生物工程工廠能源與動力設備(2)

1、生物工程 工廠能源與動力設備主要內(nèi)容l 生物工程工廠供水系統(tǒng) 水處理系統(tǒng)及設備 供水系統(tǒng)及設備l 生物工程工廠供電系統(tǒng) 用電負荷 工廠配電系統(tǒng)電氣設備 電力設備接地l 發(fā)酵工廠潔凈蒸汽系統(tǒng)設備蒸汽鍋爐 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)設備 蒸汽壓縮式制冷循環(huán) 制冷系統(tǒng)設備第一節(jié) 生物工程工廠供水系統(tǒng)一、水的分級普通水、自來水、脫鹽軟化水、蒸餾水二、水處理系統(tǒng)及設備按欲達到的目的分為三個部分：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、靜電吸附等的綜合效應過程：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，使之恢復過濾能力的過程。過

2、濾介質(zhì)：化學性能穩(wěn)定，不溶于水，不產(chǎn)生有害和有毒物質(zhì)；足夠的機械強度；含污能力大，產(chǎn)水能力高；對于散狀過濾介質(zhì)有適宜的粒度分布和孔隙率設備：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)高溫燒結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：砂濾棒使用前要進行滅菌處理，使用一段時間后必須停機清洗 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 結構：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，具有很強的吸附能力。此外活性炭表面非結晶部分上有一些含氧官能團，使通過炭床的水中有機污染物被活性炭有效的吸附。 優(yōu)點：可有效保證后級設備使用壽命，提高出水水質(zhì)，防止污染，特別是防止后級反滲透膜、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，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：操作簡單，設備少，出水穩(wěn)定。u 連續(xù)床離子交換樹脂優(yōu)點：提高樹脂利用率，操作連續(xù)。類型：移動床和流動床兩種移動床：定時停止交換定量移除樹脂并補充等量的樹脂流動床：交換同時不斷移除失效樹脂并不斷補充新的樹脂（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：節(jié)省酸堿、操作方便、對環(huán)境無污染適用范圍：海水與苦咸水淡化，制備純水時的初級脫鹽以及鍋爐、動力設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：氯氣進入水中可生成次氯酸，次氯酸具有

5、強烈的氧化作用，它可以穿過細菌的細胞膜進入細胞內(nèi)部，由于氧化作用而破壞細胞內(nèi)酶和細菌的生理機能使細菌死亡。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：臭氧由三個氧原子組成，是一種強烈的氧化劑，它能氧化水中的有機物，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，另外水池應保持一定高度。三、供水系統(tǒng)及設備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) 需要設置加壓、儲存裝置以保證壓力、流量穩(wěn)定滿足

6、生產(chǎn)需要3.地下供水系統(tǒng)先進行沉砂處理和消毒處理，再經(jīng)二級泵房送往生產(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，導致微生物死亡。最強殺菌波長: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工廠負荷一級：中斷供電將造成人身傷亡者、重大政治影響、重大經(jīng)濟損失或公共場所秩序嚴重混亂的負荷，應有兩個或兩個以上的電源。二級：中斷供電將造成較大的經(jīng)濟損失或造成公共場所秩序混亂的負荷，應盡可能要有兩個獨立電源。三級：不屬于一二級負荷者，通常使用一個電源。 生物工廠的用電性質(zhì)一般屬三級負荷，采取單電源

