Tài liệu thiết kế công nghệ và nhà máy

Việc bố trí các xí nghiệp, khu công nghiệp cũng như mối liên hệ qua lại của chúng với các hệ thống khác của thành phố được xác định bởi nhiều yêu cầu khác nhau: vấn đề chiếm đất của địa

Chương 1 – ĐẠI CƯƠNG VỀ THIẾT KẾ

I – Vai trò và tầm quan trọng của công tác thiết kế

Nhờ có thiết kế thì nhà máy, xí nghiệp mới ra đời.

Việc bố trí các xí nghiệp, khu công nghiệp cũng như mối liên hệ qua lại của chúng với các hệ thống khác của thành phố được xác định bởi nhiều yêu cầu khác nhau: vấn

đề chiếm đất của địa phương, của thành phố và những vấn đề khoa học công nghệ,

kỹ thuật, giao thông, vận tải, môi trường, lịch sử, văn hóa xã hội…

 Khi thực hiện công tác thiết kế thì sẽ lựa chọn địa điểm phù hợp để xây dựng nhà máy.

Thiết kế làm cho sản xuất phát triển, nâng cao hiệu quả kinh tế

* Thiết kế nhà máy là khâu nối liền giữa những thành tựu khoa học

và sáng tạo vào thực tế sản xuất nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế  Nhiệm vụ của thiết kế là chuyển kết quả nghiên cứu vào ứng dụng thực tế, cho sản phẩm ra đời và tồn tại được.

* Thiết kế nhà máy mới hoặc cải tạo nâng cấp nhà máy cũ làm tăng năng suất của nhà máy.

* Công nghiệp giữa vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế, qua sản xuất công nghiệp sản phẩm sẽ có chất lượng và giá trị cao hơn nhiều so với sản phẩm thô.

Ví dụ

+ Ứng dụng các thành tựu khoa học trong thiết kế như: trước đây thanh trùng, tiệt trùng bằng phương pháp nhiệt (sử dụng hơi nước)  hiện nay thanh trùng, tiệt trùng bằng phương pháp chiếu xạ.

+ Hệ thống quản lý chất lượng của nhà máy.

+ Tận dụng phế liệu của nhà máy  Tăng hiệu quả kinh tế của nhà máy, giảm chi phí cho việc xử lý chất thải.

* Thiết kế đòi hỏi phải chính xác, tỉ mỉ để tránh gây những hậu quả nghiêm trọng khi xây dựng nhà máy.

* Thiết kế phải tuân theo tiêu chuẩn trong nước và quốc tế.

II – Phân loại thiết kế

1 Thiết kế sửa chữa, mở rộng phải cải tiến một phân xưởng sản xuất (dựa trên mặt bằng của nhà máy cũ) (thường gặp)

* Thiết kế đổi mới công nghệ, đổi mới thiết bị và máy, thiết kế mở rộng thêm phân xưởng, nhà máy (khi thiết kế mới nhớ căn cứ yêu cầu phát triển để dự trữ đất mở rộng).

* Các bước thực hiện:

- Thu thập số liệu và các dữ liệu của nhà máy.

- Tận dụng cơ sở vật chất của nhà máy.

 Phân tích đánh giá số liệu, yêu cầu của khách hàng

 Đưa ra phương án thực hiện

Cải tiến phân xưởng sản xuất cũ dựa trên mặt bằng nhà máy cũ

Thiết kế đổi mới công nghệ, máy móc

Mở rộng phân xưởng, nhà máy

Thiết kế tại địa điểm được lựa chọn với năng suất

yêu cầu đáp ứng các điều kiện cụ thể (khí hậu, nguồn năng lượng, điều kiện giao thông, mặt bằng xây

dựng,…)

Nhiều lựa chọn cho thiết bị, máy móc

Nhiều lựa chọn cho bố trí, tổ chức sản xuất

Dễ dàng tuân thủ quy chuẩn cần thiết (ISO, HACCP,…)

Khác biệt trong thiết kế nhà máy thực phẩm

Thực phẩm phải an toàn, không gây ngộ độc cho người sử dụng

Rất nhiều thực phẩm vẫn còn là các cơ thể sống hoặc còn hoạt tính sinh học trong thời gian dài sau khi thu hoạch hay giết mổ

