【正文】 部門與動(dòng)力部門，相隨著布置，此稱為周邊式布置。 3．組合式布置形式 特點(diǎn)是：根據(jù)發(fā)酵生產(chǎn)工藝過(guò)程的要求和特點(diǎn)，結(jié)合廠址自然條件及施工技術(shù)水平條件，將水平向與豎向平面布置的優(yōu)點(diǎn)協(xié)調(diào)結(jié)合，使得總平面布置既有明顯的廠區(qū)劃分，又使建、構(gòu)筑物疏密合理；既有建筑物的懸殊標(biāo)高，又有防火衛(wèi)生和通風(fēng)采光的妥善處理；既有先進(jìn)的技術(shù)集中生產(chǎn)管理，又留有發(fā)展余地。 廠 內(nèi)運(yùn)輸布置就是根據(jù)原材料、燃料、產(chǎn)品、副產(chǎn)品的種類、運(yùn)輸量，選擇運(yùn)輸工具和運(yùn)輸方式，進(jìn)行合理布置。 補(bǔ)助布置： (1)在線路長(zhǎng)的單車道路上應(yīng)補(bǔ)上會(huì)讓車道。 三、道路的規(guī)格 道路的規(guī)格包括寬度和路面質(zhì)量。 第四節(jié)總平面設(shè)計(jì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 一、總平面設(shè)計(jì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)項(xiàng)目 總平面設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是在總平面布置時(shí)估算的；它作為設(shè)計(jì)階段的控制指標(biāo)，用以指導(dǎo)總平面施工圖階段的設(shè)計(jì)，在一定程度上，反映出總平面設(shè)計(jì)的正確性和合理性?？蓞㈤?《 化工企業(yè)總平面設(shè)計(jì)暫行技術(shù)規(guī)范 》 ，化設(shè)標(biāo) (HSB)363。 3．建筑系數(shù) Kl與場(chǎng)地系數(shù) K2 4．堆場(chǎng)面積 (A5) (1)原料堆場(chǎng)面積 (2)瓶箱堆場(chǎng)面積 ①新瓶箱堆場(chǎng)面積 A1 ② 舊瓶箱堆場(chǎng)面積 A2 5．坐標(biāo)網(wǎng) (1)地理測(cè)量坐標(biāo)網(wǎng) —— X、 Y坐標(biāo)系 此坐標(biāo)規(guī)定南北向增減以橫坐標(biāo) X表示，東西向以 Y表示。為了施工現(xiàn)場(chǎng)放線的方便和減少每一點(diǎn)地形位置標(biāo)記坐標(biāo)時(shí)的繁瑣計(jì)算，總平面設(shè)計(jì)時(shí)，常常采用廠區(qū)、廠房之間方位一致的建筑施工坐標(biāo)網(wǎng)。鍋爐房應(yīng)位于全廠最低處，以利于回收凝結(jié)水，但也應(yīng)至少高出最高洪水位 。 第四章工藝流程設(shè)計(jì) 第一節(jié)概述 工藝流程設(shè)計(jì)和車間布置設(shè)計(jì)是工藝設(shè)計(jì)的兩個(gè)主要內(nèi)容，是決定工廠的工藝計(jì)算、車間組成、生產(chǎn)設(shè)備及其布置的關(guān)鍵步驟。 第二節(jié)生產(chǎn)方法的選擇和工藝流程的設(shè)計(jì)原則 一、生產(chǎn)方法的選擇 生產(chǎn)方法即工藝路線的選擇，是發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟。 (3)環(huán)境友好、資源利用充分、可持續(xù)發(fā)展。 一、生產(chǎn)工藝流程示意圖 生產(chǎn)工藝流程示意圖在物料衡算前進(jìn)行，作用是：定性地表明原料變成產(chǎn)品的路線和順序，以及采用的單元操作、操作方式及設(shè)備。 (2)畫出設(shè)備示意圖，設(shè)備的尺寸大小應(yīng)適當(dāng)相稱且大致形似，并標(biāo)明其流程號(hào)。 (6)附注圖例，并按國(guó)家規(guī)定畫出圖簽、圖框。 (3)物料管線用粗實(shí)線畫出，用箭頭標(biāo)明流向。 (7)最后寫上必要的文字說(shuō)明。 作為正式的設(shè)計(jì)成果，工藝流程圖將被編入設(shè)計(jì)文件，供上級(jí)部門審批和今后施工使用。 (二 )物料衡算的方法和步驟 1．弄清題意和計(jì)算的目的要求 —— 充分了解物料衡算的目的要求，決定計(jì)算方法。對(duì)復(fù)雜的反應(yīng)過(guò)程，可寫出 反應(yīng)過(guò)程通式和反應(yīng)物組成。 常用的物化常數(shù)可在相應(yīng)的化工、生化設(shè)計(jì)手冊(cè)中查到。 (2)以單位重量、單位體積或單位摩爾數(shù)的產(chǎn)品或原料為計(jì)算基準(zhǔn)。 根據(jù)物料衡算式和待求項(xiàng)的數(shù)目列出數(shù)學(xué)關(guān)聯(lián)式，關(guān)聯(lián)式數(shù)目應(yīng)等于未知項(xiàng)數(shù)目。最后，把整理好的計(jì)算結(jié)果列成物料衡算表。先進(jìn)的、合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是工廠建設(shè)成功的基礎(chǔ)。 (3)生產(chǎn) 1000kg成品的水、蒸汽、空氣及冷量等消耗定額以上三項(xiàng)，通常構(gòu)成了產(chǎn)品單位成本的主要部分。可對(duì)工藝設(shè)計(jì)的多種方案進(jìn)行比較，以選定先進(jìn)的生產(chǎn)工藝；或?qū)σ淹懂a(chǎn)的生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)合理性、過(guò)程的先進(jìn)性進(jìn)行分析，并找出存在的問(wèn)題，提出改造或革新的措施。以單元設(shè)備的衡算為例具體的方法和步驟如下： 1．畫出單元設(shè)備的物料流向及變化的示意圖。通常，取 0℃ 為基準(zhǔn)溫度可簡(jiǎn)化計(jì)算。 (3)加熱設(shè)備耗熱量 Q5 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，忽略設(shè)備不同部分的溫度差異，則： Q5＝ Gc(t2－ t1) 式中 G—— 設(shè)備總質(zhì)量 (kg) c—— 設(shè)備材料比熱容 [kJ／ (kg178。 K)] t t2—— 物料加熱前后的溫度 (℃ ) (7)加熱 (或冷 卻 )介質(zhì)傳入 (或帶出 )的熱量 Q2 Q2稱為有效熱負(fù)荷。但對(duì)衡算影響很小的項(xiàng)目可以忽略不計(jì)，以簡(jiǎn)化計(jì)算。 (4)在有相關(guān)條件約束，物料量和 能量參數(shù) (如溫度 )有直接影響時(shí)，宜將物料平衡和熱量平衡計(jì)算聯(lián)合進(jìn)行，才能獲得準(zhǔn)確結(jié)果。 (2)生產(chǎn)工藝、設(shè)備或規(guī)模不同，生產(chǎn)過(guò)程用水量也隨之改變，有時(shí)差異還很大。 K)] GR—— 發(fā)酵反應(yīng)器質(zhì)量 (kg) cR—— 發(fā)酵罐體比熱容 [kJ／ (kg178。通常，車間的照明標(biāo)準(zhǔn)為 10W／ m2，同時(shí)使用系數(shù)取 。 h)] ＝ [kJ／ (m2178。 (2)圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗冷量 Q6 式中： Fi—— 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積 (m2) F—— 受太陽(yáng)輻射的壁面面積 (m2) K、 Ki—— 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù) [W／ (m2178。 (3)低溫設(shè)備、管道的冷量散失 Q7 低溫設(shè)備如啤酒廠的露天錐形罐以及低溫管路等。 K)] 式中 α 1—— 空氣對(duì)壁面給熱系數(shù)，取 ／ (m2178。