi chạy bằng dầu, nên nhà lò hơi sẽ đặt gần kho nhiên liệu dầu, đồng thời phân xưởng được bố trí gần phân xưởng chưng cất và nấu, đường hóa để thuận lợi cho việc cung cấp hơi cho hai phân xưởng sản xuất chính. Phân xưởng tỏa nhiều nhiệt nên đặt tại vị trí cuối hướng gió chủ đạo.
b. Xưởng cơ điện.
Được xây dựng bằng kết cấu bê tông cốt thép toàn khối, có các kích thước như sau: 24×12×5.4, là nơi bố trí để sửa chữa lắp đặt một số các thiết bị của nhà máy.
c. Trạm biến áp.
Được xây dựng bằng kết cấu bê tông cốt thép toàn khối, có các kích thước như sau: 6×6×4.8.
d. Trạm xử lý nước sạch, trạm bơm và trạm xử lý nước thải.
Trạm xử lý nước sạch: Bao gồm các bể ngầm, bể lọc và đài chứa nước.
Trạm bơm: Được xây dựng bằng kết cấu bê tông toàn khối có kích thước như sau: 6×6×4.8.
Trạm xử lý nước thải: bao gồm bể lộ thiên thu hồi nước thải, hai đĩa lọc nước đặt trên bể chứa nước hồi lưu xây ngầm phía dưới.
6.2.1.3. Khu vực hành chính, phục vụ sản xuất.
a. Nhà hành chính.
Được xây dựng bằng kết cấu bê tông cốt thép toàn khối, có các kích thước như sau: 30×12×(5.4; 4.2; 4.2). Bao gồm các phòng ban hành chính của nhà máy: phòng giám đốc, phòng hành chính, phòng giao dịch, phòng tài chính…Khu nhà có thể coi là bộ mặt của nhà máy nên được bố trí xây dựng ở khu vực trước nhà máy, bố trí nhiều cây xanh, bồn hoa và khoảng không gian lớn.
Khu nhà hành chính có kết cấu 3 tầng, tầng 1 là dành cho ga ra ô tô của khách đến giao dịch, phần còn lại làm trên phần đường chính của nhà máy, cho các phương tiện có thể đi qua lại. Tầng 2 và 3 bố trí các phòng ban hành chính của nhà máy.
b. Nhà ăn và hội trường.
Được xây dựng bằng kết cấu bê tông cốt thép toàn khối, có các kích thước như sau: 24×18×(4.2; 4.2). Bao gồm nhà ăn, hội trường, phòng y tế. Khu vực này đặt gần với khu vực sản xuất để thuận tiện phục vụ cho công nhân viên của nhà máy.
c. Nhà để xe đạp, xe máy và bãi đỗ xe ô tô.
Nhà để xe đạp, xe máy được xây dựng bằng kết cấu thép lợp tôn, không cần tường bao, có kích thước là: 15×6×3.6, toàn nhà máy có hai nhà để xe phân bố đều cho hai cổng, thuận tiện cho công nhân đi làm, chia luồng người đi làm thành hai khu vực. Bãi đỗ xe ô tô có hai loại:
- Gara ô tô cho xe ô tô khách giao dịch được bố trí dưới tầng 1 nhà hành chính, kích thước là 15×12×5.4.
- Gara ô tô con của cán bộ công nhân nhà máy có kích thước 16× 15. - Bãi đỗ xe tải lộ thiên: Kích thước: 24×12 và 12×15.
d. Phòng bảo vệ.
Nhà máy có hai cổng nên bố trí hai phòng bảo vệ đồng thời là phòng thường trực. Phòng này được xây dựng bằng kết cấu bê tông cốt thép toàn khối, kích thước mỗi phòng là: 6×3×3.6.
6.2.2.4. Các công trình giao thông, cây xanh và đất dự trữ.
Khu sản xuất được bố trí tập trung thành một cụm thống nhất, không cho đường giao thông cắt qua, chỉ có vỉa hè để đi bộ. Trên vỉa hè giành cho người đi bộ có bố trí các bồn hoa, cỏ bụi và một số cây có tán để tạo không khí và bóng râm cho người đi lại.
