II. Bố trí tổng mặt bằng nhà máy
1. Nguyên tắc bố trí tổng mặt bằng nhà máy
Có 2 nguyên tắc khi thiết kế tổng mặt bằng nhà máy, đó là nguyên tắc phân vùng và nguyên tắc hợp khối. Dựa vào đặc điểm sản xuất của nhà máy bia ta chọn nguyên tắc khi thiết kế tổng mặt bằng là nguyên tắc phân vùng. Theo nguyên tắc này, nhà máy bia được chia thành 4 khu vực:
- Khu vực sản xuất: Đây là vùng quan trọng nhất, là nơi bố trí các công trình nằm trong dây chuyền sản xuất chính của nhà máy như: phân xưởng sản xuất chính, khu vực lên men, phân xưởng hoàn thiện, các phân xưởng phụ trợ,…
- Khu vực động lực: nơi đặt các công trình như: trạm điện, khí nén, nồi hơi, nước,… phục vụ cho sản xuất của nhà máy.
- Khu vực kho tàng, sân bãi, các công trình phục vụ giao thông:
- Khu vực sinh hoạt văn hoá, hành chính (khu trước nhà máy): Bao gồm: nhà hành chính, y tế, nhà ăn, hội trường, nhà giới thiệu sản phẩm, nhà bảo vệ, nhà để xe, gara ôtô,…
Nguyên tắc phân vùng có các ưu điểm và nhược điểm sau:
- Ưu điểm: thích hợp với các nhà máy, phân xưởng có đặc điểm sản xuất
khác nhau; Dễ dàng quản lý theo nghành, theo công đoạn sản xuất của nhà máy; Bố trí hệ thống giao thông trong nhà máy thuận lợi; Phù hợp với đặc điểm xây dựng ở nước ta, đặc biệt là miền Bắc có khí hậu 4 mùa rõ rệt.
- Nhược điểm: dây chuyền sản xuất và hệ thống đường ống kéo dài, hệ số tổn thất năng lượng lớn, hệ số xây dựng thấp.
Trong đồ án này, em sử dụng nguyên tắc phân vùng để tính toán xây dựng nhà máy.
2. Tính toán kích thước các hạng mục công trình
2.1. Phân xưởng nấu.
Đặc điểm của phân xưởng này là hoạt động phụ thuộc vào các phân xưởng khác nhưng được bố trí riêng biệt để không ảnh hưởng đến các phân xưởng khác. Do quá trình nấu lượng nhiệt tỏa ra nhiều nên phân xưởng được đặt ở cuối hướng gió và gần kho nguyên liệu.
Phân xưởng nấu gồm các thiết bị sau: máy nghiền malt và gạo, nồi hồ hoá, nồi đường hoá, thùng lọc đáy bằng, nồi nấu hoa, thùng lắng xoáy, thùng nước nóng và thùng nước lạnh, thiết bị lạnh nhanh, hệ thống CIP nhà nấu. Dựa vào kích thước các thiết bị có thể xác định được kích thước nhà nấu:
- Chiều dài nhà nấu: 30 m. - Chiều rộng nhà nấu: 18 m. - Chiều cao nhà nấu: 8,0 m.
→ Chọn kích thước phân xưởng nấu là: rộng: 3 x 6 = 18 m, dài: 5 x 6 = 30 m, S = 18 x 30 = 540 m2.
Chọn giải pháp xây dựng:
- Khung nhà xây dựng bằng khung thép Zamil. - Dầm mái dàn thép lắp ghép.
- Sử dụng tôn lợp mái có hệ thống cửa mái để thông gió. - Tường bao dày 250 mm.
- Bước cột: 6 m. - Nền nhà: bê tông.
2.2. Phân xưởng lên men
Phân xưởng lên men được đặt sau phân xưởng nấu và cạnh phân xưởng hoàn thiện để tiện cho việc đưa dịch đường đi lên men và đưa bia trở lại để lọc, bão hòa CO2 và chiết bock, chiết chai, gồm 2 phần : khu nhà lên men và khu đặt tank lên men cách nhau 2m
Phân xưởng lên men bao gồm các thiết bị sau: thùng lên men, thùng gây men cấp 1, cấp 2, thùng chứa và rửa men, CIP trung tâm, phòng thí nghiệm.