對(duì)谷氨酸、檸檬酸及抗生素等發(fā)酵，盡管規(guī)模不同，但維持 Po／ V不變，則生產(chǎn)結(jié)果相近。 (I— ct2)(m3／ h) 不凝性氣體抽出量為： B2＝ 179。 (I－ ct2)(kg／ h) 式中 G—— 進(jìn)入冷卻器的料液流量 (kg／ h) c—— 料液比熱容 [kJ／ (kg178。 K)] 式中： β —— 介質(zhì)的物理狀態(tài)參數(shù)，對(duì)于水和與水近似的介質(zhì) (如啤酒 )，由下式確定： β ＝ 60＋ t，其中 t為介質(zhì)溫度（℃） W—— 介質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度，通常 W＝ ～ d—— 管子的外徑（ m） 第五節(jié)無(wú)菌壓縮空氣消耗量計(jì)算 壓縮空氣消耗量，通常用單位時(shí)間耗用的常壓空氣體積表示 ，即 m3／ h(105Pa) 1．通氣發(fā)酵罐通風(fēng)量計(jì)算 式中： Q—— 通氣量 (m3／ h) q02—— 微生物比呼吸速率 [mol02／ (kg． h)] x—— 微生物活細(xì)胞濃度 (kg／ m3) V—— 發(fā)酵罐裝液量 (m3) cin—— 通人發(fā)酵罐的空氣氧濃度 (mol02／ m3) cout—— 離開發(fā)酵罐的空氣氧濃度 (mol02／ m3) (1)等 KLa放大準(zhǔn)則計(jì)算 Q 對(duì)高耗氧的生物反應(yīng)，如酵母培養(yǎng)和單細(xì)胞蛋白 (SCP)生產(chǎn)，通常使用等 KLa放大準(zhǔn)則。這部分的耗冷量 Q7的計(jì)算和 Q6近似。 K) △ t—— 計(jì)算太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的冷量損失中用的當(dāng)量溫度差，可根據(jù)表 515選取。 h)，視開門的頻繁程度和車間面積而定 ④冷間內(nèi)操作工人耗冷量 式中 q3—— 每個(gè)操作工單位時(shí)間耗冷量，視車間溫度不同而取不同值，見(jiàn)表。 179。 ? (kJ／ h) 其中： Qb’ —— 微生物細(xì)胞呼吸放熱， 15651kJ／ kg(對(duì)葡萄糖 ) Qb’’ —— 發(fā)酵放熱， 4953kJ／ kg(對(duì)葡萄糖 ) α 和 β 分別為細(xì)胞呼吸和發(fā)酵的 耗糖量 (kg／ h) ?(kJ／ h) 式中： η —— 攪拌功熱轉(zhuǎn)換系數(shù)，為 Pst—— 攪拌軸功率 (kW) 3．非工藝耗冷量 Qnt的計(jì)算 非工藝耗冷量通常包含照明及用電設(shè)備放熱量、需降溫冷凍的車間廠房的圍護(hù)結(jié)構(gòu)和低溫設(shè)備、管道的冷量散失以及其他操作過(guò)程的耗冷等。所以在工藝流程設(shè)計(jì)時(shí)，必須妥善安排，合理用水，盡量做到一 水多用和循環(huán)使用。水衡算的方法與步驟和物料衡算類似。有相變時(shí)，必須確定相態(tài)基準(zhǔn)，不要忽略相變熱。根據(jù) Q2來(lái)確定加熱 (或冷卻 )介質(zhì)及其用量。 K)] t—— 氣態(tài)物料溫度 (℃ ) r—— 蒸發(fā)潛熱 (kJ／ kg) (5)設(shè)備向環(huán)境散熱 Q8 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，假定設(shè)備壁面的溫度是相同的 ，則： 式中 F—— 設(shè)備總表面積 (m2) α T—— 壁面對(duì)空氣的聯(lián)合給熱系數(shù) [W／ (m2178。 K)] t—— 物料進(jìn)入或離開設(shè)備的溫度 (℃ ) (2)過(guò)程熱效應(yīng) Q3 主要有發(fā)酵熱 QB、攪拌熱 Qs和狀態(tài)熱 (例如汽化熱、溶解熱、結(jié)晶熱等 )： Q3＝ QB＋ Qs＋ Qλ 式中 QB—— 發(fā)酵熱 (呼吸熱 )(kJ) Qs＝ 3600Pη (kJ) 其中 P為攪拌功率 (kW)， η 為攪拌過(guò)程功熱轉(zhuǎn)化率，通常， η ＝ 92％。