3. Chọn địa điểm xây dựng nhà máy
2.1.2. TÍNH TOÁN CÁC PHÂN XƯỞNG PHỤ TRỢ
2.1.2.1. Khu nguyên liệu
Khu nguyên liệu được bố trí nằm gần phân xưởng nấu, được xây dựng trên nền đất đầm chặt. Nguyên liệu được chứa trong các silô chứa. Silô hình lăng trụ, tiết diện ngang hình vuông, chứa nguyên liệu cần dùng cho 15 ngày.
Có 4 silô chứa malt và 1 silô chứa gạo có kích thước 3 × 3 . 5 silô này sẽ được xếp thành 2 hàng, mỗi hàng có 3 silô và hàng còn lại có 2 silô. Các silo đặt cách tường 1,5m và khoảng cách giữa 2 silô là 2m. Phía trước khu chứa nguyên liệu có một khoảng sân trống khoảng để xe container vận chuyển nguyên liệu vào nhà máy. Chiều dài khu chứa nguyên liệu:
3 × 3 + 2 × 2 + 1,5 × 2 = 16 m Chiều rộng khu chứa nguyên liệu:
2 × 3 + 2 + 1,5 × 2 = 11 m
Chiều cao của silô là 12,9 m, khoảng cách từ đáy thiết bị đến nền nhà là 1 m, chiều cao từ đình thiết bị đến trần nhà là 2m. Vậy chiều cao kho chứa nguyên liệu là 15,9 m Diện tích khu chứa nguyên liệu: 176 m2
Hình 2.5. Sơ đồ mặt bằng khu nguyên liệu
2 1 3 4 5 6 30 20 15 160 110 7
Ghi chú:
1,2,3,4: Silô chứa malt 5: Silô chứa gạo 6: Băng tải 7: Gàu tải
2.1.2.2. Kho chứa sản phẩm
a. Đối với bia chai
Mỗi két chứa 20 chai, 4 két chiếm 1m2, các két xếp thành 6 tầng, chồng lên nhau. Vậy diện tích để chứa bia chai là:
622223
20 × 4 × 6= 1296,3 m
Trung bình chai sản xuất ra lưu trữ trong 2 ngày. Vậy diện tích chứa bia chai là: 1296,3 ×2 = 2592,6m2
b. Đối với bia hơi
Tỷ lệ chứa bia bock là 4 bock/m2, các bock xếp chồng lên nhau thành 3 tầng chồng lên nhau. Vậy diện tích chứa bia bock là:
5600
4 × 3 = 466,7 m
Hệ số sử dụng kho là 0.8 nên tổng diện tích của kho là: 2592,6 + 466,7
0,8 = 3824,2 m
Vậy xây dựng kho chứa sản phẩm có kích thước: 80 × 48 ×7 m Diện tích:3840 m2
2.1.2.3. Kho chứa vỏ chai, bock
Được thiết kế gần phân xưởng hoàn thiện. Kho vỏ chai được thiết kế với diện tích tương đương với kho chứa sản phẩm vì thế kho vỏ chai có đặc điểm sau:
- Kích thước: 80 × 48 × 7 m - Diện tích: 3840 m2
2.1.2.4. Kho chứa nắp chai, nhãn, hồ dán, caramen
- Diện tích: 150 m2
2.1.2.5. Phân xưởng cơ điện
Phân xưởng bao gồm tổ máy sửa chữa, tổ điện, tổ gia công phụ tùng thay thế. - Kích thước: 20 × 15 × 6 m
- Diện tích: 300 m2
2.1.2.6. Trạm biến áp
- Kích thước: 10 × 8 × 6 m - Diện tích: 80 m2
2.1.2.7. Nhà đặt hệ thống lạnh, hệ thống thu hồi CO2
- Kích thước: 15 × 10 × 6 m - Diện tích: 150 m2
2.1.2.8. Kho chứa nhiên liệu (than)
Lượng than cần dùng cho 1 ngày sản xuất là 21495 kg. Kho chứa nhiên liệu dùng để chứa đủ lượng nhiên liệu dùng cho 10 ngày, tức 215 tấn.