Tính toán xây dựng:
- Khu vực nhà lên men (đặt CIP trung tâm, thùng chứa men, các thùng gây men giống và phòng thí nghiệm) : rộng: 2 x 6 = 12 m, dài: 3 x 6 = 18 m, S1 = 12 x 18 = 216 m.
- Khu vực để thùng lên men: rộng: 4 x 4,5 = 18 m, dài: 6 x 4,5 = 27 m, S2 = 18 x 27 = 486 m2.
Chọn giải pháp xây dựng:
- Do các tank lên men có thể tích lớn nên ta bố trí đặt ngoài trời. Gồm có 20 tank, được đặt trên sàn cao 4,2 m bằng bê tông, cốt thép, bố trí thành 4 hàng và 5 cột.
- Phòng thí nghiệm, khu vực đặt CIP trung tâm, thùng chứa men và các thùng gây men giống được xây liền với khu vực để thùng lên men với kết cấu nhà khung thép, khung nhà xây dựng bằng khung thép, dầm mái dàn thép lắp ghép, sử dụng tôn lợp mái có hệ thống cửa mái để thông gió, tường bao dày 250 mm, bước cột: 6 m, nền nhà: bê tông.
2.3. Nhà hoàn thiện sản phẩm.
Nhà hoàn thiện sản phẩm được đặt sau phân xưởng lên men, bao gồm: máy rửa chai, máy chiết chai, máy thanh trùng, máy dán nhãn, máy rửa két, máy xếp két, máy lọc bia, máy rửa bock, chiết bock.
Dựa vào kích thước các thiết bị đã tính trong phần chọn thiết bị và dựa vào các tiêu chuẩn trong xây dựng, ta có diện tích của nhà hoàn thiện sản phẩm: S = 36 x 24 = 864 m2.
2.4. Các phân xưởng phụ trợ và khu vực động lực.
Các phân xưởng phụ trợ và động lực có kết cấu chính là: - Khung nhà xây dựng bằng khung thép.
- Dầm mái dàn thép lắp ghép.
- Sử dụng tôn lợp mái có hệ thống cửa mái để thông gió. - Tường bao dày 250 mm.
*Kho chứa nguyên liệu:
máy (25 ngày), được đặt trên các kệ kê và được vận chuyển bằng băng tải, có đường giao thông để vận chuyển nguyên liệu vào và ra khỏi kho.
Tính diện tích của kho:
Theo phần tính cân bằng sản phẩm, nguyên liệu cần dùng cho 1 ngày là 14629kg malt và 4876 kg gạo. Nguyên liệu mua về được đóng trong bao 50kg.
Số bao malt cần dùng một ngày là: 50 14629
292 bao. Số bao gạo cần dùng một ngày là:
50 4876
98 bao Vậy nguyên liệu trong kho dùng cho một tháng là: (292 + 98) x 25 = 9750 bao.
Cứ 1m² xếp được 2 bao và xếp thành 20 chồng. Vậy 1m² kho chứa được: 2 x 20 = 40 bao.
Do đó, diện tích vùng chứa nguyên liệu là:
40 9750
243,75 m2.
Chiều cao của mỗi bao là 0,3 m, suy ra chiều cao của vùng chứa nguyên liệu là: 0,3 x 20 = 6 m.
Chọn hệ số sử dụng của nhà là 0,7, suy ra diện tích yêu cầu của kho là: Syêu cầu 7 , 0 75 , 243 348 m². Diện tích giao thông đặc biệt:
Sgiao thông = 20% x Syêu cầu = 0,2 x 348 = 70 m². Vậy diện tích thiết kế kho là :
Sthiết kế = Syêu cầu + Sgiao thông + Smở rộng = 418 m² + Smở rộng . → Chọn kích thước nhà kho: rộng: 4 x 6 = 18 m, dài: 6 x 6 = 36 m,
Sthực = 24 x 36 = 864 m2.
* Kho thành phẩm:
Kho thành phẩm được đặt gần nhà hoàn thiện sản phẩm để tiện cho việc vận chuyển sản phẩm về kho.
- Số bock chiết trong một ngày là: 1000 bock/ngày.