數(shù)據(jù)可以從專門手冊(cè)查閱，或取自工廠實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，或根據(jù)試驗(yàn)研究結(jié)果選定。 (3)熱量衡算是組織和管理、生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)核算和最優(yōu)化的基礎(chǔ)。 a)] (4)工人實(shí)物勞動(dòng)生產(chǎn)率 [t／ (a178。通過(guò)生產(chǎn)全過(guò)程的總物料衡算、能量衡算和各階段的物料衡算、能量衡算，就可以求出： (1)生產(chǎn) 1000kg成品或半成品的原材料消耗定額及原料總回收率。物料流程圖要作為正式設(shè)計(jì)成果，編人設(shè)計(jì)文件，以便于審核和設(shè)計(jì)施工。 8．校核與整理計(jì)算結(jié)果，列出物料衡算表 在整個(gè)物料衡算過(guò)程中，對(duì)主要計(jì)算結(jié)果都必須認(rèn)真校核，確保無(wú)誤。 (3)以加入設(shè)備的一批物料量為計(jì)算基準(zhǔn)。 6．選定計(jì)算基準(zhǔn) (1)以單位時(shí)間產(chǎn)品量或單位時(shí)間原料量作為計(jì)算基準(zhǔn)。對(duì)那些產(chǎn)生有毒物質(zhì)或明顯影響產(chǎn)品質(zhì)量的副反應(yīng)，其量雖小，但不能忽略。把主要物料和輔助物料都在圖上標(biāo)清楚，并盡可能標(biāo)出各物料的流量、組成、溫度和壓力等參數(shù)。當(dāng)生產(chǎn)方法確定并完成了工藝流程示意圖設(shè)計(jì)后，即可進(jìn)行物料平衡計(jì)算。對(duì)工藝流程草圖設(shè)計(jì)中設(shè)備空間位置、設(shè)備的 型式和主要尺寸選取的不當(dāng)之處，進(jìn)行修改和完善。 (5)畫出設(shè)備和管道上主要附件、計(jì)量和控制儀器以及閥門等。 (二 )工藝流程草圖的繪圖步驟 (1)把各層樓面的地面線用雙細(xì)線繪出，注上標(biāo)高。 (4)畫出必要的計(jì)量器具和控制儀表。 (一 )工藝流程草圖的制圖要求 工藝流程草圖 是由物料流程、圖例、設(shè)備一覽表以及必要的文字說(shuō)明所組成，一般是初步設(shè)計(jì)階段的草圖。 (5)盡量采用機(jī)械化和自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。 選擇生產(chǎn)方法的主要依據(jù)： 1．原料來(lái)源、種類和性質(zhì) 2．產(chǎn)品的質(zhì)量和規(guī)格 3．生產(chǎn)規(guī)模 4．技術(shù)水平 5．建廠地區(qū)的自然環(huán)境 6．經(jīng)濟(jì)合理性 二、工藝流程的設(shè)計(jì)原則 (1)保證產(chǎn)品質(zhì)量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或外銷質(zhì)量要求。 主要任務(wù)：其一是確定由原料到成品的各個(gè)生產(chǎn)過(guò)程及順序，說(shuō)明生產(chǎn)過(guò)程中物料和能量變化及流向，采用的生物反應(yīng)或化工過(guò)程及設(shè)備。 (3)散水坡 的坡度應(yīng)大于 3％，保證雨水順利排除，但是也不能大于6％，以免產(chǎn)生沖刷現(xiàn)象。也作間距 50m或 100m的方格網(wǎng)，用來(lái)標(biāo)定廠區(qū)、廠房的建筑施工位置。 這是國(guó)家地理測(cè)量局規(guī)定的坐標(biāo)系，全國(guó)各地都必須執(zhí)行。 2．廠房建筑物正面與全年 (或夏季 )主風(fēng)向的夾 角，以 60～ 90176。如果相鄰建、構(gòu)筑物間有道路，其兩側(cè)地上或地下架設(shè)綜合管線者，則上述間距 X值加大。路面采用沙石瀝青澆注鋪設(shè)，并且明溝排水，保持環(huán)境衛(wèi)生。