食品工厂设计（第2版）第三章 食品工厂辅助部门及生活设施设计

第四章食品工厂公用工程目录概述第一节给排水工程

第二节供电及自控第三节供汽系统第四节采暖与通风第五节制冷系统第4章公用工程公用工程：是指与食品工厂的各部门、车间、工段有着密切关系，并

为这些部门所共有的一类动力辅助设施的总称。它与食品工厂的生产相辅相成、密切相关，是食品厂正常生产不可缺少的重要环节。

概述供电供汽给排水采暖与通风制冷公用工程一般说来，给水排水、供电和仪表、供汽这三者不管工厂规模大小都得

具备，因各地的气候各异，所以制冷和通风两项不一定同时具备。公用系统的设计应根据食品工厂的规模、产品的类型以及本单位经济状况而定。公用工程的专业性较强，各有其内在深度，因此应分别由五个专业工种的设计人员承担。食品工厂的公用系统直接与工厂的运行和生产密切相关。概述(1)符合食品卫生要求

生产用水的水质必须符合卫生部门规定的生活饮用水的卫生标准，直接用于食品生产的蒸汽应不含危害健康或污染食品的物质。制冷系统中氨制冷剂对食品卫生有不利影响，应严防泄漏。公用设施在厂区的位置是影响工厂环境卫生的重要因素，环境因素的好坏会直接影响食品的卫生。如锅炉房位置、锅炉型号、烟囱高度、运煤出灰通道、污水处理站位置、污水处理工艺等是否选择正确，与工厂环境卫生有密切关系，因此设计必须合理。设计要求概述(2)能充分满足生产负荷

食品生产的一大特点就是季节性较强，导致公用设施的负荷变化非常明显，因此

要求公用设施的容量对生产负荷变化要有足够的适应性。对于不同的公用设施要采取不同的原则如供水系统，须按高峰季节各产品生产的小时需水总量来确定它的设计能力，才能具备足够的适应性。供电和供汽设施一般采用组合式结构，即设置两台或两台以上变压器或锅炉，以适应负荷的变化。还应根据全年的季节变化画出负荷曲线，以求得最佳组合。概述(3)经济合理，安全可靠

设计时，要考虑到经济的合理性，应根据工厂实际和生产需要，正确收集和整理设计原始资料，进行多方案比较，处理好近期的一次性投资和长期经常性费用的关系，从而选择投资最少、经济收效最高的设计。保证给水、配电、供汽、供暖及制冷等系统供应的数量和质量都能达到可靠而稳定的技术参数要求，以保证生产正常安全的运营。例如，在工厂的制水系统中，原水的水质随季节变化波动很大，需要根据不同情况，采取相应的措施，保证生产用水水质的稳定性。概述(一)给排水系统设计内容及所需的基础资料1.设计内容

整体项目的给排水设计一般包括：取水及净化工程、厂区及生活区的给排水管网、车间内外给排水管网、室内卫生工程、冷却循环水系统和消防系统等。2.设计所需基础资料(1)各部门对用水量、水质、水温及用水时间的要求。(2)厂区所在地和厂区周围地区的气象、水文、地质、地形资料，特别是作为水源的河、湖的详细水文资料。(3)引水、排水路线的现状及有关的协议或拟接进厂区的市政自来水管网状况。(4)当地环保和公安消防主管部门的有关规定。(5)所在地管材市场供应情况。第1节给排水(二)设计注意事项(1)所在地有城市自来水供应的，优先考虑采用自来水。(2)如采用自备水源时，水质应符合卫生部规定的《生活饮用水卫生标准》及本

