Thiết kế nhà máy đường thô hiện đại

Chương 7 TÍNH XÂY DỰNG 7.1. Tính nhân lực lao động 7.1.1. Chế độ làm việc của nhà máy Do điều kiện khí hậu ở nước ta chỉ thuận lợi cho việc trồng mía và thu hoạch theo mùa. Do đó, các nhà máy đường đều sản xuất theo mùa vụ, mỗi vụ khoảng 6 đến 7 tháng, từ tháng 11 năm này đến tháng 5,6 năm sau. Trong thời gian hoạt động của nhà máy, công nhân làm việc với chế độ 3ca/ngày, sau mỗi vụ sản xuất, nhà máy có kế hoạch tu bổ, sữa chữa lớn. 7.1.2. Thời gian hoạt động sản xuất của nhà máy Nhà máy nghỉ 5 tháng trong đó có 1 tháng sửa chữa, vậy thời gian mở cửa của nhà máy là 8 tháng: 365 – 120 = 245 (ngày mở cửa). Thời gian sữa chữa + thời gian ngừng do sự cố + ngừng do kỹ thuật là 50 ngày. - Thời gian nhà máy sản xuất ra sản phẩm: 245 – 50 = 195 (ngày/vụ). Số ngày làm việc theo lịch: 245(ngày). Số ngày làm việc thực sự: 245–(ngày lễ + chủ nhật)= 245-(10 + 28) = 207 (ngày). Hệ số điều tiết nhân lực (K) được tính như sau: K = số ngày làm việc theo lịch/số ngày làm việc thực sự = 245/207 = 1,184 7.1.3. Số công nhân trực tiếp sản xuất trong phân xưởng 7.1.3.1. Số công nhân làm việc theo ca trong ngày Bảng7.1. Số công nhân làm việc trong một ca và một ngày TT Nhiệm vụ Mỗi ca (người) Số ca Mỗi ngày (người) 1 Cân mía và xác định chữ đường 2 2 4 2 Cẩu mía 2 3 6 3 Phục vụ sân mía, khu vực ép 4 3 12 4 Khu vực ép 5 3 15 5 Trung hòa, bốc hơi, gia nhiệt 6 3 18 6 Lọc chân không 2 3 6 7 Lắng trong 1 3 3 8 Lọc ống 2 3 6 9 Nấu đường và trợ tinh 6 3 18 10 Li tâm A, B, C 9 3 27 11 Phân tích nước ngưng 1 3 3 12 Bơm mật, hồ B, hồi dung C 1 3 3 13 Sấy đường, làm nguội 1 3 3 14 Đóng bao, bảo quản 12 3 36 15 Hóa nghiệm 4 3 12 16 Trạm bơm 2 3 6 17 Xưởng điện 3 3 9 18 Lò hơi, phục vụ lò hơi 5 3 15 Tổng 69 205 7.1.3.2. Công nhân hợp đồng Do sản xuất theo mùa vụ, để tiết kiệm chi phí trả lương cho công nhân những tháng nhà máy không hoạt động, hoặc đột xuất cần nhân lực tạm thời cho sản xuất, cho nên ngoài công nhân sản xuất của nhà máy còn tuyển thêm một số công nhân hợp đồng, chỉ trả lương khi nhà máy có hoạt động sản xuất. - Số lượng công nhân hợp đồng bằng 25% so với công nhân trực tiếp sản xuất: CHĐ =205 x 25% = 51,25. Chọn 52 (người). - Công nhân chính thức sản xuất của nhà máy: CCT = 205 - 52 = 153 (người). - Số công nhân biên chế : CBC = K .CCT = 1,184 x 153 = 181 (người). - Số công nhân trực tiếp sản xuất: C = CBC + CHĐ = 181 + 52 = 233 (người). - Công nhân cơ điện bằng 10% tổng số công nhân: CCĐ = 0,1.233 = 23,3. Chọn 23( người). - Số công nhân lái xe : 22 (người). Nhà máy tự trang bị 20 chiếc xe tải, 2xe hành chính còn lại sẽ thuê thêm xe tải khi đến vụ sản xuất. Vậy tổng số công nhân ở khâu sản xuất là: CT1 = C + CLX + CCĐ = 233 + 23 + 22 = 278 (người). 