Bài giảng Cơ sở thiết kế nhà máy hóa chất - Chương 5: Nội dung thiết kế về xây dựng điện, nước, kinh tế

Chương 5 
NỘI DUNG THIẾT KẾ VỀ XÂY DỰNG - ĐIỆN, NƯỚC – KINH TẾ 
Chương 5: NỘI DUNG TK VỀ XÂY DỰNG - ĐIỆN, NƯỚC – KINH TẾ 
A. Những tính toán cơ bản về xây dựng: 
I. Xác định kích thước nhà: 
1. Chọn lưới cột: 
- Khẩu độ nhà nhỏ : bội số của 3 (3, 6, 9, ...) 
- Khẩu độ nhà lớn : bội số của 6 (6, 12, 18, ...) 
- Bước cột : 4, 8, 12 
► Thông thường chọn 12 x 12 m, 6 x 18m 
* Các yếu tố ảnh hưởng khi chọn lưới cột : 
- Dây chuyền. 
- Thiết bị. 
- Kinh tế. 
Chương 5: NỘI DUNG TK VỀ XÂY DỰNG - ĐIỆN, NƯỚC – KINH TẾ 
A. Những tính toán cơ bản về xây dựng: 
I. Xác định kích thước nhà: 
2. Độ cao nhà công nghiệp: hợp lý theo 
- Chiều cao cao nhất của thiết bị. 
- Đảm bảo yếu tố thông gió và chiếu sáng. 
- Điều kiện kinh tế cho phép. 
II. Chọn hình thức mái nhà: Có các loại : 
- Hai dốc. 
- Nhiều dốc. 
- Hỗn hợp. 
Chương 5: NỘI DUNG TK VỀ XÂY DỰNG - ĐIỆN, NƯỚC – KINH TẾ 
A. Những tính toán cơ bản về xây dựng: 
III. Chọn cửa: 
- Diện tích cửa chính và cửa sổ lớn hơn 1/5 tổng diện tích sàn. 
- Tổng diện tích cửa gió vào bằng tổng diện tích cửa gió ra. 
- Chiều cao cửa sổ sao cho ánh sáng xuyên vào có chiều dài bằng 2 ÷ 3 lần chiều cao cửa sổ. 
- Nếu khẩu độ nhà lớn nên dùng cửa trời (để thông gió và lấy thêm nguồn sáng). 
Về nguyên tắc, xây dựng nhà xưởng sao cho đảm bảo vệ sinh an toàn, chiếu sáng, thông gió, kinh tế. 
→ Tính giá xây dựng. 
Chương 5: NỘI DUNG TK VỀ XÂY DỰNG - ĐIỆN, NƯỚC – KINH TẾ 
B. Tính toán điện - nước: 
I. Tính lượng nước: 
1. Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp: 
a. Xác định lượng nước cần thiết: 
* Dựa trên quy trình công nghệ tìm được lượng nước cần thiết cho quy trình bằng cách tính cân bằng vật chất → Nước dùng cho công nghệ. 
* Nước vệ sinh thiết bị (dự trù). 
* Nước sinh hoạt. 
Ở Việt Nam thường sử dụng nguồn nước ngầm cho các nhà máy. 
Chương 5: NỘI DUNG TK VỀ XÂY DỰNG - ĐIỆN, NƯỚC – KINH TẾ 
B. Tính toán điện - nước: 
I. Tính lượng nước: 
1. Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp: 
b. Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp: 
* Thành phần của nước có thể có tạp chất rắn, lơ lửng, sắt, khoáng, kim loại nặng, vi sinh vật, ... Nên phải chọn phương pháp xử lý cho thích hợp. 
→ Bố trí mặt bằng nhà máy, tính chi phí xử lý đảm bảo các thông số công nghệ. 
Nguồn nước 
Thu gom 
Chứa 
Xử lý 
Bể chứa 
Đài nước 
Chương 5: NỘI DUNG TK VỀ XÂY DỰNG - ĐIỆN, NƯỚC – KINH TẾ 
b. Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp: 
* Tính chiều cao của bồn cao vị (đài nước) trong nhà máy : 
- Chiều cao của bồn cao được tính bằng cách chọn vị trí ngôi nhà cao nhất và xa nhất → Vị trí bất lợi nhất. 