厂的特殊要求。(3)消防、生产、生活给水管网应尽可能使用同一管路系统。(4)生活、生产废水应达到国家规定的排放标准后才能排放。(5)为了节约用水和减少能源消耗，冷却水应循环使用，避免浪费。(6)消防、冷却循环等用于增压的水泵应尽可能集中布置，便于统一管理及使用。(7)设计主厂房或车间的给排水管网时，应满足生产工艺和生活安排的需要。第1节给排水(三)食品工厂用水分类一般生产用水、特殊生产用水、冷却用水、生活用水和消防用水等。(四)食品工厂对水质的要求一般生产用水和生活用水要求符合生活饮用水水质标准。特殊生产用水是指直接进入构成产品组分的用水和锅炉用水，这些用水对水质有特殊要求，必须在符合生活饮用水水质标准的基础上，做进一步处理。第1节给排水类别优点缺点自来水技术简单，一次性投资省，上马快，水质可靠水价较高，经常性费用大地下水可就地直接取用，水质稳定，且不易受外部污染，理化指标变化小，水温低，基本终年恒定。取水构筑物简单，一次性投资不大，经常性费用低水中往往含有多种矿物质，硬度可能过高，甚至含有某种有害物质，大量抽取地下水会影响地面沉降地面水水中溶解物少，经常性费用低净水系统技术管理复杂，取水构筑物多，一次性投资大，水质、水温随季节变化大（五）水源的选择

第1节给排水1.生产用水量包括：生产工艺用水、锅炉用水、冷冻机房冷却用水(1)生产工艺用水量计算见第4章有关章节。(2)锅炉用水量估算

式中：

qm—锅炉房最大小时用水量，t/h；

K1—蒸发量系数，一般取1.15；

K2—锅炉房的其他用水系数，一般取1.25～1.35；

Q—锅炉蒸发量，t/h。(六)全厂用水量的计算第1节给排水

(3)冷冻机房冷却用水量包括汽缸冷却用水和冷却塔循环用水。汽缸冷却用水量见冷冻机产品样本，冷却塔循环用水量qm,L

可按下式计算：式中:qm,L—冷却塔循环用水量，t/h；

η—使用系数，一般取1.1～1.15；

Q1—冷凝器负荷，kJ/h；

t1—冷凝器出水温度(即冷却塔进水温度)，℃；

t2—冷凝器进水温度(即冷却塔出水温度)，℃。制冷机冷却水循环量取决于进出水温差和热负荷，一般情况下，取t1≤36℃，t2≤32℃。第1节给排水2.生活用水量生活用水量的大小受工厂所在地气候、居民生活习惯以及卫生设备配备情况的影响，一般根据当地规模相近的食品企业或居民的生活用水量来确定，也可按下式进行估算：

式中:qm—最大小时生活用水量，t/h；

K—小时变化系数；

Q—用水量指数；

N—使用人数，人；

t—使用时间，h。宿舍用水Q取100～150L／(人·d)，K取2～3；办公室用水Q取10～15L／(人·班)，K取2～2.5；浴室用水Q取90～135L／(人·次)，K取1.5～2.0；食堂用水Q取10～25L／(人·餐)，K取2～2.5。第1节给排水3.消防用水量