7.1.3.3. Các lao động khác Bảng 7.2. Các lao động khác TT Nhiệm vụ Mỗi ca (người) Số ca Mỗi ngày (người) 1 Công tác thu mua 4 3 12 2 Quản lí kho, thủ kho 3 2 6 3 Bảo vệ nhà máy 4 3 12 Tổng cộng (CT2) 11 30 7.1.3.4. Cán bộ gián tiếp quản lí: làm 1 ca. Lấy bằng 10 % tổng số công nhân CCB = 10 %(CT1 + CT2) = 10 % (278 + 30 ) = 30,8. Chọn 31 (người). Tổng số cán bộ công nhân viên của nhà máy: CT = CT1 + CT2 + CCB = 278 + 30 + 31 = 339 (người). Số công nhân ca đông nhất = số công nhân sản xuất 1 ca + công nhân cơ điện/3 + các lao động khác + lái xe/3 + nhân viên hành chính = 69 + 23/3 + 22/3 + 31 + 11 = 126 (người). 7.2. Các công trình xây dựng của nhà máy 7.2.1. Phân xưởng chính L x W x H = 90 x 30 x 20 (m) 7.2.2. Phần xây dựng ngoài phân xưởng. 7.2.2.1. Khu lò hơi Khu lò hơi nằm phía sau khu sản xuất chính (sau khu ép), có kích thước : L x W x H = 30 x 18 x 18 (m) 7.2.2.2. Nhà làm mềm nước: L x W x H = 15 x 10 x 4 (m) 7.2.2.3. Xưởng điện: L x W x H = 15 x 10 x 8 (m) 7.2.2.4. Trạm biến áp: L x W x H = 6 x 6 x 4 (m) 7.2.2.5. Xưởng cơ khí : L x W x H = 26 x 18 x 18 (m) 7.2.2.6. Kho chứa đường thành phẩm Lượng đường sản xuất được trong ngày ( cát A) G1 = 756,968 ( tấn/ngày). Độ ẩm đường trước và sau khi sấy W1 = 0,5%,W2 = 0,1%. Vậy ta có lượng đường cát sản xuất được trong ngày (sau khi sấy) G2 là: G2 = G1 x (tấn/ngày). Kho có khả năng chứa sản phẩm trong 7 ngày. Giả thiết 1m3 kho chứa được 10 bao 50 kg. Thể tích sử dụng của kho với hệ số j = 0,8 , suy ra : . Kho có khả năng chất cao 4 (m), do đó diện tích kho cần xây dựng : Skho = (m2). Chọn chiều dài L = 60(m), chiều rộng: W = . Chọn kích thước kho : L x W x H = 60 x 55 x 12 (m) 7.2.2.7. Nhà kiểm tra chữ đường: L x W x H = 6 x 4 x 4 (m) 7.2.2.8. Nhà cân mía Lắp kính 4 mặt để quan sát, với 2 bàn cân, kích thước: L x W = 10 x 6 x 6 (m). 7.2.2.9. Bãi mía Bãi mía lấy sức dự trữ cho 2 ngày. Chiều cao đống mía chất được : 5m Chọn hệ số chứa đầy : j = 0,8. Với giả thiết 1 (m3) mía tải nặng 1 tấn. Diện tích bãi mía: S = =1800 (m2). Chọn kích thước bãi mía: L x W = 60 x 30 (m) 7.2.2.10. Khu xử lý mía: L x W x H =36 x 8 x 6 (m) 7.2.2.11. Kho chứa vôi: Số lượng vôi dùng trong ngày: 2,34 tấn/ngày.