食品工厂设计教案.docx
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食品工厂设计教案
食品工厂设计
第一章绪论
课程介绍
食品工厂设计是食品工程专业课中非常重要的一门必修课，是多学科综合性课程，实用性很强。
课程内容
基本建设和工厂设计的组成
厂址选择和总平面图设计
食品工厂工艺设计
辅助车间和装备的设计
工厂卫生及全厂生活设施
公用系统
环境保护措施
基本建设概算
技术经济分析
课程安排
课程共32学时，理论课程结束后，还有两周课程设计，该课为期末考试，理论课为考试课成绩，课程设计为考查课成绩。
第二章基本建设
第一节基本建设
一、基本建设概述
（一）基本建设定义
基本建设是实现固定资产再生产的一种活动。
它包括：
①建筑工程及安装工程②机器设备的购置③其它基本建设工作，指同固定资产相关联的一系列工作如勘察设计，土地征购，职工培训，建设单位管理工作等。
（二）基本建设分类
1、按建设项目建设性质分类
⑴新建项目
指新建项目，或老项目重新总体设计，扩大建设规模，新增固定资产超过原来的项目三倍以上的建设项目。
⑵扩建项目
原有企业，扩大生产能力或新增新产品的项目，在原有固定资产的基础上，兴建主要车间或者增加其它固定资产。
⑶改建项目
原有企业为提高生产效率，改进产品质量，对原有设备工艺流程进行改造，增加一些辅助设施。
⑷恢复项目
对因灾害或者战争破坏的固定资产，按照原有规模恢复及重新建设。
⑸拆迁项目
原有企业，因各种原因迁至另外地方的项目。
2、按建设项目建设工程分类
⑴筹建项目
在计划年度内，只做准备，不能开工项目。
⑵施工项目
计划年度内正在施工项目。
⑶投产项目
指全部竣工，已经投产或者交付使用项目。
⑷收尾项目
已经验收投产交付使用，设计能力全部达到，还遗留少量收尾工作。
4、按建设项目建设总规模和投资分类
按建设总规模和总投资不同分为大、中、小型项目，大中型建设项目指总投资1000万元以上或者粮食仓库容量一亿五千万斤以上项目投资额，在1000万元以下建设项目属于小型建设项目。
⑴国家投资的建设项目（指国家财政预算直接拨款的建设项目）
⑵银行信用筹资的建设项目（指银行通过信用方式进行信贷建设项目）
⑶自筹资金建设项目（指各地区企业按照财政制度提留管理自行分配用于固定资产再生产的资金）
⑷引进外资建设项目（指利用外资建设项目）
⑸长期资金市场筹资的建设项目（国家债券和社会筹资股票等）。
二、基本建设程序主要阶段
1.项目建议书的内容
①项目名称
②建设项目的必要性和依据
③承办企业的基本情况（技术力量、固定资产、流动资金，水电气配套设施
④主要工艺技术的初步计划
⑤产品市场预测（生产规模、建设地点、产品销售方向）
⑥主要原材料、电力、燃料交通运输及协作配套等方面的已具备的条件和近期和今后要求
⑦项目资金估算、来源及偿还能力测算
⑧项目进度安排
⑨初步技术经济分析
2.可行性研究
①可行性研究的概念
在预投资期，对各种建设方案，技术方案和生产经营方案的可能性，技术先进性和经济合理性进行调查，研究分析计算和评价的一种科学方法，研究项目是否可行，为正确投资提供依据。
②可行性研究的作用
◆作为建设项目投资决策和编制设计文件的依据。
◆作为筹集资金和银行贷款的依据-偿还能力。
◆作为与建设项目有关部门商谈即签订合同或者协议的依据（水、电、燃料、运输）。
◆作为项目进行设计，设备订货，施工开展项目基本建设工作准备等建设前期工作的依据（对产品方案，建设规模，厂址，工艺流程，设备选型，总图布置，进行论证，确定原则）。
◆作为项目采用新技术，新设备研制计划的依据。
③可行性研究的研究阶段
机会研究
研究阶段可分为初步可行性研究四个阶段
技术可行性研究
项目评估与决策
（1）机会研究
首先识别投资机会，产生一个大致的投资建议，不作详细分析，数据从可比较现有工程得出。