食品厂的生产性质决定其发生火警的危险性较低，建筑物耐火等级较高。食品厂的消防给水一般与生产、生活给水管合并，采用合流给水系统。食品厂的室内消防用水量为2×2.5L/s，室外消防用水量为10～75L/s。食品厂的生产用水量较大，在计算全厂总用水量时，可不计入消防用水量，如发生火警，可调整生产和生活用水量加以解决。第1节给排水2.地下水给水系统(七)给水系统第1节给排水1.自来水给水系统3.地面水给水系统第1节给排水厂房小区给水系统第1节给排水给水处理的目的主要是满足各种用水的水质要求，除去水中的悬浮杂质、有色物质、胶体物质、可溶性盐类、病菌及其他有害成分。给水处理的一般方法有以下几种。(1)自然沉淀即用沉淀的方法除去水中较大颗粒的杂质，具体方法是使水在沉淀池中停留较长时间，以达到沉淀澄清的目的。(2)混凝沉淀在水中加混凝剂，使水中的胶体物质与细小的、难以沉淀的悬浮物质相互凝聚，形成较大的易沉凝体后，再在沉淀池和澄清池中沉淀和澄清，使水由混浊变澄清。常用的混凝剂为硫酸铝、硫酸亚铁、三氯化铁。(八)给水处理第1节给排水(3)过滤将水通过装有滤料的过滤池或过滤器，利用滤料与水中细微杂质间的吸附、筛滤作用，使水质得到澄清。(4)消毒就是通过物理或化学的方法杀死水中的致病微生物。通常用到的物理方法有：加热、紫外线、超声波和放射线等。化学方法有：氯、臭氧、高锰酸钾及重金属离子等药剂，其中氯消毒法，即在水中加适量的液氯和漂白粉，是目前普遍采用的方法。(八)给水处理第1节给排水(5)软化软化是通过降低水中钙、镁离子的含量，进而降低水的硬度的过程。软化的方法有以下几种。①加热法将水加热到100℃以上，使水中的Ca2+、Mg2+形成CaC03、Mg(OH)2和石膏沉淀而除去。②药剂法在水中加石灰和苏打，使Ca2+、Mg2+生成CaC03和Mg(OH)2而沉淀。③离子交换法使水和离子交换剂接触，用交换剂中的Na+或H+把水中的Ca2+、Mg2+交换出来。此外，当水中铁、锰等离子含量超过水质标准时，还需要进行除铁、锰等离子的处理。(八)给水处理第1节给排水一般情况下，以上方法并不是单独使用的，而是根据原水的不同水源和水质及生产对水质的不同要求，联合使用几种不同的给水处理工艺。①以地面水(如河水、湖水等)作为生活饮用水时，一般必须经过以下工序的处理：原水→预沉→混凝沉淀或澄清→过滤→消毒②地下水的水质要优于地面水，所以若以地下水作为生活饮用水时，一般只经过消毒即可。③为了减少水垢的形成，锅炉用水都必须进行软化处理，且一般用离子交换法进行软化。④当被用作特殊生产用水时，水质要求较为严格，水处理工艺也较为复杂：生活用水→机械过滤→电渗透或反渗透→阳离子交换器→阴离子交换器→混合离子交换器→紫外线或超滤杀菌→特种用水(5)软化第1节给排水给水管网包括室外管网和室内管网。室外管网布置形式分为环状和树枝状两种，小型食品厂的给水系统一般采用树枝状，大中型生产车间进水管多分几路接入，为确保供水正常，多采用环状管网。室外管网一般采用铸铁管，用铅或石棉水泥接口，若采用焊接钢管和无缝钢管要进行防腐处理，用焊接接口。室内管由进口管、水表接点、干管、支管和配水设备组成，有的还配有水箱和水泵。管网布置形式有上行式、下行式和分区式三种，具体采用何种方式，由建筑物的性质、几何形状、结构类型、生产设备的布置和用水点的位置决定。(九)给水管网的布置第1节给排水在食品厂中，制冷机房、车间空调机房及真空蒸发工段等都需要大量的冷却水。通常要设置冷却水循环系统和降温的装置，以减少给水消耗，降低全厂总用水量。降温系统主要有冷却池、喷水池、自然通风冷却塔和机械通风冷却塔等。机械通风冷却塔(其代表产品有圆形玻璃钢冷却塔)具有冷却效果好、体积小、质量轻、安装使用方便的特点，可以提高生产效率，节省用地和投资，并且只需补充循环量的5％～10％的新鲜水，对于水源缺乏或水费较高且电费不变的地区尤为适宜，因此被广泛采用。(十)冷却水循环系统第1节给排水1.排水系统的组成

生产废水、生活污水、雨水。

生产废水、生活污水需经过处理达到排放标准后才能排放。

食品工厂的排水系统由室内排水系统和室外排水系统两部分组成。室内排水系统包括洁具和生产设备的受水器、水封器、支管、立管、干管、出户管、通气管等钢管。室外排水系统包括支管、干管、检查井、雨水口及小型处理构筑物等。2.排水量计算

可按给水量的85%～90%计算。(十一)排水系统第1节给排水（1）生产车间室内排水采用明沟，明沟重点设排水地漏，用铸铁排水管或焊接钢管排到室外。（2）在进入明沟排水管道之前，应设置格栅，以截留固形物，防止管道堵塞。（3）生产车间内的卫生消毒池、地坑及电梯坑等，均需考虑排水装置。（4）车间的对外排水尽可能浊清分流。（5）室外污水排放不得采用明沟，而必须采用埋地暗管，若不能自流出厂房，得采用排水泵站进行排放。3.有关排水设计要点第1节给排水食品厂的生产性质决定其发生火警的危险性较低，建筑物耐火等级较高。食品厂的消防给水一般与生产、生活给水管合并，采用合流给水系统。室外消防给水管网应为环形，水量按15L/s，水压应保证当消防用水量达到最大且水枪布置在任何建筑物的最高处时，水枪充实水柱仍不小于10m。室内消火栓的配置，应保证两股水柱每股水量不小于2.5L/s，保证同时到达室内的各个位置，管道内压力要保证水枪出口充实水柱不小于7m。(十二)消防系统第1节给排水1.设计内容

