生物工程工廠能源與動(dòng)力設(shè)備(2)

1、生物工程 工廠能源與動(dòng)力設(shè)備主要內(nèi)容l 生物工程工廠供水系統(tǒng) 水處理系統(tǒng)及設(shè)備 供水系統(tǒng)及設(shè)備l 生物工程工廠供電系統(tǒng) 用電負(fù)荷 工廠配電系統(tǒng)電氣設(shè)備 電力設(shè)備接地l 發(fā)酵工廠潔凈蒸汽系統(tǒng)設(shè)備蒸汽鍋爐 工業(yè)鍋爐的選擇 鍋爐的供水除塵l 發(fā)酵工廠潔凈制冷系統(tǒng)設(shè)備 蒸汽壓縮式制冷循環(huán) 制冷系統(tǒng)設(shè)備第一節(jié) 生物工程工廠供水系統(tǒng)一、水的分級(jí)普通水、自來水、脫鹽軟化水、蒸餾水二、水處理系統(tǒng)及設(shè)備按欲達(dá)到的目的分為三個(gè)部分：水的過濾、水的軟化及脫鹽、水的殺菌1.水的過濾原理：篩濾、深層效應(yīng)、靜電吸附等的綜合效應(yīng)過程：過濾和反沖洗過濾是水的凈化過程，反沖洗是從過濾介質(zhì)上沖洗掉污物，使之恢復(fù)過濾能力的過程。過

2、濾介質(zhì)：化學(xué)性能穩(wěn)定，不溶于水，不產(chǎn)生有害和有毒物質(zhì)；足夠的機(jī)械強(qiáng)度；含污能力大，產(chǎn)水能力高；對(duì)于散狀過濾介質(zhì)有適宜的粒度分布和孔隙率設(shè)備：砂濾棒過濾器、活性炭過濾器、中空纖維超濾裝置等(1) 砂濾棒過濾器 組成：密封容器（1Cr18Ni9Ti或304鋼板或鋁合金） 砂濾棒（多孔陶瓷原料經(jīng)高溫?zé)Y(jié)或是硅藻土高溫熔制） 工作原理：水由泵打入容器內(nèi)，在外壓的作用下，水通過砂濾棒的微小孔隙進(jìn)入棒筒體內(nèi)，水中粒子則被截留在砂濾棒表面。 注意：砂濾棒使用前要進(jìn)行滅菌處理，使用一段時(shí)間后必須停機(jī)清洗 適用范圍：水量較小，原水中含有少量固體粒子的場合（2） 活性炭過濾器 結(jié)構(gòu)：內(nèi)裝粗石英砂墊層和優(yōu)質(zhì)活性炭的

3、壓力容器 原理：活性炭過濾器的工作室通過炭床來完成的。組成炭床的活性炭顆粒有非常多的微孔和巨大表面積，具有很強(qiáng)的吸附能力。此外活性炭表面非結(jié)晶部分上有一些含氧官能團(tuán)，使通過炭床的水中有機(jī)污染物被活性炭有效的吸附。 優(yōu)點(diǎn)：可有效保證后級(jí)設(shè)備使用壽命，提高出水水質(zhì)，防止污染，特別是防止后級(jí)反滲透膜、離子交換樹脂等的游離態(tài)余氧中毒污染。 注意：需反洗再生2.水的軟化及脫鹽軟化：除去水中鈣、鎂等金屬離子的過程脫鹽：除去所有陰、陽雜質(zhì)離子的過程常用方法：離子交換法、電滲析法、反滲透法等（1）離子交換裝置原理：用離子交換劑和水中溶解的某些陰、陽雜質(zhì)離子發(fā)生交換反應(yīng)，以除去水中的有害離子。交換裝置：固定床和

4、連續(xù)床兩大類u 固定床離子交換裝置將離子交換樹脂裝填在管柱式容器中，形成固定的樹脂層。優(yōu)點(diǎn)：操作簡單，設(shè)備少，出水穩(wěn)定。u 連續(xù)床離子交換樹脂優(yōu)點(diǎn)：提高樹脂利用率，操作連續(xù)。類型：移動(dòng)床和流動(dòng)床兩種移動(dòng)床：定時(shí)停止交換定量移除樹脂并補(bǔ)充等量的樹脂流動(dòng)床：交換同時(shí)不斷移除失效樹脂并不斷補(bǔ)充新的樹脂（2） 電滲析法原理：帶電離子在電場中的定向遷移原理優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省酸堿、操作方便、對(duì)環(huán)境無污染適用范圍：海水與苦咸水淡化，制備純水時(shí)的初級(jí)脫鹽以及鍋爐、動(dòng)力設(shè)備給水的脫鹽軟化等3.水的殺菌殺菌是指殺滅水中的致病菌。常用方法有氯殺菌、臭氧殺菌及紫外殺菌。（1）氯殺菌 原理：氯氣進(jìn)入水中可生成次氯酸，次氯酸具有

