生物工程工厂要点

生物工程设备:就是生物工程类工厂或实验室为生物反应提供最基本也是最主要的满足特定生物反应工艺过程的专门技术装备或设施。 设计工作的任务和内容:

总体设计:凡是设计范围涉及到整个工业企业的

局部设计:凡是设计的范围只是其中的某些部分，甚至某一个部分或某一个设备 工厂设计工作原则:

1.以社会主义现代化建设为中心 2.必须认真进行调查研究 3.积极采用新技术

4.设计必须结合实际，因地制宜 5.考虑生物工程工厂特殊性 6.加强计划性，明确进度 基本建设程序：基本建设程序指的就是基本建设项目在整个建设过程中各项工作的先后顺序，建设顺序是由基本建设进程的客观规律所决定的。 一个基本建设项目从计划到投产，必须经过下列几个阶段：

第一阶段：一个工程项目从社会发展、工业布局、市场需求和地区、行业发展规划—→项目建议书—→前期工作计划—→可行性研究—→设计任务书—→上报审批—→初步设计、总概算工作—→初步设计图纸、文件、总概算—→上报审批 第二阶段，项目实施阶段 第三阶段，竣工验收阶段。 项目建议书：是项目拟建单位或业主根据国民经济发展长远规划和工业布局的要求，进行初步调查研究，（前提）提出的基本建设项目立项建议，表达的是对建设项目的轮廓设想和投资意愿。主要是从项目建设的必要性方面考虑，同时也初步分析项目的可行性。

项目建议书是设计工作的前奏，其任务是向国家、省、市有关主管部门直接申请工程项目，以期批准立项，进行厂址选择调研工作及可行性研究工作。 可行性研究的主要依据：

国家政策：根据国家经济建设的方针、政策和长远规划进行可行性研究。

项目建议书：根据经国家计划部门批准后的项目建议书，方可开展可行性研究。 各种规划：经国家正式批准的资源报告和有关各种规划。

基础资料：要有可靠的自然、地理、气象、地质、经济、社会等基础资料。 参数指标：国家公布的有关工程技术方面以及财务方面的标准、规范、指标等 可行性研究的作用：

1.建设项目投资决策和编制设计任务书的依据 2.向银行申请贷款的依据

3.与建设项目有关部门商谈合同和协议的依据 4.建设项目开展初步设计的基础 5.安排基本建设计划的参考

6.拟采用新技术、新设备研制计划的依据 7.环保当局审查建设项目对环境影响的依据

可行性研究的步骤：

1.开始筹划: 了解项目提出的背景，了解可行性研究的主要依据，摸清委托者的目标和意图，讨论研究项目的范围，明确研究内容，制订工作计划 2.调查研究: 主要是实地调查和技术经济研究工作。包括市场研究、经济规模研究、原材料、能源、工艺技术、设备选型等及各种技术经济的调查研究

3.优化方案: 设计出各种可供选择的方案，决定选择方案的重大原则问题和选择标准，并经过多方案的分析和比较，推荐最佳方案 4.详细研究: 经过分析研究，要说明所选方案在设计和施工方面是可以顺利实现的，在财务、经济上是有利的，是令人满意的一个方案 5.编写报告: 内容见后面 6.资金筹措: 在这一步骤中，应对建设项目资金来源的不同方案进行分析比较，最后对拟建项目的实施计划作出决定。 可行性研究报告书的内容: （1）总论

（2）需求预测和拟建规模 （3）资源情况

（4）建厂条件和厂址方案 （5）设计方案 （6）环境保护

（7）企业组织、劳动定员和人员培训 （8）实施进度的建议 （9）投资估算和资金筹措 （10）财务评价

（11）国民经济和社会效益评价 （12）结论与建议

可行性研究报告的审批办法：

大中型项目建设的可行性报告，由各主管部、各省、市、自治区或全国性专业公司负责预审，报国家计委审批，或由国家计委委托有关单位审批。

重大项目和特殊项目的可行性研究报告，由国家计委会同有关部门预审，报国务院审批。 小型项目的可行性研究报告，按隶属关系由各主管部、各省、市、自治区或全国性专业公司审批。