- Chiều cao của đài nước phải tạo được áp lực và áp lực đó phải thắng được áp lực toàn bộ trong đường ống. 
H nh  : chiều cao cần thiết để đẩy nước lên tới hết chiều cao nhà. 
H 1  : Trở lực đường ống từ bồn cao vị tới vị trí nhà. 
H 2  : Trở lực đường ống từ bơm đến bồn cao vị. 
H b  : áp lực công tác của bơm 
H đ  : áp lực của đài nước ; h đ : chiều cao của đài nước 
Ta có Z đ + H đ = H 1 +H nh +Z nh → H đ = H 1 +H nh +Z nh – Z đ 
và 
Z b + H b = Z đ +H đ +H 2 +h đ → H b = Z đ +H đ +H 2 +h đ – Z b 
Chương 5: NỘI DUNG TK VỀ XÂY DỰNG - ĐIỆN, NƯỚC – KINH TẾ 
b. Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp: 
Chương 5: NỘI DUNG TK VỀ XÂY DỰNG - ĐIỆN, NƯỚC – KINH TẾ 
2. Tiêu chuẩn dùng nước 
* L : là lượng nước được tính cho 1 đơn vị nước tiêu thụ trong 1 đơn vị thời gian m 3 /người/h hoặc m 3 /h. 
* Tiêu chuẩn : XD 33 – 85 
* Tuỳ theo trang bị tiện nghi trong nhà máy. 
► Tiêu chuẩn dùng nước cho nhu cầu sinh hoạt của công nhân : 
● Nếu công nhân làm việc trong phân xưởng nóng thì 35 lít/người/ca với hệ số không điều hoà giờ là 3.5 (kg = 3.5). 
● Các phân xưởng còn lại 25 lít/người/ca với kg = 3 
● Lượng nước tắm của công nhân sau giờ làm việc được tính theo ca với tiêu chuẩn 40 người/ 1 vòi tắm 500 lít/ giờ. 
● Tiêu chuẩn dùng nước tưới cây : 0.5 – 1 lít/h/m². 
● Nước rò rỉ 0 – 10%. 
● Nước chữa cháy : phụ thuộc vào qui mô công nghiệp trong nhà máy, số tầng mạng lưới đường ống nước ... (ví dụ TCVN 33 – 85), 2 vòi, mỗi vòi 2 lít/s → Tính đài nước sao cho nước đủ dùng trong 10 phút. 
Chương 5: NỘI DUNG TK VỀ XÂY DỰNG - ĐIỆN, NƯỚC – KINH TẾ 
II. Tính điện 
1. Tính điện dùng cho động lực: máy móc, thiết bị 
◙ Thống kê công suất các máy trong nhà máy. 
◙ Tính tổng công suất của nhà máy phần động lực. 
→ Xác định phụ tải các máy động lực. 
2. Tính điện dùng cho chiếu sáng: 
a. Nhà máy sử dụng nguồn sáng nhân tạo nào? (đèn huỳnh quang, đèn tròn, đèn thuỷ ngân cao áp) 
* Đèn tròn : 
● Ưu điểm : 
- Nhạy (bật công tắc là sáng liền) 
- Độ rọi (độ phủ ánh sáng) : thấp hơn đèn huỳnh quang. 
- Công suất ít phụ thuộc vào kích thước. 
- Có khả năng hoạt động ở điều kiện sụt áp tốt hơn. 
Chương 5: NỘI DUNG TK VỀ XÂY DỰNG - ĐIỆN, NƯỚC – KINH TẾ 
a. Nhà máy sử dụng nguồn sáng nhân tạo nào? 
* Đèn tròn: 
● Nhược điểm : 
- Có tuổi thọ thấp. 
- Tính sáng có độ trung thực không cao. 
* Đèn huỳnh quang : 
● Ưu điểm : 
- Công suất thấp hơn đèn tròn. 
- Độ chiếu sáng gần với ánh sáng tự nhiên. 
● Nhược điểm : 
- Khi tần số chuyển động của vật thể bằng tần số của dòng điện thì xảy ra hiện tượng hoạt nghiêm (thấy vật thể quay ngược chiều hoặc đứng yên khi có vật chuyển động). 
- Lắp đặt tốn công. 
- Giá mắc. 