5、強(qiáng)烈的氧化作用，它可以穿過細(xì)菌的細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，由于氧化作用而破壞細(xì)胞內(nèi)酶和細(xì)菌的生理機(jī)能使細(xì)菌死亡。常用的氯殺菌試劑：活性二氧化氯、漂白粉和次氯酸鈉（2）臭氧殺菌原理：臭氧由三個(gè)氧原子組成，是一種強(qiáng)烈的氧化劑，它能氧化水中的有機(jī)物，破壞微生物原生質(zhì)，殺死微生物，亦能破壞微生物孢子和病毒，同時(shí)除去水臭、鐵和猛及脫色。殺菌性能優(yōu)于氯。臭氧殺菌系統(tǒng)包括空氣凈化系統(tǒng)、臭氧發(fā)生器、和臭氧加注設(shè)備注意：臭氧在水中溶解度非常小，一般采用噴射法加注臭氧，另外水池應(yīng)保持一定高度。三、供水系統(tǒng)及設(shè)備1.供水方式直流供水 、循環(huán)供水、連續(xù)供水：2.自來水供水系統(tǒng) 需要設(shè)置加壓、儲(chǔ)存裝置以保證壓力、流量穩(wěn)定滿足

6、生產(chǎn)需要3.地下供水系統(tǒng)先進(jìn)行沉砂處理和消毒處理，再經(jīng)二級(jí)泵房送往生產(chǎn)車間（3） 紫外線殺菌原理：微生物受紫外線照射后，產(chǎn)生蛋白質(zhì)變性，DNA分子活性改變，使微生物新陳代謝障礙，導(dǎo)致微生物死亡。最強(qiáng)殺菌波長:240280nm，尤其是253.7nm第二節(jié) 生物工程工廠供電系統(tǒng)一、生物工程工廠供電特點(diǎn)工廠負(fù)荷一級(jí)：中斷供電將造成人身傷亡者、重大政治影響、重大經(jīng)濟(jì)損失或公共場所秩序嚴(yán)重混亂的負(fù)荷，應(yīng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的電源。二級(jí)：中斷供電將造成較大的經(jīng)濟(jì)損失或造成公共場所秩序混亂的負(fù)荷，應(yīng)盡可能要有兩個(gè)獨(dú)立電源。三級(jí)：不屬于一二級(jí)負(fù)荷者，通常使用一個(gè)電源。 生物工廠的用電性質(zhì)一般屬三級(jí)負(fù)荷，采取單電源

7、供電，但關(guān)鍵部位，如發(fā)酵車間、菌種室等應(yīng)按二級(jí)負(fù)荷設(shè)計(jì)，采用雙電源供電或是設(shè)置應(yīng)急備用電源。二、用電負(fù)荷計(jì)算（1）電力負(fù)荷曲線 是表征用電負(fù)荷隨時(shí)間變化的一種圖形。縱坐標(biāo)表示用電負(fù)荷，橫坐標(biāo)表示對(duì)應(yīng)負(fù)荷變動(dòng)的時(shí)間。按負(fù)荷性質(zhì)不同，有功負(fù)荷（KW）曲線和無功負(fù)荷(KWar)曲線；按負(fù)荷變動(dòng)的時(shí)間，日負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線；（2）負(fù)荷種類最大負(fù)荷：消耗電能最多的半小時(shí)的平均功率，亦即連續(xù)30min的最大平均負(fù)荷，又稱計(jì)算負(fù)荷。尖峰負(fù)荷：指連續(xù)1到2s的最大平均負(fù)荷，可看最短時(shí)最大負(fù)荷。平均負(fù)荷：只用電設(shè)備在某段時(shí)間內(nèi)所消耗的電能初一干段時(shí)間所得的平均功率值。（3）用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷 S30=P30+