食品厂整体项目的供电及自控工程设计包括：全厂的变配电工程，厂区的外线供电工程，车间内设备配电系统，厂区及室内照明，生产线、工段或单机的自动控制，电器及仪表的防护与修理等，地区气象、土质有关情况等。2.设计所需基础资料

(1)全厂用电设备详细情况(包括功率、用电要求等)。(2)供用电协议和有关资料，包括供电电源及技术数据，供电线路进户方位和方式，量电方式及量电器材划分，厂外供电器材供应的划分，供电部门要求及供电费用等。(3)自控对象的系统流程图及工艺要求。第2节供电和自控3.食品厂对供电的要求及措施(1)有些食品厂生产的季节性很强，像饮料厂、罐头厂、乳品厂等产品产量随季节波动较大，电负荷变化较大。因此，大中型食品厂一般设置两台变压器供电，小型食品厂采用一台变压器供电即可。(2)在设计时，变配电设备的容量和面积要留有一定发展余地，以适应食品厂机械化水平的不断提高。(3)食品厂用电设备一般属Ⅲ类负荷，可采用单电源供电，采用双电源供电是避免意外停电(供电不稳定地区)时导致的原料腐败和变质，减少浪费。(4)一般食品工厂的生产车间水汽大、湿度高，应对供电管线及电器采取必要防潮措施，防止发生事故。第2节供电和自控电力负荷的级别和供电要求(1)一级负荷：是指突然中断供电时，将造成人身死亡、重大设备损坏，或给国家经济带来重大损失者。要求：由两个独立电源供电。(2)二级负荷：突然停电将产生大量废品，或停产造成经济上较大损失者。要求：做到不致中断供电或中断后能迅速恢复。(3)三级负荷：对供电电源无特殊要求。第2节供电和自控4.负荷计算

变压器的容量为全厂总计算负荷的1.2倍。式中，Pj——最大计算有功负荷，kW；Kx——设备的需要系数，Pe——设备的装接容量和，kW。第2节供电和自控

食品厂的动力与照明同用时，电源才可以满足生产要求。供电电压低压采用380/220V三相四线制，高压一般采用10kV。供电系统要和当地供电部门一起商议确定，要符合国家有关规程，安全可靠，运行方便，经济节约。5.供电系统第2节供电和自控分区年雷电日数/天建筑物须考虑防雷的高度/m轻雷区不少于30高于24中雷区30-70平原高于20，山区高于15强雷区75以上平原高于16，山区高于126.建筑防雷及电器安全一般食品厂的烟囱、水塔和高层厂房的防雷等级属于第三类。第2节供电和自控7.变配电设施及对土建的要求一般采用低压架空线路，线路布置应考虑路径最短，不迂回供电，对道路和建筑物的交叉最小，兼顾厂区道路照明。车间总配电装置最好设在一单独的小间内，分配电装置和启动控制设备要能防水汽、防腐蚀，并尽可能集中于车间的某一场所。车间和其他建筑物的照明电源必须与动力线分开。第2节供电和自控糊化、糖化、煮沸、发酵、灭菌；预热、蒸发、蒸馏、浓缩、干燥；供暖；热水供应；

浴室、洗衣房、食堂等。食品工厂用汽部分第3节供汽系统确定全厂用汽量；确定供汽的汽源；确定锅炉型号、台数；锅炉房设计；锅炉给水及水处理设计；配置全厂的蒸汽管网。供汽工程设计内容第3节供汽系统作用：蒸汽是食品厂动力供应的重要组成部分。食品厂用汽部门主要有生产车间（包括原料处理、配料、热加工、发酵、灭菌等）和辅助生产车间，如罐头保温、试制室、浴室、洗衣房、食堂等，罐头保温库要求连续供热。压力要求：关于蒸汽的压力，除以蒸汽作为热源的热风干燥、真空熬糖、高温油炸等要求0.8～1.0MPa外，其他用汽压力大多在0.7MPa以下，大部分产品在生产过程中对蒸汽品质的要求是低压饱和蒸汽，因此蒸汽在使用时需经过减压装置，以确保用汽安全。为了适应食品工厂生产的季节性变化，一般需要配备不少于两台型号相同的锅炉。（一开一备）(一)概述第3节供汽系统Q=1.15(0.8Qc+Qs+Qz+Qg)(二)锅炉容量的确定式中：Q—锅炉额定容量，t/h；