Chương 5: NỘI DUNG TK VỀ XÂY DỰNG - ĐIỆN, NƯỚC – KINH TẾ 
a. Nhà máy sử dụng nguồn sáng nhân tạo nào? 
* Đèn thuỷ ngân cao áp: 
● Ưu điểm : độ rọi tốt hơn. 
● Nhược điểm : khởi động lâu hơn. 
→Trong nhà máy thường sử dụng đèn neon. 
Tuổi thọ : Đèn tròn < Neon < Thuỷ ngân cao áp. 
b. Lựa chọn chiếu sáng: 
Dựa vào : 
● Định mức năng lượng điện và yêu cầu của phân xưởng mà chọn loại đèn thích hợp. 
Ví dụ : cần độ chiếu sáng trung thực → Đèn huỳnh quang. 
● Lựa độ chiếu sáng theo yêu cầu (bảng tra trong các tài liệu chuyên môn). 
● Công suất chiếu sáng. 
► Xác định phụ tải chiếu sáng của nhà máy. 
Chương 5: NỘI DUNG TK VỀ XÂY DỰNG - ĐIỆN, NƯỚC – KINH TẾ 
Khu vöïc 
Tieâu chuaån veà ñoä roïi (VN) 
Xöôûng may maëc 
80 – 300 lux 
Phoøng thí nghieäm, lôùp hoïc 
80 – 100 lux 
Caàu thang, haønh lang 
15 – 20 lux 
Tieâu chuaån veà ñoä roïi (Myõ) 
Khu vöïc röaû tay 
≥ 50 lux 
Nhaø veä sinh 
≥ 50 lux 
Xöôûng cheá bieán 
≥ 50 lux 
Khu vöïc kieåm tra saûn phaåm 
≥ 50 lux 
Kho chöùa 
≥ 50 lux 
Chương 5: NỘI DUNG TK VỀ XÂY DỰNG - ĐIỆN, NƯỚC – KINH TẾ 
a. Nhà máy sử dụng nguồn sáng nhân tạo nào? 
Bảng độ rọi tiêu chuẩn ứng với nhiệt độ màu của nguồn chiếu sáng : 
Chương 5: NỘI DUNG TK VỀ XÂY DỰNG - ĐIỆN, NƯỚC – KINH TẾ 
a. Nhà máy sử dụng nguồn sáng nhân tạo nào? 
Ví dụ : 1 phòng sử dụng bóng đèn 2950 K (t° màu) 
Nếu độ rọi trong phòng nhỏ hơn 95 lux: mọi người sẽ cảm thấy tẻ nhạt, buồn chán 
Nếu độ rọi trong phòng lớn hơn 400 lux: mọi người sẽ cảm thấy chói 
Mức độ rọi thích hợp là từ 95-400 lux: mọi người trong phòng sẽ cảm thấy thoải mái. 
CHỈ SỐ KÍN BỤI VÀ KÍN NƯỚC - IP 
Chương 5: NỘI DUNG TK VỀ XÂY DỰNG - ĐIỆN, NƯỚC – KINH TẾ 
Cao độ đèn và công suất bóng đèn sử dụng 
Chương 5: NỘI DUNG TK VỀ XÂY DỰNG - ĐIỆN, NƯỚC – KINH TẾ 
3. Tính tiêu thụ điện: 
◙ Xác định phụ tải các máy động lực. 
◙ Xác định phụ tải chiếu sáng. 
► Tính phụ tải tổng cộng. 
→ Tính dung lượng cần bù → Số tụ cần bù → Chọn máy biến áp. 
* Chọn máy biến áp: 
● Phù hợp với tổng công suất tiêu thụ của nhà máy: tính công suất tiêu thụ thực sự của nhà máy, xác định tụ điện cần phải bù để nâng cao hệ số công suất. 
● Khi chọn máy biến áp không nên chọn máy > 1000 kVA. Nếu tổng lượng điện nhà máy cần dung > 1000 kVA, ta không nên chọn 1 máy mà chọn từ 2 ÷ 3 máy, vì nếu chọn 1 máy thì khi máy hỏng, toàn bộ nhà máy mất điện, không sử dụng hợp lý công suất máy khi phụ tải thay đổi trong ngày, đặc biệt khi nhà máy chỉ sử dụng điện để thắp sáng, khi đó hệ số công suất rất thấp. 
