 |
Расчет складских помещений
|
|
|
|
На пивоваренных предприятиях складское хозяйство разнообразно. В складское хозяйство входят бункера для хранения солода, склад хранения кукурузной крупки, склад хранения хмеля, склад карамельного солода, склад для приема оборотных бутылок, склад готовой бутылочной продукции, помещение для приема порожних кег, помещение для хранения бутылок в ящиках, кег и боя посуды.
Бункера для хранения солода.
В соответствии с нормами технологического проектирования вместимость бункеров для привозного солода рассчитывается на 2-месячный запас. Согласно продуктовому расчету годовая потребность предприятия в солоде составит (темного и светлого): 8845000 кг или 8845 т.
2-месячная потребность в солоде:
(8845∙2)/11,33 = 1561,3 т.
Потери солода при разгрузке 0,15%. Масса солода, с учетом потерь, составит:
т.
Насыпная плотность солода 530 кг/м3. Вместимость бункера составит
1559:0,53 = 2941,4 м3
Принимаем к проектированию бункера с полезной площадью 836 м3, высота равная 18 блокам, объем равен 180,58 м3, количество бункеров 16 шт.
Склад хмеля.
Склад хмеля должен вмещать годовой запас хмеля: 43640 кг. При складировании по 400 кг хмеля на 1 м2 площади склада (50% площади на проезды), площадь склада составит:
(4360/400)∙1,5 = 164 м2
Склад карамельного солода.
Его вместимость рассчитывается на 2-месячный запас. Годовой расход карамельного солода 200000 кг = 200 т:
200∙2/11,33 = 35,30 т.
Годовой расход кукурузной крупки 450 кг. 2-месячный запас кукурузной крупки:
450∙2/11,33 = 79,43 т.
Укладка мешков в штабеля высотой 5 мешков, удельная нагрузка на 1 м2 площади 1200 кг (50% площади на проезды):
114730∙1,5/1200 = 143,4 м2
Склад оборотных бутылок
Площадь склада рассчитывают для хранения 2-суточного запаса оборотных бутылок с учетом площади (в м2), требуемой для установки оборудования и проезда.
|
|
|
м2
Склад готовой продукции
Расчет склада готовой продукции ведут на 2-суточный запас готовой продукции при укладке ее в два яруса по 50 ящиков на 1 м2 площади.
м2
Помещение для приема порожних кег.
Рассчитывается для 2-суточного хранения при условии, что на 10 м2 площади в три яруса размещается 90 бочек, вместимостью 3 дал.
Суточная потребность в кегах:
6495∙0,5:3= 1082 шт.
Соответственно площадь для помещения кег (30 л):
1082∙10:90 = 120 м2
Общая площадь склада с учетом коэффициентов неравномерности подвоза – 2, проходов – 1,5 и 2-суточного хранения составит:
120 м2∙1,5∙2∙2 = 721 м2
Склад готовой продукции
Запас продукции 2-суточный. Кеги складываются также в 3 яруса при тех же коэффициентах в расчете: 1,5; 2 и 2 при этом же выпуске пива в сутки:
((120∙10):90)∙1,5∙2∙2 = 79 м2.
Данные для расчета складских помещений для посуды и готовой продукции пивоваренного производства приведены в таблице № Приложения.
Энергетическая часть
ВОДОСНАБЖЕНИЕ
Водное хозяйство завода проектируется с целью обеспечить водой производственные, технические, хозяйственно-бытовые и пожарные службы предприятий. При расчетах расход воды по заводу складывается из расхода на хозяйственно-бытовые нужды в соответствии с технологическим разделом проекта. Вода технологического назначения по качеству должна отвечать требованиям производства пива.
Вода, применяемая для охлаждения аппаратуры, не должна давать отложения солей и биологических образований и усиленной коррозии аппаратов, трубопроводов, в противном случае должна быть предусмотрена дополнительная подготовка воды.
Здание пивоваренных заводов должно быть обеспечено водой из следующих расчетов: для хозяйственно-бытовых нужд 25 л на каждого работающего в нормальных условиях и 45 л на душевую смену. При проектировании следует иметь ввиду, что во всех случаях запрещается присоединять к хозяйственно-питьевому водопроводу производственный, несущий воду не питьевого качества. Для нашего пивоваренного завода расход воды приведен в таблице № Приложения.
|
|
|
Пароснабжение
На пивоваренных заводах пар расходуется преимущественно на технологические цели и в сравнительно небольшом количестве – на хозяйственные.