Qc—全厂生产用最大蒸汽耗量，t/h；

Qs—全厂生活用最大蒸汽耗量，t/h；

Qz—锅炉房自用汽量，t/h(一般取5%～8%)；

Qg—管网热损失，t/h(一般取5%～10%)。第3节供汽系统锅炉的型号要根据食品厂的要求与特点和全厂及锅炉的热负荷来确定。型号必须满足负荷的需要，所用的蒸汽、工作压力和温度也应符合食品厂的要求，选用的锅炉应有较高的热效率和较低的燃料消耗、基建和管理费用，并能够经济有效地适应热负荷的变化需要。锅炉要与当地可供燃料品质相适应。(三)锅炉的选型第3节供汽系统设在对生产车间污染系数最小方向的上侧或全年主导风向的下风向。尽可能靠近负荷中心。有足够的煤和灰渣堆场。与相邻建筑的间距符合防火规程和卫生标准。朝向考虑通风、采光和防晒等要求。(四)锅炉房在厂区的位置第3节供汽系统(1)锅炉房附属的锅炉间、水泵间、水处理间和化验室等应建在同一建筑物内。(2)烟囱离锅炉所在建筑物应有一定距离，避免烟囱基础下沉而影响锅炉房的基础。烟道布置应力求简单，并使每台锅炉抽力均衡。(3)锅炉房顶部最低结构与锅炉最高操作点的距离不应小于2m。(4)锅炉房前墙与锅炉前端的距离不应小于3m，对于需要在炉前操作的锅炉，其炉前区长度要比燃烧室长2m。(五)锅炉房的布置第3节供汽系统(5)不需要在侧面操作的锅炉，其通道宽不小于1m，需要在侧面操作的锅炉，如在4t/h以下，其通道宽不小于2m，如在4t/h以上，其通道宽不小于2.5m。锅炉侧面和后端不需要操作时，其通道不应小于0.8m。(6)锅炉房为独立建筑，标高≥4m。(7）锅炉房不宜布置在厂前区或主干道旁。(8)锅炉房至少设2个分别位于两侧的出入口，门向外开。第3节供汽系统(五)锅炉房的布置锅炉属于特殊的压力容器。水在锅炉中受热蒸发成蒸汽，原水中的矿物质会结成水垢留在锅炉内壁，影响锅炉的传热效果，严重时会影响锅炉的运行安全。所以，锅炉给水和炉水的水质应符合低压锅炉水质标准要求，以保证锅炉的安全运行。锅炉用水应严格控制水质的硬度，以保证锅炉的安全运行。(六)锅炉的给水处理炉外化学处理法：沉淀软化处理法、离子交换法。炉内处理法：防垢剂法。第3节供汽系统煤场的存煤量可按25～30天的煤耗量考虑，粗略估算每1t煤可产6t蒸汽。煤场一般为露天堆场，也可建一部分干煤棚。煤场的转运设备是将运输工具上的煤卸至储煤场和将煤送至锅炉房的上煤系统的设备，可根据锅炉房的规模选用人工翻斗手推车、装载机、皮带输送机等。锅炉在两台以下时用人工手推车将渣运至渣场，多台锅炉时可用框链出渣机、刮板出渣机、耐热胶带输送机将渣运至渣场，渣场的储量一般按不少于5天的最大渣量考虑。(七)煤及灰渣的储运第3节供汽系统1.通风锅炉通风的目的是向炉膛内提供燃料燃烧所需要的空气，并将燃烧后的烟气及时排出炉外。通风方式有自然通风和机械通风两种。自然通风仅适于小型锅炉，是利用烟囱的抽吸力将烟气排出；机械通风利用机械方式进行，如用鼓风机将空气送入燃烧室或用引风机将烟气排出。烟囱的材料以砖砌为多，口径和高度应满足锅炉的通风要求，即烟囱的抽力应大于锅炉及烟道的总阻力，并有20%的余量。但若高度超过50m或7级以上的地震区，最好采用钢筋混凝土烟囱。(八)通风和排烟除尘第3节供汽系统2排烟除尘燃料燃烧产生的烟尘及部分未燃尽的燃料和有害气体SO2等，会使锅炉机组受热面及引风机造成磨损，还将增加环境的污染。烟尘与二氧化硫在烟囱出口处的允许排放量与烟囱的高度相关。烟尘由煤烟和飞灰组成，一般通过改进炉子设计和燃烧装置来减轻锅炉烟尘的危害，另外还可在锅炉尾部装备除尘器，使排出烟气中的含尘量符合排放标准。烟囱的抽力应大于锅炉及烟道的总阻力，并有20%的余量。第3节供汽系统(八)通风和排烟除尘烟囱高度与烟尘及SO2的允许排放量烟囱高度m3035404550允许排放量kg/h烟尘16253550100SO282100130170230第3节供汽系统设计内容车间或生活室的冬季采暖；食品生产过程中的干燥或保温；车间降温或空调；设备或工段的排气和通风；物料的风力输送。第4节采暖与通风目的：