Chương 5: NỘI DUNG TK VỀ XÂY DỰNG - ĐIỆN, NƯỚC – KINH TẾ 
3. Tính tiêu thụ điện: 
* Chọn máy biến áp: 
● Nếu chọn 1 máy biến áp thì nên thêm một máy biến áp dự phòng có công suất khoảng 20% máy chính. 
* Xác định địa điểm đặt máy biến áp (nguyên tắc là đặt gần nơi cần dùng điện nhiều nhất). 
Nếu đặt xa : 
● Tốn kém đường dây. 
● Hao phí trên đường dây tăng. 
Chương 5: NỘI DUNG TK VỀ XÂY DỰNG - ĐIỆN, NƯỚC – KINH TẾ 
C. Tính kinh tế: 
I. Sơ đồ hệ thống tổ chức bên trong nhà máy 
Xác định trách nhiệm và quyền hạn của từng cá nhân (cấp bậc, phân quyền). 
II. Xác định số lượng công nhân trong nhà máy 
◙ Công nhân trực tiếp sản xuất : có hai cách tính 
* Dựa vào định mức năng suất hoặc dựa vào định mức sản lượng. 
* Dựa vào định mức đứng máy. 
◙ Công nhân phụ : bốc vác, vệ sinh. 
◙ Công nhân dự trữ (làm việc thời vụ) = 10 ÷ 15% tổng số công nhân dự kiến trong nhà máy. 
► Vậy tổng số công nhân trong nhà máy: 
 (a) = CN chính + CN phụ + CN dự trữ 
Chương 5: NỘI DUNG TK VỀ XÂY DỰNG - ĐIỆN, NƯỚC – KINH TẾ 
C. Tính kinh tế: 
III. Xác định số công nhân gián tiếp 
◙ Bao gồm các nhân viên kỹ thuật, quản lý hành chính, y tế, vệ sinh, tạp vụ, PCCC, ... 
◙ Số nhân viên gián tiếp (b) = 10 ÷ 13% công nhân xí nghiệp 
► Vậy tổng số công nhân trong nhà máy: l = a + b + x’ 
x’ : số người lãnh đạo trong nhà máy. 
Chương 5: NỘI DUNG TK VỀ XÂY DỰNG - ĐIỆN, NƯỚC – KINH TẾ 
C. Tính kinh tế: 
IV. Tính tổng tiền lương 
◙ Tính tiền lương chính + phụ của công nhân sản xuất chính: A 
- Tính theo hệ số: Lương = Lương tối thiểu x Hệ số theo quy định 
- Tính theo lương bình quân. 
◙ Tính phụ cấp : 
- Phụ cấp độc hại. 
- Phụ cấp làm thêm giờ. 
- Phụ cấp khu vực. 
◙ Tính tiền lương chính + phụ của công nhân phụ : B 
◙ Tính tiền lương chính + phụ của nhân viên gián tiếp quản lý, hành chính, bảo vệ, tạp vụ : C. 
► Tổng quỹ lương : Z = A + B + C 
☻ Ngoài ra : 
- Hàng năm phải trả tiền bảo hiểm xã hội = 3 ÷ 5% tổng quỹ lương. 
- Tính phụ cấp ngoài lương = 1.2 (Tổng quỹ lương - bảo hiểm xã hội) 
Chương 5: NỘI DUNG TK VỀ XÂY DỰNG - ĐIỆN, NƯỚC – KINH TẾ 
V. Tính tổng vốn đầu tư cố định 
1. Vốn đầu tư xây dựng (X) : 
* Nhà xưởng : X 1 = z 1 . d 1 
z 1  : diện tích xây dựng nhà xưởng (m²) 
d 1  : tiền xây dựng nhà xưởng tính cho 1 m² 
- Tiền khấu hao cho nhà sản xuất: A 1 = X 1 . a 1 
a 1 : đơn giá khấu hao xây dựng hàng năm. 
* Các công trình phục vụ SX: hội trường, nhà hành chính, nhà ăn. 