Định mức chứa 2 tấn/m2, hệ số sử dụng diện tích là 0,8 Vậy diện tích cần để chứa nhiên liệu là:
F = G
Gđ × 0,8=
215
2 × 0,8 = 134,4 m
Vậy kho chứa nhiên liệu có kích thước: - Kích thước: 14 × 10 × 6 (m) - Diện tích: 140 m2
2.1.2.9. Nhà nấu hơi
- Kích thước: 10 × 8 (m) - Diện tích: 80 m2
2.1.2.10. Khu chứa và xử lý nước cấp
Bao gồm trạm bơm, bể chứa và các cột lọc, khử trùng. - Kích thước: 30 × 15m
2.1.2.11. Khu xử lý nước thải
Là nơi tập trung và xử lý nước thải của toàn nhà máy. Do đó, khu xử lý nước thải phải đặt ở cuối nhà máy để tránh nhiễm mùi khó chịu vào khu vực sản xuất.
- Kích thước: 40 × 20 (m) - Diện tích: 800 m2 2.1.2.12. Khu vực nhà điều hành Là khu nhà 2 tầng. Tầng 1: Phòng quản đốc - Kích thước: 8 × 5 × 5 (m) - Diện tích: 40 m2 Phòng họp, giao ca: - Kích thước: 10 × 5 × 5 (m) - Diện tích: 50 m2 Tầng 2:
Phòng hóa sinh, vi sinh, phòng nhân men giống và bảo quản men - Kích thước: 18 × 5 × 5 (m)
-
Diện tích: 90 m2
2.1.3. Các công trình khác
2.1.3.1. Nhà hành chính
Khu nhà hành chính được xây dựng ở phia trước nhà máy, thuận tiện cho việc giao dịch và việc đi lại của cán bộ công nhân viên.
Nhà hành chính bao gồm các phòng dành cho giám đốc, phó giám đốc, phòng hành chính, phòng tài chính kế toán, phòng kinh doanh, phòng giới thiệu sản phẩm và phòng họp.
Nhà hành chình được xây dựng 2 tầng
Tầng 1: Phòng làm việc của lãnh đạo và phòng họp
Tầng 2: phòng hành chính, tài chính kế toán, phòng kinh doanh - Kích thước: 30 × 10 × 5 m
- Diện tích: 300 m2 - Bước cột: 6 m
- Nhà thiết kế bê tông cốt thép, nền xi măng lát gạch hoa
2.1.3.2. Hội trường
Tính cho toàn bộ cán bộ, công nhân của nhà máy (khoảng 200 người), tiêu chuẩn 1m2/người cần diện tích khoảng: 200 × 1 = 200 m2.
- Kích thước: 20 × 10 × 5 m - Diện tích: 200 m2
- Bước cột: 6 m
- Nhà thiết kế bê tông cốt thép, nền xi măng lát gạch hoa
2.1.3.3. Nhà ăn
Tính cho số công nhân làm việc của 1 ca sản xuất và nhân viên giờ hành chính khoảng 100 người. Tiêu chuẩn 2m2/người cần diện tích: 100 × 2 = 200 m2
Vậy căn tin được xây dựng với: - Kích thước: 20 × 10 × 5 m - Diện tích: 200 m2 - Bước cột: 6 m 2.1.3.4. Nhà để xe - Kích thước: 30 × 10 × 4 m - Diện tích: 300 m2
2.1.3.5. Phòng vệ sinh, phòng tắm, phòng thay áo quần bảo hộ
Các phòng này xó thể bố trí trong một nhà lớn được xây dựng riêng làm 2 khu vực riêng dành cho nam và nữ.