[Cân bằng vật chất] Dự trữ trong cho 30 ngày, nên số lượng vôi chứa trong kho: 70,2 tấn Giả thiết 1 (m3 ) chứa được 10 bao 50 kg, với hệ số chứa đầy là j = 0,8. Vậy thể tích kho sử dụng: V = (m3). Kho có khả năng chất cao 4 (m). Vậy diện tích kho: S = (m2) Chọn kích thước kho : L x W x H =11 x 4 x 6 (m). 7.2.2.12. Nhà xử lí vôi: L x W x H = 10 x 6 x 5 (m) 7.2.2.13. Bể lắng Lượng nước cần lắng hàng ngày bằng lượng nước nhà máy cần cung cấp: 744% so với mía [5, tr 296] Lượng nước cần lắng hàng ngày: 744%.3600 = 26784 (tấn/ngày). Lấy thời gian lưu trong bể là 4 h, hệ số chứa đầy là j = 0,8. Chọn chiều cao của bể là 7 (m) . Với =998 (kg/m3). Suy ra diện tích bể lắng là: S = (m2) Chiều dài bể L = 30 (m), chiều rộng W = 798,74/30 = 26,625 (m) Chọn 2 bể lắng với kích thước mỗi bể là: L x W x H = 20 x 20 x 7 (m) 7.2.2.14. Bể lọc Lượng nước lọc trong ngày = 177 % so với mía [5, tr 295] Lượng nước lọc = 177 %.3600 = 6372 (tấn/ngày). Chọn chiều cao bể : 4 m. Hệ số chứa đầy j = 0,5, chọn hai bể. Ta có diện tích mỗi bể lọc: S = (m2). Chọn kích thước bể: L x W x H = 10 x 7 x 4 (m). 7.2.2.15. Bể mật rỉ Có khả năng chứa mật rỉ trong 20 ngày, chọn hệ số chứa đầy j = 0,8. Lượng mật rỉ trong ngày: 144,935 tấn/ngày. [Cân bằng vật chất] Với Bx = 85 %, khối lượng riêng của mật rỉ: d = 1447,94 kg/m3 = 1,4489 tấn/m3 Thể tích bể chứa : v = = 2502,642 m3 Sử dụng 2 bể hình trụ có kích thước như sau : D x H = 12 x 11 (m) 7.2.2.16. Nhà chứa dụng cụ cứu hỏa: L x W x H = 6 x 4 x 4 (m) 7.2.2.17. Đài nước: D x H = 10 x 8 (m). Đặt trên hệ thống chân đế cao 20m. 7.2.2.18. Trạm bơm nước: L x W x H = 10 x 6 x 4 (m) 7.2.2.19. Kho vật tư: L x W x H = 12 x 10 x 6 (m) 7.2.2.20. Nhà hành chính Được tính trên cơ sở số người làm việc hành chính nơi điều hành nhà máy : - Ban giám đốc : 4 người x 24 (m2/ người ) = 96 (m2) - 7 phòng làm việc : 28 người x 5 (m2/người ) =140 (m2) - Phòng họp : 48 (m2) - Phòng truyền thống : 48 (m2) - Phòng đoàn thể : 36 (m2) - Phòng lưu trữ : 24 (m2) - Phòng y tế : 24 (m2) - Phòng sách, báo chí : 36 (m2) Vậy tổng cộng : 452 (m2) Chọn thiết kế nhà 1 tầng, kích thước: L x W x H = 40 x 12 x 4 (m). 7.2.2.21. Hội trường Tính cho toàn bộ công nhân viên nhà máy. Ta có tổng số cán bộ công nhân viên của nhà máy là 339 người. Tiêu chuẩn mỗi người là 3 m2 (tính cho cả lối đi và sân khấu của hội trường). Shội trường = 339 x 3 = 1017 (m2). Thiết kế nhà 1 tầng: L x W x H = 51 x 20 x 6 (m) 7.2.2.22. Nhà bảo vệ: Kích thước phòng: L x W x H: 6 x 4 x 4 (m) 7.2.2.23. Nhà để ôtô Tổng số xe là 20 chiếc tải và 2 xe con phục vụ bộ phận điều hành nhà máy. Theo tiêu chuẩn xe ôtô vận tải cần 18 - 27 (m2/chiếc). Chọn 20 (m2) , hệ số chứa đầy 