生物工程工厂设计2厂址选择与工厂总平面设计剖析

2018年2月16日星期五,1,第二章 厂址选择与工厂总平面设计,2018年2月16日星期五,2,厂址选择： 在指定的某一地区内，根据新建厂所必须具备的条件，结合发酵工厂的特点，进行详细的调查、勘测，就可能建厂的技术经济条件，列出几个方案，进行综合分析比较，从中择优确定厂址。最后由建设单位会同设计单位，作出厂址选择报告，呈报上级部门批准,2018年2月16日星期五,3,地点选择：对所建厂在某个地区的方位及所处的自然环境状况，进行勘测调查、对比分析。 场地选择：对所建厂在某地点处的面积大小、场地外型及其潜在的技术经济性，进行周密的调查、预测、对比分析，作为确定厂址的依据,2018年2月16日星期五,4,（一）厂址选择的原则,自然条件 1.地理位置 2.地形、地势与地质 3水文 4气象 5地震,技术经济条件 1.原料供应与产品销售 2.能源供应 3.给排水 4.厂址选择应有足够的场地面积 5.节约用地 6.交通运输 7.企业的协作和城市规划,2018年2月16日星期五,5,厂址选择的原则： 1.厂址位置符合城市规划和微生物工厂对环境的特殊要求 2.正确处理各种关系。 3.厂址的地区交通运输应方便、快捷。 4.接近原料、燃料基地和产品销售市场，接近水源、电源。 5.厂址有效利用系数较高，并有远景规划的最终布局 6.一定的基建施工条件、投产后协作条件（地下水位不能过 高，地质条件应符合建筑要求，地耐力120150kN/m2以上） 7. 有利于三废处理（综合利用），保证环境卫生,2018年2月16日星期五,6,（二）厂址选择的程序,准备工作、现场勘测、编写报告和审批,准备工作： 1.组织准备：成立选厂工作组 2.技术准备：深入了解设计任务书内容 ， 拟订选厂工作计划，编制选厂各项指标，收集厂址资料提纲（自然条件、技术经济条件），进行分析研究，初步选点，择优作为勘测目标,2018年2月16日星期五,7,现场勘测： 1.工作组向厂址地区有关领导机关说明选厂工作计划。要求给予协作 2.勘测、摸清厂址区的自然条件和技术经济条件，画出草图,编写厂址选择报告和审批,2018年2月16日星期五,8,（三）厂址方案比较,厂址比较选择法： 统计学法： 方案比较法：以厂址自然条件为基础，经济技术条件为主体，列出其中的若干的主要因素，形成厂址方案。然后对每一个方案优缺点进行比较，最后结合以往的选择厂址经验，得出最佳厂号的选择结果。 理论依据：主要影响因素起主导作用和设计方法同实践经验相结合的原则得出的结论，结论较可靠,2018年2月16日星期五,9,厂址方案比较内容： 选择1.2.3.号方案，采用比较法，以经济性和技术性两系列，进行单项比较，得出单项结论，然后进行两系列综合比较，再联系实际经验得出厂址选择结论,2018年2月16日星期五,10,2018年2月16日星期五,11,2018年2月16日星期五,12,（四）厂址选择报告,基本内容,概述 1、选厂的目的与依据； 2、选厂工作组成员及其工作过程； 3、厂址选择方案并论述推荐方案的优缺点及报请上级机关考虑的建议,2018年2月16日星期五,13,主要技术经济指标 1、全厂占地面积(m2)，包括生产区、生活区面积等； 2、全厂建筑面积(m2)，包括生产区、生活区、行管区面积 3、全厂职工人数控制数； 4、用水量(t/h或t/a)、水质要求； 5、用电量：、全厂生产设备及动力设备定额总需要量(kW) 6、原材料、燃料耗用量(t/a)； 7、运输量(包括运如入及运出量)(t/a)； 8、三废措施及其技术经济指标等,2018年2月16日星期五,14,厂址条件 说明所选厂址的自然条件及其具备的技术经济条件，10项：并附有说明材料。