X 2 = (0.2 ÷ 0.25)X 1 Tiền khấu hao : A 2 = X 2 . a 2 
* Đường sá và các công trình khác: 
- Tiền xây dựng: X 3 = (0.1 – 0.5)X 1 . - Tiền khấu hao: A 3 = X 3 . a 3 
► Tổng vốn đầu tư xây dựng: 
 X = X 1 + X 2 + X 3 A x = A 1 + A 2 + A 3 
(khấu hao trung bình a = a 1 +a 2 +a 3 ; a 1 ,a 2 ,a 3 tra bảng) 
Chương 5: NỘI DUNG TK VỀ XÂY DỰNG - ĐIỆN, NƯỚC – KINH TẾ 
V. Tính tổng vốn đầu tư cố định 
2. Vốn đầu tư thiết bị (T): 
* Đầu tư thiết bị chính T 1 (thiết bị chính, thiết bị vận chuyển, đường ống, ...) 
* Thiết bị phụ: T 2 = (0.05 ÷ 0.1)T 1 
* Thiết bị kỹ thuật và phân tích: T 3 = (0.1 ÷ 0.2)T 1 
* Thiết bị vệ sinh công nghiệp: T 4 : tính chi tiết. 
* Tiền lắp đặt T 5 = (0.2 ÷ 0.25)T 1 
* Khoản phụ T 6 = 0.1T 1 : 
- Chi phí thăm dò: 0.02T 1 - Chi phí thiết kế: 0.02T 1 
- Chi phí vận chuyển: 0.04T 1 - Chi phí bốc dỡ: 0.02T 1 
►Tổng tiền đầu tư thiết bị: 
T = T 1 + T 2 + T 3 + T 4 + T 5 + T 6 → A T = a t . T; (a t = 6 ÷ 8%) 
►Tổng vốn đầu tư tài sản cố định: 
V cố định = X + T Khấu hao: A cố định = A X + A T 
Chương 5: NỘI DUNG TK VỀ XÂY DỰNG - ĐIỆN, NƯỚC – KINH TẾ 
VI. Tính vốn lưu động: 
1. Chi phí sản xuất: Gồm các chi phí: 
* Chi phí cho nguyên liệu chính, phụ. 
* Chi phí nhiên liệu, điện, nước, khí. 
* Chi phí về tiền lương, tiền công, tiền bảo hiểm xã hội. 
* Chi phí phụ tùng thay thế. 
* Chi phí bao bì đóng gói. 
* Chi phí phát sinh khác. 
2. Chi phí lưu thông: tính chi phí lưu thông cho các loại sau: 
* Lượng sản phẩm dở dang đang tồn kho. 
* Lượng hàng hoá bán thiếu. 
* Lượng hàng hoá mua thiếu. 
* Lượng tiền mặt không lưu thông. 
► Vốn lưu động: 
V lưu động = Chi phí sản xuất + Chi phí lưu thông + Chi phí dự phòng 
Chương 5: NỘI DUNG TK VỀ XÂY DỰNG - ĐIỆN, NƯỚC – KINH TẾ 
VII. Tổng vốn đầu tư 
 V = V cố định + V lưu động 
→ Xác định giá thành sản phẩm. 
→ Xác định thời gian hoàn vốn 
Chương 5: NỘI DUNG TK VỀ XÂY DỰNG - ĐIỆN, NƯỚC – KINH TẾ 
Ví dụ: Tính số lượng công nhân chính 
Dựa vào định mức thời gian hoặc định mức sản phẩm 
* Định mức thời gian: là thời gian (h, ngày) lao động dùng để sx 1 đơn vị sp hoặc để hoàn thành 1 khối lượng công việc (h/ sp). 
* Định mức sản phẩm: là số đơn vị sp có thể sản xuất được trong một đơn vị thời gian (sản phẩm/h) 
Số lượng công nhân chính = 
 Q i : số lượng sản phẩm của một loại hàng hoá nào đó trong một năm. 
ĐM i : định mức thời gian đối với một sản phẩm. 
T tb : thời gian làm việc trung bình của một công nhân trong một năm 
 T tb = N x G 
G: Số giờ làm việc trung bình của một công nhân trong một năm. 
N = 305.5 – N v 
N v : số ngày vắng mặt của công nhân trong một năm (5 ÷ 10 ngày). 
G = 8h – NV g 
NV g : thời gian vắng mặt của công nhân trong một ngày (0.5 ÷ 1h)