- Kích thước: 24 × 10 × 4 m -
Diện tích: 240 m2
2.1.3.6. Phòng bảo vệ
Đặt ở cổng chính và cổng phụ của nhà máy để giám sát người ra vào và liên hệ công tác. - Kích thước: 6 × 5 × 4 m
-
2.1.3.7. Phòng y tế
- Kích thước: 10 × 6 × 4 m -
Diện tích: 60 m2
Bảng 2.1. Tổng hợp các công trình xây dựng trong mặt bằng nhà máy
STT Tên công trình Dài
(m) Rộng (m) Cao (m) Diện tích (m2) Ghi chú 1 Nhà xử lý nguyên liệu 14 8,5 12 119 3 tầng 2 Nhà nấu 30,18 21,6 9,83 651,9 2 tầng
3 Khu vực đặt tank 58,32 39,16 2283,8 Ngoài trời
4 Khu lọc, CIP 30 20 8 600
5 Phân xưởng hoàn thiện 70 30 10 2100
6 Kho nguyên liệu 16 11 15,9 176
7 Kho chứa sản phẩm 80 48 7 3840
8 Kho chứa vỏ chai, bock 80 48 7 3840 9 Kho chứa nắp chai, nhãn,
hồ dán, hoa, caramen
10 15 6 150
12 Phân xưởng cơ điện 20 15 6 300
13 Trạm biến áp 10 8 6 80
14 Nhà đặt hệ thống lạnh, hệ thống thu hồi CO2
15 10 6 150
15 Kho chứa nhiên liệu 14 10 6 140
16 Nhà nấu hơi 10 8 80 Ngoài trời
17 Khu chứa và xử lý nước cấp 30 15 450 Ngoài trời
18 Khu xử lý nước thải 40 20 800 Ngoài trời
19 Khu vực nhà điều hành 18 5 5 90 2 tầng 20 Nhà hành chính 30 10 5 300 2 tầng 21 Hội trường 20 10 5 200 22 Nhà ăn 20 10 5 200 23 Nhà để xe 30 10 4 300 24 Phòng vệ sinh, phòng tắm, 24 10 4 240
phòng thay áo quần bảo hộ
25 Phòng bảo vệ 6 5 4 30 2 phòng
2.2. TÍNH NHU CẦU NƯỚC, NĂNG LƯỢNG
2.2.1. Tính lượng nhiệt sử dụng
2.2.1.1. Nhiệt cung cấp cho nồi hồ hóa
Lượng gạo cho vào nồi mỗi mẻ nấu: 2261,47 kg Lượng malt lót cho vào nồi khoảng 20%
0,2 × 2261,47 = 452,29 kg Lượng nước cho vào nồi: 13500,68 kg
Tổng lượng dịch bột trong nồi là:
G = 2261,47 + 452,29 + 13500,68 = 16214 ,4 kg Độ ẩm của khối dịch cháo:
W = 2261,47 × 0,12 + 452,29 × 0,05 + 13500,68
16214 ,4 × 100% = 85,08%
Tỷ nhiệt của khối cháo:
C = 100 − W
100 × +100×
Trong đó:
C1: nhiệt dung riêng của chất hòa tan, C1 = 0,34 kcal/kgoC C2: nhiệt dung riêng của nước, C2 = 1 (kcal/kgoC).
Khi đó:
C = 100 − 85,08
100 × 0,34 +
85,08
100 × 1 = 0,902 kcal/kg C
Khi cho toàn bộ khối dịch vào nồi, nhiệt độ khối dịch là 45oC, sau đó mở van cấp hơi nâng nhiệt độ khối dịch lên 52oC
Nhiệt lượng cần cung cấp trong thời gian này là: Q1 = G × C × (t2 – t1), kcal t2 = 52
t1 = 45
Duy trì ở nhiệt độ 52oC trong vòng 20 phút. Lượng nhiệt cung cấp trong thời gian này là :
Q2 = i × W2
Trong đó: i: hàm nhiệt của hơi nước, hơi bão hòa, i = 640 kcal/kgoC. W1: lượng nước bay hơi ở 52oC trong 20 phút, W2 = 0,5% G
W2 = 16214 ,4 × 0,005 = 81,07 kg Vậy:
Q2 = 640 × 81,07 =51886,08 kcal.
Nâng nhiệt độ khối dịch lên 72oC. Nhiệt lượng cần cung cấp trong thời gian này là: Q3 = (G – W2) × C × (t2 – t1), kcal
t2 = 72 t1 = 52
Q3 = (16214 ,4 – 81,07) × 0,902 × (72 – 52) = 291045,3 kcal. Duy trì ở nhiệt độ 72oC trong vòng 30 phút. Lượng nhiệt cung cấp trong thời gian này là :
Q4 = i × W4
Trong đó: i: hàm nhiệt của hơi nước, hơi bão hòa, i = 640 kcal/kgoC. W4: lượng nước bay hơi ở 83oC trong 30 phút, W4 = 1% G
W4 = (16214,4 – 81,07) × 0,01 = 161,33 kg Vậy:
Q4 = 640 × 161,33 = 103253,31 kcal.