设计计划任务书的审批极限:

大中型项目：所有大中型项目的设计任务书，要按隶属关系，由国务院主管部门或省、市、自治区提出审查意见，报国家计委批准，其中有些重大项目，由国家计委报国务院批准。 小型项目：小型项目的设计计划任务书，按隶属关系，由国务院主管部门或省、市、自治区审批。地方小型项目，原料涉及全国平衡的，应征得国务院主管部门同意。

扩大初步设计：所谓扩初设计，就是在设计范围内作详细全面的计算和安排，使之足以说明本生物工程厂的全貌，但图纸深度不深，还不能作为施工指导，而可供有关部门审批，这种深度的设计叫扩初设计。 扩初设计的深度要求：

1.设计方案的比较选择和确定 2.主要设备和材料的订货 3.土地征用

4.建设投资的控制

5.提供主管部门和有关单位进行设计审查 6.确定劳动指标

7.作为施工图设计的主要依据

8.进行施工安装准备和生产准备工作 施工图设计：

在施工图设计中只是对已批准的初步设计在深度上进一步深化，使设计更具体、更详细地达到施工指导的要求。

所谓施工图，是用图纸的形式使施工者了解设计意图，使用什么材料和如何施工等。 在施工图设计时，对已批准的初步设计，在图纸上应将所有尺寸都注写清楚，便于施工。而在初步设计或扩初设计中只注写主要尺寸，仅供上级审批。 在施工图设计时，允许对已批准的初步设计中发现的问题作修正和补充，使设计更合理化。

但对主要设备等不作更改。若要更改时，必须经批准机关同意方可。 在施工图设计时，应有设备和管道安装图、各种大样图和标准图等。 在施工图设计中，不需另写施工图设计说明书，而一般将施工说明注写在有关的施工图上，所有文字必须简单明瞭。

厂址选择：是指在某一区域内，根据新建厂所必需具备的条件，结合工程工厂的特点，进行详尽的调查，勘测工作，就可能建厂的几个技术经济条件，列出几个方案进行综合比较，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，呈报上级主管部门审批。

厂址选择报告内容：

1.厂址的坐落地点四周环境情况

2.水、电、燃料、交通运输及职工福利设施的供应和处理方式 3.地质及有关自然条件资料 4.废水排放情况

5.厂区范围、征地面积、发展计划、土方工程及拆迁民房情况并绘制l／1 000的地形图 6.对厂区一次性投资估算及生产中经济成本等综合经济分析 7.原料供应情况

8.通过比较，经济分析，认为哪一个厂址是符合条件的 厂址选择的基本方法： 1.统计法

把厂址的诸项条件(不论是自然条件还是技术经济条件)当作影响因素，把欲要比较的厂址编号，然后对每一厂号厂址的每一个影响因素，逐一比较其优缺点，并打上等级分值，最后把诸因素比较的等级分值进行统计，得出最佳厂号的选择结论。 2.方案比较法

这种方法是通过对项目不同选址的投资费用和经营费用的对比，作出选址决定。它是一种偏重于经济效益方面的厂址优选方法。

其基本步骤是先在建厂地区内选择几个厂址，列出可比较因素，进行初步分析比较后，从中选出两三个较为合适的厂址方案，再进行详细的调查、勘察。并分别计算出各方案的建设投资和经营费用。