（2）初步可行性研究
当机会研究完成时，对工程项目的经济效益仍有怀疑进行，内容与技术经济可行性研究相同，区别在于获取资料详细程度不同，研究深度不同。
经过初步可行性研究可得出下面结论：
（1）不必进行可行性研究，直接做出投资决策
（2）进行技术可行性研究
（3）对某项关键内容进行辅助研究
（4）该项目不可行
（3）技术经济可行性研究的内容
①工程项目的概要情况
②市场需求和工厂生产能力
③原材料、燃料及公用设施情况
④地理位置和厂址选择
⑤工程项目设计
⑥环境保护
⑦工厂组织和管理费
⑧人员
⑨实施进度计划的制定
⑩投资和产品成本估算
（4）项目评估和决策
对项目可行性研究报告进行评估
（1）全面审核可行性报告真实性
（2）分析可行性报告指标计算准确性
（3）综合分析判断项目经济效益和社会效益
（4）分析判断项目可靠性，真实性，客观性
④可行性研究的研究步骤
（1）开始筹划
（2）调查研究
（3）优化和选择方案
（4）详细研究
（5）编写报告书
可行性研究报告内容：
（1）总论
项目名称
项目单位
研究工作概况
结论及建议
（2）项目背景与发展概况
项目提出的背景
投资环境
项目建设的必要性
项目发展概况
（3）市场需求预测与建设规模
市场调查
市场预测
项目产品方案
（4）建设条件与厂址选择
资源与原材料
建设地点的选择
厂址选择
（5）工程技术方案
项目组成
生产技术方案
总平面布置及运输
土建工程
公用辅助设施
生活福利设施
地震设防
（6）环境保护与劳动安全
厂址与环境保护
主要污染物与污染源
综合利用与治理方案
环境影响评价
劳动保护与安全卫生
消防
（7）企业组织与人员配备
企业组织
人员配备与培训
（8）项目建设实施进度安排
项目实施时期的各项工作
项目建设实施进度
（9）投资估算与资金筹措
固定资产投资估算
流动资金估算
资金筹措
（10）经济效益与社会效益评价
项目的生产成本与销售收入财务效益评价
国民经济评价
不确定性分析
社会效益评价
评价结论
（11）结论与建设
3.设计任务书
设计任务书是各专业设计的主要依据性文件
①建设的目的根据—对国民经济发展作用
②根据市场需求预测、销售价格分析、产品市场竞争能力，确定拟建项目规模，经济分析发展方向。
③矿产资源，水源，地质资料和原材料种类数量来源，燃料动力，供水，运输等协作配套条件。
④资源综合利用，废水废气废渣治理的要求，以及对环境影响的预评价，防洪、防震、文物保护的要求及采取相应措施。
⑤城市规划的要求，建设地点或者地区的情况，占用土地的数量，全厂布置方案和土建工程量估算。
⑥企业组织劳动定员和人员培训。
⑦建设工期和实施进度。
⑧投资估算，资金来源和预测投资回收年限，预期达到经济效益。
⑨技术经济总评价以及存在的问题和解决的方法等。
4.编制设计文件
设计文件是安排建设项目和组织施工主要根据
①编制设计文件应遵循的原则：
（1）严格遵循基本建设程序
（2）符合政府有关方针政策，节约用地
（3）技术先进，经济合理，安全使用，讲究社会效益、经济效益
②编制设计文件的内容：
初步设计
重大项目采用技术设计
施工图设计
大中型项目采用初步设计
施工图设计
通常食品厂项目为大中型项目，主要介绍初步设计、施工图设计。
⑴初步设计
做一定深度设计，并编制建设项目的概算。
设计说明书
初步设计包括附件（设备、材料一览表、图纸）
总概算
⑵施工图设计
根据初步设计而绘制的详细工程图和附件，将设计工程深化并具体化，它详细地标明有关数据尺寸，它是工程施工的依据。
施工总平面图
房屋建筑施工平、剖面图
安装施工详图
施工图设计包括各种专门工程施工图
非标准设备加工详图
材料明细表
编制概算
（1）工艺部分：
包括生产流程图，车间工艺设备布置平面图、立面图，管道布置平面图、剖面图或透视图，设备安装图，操作台、设备及管道支架、吊架、管零件、工器具以及设备表，材料汇总表等。