- Do bia thành phẩm được xuất kho đưa ra thị trường tiêu thụ ngay nên ta tính diện tích kho chứa số lượng bock của 3 ngày sản xuất. Tổng số bock có trong kho chứa là: 1000 x 3 = 3000 bock.
- Tỷ lệ diện tích chứa bock là 4 bock/m2, các bock xếp thành 3 tầng chồng lên nhau. Vậy diện tích chứa bock là:
3 4 3000
250 m2
- Số lượng chai cần dùng trong một ngày là: 120000 chai. - Mỗi két xếp được 24 chai, vậy số két là:
24 120000
5000 két.
- Do bia sản xuất được đưa ra thị trường tiêu thụ ngay nên lượng bia chứa trong kho không nhiều. Ta tính diện tích kho để chứa được số lượng bia trong 3 ngày sản xuất.
- Tổng số két trong kho chứa là: 5000 x 3 = 15000 két.
- Chiều cao mỗi két bia khoảng 0,3 m, diện tích chiếm chỗ khoảng 0,2 m2/két. Mỗi chồng ta xếp 15 két, vậy diện tích kho là:
S 1500015 x 0,2 = 200 m2
Hệ số sử dụng của kho là 0,7. Vậy tổng diện tích kho chứa thành phẩm là: 7 , 0 200 250 643 m2
→ Chọn kích thước kho sản phẩm là: rộng: 6 x 6 = 36 m, dài: 4 x 6 = 24 m, Sthực = 36 x 24 = 864 m2
* Nhà nồi hơi:
Đặc điểm của nhà này là rất nóng nên phải đảm bảo yêu cầu rộng và có cửa mái để thông thoáng khí.
Chọn kích thước của nhà nồi hơi như sau: chiều rộng 2 x 4,5 = 9 m, chiều dài: 4 x 4,5 = 18 m, diện tích: S = 9 x 8 = 162 m2
* Bãi than, xỉ:
Bãi than, xỉ có mái che, nền ximăng, chọn kích thước là: rộng : 2 x 4,5 = 9 m, dài: 2 x 4,5 = 9 m, diện tích: S = 9 x 9 = 81 m².
Chọn giải pháp xây dựng: tôn nền cao 30 cm, trên lát gạch, xây tường bao
xung quanh cao 60 cm.
Chọn diện tích khu vực này như sau: chiều dài: 3 x 6 = 18 m, chiều rộng: 2 x 6 = 12 m, diện tích: S = 18 x 12 = 216 m².
* Khu xử lý nước cấp:
Chọn diện tích khu vực này như sau: chiều dài 24 m, chiều rộng 12 m, diện
tích: S = 24 x 12 = 288 m².
Bể nước cấp có kết cấu bê tông cốt thép.
* Khu xử lý nước thải:
Bao gồm bể thu hồi nước thải, bể aroten, bể chứa bùn sau xử lý… Các bể này có kết cấu bê tông cốt thép.
Chọn kích thước khu vực này như sau: chiều dài 24 m, chiều rộng 12 m, diện tích: S = 24 x 12 = 288 m2.
* Xưởng cơ điện:
Chọn kích thước nhà: chiều dài 24 m, chiều rộng 12 m, diện tích S = 24 x 12 = 288 m².
* Trạm biến áp:
Được bố trí ở cuối nhà máy, có kích thước: rộng: 6 m, dài: 12 m, diện tích S = 12 x 6 = 72 m2
* Nhà kho chứa chai, bock:
Nhà được bố trí ngay gần phân xưởng hoàn thiện để tiện cho sản xuất.
Chọn kích thước nhà kho: rộng: 2 x 6 = 12 m; dài: 4 x 6 = 24 m; cao: 4,2 m; diện tích: S = 12 x 24 = 288 m2.
2.5. Các công trình phục vụ sinh hoạt
Các công trình phục vụ sinh hoạt được xây dựng phía trước nhà máy (trừ nhà vệ sinh được đặt sau nhà máy và ở cuối hướng gió) để thuận lợi cho việc đi lại, làm việc của cán bộ công nhân viên và khách hàng, đồng thời tạo mỹ quan cho nhà máy. Kết cấu chính của các công trình phục vụ sinh hoạt là nhà khung bê tông cốt thép toàn khối, tường gạch, mái bằng.