8、Q30 式中P30有功計(jì)算負(fù)荷 Q30無功計(jì)算負(fù)荷 S30計(jì)算負(fù)荷，30min內(nèi)最大平均功率 用電設(shè)備負(fù)荷的計(jì)算：系數(shù)法 P30=KdPN三、工廠配電系統(tǒng)電氣設(shè)備的分類一次電路：擔(dān)負(fù)著輸送和分配電能的這一部分電路二次電路：表示控制、指示、測量和保護(hù)一次電路及其設(shè)備運(yùn)行的電路一次設(shè)備 ：一次電路中的所有電氣設(shè)備，或稱一次元件。 分為：變換設(shè)備、控制設(shè)備、保護(hù)設(shè)備、補(bǔ)償設(shè)備二次設(shè)備：二次電路中所有的電氣設(shè)備，或稱二次元件。四、高壓一次設(shè)備高壓熔斷器、高壓開關(guān)電器組成五、低壓一次設(shè)備交流電壓1000V以下的設(shè)備稱為低壓設(shè)備，主要有低壓熔斷器、低壓開關(guān)設(shè)備六、電流互感器和電壓互感器功能：隔離高壓電路。

9、可使測量儀表和繼電器標(biāo)準(zhǔn)化。七、電力設(shè)備接地接地方式：（1）TT方式：電源中性點(diǎn)直接接地、用電設(shè)備外殼也直接接地。 適用于對(duì)電位敏感的數(shù)據(jù)處理設(shè)備和精密電子設(shè)備的供電（2）TN方式：TN系統(tǒng)稱作保護(hù)接零。所有電氣設(shè)備的外漏可導(dǎo)電部分均接到保護(hù)線上，并與電源的接地點(diǎn)相連。 適于大規(guī)模的配電網(wǎng)絡(luò)（3）IT方式：電源中性點(diǎn)不接地、用電設(shè)備外殼直接接地，這也是保護(hù)接地。 適用于生產(chǎn)連續(xù)性要求高，有爆炸或火災(zāi)危險(xiǎn)的企業(yè)第三節(jié) 發(fā)酵工廠潔凈系統(tǒng)設(shè)備一、發(fā)酵工廠潔凈蒸汽 發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)中的熱加工過程所需要的熱源通常為蒸汽。應(yīng)用:原料的蒸煮、糊化、原料脫皮、料液脫異味、滅酶、滅菌、蒸餾、濃縮、植物蛋白的膨化處理

10、、過熱蒸汽干燥、蒸汽真空系統(tǒng)等。類型：生蒸汽或活蒸汽 由蒸汽鍋爐產(chǎn)生 二次蒸汽 生產(chǎn)過程中產(chǎn)生要求：壓力穩(wěn)定，這可通過穩(wěn)壓閥和緩沖罐來實(shí)現(xiàn)；盡可能供給干飽和蒸汽。二、蒸汽用量 蒸汽用量包括生產(chǎn)和生活兩部分的蒸汽用量，然后乘以裕量系數(shù)，再加上管網(wǎng)熱損失，計(jì)算出鍋爐的最大負(fù)荷。Q=K0(K1Q1+K2Q2+K3Q3+K4Q4) Q最大計(jì)算熱負(fù)荷 Q1生產(chǎn)最大熱負(fù)荷 Q2空調(diào)及通風(fēng)最大熱負(fù)荷 Q3采暖最大熱負(fù)荷 Q4生活最大熱負(fù)荷 K0管網(wǎng)熱損失及鍋爐房自用蒸汽系數(shù)，取1.1-1.5 K1生產(chǎn)熱負(fù)荷同時(shí)使用系數(shù)，取0.7-0.8 K2空調(diào)及通風(fēng)熱負(fù)荷同時(shí)使用系數(shù)，取0.9-1.0 K3采暖熱負(fù)荷同時(shí)

11、使用系數(shù)，取1 K4生活熱負(fù)荷同時(shí)使用系數(shù)，取0.5；與生產(chǎn)用熱時(shí)間錯(cuò)開時(shí)取0三、蒸汽鍋爐 鍋爐及組成 鍋爐是利用燃料燃燒釋放的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，且向外輸出熱水或蒸汽的換熱設(shè)備。鍋是指汽水流動(dòng)系統(tǒng)，包括鍋筒、集箱、水冷壁及對(duì)流受熱面等，是換熱設(shè)備的吸熱部分；爐是指燃料燃燒空間及煙氣流動(dòng)系統(tǒng)，包括爐膛、對(duì)流煙道及煙囪等，是換熱設(shè)備的放熱部分。四、工業(yè)鍋爐的選擇1、選擇要點(diǎn)（1）鍋爐的蒸汽參數(shù)應(yīng)滿足生產(chǎn)、生活、空調(diào)與采暖通風(fēng)的要求（2）熱負(fù)荷較大應(yīng)選擇大容量的鍋爐。防止故障影響生產(chǎn)，一般最少2臺(tái)（3）必須根據(jù)鍋爐的類型選擇燃料。目前我國工業(yè)鍋爐以燃煤為主，且大部分為層燃燒和半懸浮燃燒（4）選擇鍋爐