通常包括以下：1、地理位置及厂址环境 厂址所在地理图上的坐标、海拔高度；行政归属及名称；厂址近邻距离与方位(城镇、河流、铁路、公路、工矿企业及公共设施等)，并附比例1/50000的地理位置图及厂址地形测量图2、厂址场地外形、地势及面积,2018年2月16日星期五,15,地形图：用等高线表示地势变化幅度的图形,2018年2月16日星期五,16,3、厂址地质与气象 4、土地征用及迁民情况 5、交通运输条件 6、原材料、燃料情况 7、给排水方案 8、供热供电条件 9、建筑材料供应条件 10、环保工程及公共设施,厂址方案比较,2018年2月16日星期五,17,1、各试选厂址总平面布置方案草图(比例1/2000)2、各试选厂址技术经济比较表及说明材料；3、各试选厂址地质水文勘探报告；4、水源地水文地质勘探报告；5、厂址环境资料及建厂对环境的影响报告；6、地震部门对厂址地区震烈度的鉴定书7、各试选厂址地形图(1/10000)及厂址地理位置图(1/50000)8、各试选厂址气象资料；9、各试选厂址的各类协议书，包括原料、材料、燃料、产品销售、交通运输、公共设施,有关附件资料,2018年2月16日星期五,18,气象资料主要风向。风玫瑰图:表示一个地区的风向和风向频率图.风向频率:是在一定时间内，某风向出现的次数占总观测次数的百分率,2018年2月16日星期五,19,二、工厂总平面设计,工厂总体布置的平面设计任务：根据工厂建筑群的组成内容、使用功能要求，结合厂址条件及有关技术要求，协调研究建、构筑物及各项设施之间的相互空间和平面关系，正确处理建筑物、交通运输、管路管线、绿化区域等布置问题，充分利用地形，节约场地，使所建工厂形成布局合理、协调一致、生产井然有序，并与四周建筑群相互协调的有机整体,2018年2月16日星期五,20,（一）总平面设计的内容、原则和步骤,总平面：表明厂区范围内自然状况和规划设计的图纸总平面设计的依据： 1.上级部门下达的设计任务书 2.建设单位提供的有关设计委托资料 3.有关的设计规范 4.厂址选择报告 5.有关的设计基础资料,2018年2月16日星期五,21,（二）总平面设计的原则和要求,1、遵从城市总体发展规划要求；2、符合生产流程的要求：原料、半成品、成品的生产作业线应顺直短捷、避免作业线的交叉和返回。3、考虑地区主导风向的影响；4、主厂房布置在厂区中心地带，以便其他部门为其服务；5、应充分利用厂址的自然条件；6、人流货流通道分开，避免交叉。7、符合国家有关规范和规定；8、应留有发展的余地,2018年2月16日星期五,22,（三）总平面设计的基本内容和成果,内容 1.平面布置设计 2.竖向布置设计 3.运输设计 4.管线综合设计 5.绿化设计成果,2018年2月16日星期五,23,（四）总平面设计的步骤,1.初步设计： 方案图（总平面布置资料图） 工厂总平面布置图（初设成品图）2.施工图设计 工厂总平面施工资料图 工厂总平面布置施工图,2018年2月16日星期五,24,总平面布置图内容： (1)表明厂址原有地形的等高线； (2)表明测量坐标网及建筑施工坐标网； (3)表明全年(或夏季)风向频率的风玫瑰图； (4)表明全厂建筑物、露天作业场等平面位置坐标、地坪标高及厂区转角(方位角)； (5)道路、铁路的平面布置、标高及坡度； (6)竖向设计、排水设施； (7)厂区围护设施及绿化规划等,2018年2月16日星期五,25,2018年2月16日星期五,26,发酵工厂总平面布置的形式,工厂组成与厂区划分工厂组成：必须包括 生产车间 辅助车间 动力车间 行管部门 职工宿舍,厂区划分：生产区厂前区厂后区厂房左侧区厂房右侧区,2018年2月16日星期五,27,建、构筑物的布置位置 1、主生产车间 布置在生产区的中心地带，正面朝阳，风向 2、辅助车间建筑物等：靠近其服务的主车间 3、动力车间建筑物等： 尽量靠近服务的具体部门，集中厂区的左右侧，厂区的下风向 4、行政管理和后勤部门建筑设施的总体布置位置 集中在厂前区 5、确定厂区建、构筑物之间的距离,2018年2月16日星期五,28,（五）总平面布置形式的分类及实例,总平面水平向布置形式：总平面图通常指水平面上的布置图1.