0,7. Vậy Snhà để xe = (m2). Chọn kích thước: L x W x H = 40 x 17 x 8 (m) 7.2.2.24. Nhà để xe CBCNV Tính cho số người làm việc trong 1 ca đông nhất là 126 người. Diện tích cho 2 xe máy là 1,5 (m2). Chọn hệ số chứa đầy là j = 0,8. Vậy diện tích nhà để xe: Sxemáy = (m2) . Chọn kích thước: L x W x H = 15 x 8 x 4 (m) 7.2.2.25. Nhà ăn Tính cho 2/3 lượng công nhân trong ca đông nhất tiêu chuẩn 2,25 (m2/người) . Diện tích cần xây dựng : 126 x 2/3 x 2,25 = 189 (m2). Chọn kích thước nhà ăn : L x W x H = 20 x 11 x 4 (m). 7.2.2.26. Nhà tắm Tính cho 2/3 số công nhân đông nhất trong ca, với tiêu chuẩn 6 người/phòng. Phòng có kích thước : 1,2 x 1,2 x 2 (m) Số lượng nhà tắm là : (nhà). Diện tích nhà tắm là: 14 x1,2 x 1,2 = 20,16 (m2) Chọn L x W x H = 6 x 4 x 4 (m). 7.2.2.27. Nhà vệ sinh Lấy tiêu chuẩn 15 người/nhà, tính cho số công nhân đông nhất trong 1 ca Số lượng nhà vệ sinh :126/15 = 8,4 lấy 9 (nhà). Chọn kích thước mỗi nhà: 1,4 x1,2 x 4 (m). Diện tích: 9 x 1,4 x 1,2 = 15,12 (m2). Kích thước khu nhà vệ sinh L x W x H = 6 x 3 x 4 (m) 7.2.2.28. Bãi chứa xỉ: L x W = 10 x 8 (m). 7.2.2.29. Nhà chứa bã mía : L x W x H = 18 x 12 x 8 (m). 7.2.2.30. Công trình xử lí nước thải L x W = 35 x 2 Vậy tổng diện tích công trình xây dựng cơ bản = 14901 (m2) . 7.4. Tính khu đất xây dựng nhà máy 7.4.1. Diện tích khu đất [ 10, tr 44] Trong đó : Fxd : Tổng diện tích các công trình (m2) Kxd : Hệ số xây dựng ( %) Nhà máy thực phẩm thì hệ số Kxd = 20÷50%. Chọn Kxd = 40 %. [10, tr 44] (m2). Diện tích mở rộng của khu đất: Fmr = 30% Fxd = 14901 x 30% = 4470,3 (m2). Tổng diện tích khu đất = Fkd + Fmr = 41722,8 (m2). Chọn khu đất có kích thước chữ nhật có diện tích 41850 (m2). Với L x W = 270 x 155 (m) 7.4.2. Tính hệ số sử dụng của nhà máy (%) [ 8, trang 44] Fsd : diện tích sử dụng khu đất Fsd = Fxd + Fhl + Fcx + Fgt + FB Fxd : 14901 (m2) Fhl : Diện tích hành lang; Fhl = 0,05 Fkd = 0,05 x 41850 = 2092,5 (m2) FCx : Diện tích trồng cây xanh : 0,05 Fkd = 2092,5 (m2) Fgt = 0,1 x Fkd = 0,1 x 41850 = 4185 (m2) FB : Diện tích bãi lộ thiên, xử lý nước thải, bãi chứa bã bùn, bãi chứa xỉ vôi, xỉ lò, bãi củi cho lò hơi, bãi dầu FO, .... FB = 0,1 Fkd = 0,1 x 41850 = 4185 (m2). Fsd = 27456 (m2). Chương 8 TÍNH HƠI - NƯỚC 8.1. Tính hơi Theo tính toán ở phần cân bằng nhiệt, lượng hơi đốt dùng là: D = 93272,502 kg/h = 93,273 tấn/h Bã mía dùng để đốt lò hơi và cung cấp hơi cho tua-bin, sau khi tuabin sử dụng hơi cao áp, sẽ thải ra hơi thải có áp lực và nhiệt độ thấp, phối hợp với hơi đã giảm áp của lò hơi, để cung cấp cho các bộ phận sử dụng nhiệt của nhà máy. Lượng hơi tiêu hao cực đại của tuabin: 18 tấn/h Pmax = 24 KG/cm2, Pmin = 18 KG/cm2 Để đảm bảo cung cấp hơi cho những lúc cao điểm lượng hơi cần thiết phải sản sinh: DSS =1,2 .D = 1,2 . 