其最小曲率半徑：雙車道為 7m；單車道為 9m。 終端式布置： 特點(diǎn)是道路不兜環(huán)、各有分散終點(diǎn)，在終點(diǎn)端設(shè)置回車場(chǎng)，以便車輛調(diào)頭。 運(yùn)輸?shù)姆绞竭x擇、道路的布置形式等對(duì)廠區(qū)劃分、車間關(guān)系、倉(cāng)庫(kù)堆場(chǎng)的位置都是決定因素之一。 ～ 90176。 三、總平面布置的形式分類及實(shí)例 1．區(qū)帶式布置形式 在廠區(qū)劃分的前提下，保證區(qū)域功能分明，以主要生產(chǎn)車間的定位布置，帶起輔助車間和動(dòng)力車間的逐一布置，稱為區(qū)帶式布置。其他公共設(shè)施可布置在辦公大樓的兩側(cè)。而變電所則應(yīng)靠近冷凍站，因 冷凍站的電量負(fù)荷約占全廠用電的 45%以上，節(jié)省電線鋪設(shè)和降低常年性的電能浪費(fèi)。 3．動(dòng)力車間 (包括鍋爐房、冷凍站、空壓站、變電所等 )建筑物的布置位置 動(dòng)力車間應(yīng)盡量靠近其服務(wù)的具體部門，可以大部集中布置在廠區(qū)左側(cè)或右側(cè)。 2．輔助車間建筑物等的布置位置 輔助車間的位置應(yīng)靠近主車間廠房或其服務(wù)對(duì)象的等距離處。 ～ 90176。 二、建、構(gòu)筑物的布置位置 1．主生產(chǎn)車間建筑物的布置位置 (1)是全廠布置的關(guān)鍵 ,布置在 中心地帶 。根據(jù)廠區(qū)的地形和 生產(chǎn)車間的特殊要求，可將機(jī)修、給排水系統(tǒng)、變電所及其有關(guān)倉(cāng)庫(kù)等，分布在左右兩側(cè)區(qū)而盡量靠近主要車間，以便為其服務(wù)。 廠前區(qū)的建筑，基本上屬于行政管理及后勤職能部門等有關(guān)設(shè)施。 ?動(dòng)力車間： 例如，由水泵房、水塔、貯水池、鍋爐房、空氣壓縮站、冷凍站、變電所、儀表維修等廠房組成。 (5)職工宿舍 :由職工家屬生活及倒班宿舍、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、綠化美化等建、構(gòu)筑物設(shè)施組成。 (2)輔助車間 :協(xié)助生產(chǎn)車間正常生產(chǎn)的各生產(chǎn)部門，稱為輔助車間。 總平面圖的主要包括以下內(nèi)容： (1)表明廠址原有地形的等高線； (2)表明測(cè)量坐標(biāo)網(wǎng)及建筑施工坐標(biāo)網(wǎng)； (3)表明全年 (或夏季 )風(fēng)向頻率的風(fēng)玫瑰圖； (4)表明全廠建筑物、露天作業(yè)場(chǎng)等平面位置坐標(biāo)、地坪標(biāo)高及廠區(qū)轉(zhuǎn)角 (方位角 θ )； (5)道路、鐵路的平面布置、標(biāo)高及坡度； (6)豎向設(shè)計(jì)、排水設(shè)施； (7)廠區(qū)圍護(hù)設(shè)施及綠化規(guī)劃等。采用測(cè)量坐標(biāo)網(wǎng)與建筑施工坐標(biāo)網(wǎng)定位。 (二 )施工圖設(shè)計(jì) 1．工廠總平面施工資料圖 根據(jù)對(duì)初步設(shè)計(jì)的有關(guān)審批意見(jiàn)，進(jìn)而調(diào)整。 方案圖布置方法是把各個(gè)建筑物、構(gòu)筑物按比例畫出其平面輪廓并剪成紙塊，在廠址地形圖上試排幾種方案。 繪制方案圖應(yīng)依據(jù)先總圖計(jì)劃后分區(qū)安排，先主要生產(chǎn)車間后輔助車間，并把交通運(yùn)輸、給排水、管路管線等有機(jī)聯(lián)系在一起，先近期考慮后遠(yuǎn)景規(guī)劃發(fā)展的原則來(lái)進(jìn)行。 (6)必須符合國(guó)家有關(guān)規(guī)范和規(guī)定。同時(shí)，合理設(shè)計(jì)廠內(nèi)運(yùn)輸系統(tǒng) (包括倉(cāng)庫(kù)、堆場(chǎng)等 )，保證良好的運(yùn)輸條件和效益。發(fā)酵工廠菌種各異，應(yīng)防止環(huán)