* Nhà hành chính:
Nhà hành chính được xây dựng phía trước khu vực sản xuất chính, ngay cổng ra vào để thuận tiện cho cán bộ, công nhân viên đi làm và khách hàng đến giao dịch. Nhà hành chính được xây dựng theo kiểu nhà dân dụng có 2 tầng, gồm các
phòng sau: 1 phòng giám đốc, 2 phòng phó giám đốc, 1 phòng kế toán và tài vụ, 1 phòng kế hoạch, 1 phòng vật tư, 1 phòng công đoàn, 1 phòng quản lý nhân sự, 1 phòng khách, 1 phòng họp,… Nhà hành chính còn có hành lang và cầu thang để đi lại, có nhà vệ sinh.
Chọn kích thước nhà hành chính như sau: - Chiều dài nhà: 24 m.
- Chiều rộng nhà: 12 m.
- Chiều cao mỗi tầng là 3,5m, có hành lang rộng 2 m, cầu thang được bố trí ở giữa nhà rộng 2 m.
- Diện tích nhà hành chính: S = 12 x 24 = 288 m².
* Nhà hội trường, nhà ăn:
Chọn kích thước nhà như sau: chiều rộng: 12 m, chiều dài: 24 m, diện tích nhà: S = 24 x 12 = 288 m².
* Nhà giới thiệu sản phẩm:
Được xây dựng gần cổng chính để thuận tiện cho việc bán và giới thiệu sản phẩm của nhà máy.
Chọn kích thước nhà: chiều dài 24 m, chiều rộng 12 m, cao 3 m, diện tích: S = 24 x 12 = 288 m².
* Gara ôtô:
Ôtô trong nhà máy gồm: 2 xe phục vụ cho ban giám đốc đi lại và giao dịch, 1 ôtô đưa đón nhân viên, 2 ôtô chở sản phẩm và nguyên vật liệu.
Diện tích của gara ôtô là: S = 27 x 9 = 243 m2.
* Nhà để xe:
Nhà để xe đủ cho cán bộ, công nhân viên, khách để cả xe đạp và xe máy. Chọn kích thước nhà để xe như sau: chiều rộng 9 m, chiều dài 18 m, cao 4,2 m, diện tích : S = 18 x 9 = 162 m².
* Nhà bảo vệ:
Kích thước nhà bảo vệ (2 nhà) : chiều dài 6 m, chiều rộng 6 m. Diện tích : S = 2 x 6 x 6 = 72 m².
* Nhà vệ sinh:
Chọn kích thước nhà vệ sinh (2 cái) : chiều rộng: 6 m; chiều dài: 12 m; diện tích: 2 x 6 x 12 = 144 m2.
Bảng tổng hợp các hạng mục công trình
Stt Hạng mục CT (D x R) (m ) DT (m²) Số tầng Ghi chú
1 Kho chứa nguyên liệu 36 x 24 864 1
2 Phân xưởng nấu 30 x 18 540 1
3 Phân xưởng lên men 42 x 18 756 1
4 Phân xưởng hoàn thiện 36 x 24 864 1
5 Kho thành phẩm 36 x 24 864 1 6 Nhà nồi hơi 18 x 9 162 1 7 Nhà khí nén và thu hồi CO2 18 x 12 216 1 8 Khu vực xử lý nước cấp 24 x 12 288 1
9 Khu vực xử lý nước thải 24 x 12 288 1
10 Nhà hành chính 24 x 12 288 2 2 tầng 11 Hội trường 24 x 12 288 12 Nhà giới thiệu sản phẩm 24 x 12 288 1 13 Nhà ăn ca 24 x 12 288 1 14 Gara ôtô 27 x 9 243 1 15 Nhà để xe 18 x 9 162 1 16 Nhà bảo vệ (6 x 6) x 2 72 1 2 phòng 17 Nhà vệ sinh (12 x 6) x 2 144 1 2 nhà 18 Trạm biến thế 12 x 6 72 1
19 Xưởng cơ điện 24 x 12 288 1
20 Kho chứa chai, bock 24 x 12 288 1
21 Bãi than, xỉ 9 x 9 81 1
22 Tổng diện tích xây dựng 7344