Nâng nhiệt độ khối dịch lên 100oC. Nhiệt lượng cần cung cấp trong thời gian này là: Q5 = (G – W2 – W4) × C × (t2 – t1), kcal
t2 = 100 t1 = 72
Q5 = (16214 ,4 – 81,07 – 161,33) × 0,902 × (100 – 72) = 403388,8 kcal. Duy trì ở nhiệt độ 100oC trong vòng 30 phút. Lượng nhiệt cung cấp trong thời gian này là :
Trong đó: i: hàm nhiệt của hơi nước, hơi bão hòa, i = 640 kcal/kgoC. W6: lượng nước bay hơi ở 100oC trong 30 phút, W6 = 1,5% G
W6 = (16214,4 – 81,07 – 161,33) × 0,015 = 239,58 kg Vậy:
Q6 = 640 × 239,58 = 153331,2 kcal Vậy tổng lượng nhiệt cần để cung cấp cho nồi hồ hóa 1 mẻ là:
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6
= 102377,7 + 51886,08 + 291045,3+ 103253,31 + 403388,8+ 153331,2 = 1105282,4 kcal
Tổn thất nhiệt trong nồi hồ hóa là: Lượng nhiệt đun nóng thiết bị: 2%
Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh: 2% Lượng nhiệt tiêu tốn cho khoảng trống: 1%
∑Tiêu hao = 2% + 2% + 1% = 5%
Vậy lượng nhiệt thực tế cần cung cấp cho nồi hồ hóa 1 ngày (6 mẻ) là: Qhh = 1105282,4 × 1,05 × 6 = 6963279,6(kcal/ngày)
2.2.1.2. Nhiệt cung cấp cho nồi đường hóa
Lượng malt cho vào nồi mỗi mẻ nấu:
6783,94 – 452,29 = 6331,65 kg Lượng nước cho vào nồi: 25200,02 kg
Tổng lượng dịch bột trong nồi malt là:
6331,65 + 25200,02 = 31531,67 kg Khối lượng dịch cháo sau khi hoog hòa là : 15534,41kg Tổng lượng dịch có trong nồi đường hóa:
G = 31531,67 + 15534,41 = 47066,08 kg Hàm lượng chất khô của dịch:
W = 6783,94 × 0,95 + 2261,47 × 0,88
47066,08 × 100% = 17,92%
W = 100% - 17,92% = 82,08%
Tỷ nhiệt của khối cháo:
C = 100 − W
100 × +100×
Trong đó:
C1: nhiệt dung riêng của chất hòa tan, C1 = 0,34 kcal/kgoC C2: nhiệt dung riêng của nước, C2 = 1 (kcal/kgoC).
Khi đó:
C =100 − 82,08
100 × 0,34 +
82,08
100 × 1 = 0,882 kcal/kg C
Sau khi bơm dịch từ nồi gạo sang nồi đường hóa, nhiệt độ của khối dịch ở nồi đường hóa khoảng 55oC. Sau đó nâng nhiệt độ của khối dịch lên 52oC. Lượng nhiệt cần cung cấp ở giai đoạn này là:
Q1 = G × C × (t2 – t1), kcal t2 = 45
t1 = 52
Q1 = 47066,08 × 0,882 × (52 – 45) = 270159,3 kcal.
Duy trì ở nhiệt độ 52oC trong vòng 30 phút. Lượng nhiệt cung cấp trong thời gian này là :
Q2 = i × W2
Trong đó: i: hàm nhiệt của hơi nước, hơi bão hòa, i = 640 kcal/kgoC. W1: lượng nước bay hơi ở 52oC trong 30 phút, W2 = 0,5% G
W2 = 47066,08 × 0,005 = 235,33 kg Vậy:
Q2 = 640 × 235.33 =150611,46 kcal.
Nâng nhiệt độ khối dịch lên 75oC. Nhiệt lượng cần cung cấp trong thời gian này là: Q3 = (G – W2) × C × (t2 – t1), kcal
t2 = 75 t1 = 52
Q3 = (47066,08 – 235,33) × 0,882 × (75 – 52) = 950008,6 kcal. Duy trì ở nhiệt độ 75oC trong vòng 40 phút. Lượng nhiệt cung cấp trong thời gian này là :
Q4 = i × W4
Trong đó: i: hàm nhiệt của hơi nước, hơi bão hòa, i = 640 kcal/kgoC. W4: lượng nước bay hơi ở 72oC trong 30 phút, W4 = 1% G
W4 = (47066,08 – 235,33) × 0,01 = 468,31 kg Vậy:
Q4 = 640 × 468,31 = 299716,8 kcal.