区带式布置形式： 在厂区划分的前提下，保证区域功能分明的特点，以主要生产车间的定位布置，带起辅助车间和动力车间的布置。特点：主要车间放在中心地带,2018年2月16日星期五,29,2018年2月16日星期五,30,2018年2月16日星期五,31,2、周边式布置形式 由于厂址四周情况与城市规划的需要，将生产车间环绕厂区周边，首先从大门口开始布置，逐一带起辅助部门与动力部门，相随着布置周边式布置。 特点：厂房沿周边，外观整齐美观 缺点：厂房与主风向很难成6090，通风不利,2018年2月16日星期五,32,2018年2月16日星期五,33,总平面的竖向布置,分离式和连续式 1.分离式布置形式： 主要生产车间和辅助车间的厂房或一个车间的各个工序的厂房，分散布置在划分好的区片内，并且厂房建筑多是单层或二层式的布置形式分离式布置。 特点：彼此独立，结构简单，防火安全，留有发展余地 缺点：增加占地面积，延长生产流程，增加输送费用,2018年2月16日星期五,34,2、连续式布置形式 将主要车间和辅助车间或车间的若干工序的厂房进行竖向布置，予以合理并接。 优点：相对减少占地面积，缩短工艺流程线和运输距离，车间联系方便。 缺点：建筑密度大，使通风采光或高温作业条件差，防火要求高等,2018年2月16日星期五,35,联合式布置形式,特点：1.将水平向与竖向平面布置的优点协调结合，总平面布置既有明显的厂区划分，又使建、构筑物疏密合理；2.既有建筑物的悬殊标高，又有防火卫生和通风采光妥善处理3.既有先进的技术集中生产管理，又留有发展余地,2018年2月16日星期五,36,2018年2月16日星期五,37,（六）厂内运输,1、厂内运输的任务,通过各种运输机械工具，完成厂内仓库与车间、堆场与车间、车间与车间之间的货物分流 通过运输组织以保证生产中原材料、燃料等陆续供应，生产的产品、副产品源源不断地运出,厂内运输：根据原材料、燃料、产品、副产品的种类、运输量，结合厂区运输条件，选择运输工具和运输方式，并举行合理布置,2018年2月16日星期五,38,2、道路布置的形式：循环式、终端式,循环式：道路环绕厂房建、构筑物的闭合系统的道路网 保证物流、人流的运输方便、安全、高效、消防终端式：道路不兜环，各有分散终点 终点端设置回车场（掉头）：圆、三角、T型,2018年2月16日星期五,39,2018年2月16日星期五,40,补充形式,1、道路长的单车道加回让车道2、交叉口做圆角型布置。双车道7m，单9m3、办公楼、成品库前道路加宽成停车场,2018年2月16日星期五,41,3、道路规格,宽度、路面质量等（根据城市建筑规定、生产规模）以城市型道路标准施工路面：沙石沥青浇注，明沟排水主干道：69m支干道：46m,2018年2月16日星期五,42,2018年2月16日星期五,43,（七）总平面设计技术经济指标,1、总平面设计技术经济指标项目,总平面布置时估算，设计阶段的控制指标，用以指导总平面施工图阶段的设计，一定程度上反映出总平面设计的正确性和合理性。 发酵工厂重要的技术经济指标：11项,2018年2月16日星期五,44,2018年2月16日星期五,45,2、技术经济指标意义分析,1）厂区占地面积A（m2） 工厂生产强度：生产规模（年产量）与占地面积的比值 q = G/A（t/m2a）2）建、构筑物占地面积A1（m2） 建、构筑物底层轴线所包围的面积。 反映建、构筑物的数量和结构复杂程度3）堆场、作业场占地面积A2（m2） 原材料、燃料及成品贮存作业所需要的场所面积,2018年2月16日星期五,46,4）道路、散水坡、管线占地面积A3（m2） 工厂建、构筑物群之间纵横通达的空地面积，取决于建、构筑物占地面积A1的大小和形状。