Наш завод имеет собственную котельную, работающую на газообразном топливе. Питание котлов осуществляется умягченной деарированной водой. Для снижения жесткости воды применяют Nа-катионитовый фильтр. Содержащиеся в воде катиониты К и Мg замещаются катионитами Nа. При снижении обменной способности катионита производят его регенерацию раствором поваренной соли. Для непрерывной регенерации Nа-катионитового фильтра водопроводную воду, прежде чем направлять в фильтр, пропускают через солерастворитель. Умягченная вода поступает в питательный бак, откуда насосом подается в котлы.
Основными потребителями воды, тепла и пара для технологических целей являются следующие цеха.
Варочный цех. Расход пара рассчитывается в соответствии с принимаемым в проекте способом затирания. На пропарку трубопроводов диаметром 50 – 80 мм расход пара под давлением 0,05 МПа принимаем из расчета 0,2 – 0,4 кг/м.
Цех розлива пива. Пар расходуется на мойку бутылок. Расход пара принимается по паспортным данным бутылочных машин.
Расход пара на стерилизацию дрожжесборников рассчитывается в соответствии с режимом затирания.
Расчет расхода теплоты и пара в варочном цехе пивоваренного завода на 1 варку
Расход пара на варку зависит от сорта пива, для которого готовится сусло, от режимов варки и от характеристики машин и аппаратов, потребляющих пар. Для принятого ассортимента пива наибольшее количество пара потребуется для варки сусла Мартовского пива (трехотварочный способ затирания).
Расход тепла на подогрев воды для затирания
На 1 кг зернопродуктов расходуется 4 л воды, подогретой до 43 °С.
Масса сырья для отварки (40 % темного солода + 10 % карамельного солода): 5500 ∙ 0,5 = 2750 кг
Температура холодной воды 12 °С в наиболее неблагоприятный период года – зимой. Расход тепла составит:
|
|
|
2750 ∙ 4 (43 – 12) ∙ 4,1868 = 1427698,8 кДж
где 4,1868 – теплоемкость воды, кДж/(кг ∙К)
Количество 1 отварки: 2750 + 2750 ∙ 4 = 13750 кг
Температура заторной массы приблизительно равна 39,8°С.
Расход тепла на подогрев 1 отварки до кипения составит:
13750 ∙ 3,63 (100 – 39,8) = 300473,2 кДж
где 3,63 – теплоемкость заторной массы, кДж/(кг ∙К).
Расход теплоты на подогрев отварки с 43 до 52 М с учетом 5 % потери в окружающую среду:
Q = (G ∙ Cз (Т1 – Т2)) /0,95 = (13750 ∙ 3,63 (52 – 43)) / 0,95 = 472855,2кДж
где G – масса первой отварки;
0,95 – КПД котла.
Расход тепла в сутки:
Q = 472855,2 ∙ 8 = 3782841,6 кДж
Расход теплоты на подогрев первой отварки с 52 до 63 °С:
Q = (13750 ∙ 3,63 (63 – 52)) / 0,95 = 577934,2 кДж
Расход теплоты в сутки: Q = 577934,2 ∙ 8 = 4623473,6 кДж
Расход теплоты на подогрев отварки с 63 до 72 °С:
Q = (13750 ∙ 3,63 (72 – 63)) / 0,95 = 472855,2 кДж
Расход теплоты в сутки: Q = 472855,2 ∙ 8 = 3782842,1 кДж
Расход теплоты на подогрев отварки с 72 до 98 °С:
Q = (13750 ∙ 3,63 (98 – 72)) / 0,95 = 1366026 кДж
Расход теплоты в сутки: Q = 1366026 ∙ 8 = 10928210 кДж
Продолжительность кипячения первой отварки 30 минут в течении часа из котла выпаривается воды - 5 % общего количества.
Расход теплоты на кипячение:
Q = G ∙ t ∙ r ∙ 0,05 = 13750 ∙ 30/60 ∙ 2260 ∙ 0,05 = 776875 кДж
где t – продолжительность кипячения, мин;
r – удельная теплота парообразования, 2260 кДж.
При КПД котла 0,95: Q = 776875 / 0,95 = 817763,1 кДж
Расход теплоты в сутки: 817763,1 ∙ 8 = 6542105 кДж
Подогревать весь затор до 65°С не требуется, т.к. при возвращении первой отварки в затор температура затора станет равна 65°С.