（2）给排水：
包括供水、排水、水处理、污水处理设备布置，管道布置，生活室、卫生设备、浴室给排水管道布置，厂区排水沙井、消防系统、凉水塔及循环用水、废水回收，以及设备表等。
（3）动力部分：
包括锅炉房、空压机站、冷冻机和冷库设备布置图、安装图，管道流程图、机房及厂区管道布置图、管道保温结构图，主要的支架、吊架图以及设备表、材料表等。
（4）采暖通风部分：
包括通风、除尘、采暖、空调设备及管道布置图、系统图，管道安装施工详图、通用图以及设备表、材料表等。
5.制定年度计划
涉及文件按审批制度严格审批完毕后，制定一年年度计划，即基建工程计划。
基建规模
基建工程计划内容为基建速度
投资方向
6、设备订货和施工准备
设备订货：
根据工艺流程和工艺参数、生产规模向生产设备厂家订购合适经济的设备。
施工准备：
征地拆迁，技术准备，搞好三通一平即通电，通水，平整场地，搭临时棚，组织材料，安排施工队及工种配备，完成房屋定位放线工作。
7、组织施工
组织人力、物力施工，经常派人查看工程质量和进度，减少浪费现象。
施工阶段包括土建，给排水，采暖通风，电气照明、动力配电，工业管道，设备安装等。
8.生产准备
工艺设备安装配套，经联动试车构成生产线，形成生产能力，各种生产准备工作能符合实验初期投产的需要，如制定管理制度和安全生产操作规程，培训生产骨干和技术工人，配套设置完善。
9.竣工验收交付生产及使用
①单项验收
一个单项工程或者车间施工完毕，生产出合格产品，具备使用条件，合乎竣工验收条件，由建设单位组织施工单位和设计单位整理资料和图纸，请有关部门来验收办理交接手续。
②全部验收
整个建设项目符合竣工验收条件后，由建设单位初步验收，再由上级部门请有关部门验收，验收合格后交付使用。
第二节工厂设计的组成
1、工艺设计：
☯全厂总体工艺布局
☯产品方案及班产量的确定
☯主要产品和综合利用产品生产工艺流程的确定
☯物料计算，设备生产能力的计算、选型
☯车间平面布置
☯劳动力计算及平衡
☯水、电、汽、冷、风、暖等用量的估算
☯管道布置、安装及材料清单和施工说明
2、非工艺设计：
总平面、土建、采暖通风、给排水、供电及自控、制冷、动力、环保等的设计，有时还包括设备的设计。
3、工艺设计与非工艺设计关系：
☯工艺向土建提出工艺要求，而土建给工艺提供符合工艺要求的建筑；
☯工艺向给排水、电、汽、冷、暖、风等提出工艺要求和有关数据，而水、电、汽等又反过来为工艺提供有关车间安装图；
☯土建对给排水、电、汽、冷、暖、风等提供有关建筑，而给排水、电、汽等又给建筑提供有关涉及建筑布置的资料；
☯用电各工程如工艺、冷、风、汽、暖等向供电提出用电资料；
☯用水各工程如工艺、冷、风、汽、消防等向给排水提出用水资料；
第三章厂址选择和总平面图设计
第一节厂址选择
厂址选择是按照设计任务书的要求进行厂址选择，厂址选择不仅对当地生产结构布局产生影响，而且对工厂建设进度投资数量，经济效益以及环境保护等方面会带来重要影响，它是一项政策性，科学性很强的工作。
一、厂址选择
（一）厂址选择的基本原则
1、尽可能靠近城市或者城镇相应企业，以利于销售及生产协作。
2、宜选在原料燃料供应便利，便于销售，公用工程基本设施较好地区。
3、应靠近水源充足，水质良好，水源地水质无污染。
4、尽可能靠近现有交通线（水路、铁路、公路），避免修专用交通线增加成本。
5、供电能够满足生产需求。
6、少占不占良田，节约土地，满足生产及发展。
7、附近有良好的卫生环境，无各种污染，并对厂建成后造成三废影响进行评价，做出治理可能性说明。
8、避免厂址在地震区。
9、保证不受洪水影响，厂区地形有利各种布置及排水。
10、土质易于建筑，地耐力，每平方厘米1.5kg，否则要加固处理。
（二）厂址选择步骤
（一）准备工作阶段
拟定选厂指标
准备工作阶段
列出设计基础资料收集提纲
1、拟定选厂指标包括：
①工厂产品方案-产品品种和规模；