5）建筑系数K1（%） 建、构筑物与堆场、作业场占地面积之和与全厂占地面积的百分率,说明厂内建构筑物的密集程度，通常控制在3550%,2018年2月16日星期五,47,6）利用系数K2（%） 全厂建、构筑物与土建设施的占地面积与全厂占地面积比值,50%70%总平面土建设施布置系数K3道路、散水坡及管线的占地面积与总面积的比值,K2 = K1 + K3,2018年2月16日星期五,48,7）绿地率K4（%） 全厂可绿化面积占全厂占地面积的百分率,一般控制在1015%,8）土方工程量V（m3） 由于厂址地形凹凸不平或自然坡度太大，平整场地需要挖填的土方工程量,2018年2月16日星期五,49,一般规定范围 4045 10,2018年2月16日星期五,50,1、总平面布置的有关参数,1）建筑物间距X,（八）总平面布置和运输设计的有关参数,防火，应大于最小间距Xmin：没有管线道路a3m：XXmin=（H1+h）/2a3m：XXmin=（H+h）/2,2018年2月16日星期五,51,如果相邻建构筑物间有道路两侧有管线，X加大执行化工企业总平面设计暂行技术规范HSB3-63 主干道 X=3040m， 次主干道 X=2030m， 支道 X=1215m，大型发酵工厂，道路两侧与建构筑物底线间距加大露天堆场与建构筑物的间距X，不能计算，按规定给出,2018年2月16日星期五,52,2018年2月16日星期五,53,2）厂房建筑物正面与全年主风向的夹角：6090 迎风,2018年2月16日星期五,54,3）建筑系数K1与场地系数利用K2,2018年2月16日星期五,55,4）堆场面积（A5）,（1）原料堆场面积：先确定工厂须贮存的原料量Q Q = P（1-） （t） P每月所须原料量t 不贮存的原料的百分数 原料所需的贮存时间（月）确定堆垛的剖面类型 设垛底长lm，宽b，高h，堆放容重(t/m3) 每堆物料量q q=l.b.h（t/堆） 总堆数N：N =Q/q,2018年2月16日星期五,56,假设纵向堆数为Y，横向堆数为X，,p：纵向堆与堆间及场地边界的距离（m） 56m （便于装车）p1：横向堆与堆间及场地边界的距离（m） p1 =4m 一般b=24m纵向堆数: Y=N/X 堆场的长度L：L=lY+（Y-1）p+2p 堆场的宽度B：B=bX+（X-1）p1+2p1 堆场的面积A：A=BL（ m2）,2018年2月16日星期五,57,（2）瓶箱堆场的面积：新瓶箱堆场面积A1：新瓶一般一次进厂，外销全部用新瓶 所需的新瓶量N1：N1=Pm12 P：产品年产量t m：吨酒灌装的瓶量，个/t 1瓶装酒占年产量的百分数% 2计划外销酒占瓶装酒的百分数%单位面积堆垛的瓶子数量为mA（个/m2） 所需净堆场面积A0 = N1/mA 堆场面积 A1 =A0（1+ 3 ） 3 ：通道占堆场裕量系数,2018年2月16日星期五,58,旧瓶箱堆场面积A2：旧瓶周转用塑料箱，满足近销市场需求的最大旧瓶数N2计算： N2=Pm12 P：产品年产量t m：吨酒灌装的瓶量，个/t 1：旺季近销酒占的年产量百分数% 2：近销酒中瓶装酒占的百分数%,2018年2月16日星期五,59,相应需要贮存的瓶箱数N3：,24：每箱装瓶数 90：近销酒旺季的天数：瓶箱贮存期（d）,设：瓶箱堆垛的层数Z； 每个瓶箱的占地面积f 瓶箱净占地面积Ao：Ao= N3fZ则：瓶箱堆垛面积A2 = A0 (1+ 3) 3 ：通道占堆场裕量系数,2018年2月16日星期五,60,5）几项竖向布置参数,（1）建构筑物标高应高出计算洪水水位0.5m以上，保证企业建成后不受洪水威胁（2）综合管线埋设深度一般超过冻土层深度，避免遇到极冷时刻被冻裂（3）散水坡坡度3%，保证雨水顺利排除，6%，避免产生冲刷（4）厂区自然地形坡度4%车间之间的高差达1.54.0m时，采用阶梯竖向布置有利于利用地形，节约基建投资,2018年2月16日星期五,61,2、运输设计的有关参数,1）厂区道路主要技术指标,2018年2月16日星期五,62,2）运输设备的主要参数,（1）运输能力G：一台运输机械的年输送能力G,W：一台的定额运输量t/台K1：运输机械的装载系数：谷物0.9，煤块0.9K2：运输机械在夜间或雨天的输送状况系数，0.60.7Td：年运输时间 