Làn đường chính chạy xung quanh khu sản xuất thành hình chữ U, đảm bảo làn đường một chiều, bề rộng đường 5m. Riêng đoạn đường tập trung nhiều nhà kho và khu bốc thì có làn đường 2 chiều 10 m để thuận tiện cho xe quay đầu và phân tán lượng xe qua lại.
Xung quanh nhà máy được bao bọc bởi một hệ thống cây xanh có chiều rộng là 5m, bố trí các cây có tán rộng, cung cấp ô xy cho toàn nhà máy như một chiếc áo xanh khoác ngoài của nhà máy.
Ngoài đất xây dựng các công trình và giao thông, trong tổng diện tích nhà máy còn bố trí thêm đất dự trữ phát triển. Khu đất này hiện tại sẽ được sử dụng để trồng cây cảnh và hoa, còn sau này khi có điều kiện nâng cao năng suất thì sẽ mở rộng diện tích khu sản xuất.
6.3. Thuyết minh về giải pháp kiến trúc và kết cấu xây dựng phân xưởng
sản xuất và các công trình. 6.3.1. Khu sản xuất.
6.3.1.1. Phân xưởng nấu – đường hoá
- Phân xưởng được xây dựng bằng kết cấu bê tông cốt thép toàn khối 4 tầng. + Bước cột xây dựng: 6m
+ Kích thước tiết diện cột: 600x400mm + Tường gạch xây dày: 250mm
+ Nền gồm có các lớp:
• Vữa xi măng cát mác 75 dày 30mm
• Bê tông đá dăm mác 75 dày 150mm.
• Lớp đất đầm kỹ dày 200mm.
+ Móng đơn dưới cột:
• Chiều sâu chôn móng là 1400mm
+ Kích thước xây dựng:
• Dài 12m.
• Rộng 12m.
• Chiều cao 9,6m.
• Diện tích xây dựng: 144m2
6.3.1.2. Phân xưởng lên men.
- Giải pháp xây dựng: Phân xưởng được xây dựng bằng kết cấu bê tông cốt thép lắp ghép • Cửa mái: mái dốc 2 bên.
• Bước cột xây dựng: 6m, hai bên đầu nhà có bước cột 7.5m.
• Kích thước cột: 600x400mm
• Tường xây dày 250mm.
• Nền phân xưởng: như phân xưởng nấu - đường hoá.
Yêu cầu: kết cấu vững chắc, thông thoáng, tường phải có tác dụng cách nhiệt ít chịu ảnh hưởng của điều kiện bên ngoài.
- Kích thước xây dựng:
• Dài 39m.
• Rộng 18m.
• Cao 12m.
• Diện tích xây dựng là 702m2. - Khu vực thu hồi CO2 và phòng phân tích. Kích thước xây dựng:
• Dài: 9m.
• Rộng: 7.5 m.
6.3.1.3. Phân xưởng chưng cất.
- Giải pháp xây dựng: Phân xưởng được xây dựng bằng kết cấu bê tông cốt thép toàn khối.
• Bước cột xây dựng: 6m.
• Kích thước tiết diện cột: 600x400mm.
• Tường gạch xây dày: 250mm.
• Nền gồm các lớp: như hai phân xưởng trên. - Kích thước xây dựng:
• Dài: 12m.
• Rộng: 9m.
• Diện tích xây dựng: 108m2/tầng. • Chiều cao: 22.2m.
Yêu cầu: kết cấu vững chắc, thông thường tường bao quanh phải có tác dụng cách nhiệt, ít chịu ảnh hưởng của điều kiện bên ngoài.
6.3.2. Các công trình khác.6.3.2.1. Khu hành chính. 6.3.2.1. Khu hành chính.
Khu hành chính gồm 3 tầng, tầng 1 cao 5.4m, thông bên dưới để cho các loại phương tiện giao thông chạy qua, có gar a ô tô khách ở dưới, tầng 2, 3 cao 4.2m. Kích thước nhà hành chính dài 30m, rộng 12m, kết cấu bê tông cốt thép toàn khối. Tường bao xây dựng bằng gạch dày 250mm, nền bằng bê tông xi măng có lát đá hoa.
Kích thước xây dựng: 24m x 18m x 6m.
6.3.2.3. Kho chứa nguyên liệu
Kho được xây dựng bằng kết cấu bê tông cốt thép toàn khối mái tôn, có gia cố chống ẩm