②基本工艺流程；
③工厂项目组成—主要项目表；
④原料、燃料和产品的品种、数量、来源或者销售方向及其运输方式；
⑤全厂年运输量；
⑥职工人数；
⑦水电气公用系统的耗量和参数；
⑧三废排放数量、性质可能造成污染；
⑨工厂总平面图（厂区住宅区）—占地数量；
⑩其它特殊要求，外协项目，防护距离发展要求。
2、设计基础资料收集提纲
①地形图；②地理位置；
③气象；④工程地质；
⑤水源；⑥排水；
⑦防洪；⑧公路运输；
⑨供电；⑩其它；
（二）现场工作阶段
现场工作阶段
现场勘察
设计基础资料收集
1、现场勘察：
⑴勘察地形勘察地形、地场的实际状况，研究厂区自然地形的改造和利用方式以及场地原有设施加以保留或者利用的可能性。
⑵基本区划研究工厂在现场基本区划的几种可能性。
⑶确定运输线确定铁轨专用线的接轨地点和进线方向，航道和建造码头的适宜地点公路连接和工厂重要进入口的位置。
⑷洪水实地调查厂区历史上洪水淹没情况。
⑸地质实地观察工程地址现象（溶洞、滑坡）。
⑹管向走向勘察工厂水源地，排水出口，热电厂，厂外各种管线可能走向勘察。
⑺环境污染现场环境污染状况的了解。
⑻工厂及居民点分布了解周围工厂和居民点分布状况和协调情况。
2、设计基础资料收集
按照设计基础资料收集提纲收集资料
（三）编制选厂报告
在现场工作的基础上，选择几个可供比较的厂址方案，经过比较得出结论性意见，写出选厂报告.
选厂报告：
1、厂址的坐落地点、四周环境情况。
2、地址及有关自然条件资料。
3、厂区范围、征地面积、发展计划，施工时有关的土方工程及拆迁民房情况。
4、原料供应情况。
5、水、电、燃料、交通运输及职工福利设施的供应和处理方式。
6、废水排放情况。
7、经济分析
8、选择意见
9、附件：
区域规划图，总平面布置图，各项协议文件
选厂工作组一般由工艺、土建、排水、给电、总图运输和技术经济等专业人员组成，由项目负责人主持工作。
第二节总平面图设计
一、总平面设计
从生产工艺出发，研究建构筑物，道路堆场各种管线和绿化等方面的相互联系，用一张或者几张图纸表示，这设计是工厂总平面设计，是一项综合性工作，需要各专业相互配合。
二、总平面设计内容
包括平面布置
竖向布置
1、平面布置—在用地范围内进行建构筑物及其它工程设施水平方面平面图，它包括：
①建构筑物设施平面布置；
②运输设计—合理选择交通运输方式，人流、货流分开，避免往返交叉，一般采用环形公路，避免公路堵塞；
③管线综合设计—工程管网线（厂内外给排水，电线，电话线，蒸汽管理合理整齐）；
④绿化布置和环保设施—绿化可以美化厂区，净化空气，调节气温，阻挡风沙，降低粉尘、噪音，保护环境，绿化面积过大，会增加投资，一般选择常青树，不宜选用产生花絮的树，处理三废和综合利用场地位置。
2、竖向布置—与平面设计相垂直方向的设计，也是厂区地形、标高设计。
任务是把地形组成一定形态，既平坦，又便于排水，降低土方工程量，在地势平坦的情况下，一般不做竖向设计。
三、总平面的组成
▪生产车间—食品车间，油脂车间，面粉车间
▪辅助车间—机修、中心实验室
▪仓库—原粮库、中转库，储备库、成品库
▪动力设施—锅炉房、变配电站
▪运输设施—道路、铁路运输、汽车库
▪公用设施—水泵房、管线设施、消防
▪全厂行政管理建构筑物—办公楼、食堂、车库、围墙。
主要部门与总平面布置相互关系
四、总平面布置原则
产品规模不同，工厂布置会有不同要求，先把区规划呈几个小区，生产区、辅助生产区、行政区、生活区，先生产后生活逐步进行布置。
（一）厂区划分
厂前区：
基本上属于行政管理及后勤职能部门等有关设施（食堂、医务所、车库、俱乐部、大门传达室、商店等。
生产区：
主要车间厂房及其毗连紧密的辅助车间厂房和少量动力车间厂房（水泵房、水塔或冷冻站等）。
其应处在厂址场地的中部，也是地势地质最好的地带。
厂后区：
主要是原料仓库、露天堆场、污水处理站等.