Nguyên liệu thực phẩm dễ hư hỏng, thời gian

bảo quản ngắn vì thực phẩm dễ bị vi khuẩn tấn

công, bị sâu mọt hay mốc

Thực phẩm dễ bị biến đổi tùy thuộc vào nhiệt độ, pH, hoạt độ nước, độ chín, cách bảo quản, độ nhiễm

khuẩn, cách thức thu hoạch, vận chuyển,…

Trong sản xuất sản phẩm lên men, cần đảm bảo các điều kiện để quá trình lên men thuận lợi

Nhiều nguyên liệu thực phẩm chỉ tồn tại theo mùa vụ, cần lưu ý đến nguyên liệu thay thế để tận dụng công suất nhà máy

Nguyên liệu thực phẩm cùng loại có thể có

thành phần hóa học và sinh hóa khác nhau tùy thuộc vào mùa vụ, độ chín, khí hậu,…

Thực phẩm thường tồn tại ở thể đặc, sự truyền nhiệt và truyền khối không giống trong môi chất lỏng hay hơi. Động học quá trình vô hoạt vi 

khuẩn và enzyme trong quá trình chần, hấp hay  tiệt trùng thực phẩm luôn liên hệ chặt chẽ với

hiệu quả truyền nhiệt

Nước thải từ quá trình sản xuất thực phẩm có chỉ số BOD cao

Thành phần thực phẩm có xu hướng phản ứng với nhau để tạo ra thành phần mới có thể ảnh hưởng tới phẩm chất của sản phẩm sau này

Sản xuất thực phẩm cũng là một nghệ thuật

III – Tổ chức công tác thiết kế

Đây là một công việc phức tạp có nhiều người tham gia, cần có một người chủ trì đủ trình độ chuyên môn, biết tổ chức làm việc theo

nhóm, phân công hợp lý, tiết kiệm thời gian mà vẫn đảm bảo chất lượng thiết kế.

STT Nội dung công tác

thiết kế

Thời gian (tuần)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

1 Thống nhất nội dung kế hoạch

2 Tìm và phân tích tài liệu

3 Chọn địa điểm xây dựng

4 Hoàn thành, thông qua sơ bộ

14 Đánh máy, hoàn thành bảng thuyết minh

15 Nghiệm thu thiết kế

Biểu đồ phân bố thời gian và nội dung thiết kế (16 tuần)

Tuần 1: CV1 – Tên gọi, mục đích của nhà máy

Tuần 7 – 10: CV6 – Bố trí thiết bị trong phân xưởng, chỉ rõ quan hệ giữa các

nhóm thiết bị trong phân xưởng.

Tuần 10, 11: CV7 – Bao gồm cả những công trình phụ trợ như nhà xe, nhà

Tuần 11 - 14: CV13 – Các bản vẽ mặt bằng nhà máy, địa điểm, quy trình công

nghệ sản xuất, cấu tạo một số thiết bị chính trong nhà máy Tuần 12 - 15: CV14 – Mặt bằng phân xưởng, công nghệ, đường dây điện.

Tuần 15, 16: CV15

Bảng nhiệm vụ thiết kế là một tài liệu không thể thiếu trong công tác thiết kế Bảng nhiệm vụ này thường do người đặt thiết kế (cơ quan chủ quản đầu tư, ban giám đốc nhà máy) đề

ra hoặc do cả hai bên A và B thảo ra.

IV – Nhiệm vụ thiết kế

Nội dung bảng nhiệm vụ thiết kế gồm:

-Lý do, cơ sở, căn cứ pháp lý, văn bản liên quan, quyết định của cơ quan có thẩm quyền, các hợp đồng.

-Tên gọi, nhiệm vụ, mục đích chính của nhà máy.

-Năng suất hoạt động của nhà máy.

- Các loại sản phẩm cần sản xuất và yêu cầu về chất lượng, mẫu mã, năng suất đối với từng loại sản phẩm và năng suất chung của nhà

máy.

• Các nhiệm vụ khác của nhà máy nếu có.

• Vùng và địa điểm xây dựng nhà máy  Địa điểm có bị giải tỏa? Đúng qui hoạch chưa? Có đảm bảo an toàn vệ sinh môi trường?

An toàn PCCC?

• Cơ sở hạ tầng của nhà máy.

• Số liệu chính để tiến hành thiết kế cụ thể: quy mô nhà máy (mức

độ cơ giới hóa, tự động hóa), nguồn cung cấp nguyên liệu, nhiên liệu, điện nước, nhân lực, cơ sở hạ tầng  Dự kiến tổng vốn đầu

tư, dự kiến giá thành sản phẩm, số ca làm việc trong một ngày, số ngày làm việc trong một năm  Dự kiến năng suất.