Nâng nhiệt độ khối dịch lên 78oC. Nhiệt lượng cần cung cấp trong thời gian này là: Q5 = (G – W2 – W4) × C × (t2 – t1), kcal
t2 = 76 t1 = 72
Q5 = (47066,08 – 235,33 – 468,31) × 0,882 × (78 – 75) = 122675 kcal. Duy trì ở nhiệt độ 78oC trong vòng 30 phút. Lượng nhiệt cung cấp trong thời gian này là:
Q6 = i × W6
Trong đó: i: hàm nhiệt của hơi nước, hơi bão hòa, i = 640 kcal/kgoC. W6: lượng nước bay hơi ở 76oC trong 20 phút, W6 = 0,5% G
W6 = (47066,08 – 235,33 – 468,31) × 0,005 = 231,81 kg Vậy:
Q6 = 640 × 231,81 = 148359,81 kcal
Vậy tổng lượng nhiệt cần để cung cấp cho nồi đường hóa 1 mẻ là: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6
= 270159,3+ 150611,46 + 950008,6+ 299716,8 + 122675+ 148359,81 = 1941531 (kcal)
Tổn thất nhiệt trong nồi đường hóa là: Lượng nhiệt đun nóng thiết bị: 2%
Lượng nhiệt tiêu tốn cho khoảng trống: 1%
∑Tiêu hao = 2% + 2% + 1% = 5%
Vậy lượng nhiệt thực tế cần cung cấp cho nồi đường hóa 1 ngày (6 mẻ) là: Qđh = 1941531× 1,05 × 6 = 12231645,1(kcal/ngày)
2.2.1.3. Lượng nhiệt cung cấp cho nồi đun hoa
Dịch đường sau quá trình đun hoa để sản xuất 1000 lít bia là 1192,31 kg. lượng chất hòa tan là 143,08 kg.
Lượng chất khô có trong dịch đường sau quá trình đun hoa là: 143,08 × 46,6667 = 6677,07 kg
Quá trình đun hoa lượng nước bay hơi khoảng 5%. Vậy khối lượng dịch đường trước khi đun hoa là:
1192,31 × 46,6667
1 − 0,05 = 58569,66 kg
Độ ẩm của khối dịch trước quá trình đun hoa là: 58569,66 − 6677,07
58569,66 × 100% = 88,6%
Tỷ nhiệt của khối cháo:
C = 100 − W
100 × +100×
Trong đó:
C1: nhiệt dung riêng của chất hòa tan, C1 = 0,34 kcal/kgoC C2: nhiệt dung riêng của nước, C2 = 1 (kcal/kgoC).
Khi đó:
C =100 − 88,6
100 × 0,34 +
88,6
100 × 1 = 0,9248 kcal/kg C
Sau quá trình lọc, nhiệt độ của khối dịch khoảng 75oC. lượng nhiệt cần thiết để nâng nhiệt độ nồi nấu hoa từ 75oC đến 100oC là:
Q1 = G × C × (t2 – t1), kcal t2 = 100
Q1 = 58569,66 × 0,9248 × (100 – 75) = 1354130,54 kcal.
Duy trì ở nhiệt độ 100oC trong vòng 90 phút. Lượng nhiệt cung cấp trong thời gian này là :
Q2 = i × W2
Trong đó: i: hàm nhiệt của hơi nước, hơi bão hòa, i = 640 kcal/kgoC. W2: lượng nước bay hơi ở 72oC trong 10 phút, W2 = 5% G
W2 = 58569,66 × 0,5 = 2829,48 kg Vậy:
Q2 = 640 × 2829,48 = 1874229,12 kcal. Vậy tổng lượng nhiệt cần để cung cấp cho nồi đun hoa 1 mẻ là:
Qhoa= Q1 + Q2
= 1354130,54 + 1874229,12 = 3228359,66 (kcal)
Tổn thất nhiệt trong nồi đường hóa là: Lượng nhiệt đun nóng thiết bị: 2%
Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh: 2% Lượng nhiệt tiêu tốn cho khoảng trống: 1%
∑Tiêu hao = 2% + 2% + 1% = 5%
Vậy lượng nhiệt thực tế cần cung cấp cho nồi đường hóa 1 ngày (6 mẻ) là: Qđh = 3228359,66 × 1,05× 6 = 20338665,86 kcal/ngày
2.2.1.4. Tính lượng nhiệt để đun nước nóng
Lượng nước cần cho một mẻ nấu bia chai:
13500,68+ 25200,02 + 21209,55= 59910,25 kg Lượng nước cần cho một mẻ nấu bia hơi:
12140,34+ 22666,95+ 23445,82 = 58253,24 kg
Tuy nhiên, lượng nước dùng cho rửa bã của bia hơi nhiều hơn nên ta tính dựa vào lượng nước dành cho bia hơi