1、要了解厂址所在地区的总体规划。
总平面设计应按任务书要求进行，分期建设的工程，应一次布置，分期建设，还必须为远期发展留有余地。
★2、总平面设计必须符合工厂生产工艺的要求。
★3、食品工厂总平面设计必须满足食品工厂卫生要求。
4、厂区道路应按运输量及运输工具的情况决定其宽度。
5、厂区道路之外，应从实际出发。
6、厂区建筑物间距应按有关规范设计。
★7、厂区各建筑物布置符合规划要求，合理利用自然条件。
8、相互间有影响的车间，尽量不要放在同一建筑物里，相似车间应尽量放在一起。
9、总平面设计必须符合国家有关规范和规定。
（二）总平面设计必须符合工厂生产工艺的要求
（1）主车间、仓库等应按生产流程布置，并尽量缩短距离，避免物料往返运输。
（2）全厂的货流、人流，原料，管道等的运输应有各自路线，力求避免交叉，合理加以组织安排。
（3）动力设施应接近负荷中心。
（三）食品工厂总平面设计满足食品工厂卫生要求
（1）生产区和生活区、厂前区和生产区分开。
（2）生产车间应注意朝向。
（3）生产车间与城市公路有一定的防护区。
（4）应分区布置。
（5）总平面中要有一定的绿化面积：
10%~15%。
（6）公用厕所要与主车间、食品原料仓库或堆场及成品库保持一定距离，并采用水冲式厕所。
（四）厂区建筑物间距应按有关规范设计
★从防火、卫生、防震、防尘、噪音、日照、通风等方面来考虑，在符合有关规范的前提下，使建筑物间的距离最小。
图建筑间距与日照关系示意图
厂房建筑物正面与全年（或夏季）主风向的夹角θ
★1.生产管理设施的布置，应位于厂区全年最小频率风向的下风侧；
★2.生产区内冷的要求清洁的车间应布置在全年最小频率风向的下风侧。
★3.产生高温、有害气体和粉尘的车间应布置在全厂区全年最小频率风向的上风侧，且地势开阔、通风良好的地段，应避免采用封闭或半封闭的布置形势。
θ以60º～90º为宜，即“迎风位置”布置。
如图所示，以改善通风条件。
（五）厂区各建筑物布置符合规划要求，合理利用自然条件
（1）合理确定建筑物、道路的标高，既保证不受洪水的影响，使排水畅通，同时又节约土方工程。
（2）在坡地、山地建设工厂，可采用不同标高安排道路及建筑物，即进行合理的竖向布置。
但必须注意设置护坡及防洪渠，以防山洪影响。
三、建、构筑物的布置位置
★1.主生产车间建筑物的布置位置
★2.辅助车间建筑物等的布置位置
★3.动力车间（包括锅炉房、冷冻站、空压站、变电所等）建筑物的布置位置
★4.行政管理和后勤部门建筑设施的总体布置位置
★5.确定厂区建、构筑物之间的距离
（六）总平面设计必须符合国家有关规范和规定
《工业企业总平面设计规范》、《工业企业设计卫生标准》《建筑设计防火规范》、《厂矿道路设计规范》、《工业企业采暖通风和空气调节设计规范》、《工业锅炉房设计规范》、《工业“三废”排放试行标准规定》、《工业与民用通用设备电力装备设计规范》、《中国出口食品厂、库卫生要求》、《中国保健食品良好生产规范》（GB17405-1998）、《洁净厂房设计规范》（GB50073-2001）、食品GMP规范等，以及厂址所在地区的发展规划，保证工业企业协作条件。
五、竖向布置
1、竖向布置原则