• Dự kiến thời gian hòa chỉnh thiết kế, thời gian thi công, hoàn

thành và lần lượt đưa công trình vào hoạt động, xác định vốn đầu

tư  Thời gian hoàn vốn.

V – Các giai đoạn thiết kế

Thiết kế sơ bộ

Thiết kế kỹ thuật

Thiết kế thi công

(nếu thiết kế sơ bộ chính xác có thể bỏ qua)

Thiết kế

sơ bộ

* Làm rõ những khái niệm, những điều kiện hợp lý của địa điểm xây dựng nhà máy được lựa chọn.

* Thiết kế phần mềm công nghệ gồm: nguyên liệu (rắn, lỏng hay khí để xây dựng kho chứa nguyên liệu); thiết kế sản phẩm (phương

pháp kiểm tra, bảo quản, thời gian bảo quản)

Cụ thể hóa các nội dung

nêu lên trong bảng

nhiệm vụ thiết kế

 Thiết kế công nghệ là lựa chọn, thiết lập qui trình công nghệ cho nhà máy, thuyết minh mục đích, nhiệm vụ của từng quá trình, tính toán cân bằng (vật chất) cho từng quá trình, xác định nguồn cung cấp nguyên liệu.

* Cơ sở hạ tầng: xác định nguồn cung cấp nguyên liệu, điện, nước, giao thông, chủ trương, chính sách nhà nước đối với đầu tư.

* An toàn vệ sinh lao động:

+ Bố trí phân xưởng có hợp lý không: ước tính kích thước và diện tích xây dựng của các loại công trình  Đưa ra giải pháp kết cấu kiến trúc công trình Tính toán số lượng xây cất, xác định vốn đầu tư

 Đề ra khả năng điều kiện thi công nhà máy  Thời hạn xây dựng

 Thời hạn đưa công trình vào hoạt động.

* Sử dụng hệ thống kiểm tra an toàn vệ sinh, chất lượng nào?

- Thời gian hoàn vốn.

- Ngoài ra nêu lên các nhược điểm  Thuyết minh phải được trình bày theo tiêu chuẩn của sách, tài liệu khoa học.

* Nội dung và tài liệu của thiết kế sơ bộ gồm: bản thuyết minh , các bản vẽ

Xúc tích, gọn, đúng văn phạm, các số liệu tính toán đưa về bản, sơ đồ, đồ thị Bản thuyết minh gồm các phần sau:

+ Phần tổng quát

+ Phần công nghệ

+ Phần xây dựng

Phần tổng quát

Giới thiệu tóm tắt phần thiết kế sơ bộ thông qua nội dung thiết kế.

- Trình bày, lý giải, lập luận các nội dung đưa ra.

- Trình bày một số phương án lựa chọn  Lý do chọn phương án tối ưu Trong quá trình lựa chọn phải quan tâm đến: khoa học, kinh tế, thực tế.

- Trình bày lý giải việc lựa chọn địa điểm, lập luận kinh tế kỹ thuật và cơ

sở để nhà máy ra đời.

Phần công nghệ

Trình bày về các nguyên liệu chính, nguyên liệu phụ, phụ gia, nêu lên những đặc điểm, tính chất của nguyên liệu  Các phương pháp xử lý sơ bộ, bảo quản nguyên liệu  Trình bày phương án lựa chọn qui trình công nghệ hợp lý.

Phần công nghệ

- Mô tả công nghệ, tính cân bằng vật chất (nguyên liệu và sản phẩm của quy trình) Nêu các phương pháp kiểm tra nguyên liệu, sản phẩm và kiểm tra theo dõi sản xuất.

- Nêu rõ mức độ cơ giới hóa, tự động hóa, nếu có thể thì so sánh với các nhà máy hiện đại trong nước và ngoài nước.

Xem lại Học phần Vẽ kỹ thuật

Thiết kế kỹ

thuật

(nếu thiết kế sơ bộ chính xác có thể bỏ qua)

Thiết kế thi

công

1 Phần chung

(a) Lập luận chứng kinh tế kỹ thuật;

(b) Bố trí sơ đồ mặt bằng tổng thể và giao thông nội bộ

2 Phần thiết kế kỹ thuật

3 Bản vẽ

THUẬT

1 Chọn sơ đồ công nghệ

2 Chọn và tính toán các máy móc – thiết bị, nhân lực

3 Tính điện, hơi, nước,…

4 Bố trí mặt bằng phân xưởng sản xuất chính

5 Xây dựng và vệ sinh xí nghiệp; tổ chức xây dựng

6 Hạch toán kinh tế

Phân thuyết minh ngắn gọn, chính xác và rõ ràng, thể hiện

minh họa tóm tắt bằng đồ thị hay dạng bảng.