330d24h/d=7920ht2：运输机械的辅助时间ht1：运输机械在往返路程的行驶时间h（t1=L/v）,2018年2月16日星期五,63,（2）运输机械所需的台数N 年需要的台数：,Qi：第i种运输机械的年运输量t/aQi ：第i种运输机械的委托运输量t/aK2：不可预计因素的运输系数，1.051.3K1：运输不平衡系数（维修，停歇）： 火车0.85，汽车0.60.8,2018年2月16日星期五,64,（九）洁净厂房的总平面布置,1、GMP对厂房洁净等级的要求,GMP：药品生产质量管理规范（Good Manufacturing Practice ) 负责指导药品生产质量控制的人员和生产操作者的素质到生产厂房、设施、建筑、设备、仓储、生产过程、质量管理、工业卫生、包装材料与标签直至成品的贮存与销售，来保证药品质量的一整套管理体系。 起源于美国，FDA（美国食品药品管理局）1962年颁布，63年实施,2018年2月16日星期五,65,1）空气的洁净度,单位体积空气中所含尘埃的大小和数量4个洁净等级,2018年2月16日星期五,66,2）GMP对厂房洁净等级的要求,洁净厂房: 由于生产工艺等原因，需采用空气净化系统以控制 室内空气的含尘量或含菌浓度的厂房,2018年2月16日星期五,67,洁净厂房等级主要取决于药品的类型和生产工艺要求GMP对不同等级洁净厂房的适用范围有明确的规定100级洁净厂房：生产无菌而又不能在最后容器中灭菌的药品的配液、灌封；能在最后容器中灭菌的大体积(50m1)注射用药品过滤、灌封粉末注射剂的分装、压塞无菌制剂以及注射用无菌粉末原料药的精制、烘干和分装,2018年2月16日星期五,68,10000级洁净厂房生产无菌而又不能在最后容器中灭菌的药品的配液能在最后容器中灭菌的大体积(50m1)注射用药品的配液及小体积(50m1)注射用药品的配液、过滤、灌封滴眼液的配液、过滤、灌封不能热压灭菌口服液的配液、过滤、灌封不在最后容器中灭菌的油膏、霜膏、悬浮液、乳化液等药品的制备和灌封；注射用药品原料药的精制、烘干和分装,2018年2月16日星期五,69,100000级洁净厂房原料药的精制、烘干和分装片剂、胶囊剂、丸剂和其他制剂的生产,2、洁净厂房总平面设计的目的和意义,目的：确定药厂与周围环境间及药厂内洁净厂房与各建、构筑物之间的位置关系 按照GMP的要求，药品的全部生产过程应在一个洁净的内环境中进行，建造洁净厂房就是为了满足这一要求。洁净厂房可有效控制室内的空气质量，洁净室内的含尘量和含菌浓度几乎不受室外大气质量的影响，但这并不是说无需考虑洁净厂房周围的大气质量,2018年2月16日星期五,70,2018年2月16日星期五,71,洁净地区和污染地区的室外大气含尘浓度相差10倍甚至几十倍洁净厂房周围大气质量较差将增加空气净化系统的除尘负荷，降低高效过滤器的使用寿命洁净厂房周围的大气质量较好，如洁净度不低于10万级，则空气净化系统的末级过滤器可不使用高效过滤器，而仅使用中效过滤器，即可达到理想的净化效果。可见，在对洁净厂房进行总平面设计时，将洁净厂房布置在环境较好的区域，不仅可以节省投资，降低运行费用，而且可以提高洁净厂房的净化效果,2018年2月16日星期五,72,3、洁净厂房总平面设计原则,GMP要求，药品生产企业必须具整洁的生产环境厂区的地面、路面及运输等不应对药品的生产造成污染生产、辅助生产及行政生活区总体布局合理，不得互相妨碍厂房应按生产工艺流程及所要求的空气洁净度进行合理布局同一厂房内以及相邻厂房内的生产操作不得相互妨碍洁净厂房应与散发污染物的车间、辅助车间或烟囱等保持一定的距离，并居于上风向首要考虑的问题：污染,2018年2月16日星期五,73,1）洁净厂房应远离污染源，并布置在全年主导风向的上风处,厂址不宜选在多风沙地区，周围环境清