✓根据地形确定厂房建构筑物，铁路道路，码头、工程管线座标，确定他们标高，使利用和改造自然地形的土方工程量最小，使雨水顺利排除。
✓考虑工艺流水线对高度要求，遵循设计规范。
2、竖向布置方式
平坡式
整个厂区标高差不明显，没有台阶，便于运输和管网敷设设计，适于自然地形坡度小于4%缓坡地带，但土方工程量大。
图斜面型平坡式
a为单向斜面平坡式
b为由场地中央向边缘倾斜的双向斜面平被式
c为由场地边缘向中央倾斜的双向斜面平坡式
d为多向斜面平坡式
1、原自然地面；2、整平地面；3、排洪沟
阶梯式
整个厂区划分为若干个台阶，土方工程量小，排水好，但运输管网敷设条件差，多用于山区，丘陵地，地形坡度大于4%。
图阶梯布置形式
a为单向降低的阶梯
b为由场地中央向边缘降低的阶梯；
c为由场地边缘向中央降低的阶梯。
1、原自然地面；2、整平地面；3、排洪沟
混合式
平坡和阶梯兼有，适于厂区面积大，或者厂区局部地形变化大的工程场地，一般在建筑物，地上地下管网，道路集中的地方，场地进行全部平整，标高基本一直，如厂房距离远，管线少，地段陡，可保留原有地形，做阶梯式。
几项竖向布置参数
★
（1）建、构筑物的标高应于计算洪水水位0.5m以上，保证企业建成后不受洪水威胁。
例如，锅炉房应位于全厂最低处，以利于回收凝结水，但也应至少高出最高洪水位0.5m以上。
★
（2）综合管线埋设深度一般要超过冻土层深度以下，以免遇到极冷时刻被冻裂。
★（3）散水坡的坡度应大于3％，保证雨水顺利排除，但是也不能大于6％，以免产生冲刷现象。
★（4）厂区自然地形坡度大于4％，车间之间高差达1.5～4.0m，多采用阶梯竖向布置。
这样，有利于利用地形，节省基建投资。
六、管线布置
1、工程管线包括
⏹确定各类管网的敷设方式；
除按规定须埋设地下管线，厂区管线尽可能明敷，便于检修，或者以管沟形式。
▪确定管道具体走向，确定定位及相对尺寸；
▪协调各专业管网敷设避免冲突。
2、管线布置原则
▪管线敷设尽量短直，减少与道路管线间交叉，压缩管线占地，利用不同深度埋管，间距符合有关规定要求。
七、厂区内交通运输
1.厂内运输的任务
2.厂内运输方式的选择
3.道路布置的形式
★4.道路的规格
表厂内常用的几种运输方式比较
比较内容
比较运输方式情况
铁路运输
道路运输
带式运输
管道运输
辊道运输
运输物料的属性
固、液体
固、液体
散状料
液体、粉料
固体
与生产环节的衔接性
差
差
好
好
好
运输的连续性
间断运输
间断运输
连续运输
连续运输
连续运输
运输的灵活性
差
好
差
差
差
对场地的适应性
差
较好
好
好
好
建设投资
大
少
大
大
大
运营成本
低
较高
对环境污染
大
大
小
小
小
图厂内道路布置形式示意图
围绕着各车间布置，多平行于主要建筑物、构筑物，组成纵横贯通的道路网。
厂区道路长、占地多，由于是环状系统，对场地坡度要求较为平坦一些。
不纵横贯通，根据交通运输的需要而终止于某处。
这种布置形式厂区道路短，对场地坡地坡度适应性较大。
运输的灵活性较差，尽头处一般需要设置回车场。
（a）环
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