Trình bày bản vẽ và khung tên

Ký hiệu đường ống dẫn trong bản vẽ

Ký hiệu vật liệu

Các loại nét vẽ được sử dụng trong bản vẽ (TCVN8-1993)

- Vẽ đường dóng kích thước

- Vẽ đường kích thước

- Ghi con số kích thước

Chú ý:

- Kích thước nên ghi ở ngoài hình biểu diễn

- Trên bản vẽ dùng đơn vị dài là mm nhưng không ghi đơn vị sau con số kích thước

Quy định về việc ghi kích thước

I Vai trò và tầm quan trọng của việc chọn địa điểm xây dựng nhà máy

Việc lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy đóng vai trò hết sức quan trọng, ảnh hưởngrất lớn đến hoạt động của nhà máy sau này Khi lựa chọn cần lưu ý:

• Đảm bảo quá trình sản xuất liên tục

• Ngày nay các nhà máy thường đặt trong các khu công nghiệp, bởi các lợi ích sau:

- Giảm diện tích xây dựng

- Số công trình hữu ích sẽ được tận dụng tốt hơn

- Giảm được vốn đầu tư ban đầu

- Tiết kiệm cơ sở hạ tầng

- Được hưởng ưu đãi của nhà nước

I Vai trò và tầm quan trọng của việc chọn địa điểm xây dựng nhà máy

- Nằm trong vùng quy hoạch của thành phố  có khả năng hoạt động lâu dài

- Nhà máy dự kiến nằm gần các nhà máy khác có khả năng cung cấp nguyên liệu

 giảm chi phí vận chuyển

- Khu công nghiệp: sản xuất công nghiệp hoặc dịch vụ phục vụ sản xuất công

nghiệp

- Khu chế xuất: nhiệm vụ chính là sản xuất hàng công nghiệp phục vụ xuất khẩuhoặc các dịch vụ có liên quan đến xuất khẩu

- Khu công nghệ cao: áp dụng sản xuất các sản phẩm công nghệ cao như công

nghệ thông tin, công nghệ sinh học, cơ điện tử, bên cạnh đó còn có các ngành vậtliệu mới, năng lượng tái tạo

Ý nghĩa của việc lựa chọn điểm xây dựng nhà máy:

Việc lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy là một khâu đặc biệt quan

trọng trong quá trình đầu tư của doanh nghiệp, vì trong thực tế sau khi đã xây dựng nhà máy thì quyết định này không còn khả năng thay đổi nữa Việc lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy có ý nghĩa quan trọng đối với

sự tồn tại và phát triển của nhà máy Nếu địa điểm xây dựng không phù hợp thì sẽ gặp phải nhiều khó khăn trong quá trình xây dựng và hoạt động như:

Ý nghĩa của việc lựa chọn điểm xây dựng nhà máy:

1 Nếu nhà máy đặt xa vùng nguyên liệu, sẽ phải tốn chi phí vận chuyển nguyên liệuđến nhà máy và đôi khi hoạt động của nhà máy còn bị ngưng trệ do thiếu nguyên liệu

để sản xuất

2 Nếu nhà máy không đặt trong khu quy hoạch của thành phố hay không nằm trongvùng đảm bảo an ninh quốc phòng thì hoạt động của nhà máy sẽ bị ngưng trệ khi xảy

ra sự cố không thể tính toán trước, ví dụ khu đất đó bị giải tỏa

3 Nếu nhà máy đặt quá xa vùng tiêu thụ sản phẩm, sẽ tốn chi phí vận chuyển hàngđến nơi tiêu thụ, đôi khi thời gian vận chuyển dài sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sảnphẩm

 Có thể ảnh hưởng đến việc kinh doanh của nhà máy

4 Nếu nhà máy đặt xa hệ thống đường giao thông chính thì vận chuyển khó khan tốnkém

5 Nếu nhà máy đặt xa nơi cung cấp điện, nước thì phải tốn kém chi phí cho việc cungcấp điện, nước cho hoạt động của nhà máy Đặc biệt đối với nhà máy thực phẩm thìnước là một nhu cầu rất cần thiết