После кипячения масса отварки:
М = 13750 – (13750 ∙ 0,05 ∙ 30/60) = 13406,2 кг
Вторая отварка (1/3 общего затора)
М2отв = 13750 + 13406,2 / 3 = 9052 кг
Расход теплоты на подогрев с 65 до 98 °С:
Q = (9052 ∙ 3,63 (98 – 65)) / 0,95 = 1141409 кДж
Расход теплоты в сутки: 1141409 ∙ 8 = 9131276 кДж
Расход теплоты на кипячение 2-ой отварки, продолжительностью 10мин:
Q = 9052 ∙ 10/60 ∙ 2260 ∙ 0,05 = 163660 кДж
При КПД котла 0,95: Q = 163660 / 0,95 = 172273,6 кДж
Расход тепла в сутки: 172273,6 ∙ 8 = 1378188,8 кДж
При перекачивании второй отварки к основному затору, его температура устанавливается в 70 °С.
|
|
|
Третья отварка
Расход теплоты на подогрев третьей отварки с 70 до 98 °С (и кипятят в течение 5 мин):
Q = (9052 ∙ 3,63 (98 – 70)) / 0,95 = 968468,7 кДж
Расход теплоты в сутки: 968468,7 ∙ 8 = 7747749 кДж
Расход теплоты на кипячение 3-ей отварки в течение 5 мин:
Q = (9052 ∙ 5/60 ∙ 2260 ∙ 0,05) / 0,95 = 86136,92 кДж
Расход теплоты в сутки: Q = 86136,92 ∙ 8 = 689095,2 кДж
Из 100 кг зернопродуктов получается 577,1 дал горячего сусла.
В процессе варки в сусловарочном котле выпаривается 12 – 15 % общего количества воды. Первоначальное количество сусла в сусловарочном котле:
V = (5500 ∙ 577,1 / 100)(100 /(100 – 15) = 26979 л
или 26979 л ∙ d = 26979 ∙ 1,0526 = 28398 л
где d – относительная плотность при массовой доле СВ = 13 %.
Расход теплоты на подогрев сусла с 65 до 98 °С:
Q = 28398 ∙ 3,98 (98 – 65) / 0,95 = 39266092,2 кДж
где 3,98 – удельная теплоемкость сусла, кДж/кг.
Расход теплоты на кипячение сусла с хмелем:
Q = 28398 ∙ 2260 ∙ 0,15 / 0,95 = 10133602 кДж
Расход теплоты в сутки: Q = 10133602 ∙ 8 = 81068816 кДж
Расход воды на подогрев для выщелачивания солодовой дробины принимается из расчета 4 м3/т. Суточный расход:
V = 4 ∙ 5,5 ∙ 8 = 176 м3
Расход теплоты на подогрев воды в сутки:
Q = 22000 ∙ 4,1868 (80 – 12) / 0,95 = 6582400 кДж
При энтальпии пара 2744 кДж/кг (давление пара 0,4 МПа) и охлаждении конденсата до 100 °С (энтальпия конденсата 419 кДж/кг) расход пара в сутки:
Дсут = 87707506 / (2744 – 419) = 37723 кДж
где 87707506 – количество теплоты, расходуемой в сутки.
Максимальный часовой расход пара принимается в размере 12 % суточного. В варочном отделении максимальный расход пара:
Д = 37723 ∙ 0,12 = 6413 кДж
Расход тепла для подогрева воды на другие технические нужды в сутки.
Кроме приготовления сусла горячая вода (в м3) расходуется на следующие операции:
- Мойка оборудования 10
- Промывание суслопровода 17
- Мойка оборудования отделения охлаждения 6,67
- Мойка 27,03
- Прочие нужды 16
76,7 м3
Для этих целей используется вода с отделения охлаждения сусла, имеющая температуру 30 °С и дополнительно подогреваемая до 60 °С. Необходимое количество тепла:
76700 (60 – 30) 4,19 = 9641190 кДж
Котельная является источником теплоснабжения завода. В котельной установлены 3 котла: ДКВР 4/13, в зимнее время работают 2 – 3 котла, в летнее – 1 котел. Основное топливо – природный газ. Резервным топливом является мазут.
Теплоснабжение
Теплоснабжение завода обеспечивается за счет собственной котельной. Для обеспечения нагрузки проектируем котельную, в которой устанавливаем 2 котла: производительностью 4000 т/ч каждый и один резервный 6000 т/ч. Номинальное давление 0,8 МПа, рабочее 0,4 МПа.