93,273 = 111,928 tấn/h Chọn lò hơi kiểu KBP có đặc tính kỹ thuật như sau: - Sản lượng hơi định mức: Dđm = 41 tấn/h - Áp suất hơi ra khỏi lò : P = 13 at - Nhiệt độ hơi quá nhiệt : 191 ± 5 0C - Nhiệt độ nước cấp : 119 0C - Kích thước: 70000 x 3200 x3400 - Số lượng lò hơi : 3 cái. 8.1.1. Cân bằng chất đốt cho lò hơi Hiệu suất dự kiến của lò hơi ở điều kiện bình thường, khi nhiệt hàm bã 2340 (Kcal/kg) là 90 %. - Lượng bã trong ngày : mb = 819,566 tấn/ngày = 34,149 tấn/h [CBVC] - Độ ẩm bã : 50,2 % . - Nhiệt lượng riêng của hơi ở P = 13 at và t0 = 191 0C là: 664,4 kcal/kg [1, tr 318]. - Nhiệt lượng riêng của nước cấp vào lò là: 110 (Kcal/kg) [1, trang 312] Vậy lượng nhiệt bã cần cung cấp cho lò hơi là: 664,4 – 110 = 554,4 (Kcal/kg). - Tỷ lệ hơi bã : γ ==3,799 kg hơi/kg bã. - Lượng hơi sản xuất trong 1 giờ : D' = 1,1 .Dss = 1,1 .111,928 = 123,121 tấn/h . - Lượng bã tiêu thụ : 123,121/3,799 = 32,409 tấn/h. - Lượng bã thừa : 34,149 – 32,409 = 1,74 tấn/h. 8.1.2. Tính nhiên liệu phụ trợ lúc không đủ bã hay khởi động lò Dùng dầu FO, theo quy chuẩn là dùng 3,4 kg dầu FO cho 1 tấn đường thành phẩm. Năng suất theo đường thành phẩm 355,564 tấn / ngày [CBVC] Lượng dầu dùng là:GD = 3,4355,564 = 1208,856 kg /ngày = 50,369 kg/h 8.2. Tính nước Tùy theo yêu cầu công nghệ đối với các bộ phận, thiết bị khác nhau, lượng nước, chất lượng cũng khác nhau. Thông thường nước trong nhà máy đường có các dạng sau : 8.2.1. Nước lắng trong Bảng 8.1. Các bộ phận sử dụng nước lắng trong và lượng nước TT Bộ phận % so với mía Khối lượng ( tấn /ngày) 1 Tháp ngưng tụ của cô đặc và nấu đường 1000 3600 2 Tháp ngưng tụ của lọc chân không 50 1800 3 Dập xỉ và khử bụi lò hơi 4 144 4 Nước cho vệ sinh công nghiệp 50 1800 5 Nước cứu hỏa 5 180 6 Nước vệ sinh cá nhân 25 900 7 Nước đi lọc trong 177 6372 8 Nước cho những nhu cầu khác 10 360 Tổng 1321 47556 8.2.2. Nước lọc trong Nước lắng trích một phần đi lọc sạch các tạp chất, những bộ phận sử dụng nước lọc trong như sau: Bảng 8.2. Các bộ phận sử dụng nước lọc trong và lượng nước TT HẠNG MỤC % so với mía Khối lượng (Tấn/ ngày) 1 Nước làm nguội trục ép 22 792 2 Nước làm nguội tuabin 17 612 3 Nước làm nguội bơm 48 1728 4 Nước làm nguội trợ tinh 8 288 5 Nước cho phòng thí nghiệm 2 72 6 Nước đi khử độ cứng để cấp cho lò hơi 45 1620 7 Nước pha vào nước ngưng để