其中，建设投资和经营费用均为最低的方案，为可取方案。

如果建设投资和经营费用不一致时，可用追加投资回收期的方法来计算 T=K2-K1/C1-C2

T：追加投资回收期；

K1、K2：甲、乙两方案的投资额； C1、C2：甲、乙两方案的经营费用。

节约的经营费用(C1-C2)来补偿多花费的投资费用(K2-K1)，需要多少年抵消完，即增加的投资要多少年才能透过经营费用的节约收回来。 3.评分优选法

这种方法可分三步进行，首先，在厂址方案比较表中列出主要判断因素；其次，将主要判断因素按其重要程度给予一定的比重因子和评价值；最后，将各方案所有比重因子与对应的评价值相乘，得出指标评价分，其中评价分最高者为最佳方案。 4.最小运输费用法

如果项目几个选择方案中的其他因素都基本相同，只有运输费用是不同的，则可用最小运输费用法来确定厂址。

最小运输费用法的基本做法是分别计算不同选址方案的运输费用，包括原材料、燃料的运进费用和产品销售的运出费用，选择其中运输费用最小的方案作为选址方案。在计算时，要全面考虑运输距离、运输方式、运输价格等因素。 平面布置：是合理地进行用地范围内的建筑物、构筑物及其他工程设施水平方向相互间的位置关系

竖向布置：是与平面设计相垂直方向的设计，也就是厂区各部分地形标高的设计。 总平面布置的形式分类： 1、总平面水平向布置形式

1）区带式

以主要生产车间的定位布置，带起辅助车间和动力车间的逐一布置，称为区带式布置。 这种布置方式突出了主要生产车间的中心位置，而且各区功能分明，是目前生物工厂设计中最常采用的一种形式。 2）周边式

这种布置形式往往是由于厂址地形不够规则或者厂区两面以上与城市主干道相邻，那么出于城市规划的需要，将生产车间环绕在厂区的四周，从厂大门处开始布置，并逐一带起辅助车间和动力车间的布置，称为周边式布置。 其特点是：

厂房建筑沿周边，厂区无严格划分，生产集中，有利于车间管理联系；厂大门临大街处，厂房顺街道直线布置，比较整齐美观； 缺点是：

厂房方位很难与主风向成60°～90°的合适角度，因而通风不利，环境卫生须注意改善。 发展余地较少

2、总平面竖向布置形式

考虑一个生产车间几个工序在布置上如何并接和安排，有两种布置形式： 1）分离式

各工序的建筑彼此独立，分散布置在划分好的区片里，建筑多为单层或者两层，结构较为简单。这种布置形式具有通风好、采光佳、易防火等优点，但缺点是占地面积较大，运输费用较高。 2）连续式

与分离式布置相反，将各个工序的建筑物并接起来，这样可以节约场地和运输费用，但缺点是通风、采光较差，防火要求高。 组合式布置形式

综合上述两类四种布置形式的优缺点，提出所谓联合式布置形式。 特点是：根据生物工程生产工艺过程的要求和特点，结合厂址自然条件及施工技术水平条件，将水平向与竖向平面布置的优点协调结合，使得总平面布置既有明显的厂区划分，又使建、构筑物疏密合理；既有建筑物的悬殊标高，又有防火卫生和通风采光的妥善处理；既有先进的技术集中生产管理，又留有发展余地。 风向玫瑰图

风向玫瑰图表示风向和风向频率。

风向频率是在一定时间内各种风向出现的次数占所观测总次数的百分比。根据各方向风的出现频率，以相应的比例长度，按风向中心吹描在8个或1 6个方位所表示的图线上，然后将各相邻方向的端点用直线连接起来，绘成为一个形似玫瑰花一样的闭合折线，这就是风向玫瑰图。

图中最长者即为当地的主导风向。在看风玫瑰图时，它的风向是由外缘吹向中心，决不是中心吹向外围。

总平面设计：就是一切从生产工艺出发，研究建筑物、构筑物、道路、堆场、各种管线和绿化等方面的相互关系，在一张或几张图纸上表示出来。这样的设计就是工厂总平面设计。 总平面设计的基本原则：