Топливоснабжение
В топках котлов сжигается газообразное топливо. Снабжение газом осуществляется от городской сети давлением 0,6 МПа. Подключение к городской сети предусматривается в колодце, заложенном на территории пивоваренного завода, трубы применяются стальные бесшовные, глубина заложения 1 м.
|
|
|
Часовой расход газа на 1 котлоагрегат – 368 м3/ч.
Расход газа по лаборатории – 1,2 м3/ч.
Тяга котельной искусственная. Удаление дымовых газов осуществляется индивидуальными дымососами Д-3,5 через общую металлическую трубу диаметром 630 мм, высотой 32 м.
Электроснабжение
Пивоваренный завод получает электроэнергию от городской подстанции по кабельной линии при напряжении 10 кВт/ч через собственную понизительную трансформаторную подстанцию, которая понижает напряжение до 1,4 / 1,23 кВт.
Принимаем четырехпроходную систему трехфазного переменного тока напряжением 380 / 220 В (380 В – для силовой нагрузки, 220 В – для осветительной).
Энергоснабжение
Главными потребителями электроэнергии на пивзаводе являются электродвигатели и осветительные электроустановки. При подготовке и расчете оборудования устанавливают количество машин и аппаратов и проводят (по паспортным данным) характеристику обслуживающих их электродвигателей.
На основе этих данных подсчитывают суммарную установочную мощность электродвигателей. При этом учитывают неодновременность работы многих механизмов, неполноту загрузки электрооборудования, а также КПД сети и электродвигателей. Расчетная мощность (в Вт):
Рр = Кн ∙ Км ∙ Рni
где Кн –коэффициент использования мощности;
Км – коэффициент максимума мощности;
Рni – сумма номинальных мощностей.
На заводе устанавливают не менее двух трансформаторов, т.к. в течение года предприятие работает неравномерно – это позволяет в зависимости от завода вводить и выводить необходимые мощности.
Площадь, занимаемая трансформаторной подстанцией, определяется числом устанавливаемых трансформаторов. В трансформаторной подстанции размещают индивидуальные камеры для высоковольтных распределительных устройств (щит с автоматическими воздушными включателями и контрольно-измерительными приборами) площадью около 20 м2.
Электроэнергия от трансформаторов по кабелям подается к цеховым распределительным пунктам, откуда поступает непосредственно к токоприемникам. Силовую сеть выполняют четырехпроводной и по ней подают ток, напряжением 380 /220 В.
В цепях устраивается заземление корпусов, распределительных щитков, электродвигателей и пускателей.
В цехах завода проектируется 3 вида освещения: рабочее, аварийное и ремонтное. Рабочее освещение является основным и имеет напряжение 220 В для общего освещения и 360 В для местного. Аварийное освещение предусматривается на случай отключения рабочего освещения. Типы светильников, устанавливаемых в цехах, принимают в соответствии с характеристикой среды и назначением помещения.
Трансформаторные подстанции должны быть встроенными в здания или пристроенными к ним. Источники питания высокого напряжения следует максимально приближать к электроустановкам потребителей (непосредственно к центрам нагрузок).
Электроосвещение
Освещаемость помещений принимаем согласно СНиП 2-А 9-71. В проекте предусматривается рабочее освещение, служащее для обеспечения норм работы; местное для подсветки рабочих мест и аварийное, служащее для эвакуации людей.
Для электроосвещения производственных помещений используем светильники типа ПВЛМ с люминесцентными лампами; для подсобных и складских помещений светильники с лампами накаливания, для административно-бытовых помещений – светильники с ЛПОО с люминесцентными лампами. Для осмотра и ремонта оборудования предусматриваем ремонтное освещение на пониженном напряжении 36 В.
Питание сети рабочего и аварийного освещения осуществляют от разных секций щита 0,4 кВ трансформаторной подстанции.
В качестве групповых осветительных щитков принимаем распределительные щитки типа ОЩВ.
Холодоснабжение
Применение холода в производстве пива и кваса обеспечивает оптимальный режим технологического процесса на всех стадиях, включая хранение готовой продукции.
Холодильная станция размещается в главном корпусе завода или отдельном здании на территории завода. Для получения холода преимущественно применяют компрессорные установки.
Приведем расход холода на технологические нужды пивоваренного завода.