12、時(shí)必須考慮供貨情況，訂貨時(shí)就近訂購2、鍋爐型號(hào)說明 工業(yè)蒸汽鍋爐的系列標(biāo)準(zhǔn)是：額定蒸發(fā)量65t/h，出口蒸汽壓力2.5MPa，出口蒸汽溫度400JB/T 16262002工業(yè)鍋爐型號(hào)編制方法規(guī)定鍋爐產(chǎn)品型號(hào)組成如下： 例：SHL20-1.25/250-WII型鍋爐：表示雙鍋筒橫置式鏈條爐排，額定蒸發(fā)量為20t/h，額定蒸汽壓力為1.25MPa（表壓力），過熱蒸汽溫度為250，燃用II類無煙煤的過熱蒸汽鍋爐。五、鍋爐供水鍋爐用水根據(jù)其所處的部位和作用不同，可分為以下幾種：原水、軟化水、給水、鍋水、排污水1 水處理設(shè)備機(jī)械過濾器、離子交換器、成套軟化水設(shè)備、沉淀池和澄清池2 鍋爐給水設(shè)備給水箱、鍋

13、爐給水泵、水處理設(shè)備、凝結(jié)水回收設(shè)備、給水管道及閥門、附件等組成3 、水質(zhì)指標(biāo)（1）懸浮物 （2）溶解鹽類 （3）硬度 （4）堿度 （5）PH六、運(yùn)煤除渣設(shè)備1、鍋爐房的運(yùn)煤系統(tǒng)及設(shè)備煤的制備設(shè)備、運(yùn)煤設(shè)備2、鍋爐房除灰渣系統(tǒng)及設(shè)備 人工除渣 機(jī)械除灰渣系統(tǒng) ：重型框鏈除渣機(jī)、螺旋除渣機(jī)、馬丁碎渣機(jī)、圓盤除渣機(jī) 水力除灰渣系統(tǒng) ：低壓、高壓和混合式除灰渣七 鼓、引風(fēng)機(jī)1、鍋爐的通風(fēng)方式自然通風(fēng) 、機(jī)械通風(fēng) 2、風(fēng)機(jī)的選擇離心式和軸流式兩類 選擇風(fēng)機(jī)時(shí)，應(yīng)是風(fēng)機(jī)工作區(qū)在其效率最高的范圍內(nèi)。風(fēng)機(jī)樣本上列出的性能范圍是指效率不低于該風(fēng)機(jī)最高效率的90%時(shí)對(duì)應(yīng)的性能。以選擇效率高、轉(zhuǎn)速低、功率小、壽命

14、長、噪聲小、價(jià)格低、高效率工作區(qū)范圍寬為宜原則。八、鍋爐除塵設(shè)備鍋爐的除塵設(shè)備按其作用原理分為：機(jī)械式除塵器、濕式除塵器、過濾式除塵器、靜電除塵器1、旋風(fēng)除塵器 原理： 由于氣流旋轉(zhuǎn)和引風(fēng)機(jī)的抽吸作用，在旋風(fēng)筒中心產(chǎn)生了負(fù)壓。運(yùn)動(dòng)到筒體底部的已經(jīng)凈化的煙氣改變流向，沿除塵器的軸心部位轉(zhuǎn)而向上，形成旋轉(zhuǎn)上升的內(nèi)渦旋氣流，并從除塵器上部的排氣管排出。 優(yōu)點(diǎn)：旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)簡單、管理方便、處理煙氣量多大、除塵效率高，是鍋爐煙氣除塵中應(yīng)用做廣泛的除塵設(shè)備。2、電器除塵 原理：當(dāng)輸入幾萬伏的高壓直流電后，在設(shè)備中形成很強(qiáng)的不均勻電場，由于高壓電場的作用，產(chǎn)生氣體電離-電暈放電現(xiàn)象。 特點(diǎn)：電器除塵器具有