1.生物工程工厂总平面设计应按任务书要求进行，布置必须紧凑合理，做到节约用地 2.总平面设计必须符合工厂生产工艺的要求

3.生物工程工厂总平面设计必须满足生物工程工厂卫生要求

4.厂区道路应按运输量及运输工具的情况决定其宽度，一般厂区道路应采用水泥或沥青路面，以保持清洁

5.厂区道路之外，应从实际出发考虑是否需有铁路专用线和码头等设施 6.厂区建筑物间距(指两幢建筑物外墙面相距的距离)应按有关规范设计。

7.厂区各建筑物布置也应符合规划要求，同时合理利用地质、地形和水文等的自然条件 8.相互间有影响的车间，尽量不要放在同一建筑物里，但相似车间应尽量放在一起，提高场地利用率

机械搅拌通风发酵罐：

它是利用机械搅拌器的作用，使无菌空气和发酵液充分混合，促使氧在发酵液中溶解，以保证供给微生物生长繁殖、发酵所需要的氧气。 机械搅拌通风发酵罐的基本要求： （1）发酵罐应具有适宜的径高比； （2）发酵罐能承受一定压力；

（3）发酵罐的搅拌通风装置能使气液充分混合； （4）发酵罐应具有足够的冷却面积；

（5）发酵罐罐体内表面高度抛光，尽量减少死角，避免染菌； （6）搅拌器的轴封应严密，尽量减少泄漏。 机械搅拌通风发酵罐是一种密封式受压设备，其主要部件包括：罐体、搅拌器、挡板、轴封、消泡器、联轴器、中间轴承、空气分布管、换热装置和人孔以及管路等 （1）罐体：盛放反应物料

? 罐体由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接而成，小型发酵罐罐顶和罐身采用法兰连接，材料一般为不锈钢。 ? 为了便于清洗，小型发酵罐顶设有清洗用的手孔。中大型发酵罐则装没有快开人孔及清洗用的快开手孔。

? 罐顶还装有视镜及灯镜。

? 在罐顶上的接管有：进料管、补料管、排气管、接种管和压力表接管。

? 在罐身上的接管有冷却水进出管、进空气管、取样管、温度计管和测控仪表接口。 （2）搅拌器：

? 搅拌器的作用是混合和传质，使通入的空气分散成气泡并与发酵液充分混合，使气泡细碎以增大气-液界面，以获得所需要的溶氧速率，并使生物细胞悬浮分散于发酵体系中，以维持适当的气-液-固（细胞）三相的混合与质量传递，同时强化传热过程。 搅拌器的设计应使发酵液有足够的径向流动和适度的轴向运动。 ? 搅拌器有轴向式（桨叶式、螺旋桨式）和径向式（涡轮式）两种。 （3）挡板：

挡板的作用是改变液流的方向，由径向流改为轴向流，促使液体剧烈翻动，增加溶解氧。 全挡板条件：是指在一定转速下，再增加罐内附件而轴功率仍保持不变。 （4）消泡器：

消泡器的作用是将泡沫打破。

消泡器常用的形式有锯齿式、梳状式及孔板式。 （5）联轴器：

常用的联轴器有鼓形及夹壳形两种。 （6）轴承：

为了减少震动，中型发酵罐一般在罐内装有底轴承，而大型发酵罐装有中间轴承，底轴承和中间轴承的水平位置应能适当调节。 （7）变速装置：

试验罐采用无级变速装置。发酵罐常用的变速装置有三角皮带传动，圆柱或螺旋圆锥齿轮减速装置，其中以三角皮带变速传动较为简便。 （8）轴封：

轴封的作用是使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止泄漏和污染杂菌。 常用的轴封有填料函和端面轴封两种。 （9）发酵罐的换热装置： ①夹套式换热装置 ②竖式蛇管换热装置

③竖式列管(排管)换热装置 （10）空气分布装置：

作用：吹入无菌空气使空气分布均匀。 形式：有二种单管式、环型管

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