Расчет холода для охлаждения сусла
В пластинчатом теплообменнике сусло охлаждается до 30 °С водопроводной водой, а от 30 до 6 °С – рассолом. Из 40 т зернопродуктов перерабатываемых в сутки получается 220960 л сусла с массовой долей СВ 12,5 %. При удельной теплоемкости сусла 3,87 кДж/(кг К), d – относительной плотности сусла 1,046 должно быть отведено тепла:
220960 ∙ 1,046 ∙ 3,87 (30 – 6) = 21466811 кДж.
Расчет холода для отвода теплоты
При сбраживании 1 кг мальтозы выделяется 613,78 кДж/кг тепла.
В течение года сбраживается 27472527 л традиционного сусла, 10989010 л Мартовского. При работе отделения ЦКТ 280 сут в году в сутки должно сбраживаться пивного сусла:
Традиционное: 27472527 / 280 = 98116 л;
Славянское: 16483510 / 280 = 58869 л;
Мартовское: 10989010 / 280 = 39246 л.
При этом сбраживается следующее количество экстракта:
Традиционное: Gсб.э = 98116 ∙ 12 ∙ 1,0526 ∙ 55 / (100 ∙ 100) = 6812;
Славянское: Gсб.э = 58869 ∙ 13 ∙ 1,0526 ∙ 51 / 10000 = 4105;
Мартовское: Gсб.э = 39246 ∙ 15 ∙ 1,0526 ∙ 46 / 10000 = 2775.
За сутки брожения выделится теплоты:
(6812 + 4105 + 2775) 614,25 = 8410311 кДж/сут (350429 кДж/ч)
Расход холода на охлаждение пива при брожении в ЦКТ
Молодое пиво охлаждают до 1 °С. Количество холода, требующегося в сутки для охлаждения пива (в кДж):
Q = V ∙ c ∙ d (t1 – t2)
где V – объем сбраживаемого сусла;
c – удельная теплоемкость пива, с = 4,11 кДж/(кг К);
d – относительная плотность молодого пива (1,0180);
t1 и t2 – конечная и начальная температура 13 и 1 °С.
Q = 196231 ∙ 4,11 ∙ 1,0180 ∙ (13 – 1) = 9852415 кДж в сутки (410517кДж в час)
Расход холода на отвод теплоты, выделяемой при дображивании
Сбраживается 2 % от экстракта начального сусла. Выделяется теплоты:
Традиционное: 98116 ∙ 1,0526 ∙ 614,25 ∙ 0,02 ∙ 0,12 = 152230 кДж;
Славянское: 58869 ∙ 1,0526 ∙ 614,25 ∙ 0,02 ∙ 0,13 = 98905 кДж;
Мартовское: 39246 ∙ 1,0526 ∙ 614,25 ∙ 0,02 ∙ 0,15 = 76075 кДж.
Итого: 327210 кДж в сутки или 13633 кДж/ч.
Расчет холода на охлаждение пива при дображивании
Q = 196231 ∙ 1,0180 ∙ 4,12 (2,5 – 1) = 1224834 кДж в сутки (51034 кДж/ч)
Итого: 894450 + 350429 + 410517 + 13633 + 51034 = 1720063 кДж/ч
Следует проектировать несколько компрессоров с тем, чтобы можно было регулировать введение мощностей, в зависимости от потребностей.
Холодопроизводительность установки принимается с запасом 10 %, т.е. Qобщ = 1892069 кДж с учетом 15 – 20 % потерь холода. Итого: 1945070 кДж/ч.
Расход диоксида углерода
Диоксид углерода расходуется для передачи пива из ЦКТ на фильтрацию, на карбонизацию, для передачи фильтрованного пива из сборников к различным машинам, для создания противодавления при розливе пива.
Необходимое количество диоксида углерода (в г.) принимается в среднем по нормам проектирования, согласно которым на 1 дал пива расход диоксида углерода составляет:
Традиционное ≈146,3
Славянское ≈145,2
Мартовское ≈152,8
Средневзвешенный расход диоксида углерода на 1 дал принятого ассортимента продукции составит 146,3 ∙0,5 + 145,2 ∙ 0,3 + 152,8 ∙ 0,2=147,27 г.
В результате на технологические нужды диоксида углерода потребуется 147,27-1,125=146,1 гл/дал.
Ввиду того, что основная часть диоксида углерода расходуется на технологические операции, связан фльтрованием и розливом пива, суточный расход определяется умножением количества пива, разливаемого в течение суток, в наиболее напряженный период работы пивзавода
5000000 ∙ 146,1/(180∙1000)=4058,3 кг,
где 180 – число суток работы цеха розлива в год.
|
|
|