6 Nếu việc lựa chọn địa hình và địa chất của khu đất không phù hợp với tính chấthoạt động của nhà máy cũng có ảnh hưởng rất lớn vì:

- Nếu cường độ chịu lực của lớp đất đó không đủ lớn, sẽ sinh ra sụt lún  ảnh hưởngđến hoạt động của nhà máy

- Nếu nền đất không bằng phẳng  tốn kém chi phí san nền

- Nếu nhà máy đặt quá xa vùng cung cấp nguyên vật liệu cho việc xây dựng nhà máy  tốn kém chi phí vận chuyển

Như vậy nếu việc lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy không hợp lý có thể dẫn đến việc phải tốn kém nhiều chi phí cho hoạt động của nhà máy, hoặc có thể nhà máy ngưng hoạt động.

II Nguyên tắc lựa chọn

1 Địa điểm: xây dựng nhà máy phải gần vùng nguyên liệu (hoặc ngay vùng nguyênliệu) để:

- Giảm chi phí vận chuyển nguyên liệu

- Nguyên liệu phải đảm bảo chất lượng

- Vùng nguyên liệu phải đủ lớn, đảm bảo đủ chất lượng và số lượng nguyên liệu chonhà máy hoạt động liên tục

Ví dụ: - Các nhà máy đường, tinh bột mì thường đặt ở Tây Ninh do ở đó được trồngnhiều mía, khoai mì

- Các nhà máy chế biến thủy sản đặt gần sông biển

2 Giao thông

Nhà máy nên đặt gần đường giao thông chính (đường bộ, đường thủy, đường sắt, đường hàng không) để thuận tiện cho việc vận chuyển nguyên liệu, sản phẩm,…

3 Nguồn điện, nước (và các loại nhiên liệu khác)

* Nước: có nước trong mạng lưới nước sinh hoạt thành phố, nước giếng khoan (độsâu giếng từ 40 – 120 m, nếu cạn quá nước sẽ ô nhiễm, sâu quá thì nước dễ có kimloại nặng)

* Điện: gần mạng lưới điện quốc gia

Nếu có thể nên xây dựng gần các nhà máy khác hoặc trong các khu công nghiệp, khuchế xuất để hợp tác với nhau về nhiều mặt như sử dụng công nhân, xây dựng các

công trình phúc lợi công cộng, xử lý chất thải, tiêu thụ phế liệu, vật tư

4 Nằm trong khu quy hoạch của thành phố, khu vực đảm bảo an ninh quốc phòng

(không xây dựng gần biên giới, sân bay,…) để nhà máy được hoạt động ổn định

5 Nên đặt gần khu dân cư (do đặc trưng nhà máy là nhà máy chế biến thực phẩm) để

thuận tiện trong việc lựa chọn công nhân, tiêu thụ sản phẩm, giảm chi phí phúc lợi xãhội (đào tạo, nhà ở) Đặc biệt, các nhà máy sản xuất các loại sản phẩm dễ hư hỏngphải tiêu thụ ngay thì gần khu dân cư là yếu tố quan trọng

6 Lựa chọn nói có khí hậu, thời tiết, địa hình thuận lợi, tương đối bằng phẳng, ít

ngập lụt, mạch nước ngầm nằm sâu dưới đất  không tốn kém chi phí cho nền móngcông trình

- Phải có đủ diện tích để xây dựng, bố trí các công trình hiện hữu (phù hợp với mặtbằng nhà máy), đồng thời có kho dự trữ để mở rộng trong tương lai.

7 Nếu nhà máy thuộc loại nhà máy nhiều bụi, có mùi khó chịu, có chất độc hại chọn địa điểm xa khu nhà ở của dân, các khu vực công cộng khác để tránh ô nhiễm.

 Tốt nhất là chọn xây dựng nhà máy trong các khu công nghiệp, khu chế xuất đảm bảo về an toàn vệ sinh công nghiệp

 Dựa vào đặc điểm của từng nhà máy mà có thể ưu tiên nguyên tắc này, xem nhẹnguyên tắc khác

Ví dụ: xét các yếu tố có tính khoa học không? Có tính kinh tế không? Có tính thực tếkhông?

II Trình tự lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy

1 Thu thập thông tin

- Thu thập, ghi chép các số liệu như diện tích, ranh giới, các điều kiện hạ tầng, môi trường, dân cư, dịch vụ công cộng.

- Ghi các số liệu khảo sát địa chất công trình, hướng gió, thời tiết, độ ẩm

không khí.

- Vẽ sơ đồ địa điểm