15、運(yùn)行可靠、維護(hù)簡單、阻力小、耗能低的優(yōu)點(diǎn)，但鋼材耗量大，占地面積 大，投資高（3）文丘里除塵器 是一種濕式除塵器。 原理和工作過程是：含塵煙氣以一定速度進(jìn)入文丘里管，在文丘里管的收縮段中得到加速，在喉管中與噴水混合。進(jìn)入擴(kuò)散管段后，氣流速度減緩，此時(shí)含塵水滴相互碰撞凝聚，并在水膜除塵器中心分離，從而達(dá)到除塵目的文丘里除塵器由文丘里管和水膜除塵器組成4、除塵設(shè)備的選用 選擇原則：根據(jù)有關(guān)規(guī)定，及不同燃燒方式的鍋爐在而定蒸發(fā)量下出口的煙塵濃度，和除塵器對(duì)符合的適應(yīng)性等因素，經(jīng)技術(shù)比較，選用高效。低阻、設(shè)備籌資少、運(yùn)行費(fèi)用低的除塵器。 供熱鍋爐房多采用旋風(fēng)除塵器。對(duì)于往復(fù)爐排、鏈條爐排等層燃式鍋爐，

16、一般采用單級(jí)旋風(fēng)除塵器。對(duì)拋煤機(jī)爐、煤粉爐、沸騰爐等室燃爐鍋爐，一般采用二級(jí)除塵；當(dāng)采用干法旋風(fēng)除塵達(dá)不到煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，采用濕式除塵第四節(jié) 發(fā)酵工廠潔凈制冷系統(tǒng)設(shè)備 一般制冷：溫度高于-100 深度制冷：溫度低于-100 一.蒸氣壓縮式制冷循環(huán) 1.蒸氣壓縮式制冷循環(huán) 以氨為例來說明蒸氣壓縮式制冷循環(huán)原理： 最簡單的壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)有蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥四大部件組成。單級(jí)壓縮制冷循環(huán)流程： 為了使整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定循環(huán)，一般還設(shè)置油氨分離器、貯氨罐、液氨分離器等附屬設(shè)備。膨脹閥高壓常溫的氨液低壓低溫的氨液冷凝器壓縮機(jī)高溫高壓的過熱蒸氣低溫低壓氨蒸氣蒸發(fā)器2.制冷劑 制冷劑：又稱制冷工質(zhì)

17、，是制冷循環(huán)的工作介質(zhì)，利用制冷劑的相變來傳遞熱量，即制冷劑在蒸發(fā)器中汽化時(shí)吸熱，在冷凝器中凝結(jié)時(shí)放熱。常用的有氨、氟利昂類、水和少數(shù)碳?xì)浠衔锏取?.載冷劑載冷劑：在間接冷卻系統(tǒng)中，起冷量傳輸和分配作用的中間介質(zhì)稱為載冷劑。間接冷卻的優(yōu)點(diǎn)：可以減少制冷系的容積而減少制冷劑的充灌量。載冷劑的熱容量較大，被冷卻對(duì)象的溫度易于保持恒定。載冷劑具備的條件：冰點(diǎn)低熱容量大對(duì)設(shè)備的腐蝕性小，且價(jià)格低廉。常用的載冷劑有：無機(jī)鹽的水溶液，稱為冷凍鹽水，是應(yīng)用最廣泛的的載冷劑，所用的鹽有氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂等醇類及其水溶液，如甲醇、乙醇、乙二醇和丙二醇及其水溶液氯代或氟代烴類，如二氯甲烷、二氯乙烯、三氯一氟

18、甲烷及其他各種氟利昂等液態(tài)氨二、制冷系統(tǒng)設(shè)備1、制冷壓縮機(jī)制冷壓縮機(jī)可分為容積式和離心式（1）容積式制冷壓縮機(jī)分類：往復(fù)活塞式制冷壓縮機(jī)依靠活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)來改變氣缸工作容積，分封閉式、半封閉式、開啟式回轉(zhuǎn)式制冷壓縮機(jī)靠回旋體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變氣缸工作容積，分為滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式，渦旋式、螺桿式以活塞式制冷壓縮機(jī)最為常見（2）離心式制冷壓縮機(jī) 原理：依靠離心力的作用，連續(xù)的將吸入的氣體進(jìn)行壓縮 優(yōu)點(diǎn)：工作穩(wěn)定，性能高，壽命長，制冷能力大，可進(jìn)行無極調(diào)節(jié)2、冷凝器 作用：是高溫高壓氣體冷卻，冷凝成高壓液氨，并將熱量傳遞給周圍介質(zhì)。 冷凝器有臥式冷凝器、立式冷凝器、套管冷凝器、外噴淋蛇管冷凝器3、膨脹閥與蒸發(fā)器（1）膨脹閥又稱節(jié)流閥，高壓液氨通過膨脹閥節(jié)流而降壓，使高壓液態(tài)制冷器受迫流過一個(gè)小過流截面，產(chǎn)生合適的局部阻力損失（或