改善工人的劳动条件和工作环境；满足某些产品的工艺要求或作为一种生产手段；防止建筑物发霉，改善工厂卫生。采暖与通风设计的主要内容有：

车间或生活室的冬季采暖、夏季空调或降温，某些食品生产过程中的保温(罐头成品的保温库)或干燥(脱水蔬菜的烘房)，某些设备或车间的排气与通风以及某些物料的风力输送等。(一)概述第4节采暖与通风根据国家规定，凡日平均温度≤5℃的天数历年平均为90天以上的地区，应该集中供暖。食品厂的供暖也可按此标准执行，设计时应查阅全国各主要城市室外气象资料。但还应考虑到不同生产车间的特点，如有的车间热加工较多，车间温度比室外高得多，即使处于集中供暖区，也可以不考虑人工取暖。而非采暖地区某些生产或辅助车间，因使用或卫生方面的要求也需考虑采暖，如更衣室、浴室、医务室、女工卫生室、烘衣房等。(二)国家标准

第4节采暖与通风(三)室内温度的确定第4节采暖与通风食品厂一般以蒸汽或热水作为采暖热媒。生活区常用热水，在生产车间中，如生产工艺中的用汽量远远超过采暖用汽量时，则车间采暖一般选择蒸汽作为热媒，工作压力0.2MPa。食品厂的采暖方式一般有热风采暖、散热器采暖和辐射采暖等几种。食品厂大多采用散热器采暖，如果夏季有空调要求的车间或车间单元体积大于3000m3时，应该采用热风采暖，此时，选择工作区域风速0.15～0.3m/s，热风温度30～50℃较为适宜。(四)采暖方式第4节采暖与通风(1)优先考虑自然通风(2)机械通风(3)夏季工作地点的温度确定(4)新鲜空气量标准(5)有关车间的温度要求(五)通风与空调的一般规定第4节采暖与通风夏季工作点气温超过室外计算温度3℃时，人均新鲜空气需求量≥20～30m3/h；工作点气温超过35℃时，应设置岗位吹风，轻作业点风速2～5m/s，重作业点3～7m/s；

使用或产生蒸汽的工段使用机械排风。第4节采暖与通风第4节采暖与通风第4节采暖与通风(六)空气净化（食品工业生产洁净车间）1.设计参数1、温度和湿度2、压力：≥5Pa、≥10Pa

送风量=排风量+回风量+渗风量3、新鲜空气量4、噪声：不超过70dB第4节采暖与通风2.净化空调系统类型1）集中式净化空调系统第4节采暖与通风第4节采暖与通风3）分散式净化空调系统第4节采暖与通风3.洁净室内气流组织形式1）层流垂直层流：避免横向的交叉污染，是比较理想的气流组织形式。水平层流：适用于有多种洁净度要求的工艺过程。第4节采暖与通风2