có nước nóng 20 720 8 Những nhu cầu khác 15 540 Tổng 177 6372 8.2.3. Nước ngưng tụ Đây là nước do hơi đốt của các thiết bị trao đổi nhiệt ngưng tụ lại, thường là nước nóng rất sạch, nhất là nước ngưng của nồi cô đặc đầu tiên cũng như nước ngưng của các thiết bị dùng hơi trực tiếp từ lò hơi. Nước ngưng tụ của các thiết bị trao đổi nhiệt, dùng hơi thứ của hiệu cô đặc, có thể chứa một lượng nhỏ đường, .... Lượng nước ngưng tổng cộng trong nhà máy đường mía chiếm 145% so với mía. Trong đó 75% là nước ngưng tụ từ hơi sống (hơi thải tuabin, hơi giảm áp… ) và 70% từ hơi thứ của hệ thống cô đặc [6, tr 295] Theo năng suất nhà máy, lượng nước ngưng tụ tổng cộng là : G = (3600 x 145)/100 = 5220 (tấn/ngày). Lượng nước lọc để pha thêm vào nước ngưng tụ, 20% so với mía [6, tr 295] G1 = 20 %. 3600 = 720 (tấn/ngày) Lượng nước nóng tổng cộng: GT = G + G1 = 5220 + 720 = 5940 (tấn/ngày). Bảng 8.3. Sử dung nước ngưng tụ trong nhà máy TT Sử dụng % so với mía Khối lượng ( tấn/ngày) 1 Cung cấp cho lò hơi 30 1080 2 Nước thẩm thấu 28 1008 3 Nước rửa cặn lọc 20 720 4 Nước hòa vôi 4 144 5 Nước hòa mật loãng 4,5 1620 7 Nước rửa nồi nấu đường 10 360 8 Nước hòa tan đường cát B,C 4 144 9 Nước chỉnh lí nấu đường 5 180 10 Nước vệ sinh cá nhân 20 720 11 Nước cho nhu cầu khác 38,5 1386 Tổng 164 5904 8.2.4. Nước ở tháp ngưng tụ Đây là hỗn hợp nước làm lạnh tháp ngưng và nước ngưng tụ của hơi thứ ở công đoạn nấu đường và cô đặc. Lượng nước này được đi làm nguội tự nhiên rồi một phần được sử dụng lại. Lượng nước lắng trong dùng làm lạnh tháp ngưng ở hệ cô đặc, nấu đường Gll = 3600 + 1800 = 37800 (tấn /ngày). Ở tháp ngưng tụ, lượng hơi thứ ngưng tụ thành nước chiếm 28 % so mía [5, tr 296]. Vậy lượng nước ngưng tụ từ hơi thứ: 28 %. 3600 = 10080 (tấn /ngày). Lượng nước ra khỏi thiết bị ngưng tụ là : 37800 + 1008 = 38808 (tấn / ngày). Lượng nước ngưng tụ sử dụng lại, khoảng 600 % so với mía [5, tr 296]. Gsdl = 600 % . 3600 = 21600 (tấn/ngày). Vậy lượng nước tổn hao trong quá trình làm nguội tự nhiên là: Gll – Gsdl = 37800 -21600 =16200 (tấn/ngày). 8.2.5. Nước thải của nhà máy Nước thải của nhà máy đường bao gồm : Bảng 8.4. Nước thải của nhà máy đường TT Nguồn thải % so với mía Khối lượng (tấn/ngày) 1 Nước làm nguội máy ép, bơm, tuabin 87 3132 2 Nước vệ sinh công nghiệp 50 1800 3 Nước vệ sinh cá nhân 45 1620 4 Nước của phòng hóa nghiệm 2 72 5 Nước ở tháp ngưng tụ ra ( 1 phần ) 478 17208 6 Nước dập xỉ 4 144 7 Nước làm nguội trợ tinh 8 288 8 Nước cứu hỏa 5 180 9 Nước cho nhu cầu khác 63,5 2286 Tổng 742,5 26730