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

8、Q30 式中P30有功計算負荷 Q30無功計算負荷 S30計算負荷，30min內(nèi)最大平均功率 用電設備負荷的計算：系數(shù)法 P30=KdPN三、工廠配電系統(tǒng)電氣設備的分類一次電路：擔負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、測量和保護一次電路及其設備運行的電路一次設備 ：一次電路中的所有電氣設備，或稱一次元件。 分為：變換設備、控制設備、保護設備、補償設備二次設備：二次電路中所有的電氣設備，或稱二次元件。四、高壓一次設備高壓熔斷器、高壓開關電器組成五、低壓一次設備交流電壓1000V以下的設備稱為低壓設備，主要有低壓熔斷器、低壓開關設備六、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準化。七、電力設備接地接地方式：（1）TT方式：電源中性點直接接地、用電設備外殼也直接接地。 適用于對電位敏感的數(shù)據(jù)處理設備和精密電子設備的供電（2）TN方式：TN系統(tǒng)稱作保護接零。所有電氣設備的外漏可導電部分均接到保護線上，并與電源的接地點相連。 適于大規(guī)模的配電網(wǎng)絡（3）IT方式：電源中性點不接地、用電設備外殼直接接地，這也是保護接地。 適用于生產(chǎn)連續(xù)性要求高，有爆炸或火災危險的企業(yè)第三節(jié) 發(fā)酵工廠潔凈系統(tǒng)設備一、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，計算出鍋爐的最大負荷。Q=K0(K1Q1+K2Q2+K3Q3+K4Q4) Q最大計算熱負荷 Q1生產(chǎn)最大熱負荷 Q2空調(diào)及通風最大熱負荷 Q3采暖最大熱負荷 Q4生活最大熱負荷 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)熱負荷同時使用系數(shù)，取0.7-0.8 K2空調(diào)及通風熱負荷同時使用系數(shù)，取0.9-1.0 K3采暖熱負荷同時

11、使用系數(shù)，取1 K4生活熱負荷同時使用系數(shù)，取0.5；與生產(chǎn)用熱時間錯開時取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能轉化為熱能，且向外輸出熱水或蒸汽的換熱設備。鍋是指汽水流動系統(tǒng)，包括鍋筒、集箱、水冷壁及對流受熱面等，是換熱設備的吸熱部分；爐是指燃料燃燒空間及煙氣流動系統(tǒng)，包括爐膛、對流煙道及煙囪等，是換熱設備的放熱部分。四、工業(yè)鍋爐的選擇1、選擇要點（1）鍋爐的蒸汽參數(shù)應滿足生產(chǎn)、生活、空調(diào)與采暖通風的要求（2）熱負荷較大應選擇大容量的鍋爐。防止故障影響生產(chǎn)，一般最少2臺（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、時必須考慮供貨情況，訂貨時就近訂購2、鍋爐型號說明 工業(yè)蒸汽鍋爐的系列標準是：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)鍋爐型號編制方法規(guī)定鍋爐產(chǎn)品型號組成如下： 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 水處理設備機械過濾器、離子交換器、成套軟化水設備、沉淀池和澄清池2 鍋爐給水設備給水箱、鍋

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

14、長、噪聲小、價格低、高效率工作區(qū)范圍寬為宜原則。八、鍋爐除塵設備鍋爐的除塵設備按其作用原理分為：機械式除塵器、濕式除塵器、過濾式除塵器、靜電除塵器1、旋風除塵器 原理： 由于氣流旋轉和引風機的抽吸作用，在旋風筒中心產(chǎn)生了負壓。運動到筒體底部的已經(jīng)凈化的煙氣改變流向，沿除塵器的軸心部位轉而向上，形成旋轉上升的內(nèi)渦旋氣流，并從除塵器上部的排氣管排出。 優(yōu)點：旋風除塵器結構簡單、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用做廣泛的除塵設備。2、電器除塵 原理：當輸入幾萬伏的高壓直流電后，在設備中形成很強的不均勻電場，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：電器除塵器具有

15、運行可靠、維護簡單、阻力小、耗能低的優(yōu)點，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。進入擴散管段后，氣流速度減緩，此時含塵水滴相互碰撞凝聚，并在水膜除塵器中心分離，從而達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、除塵設備的選用 選擇原則：根據(jù)有關規(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，和除塵器對符合的適應性等因素，經(jīng)技術比較，選用高效。低阻、設備籌資少、運行費用低的除塵器。 供熱鍋爐房多采用旋風除塵器。對于往復爐排、鏈條爐排等層燃式鍋爐，

16、一般采用單級旋風除塵器。對拋煤機爐、煤粉爐、沸騰爐等室燃爐鍋爐，一般采用二級除塵；當采用干法旋風除塵達不到煙塵排放標準時，采用濕式除塵第四節(jié) 發(fā)酵工廠潔凈制冷系統(tǒng)設備 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、冷凝器、膨脹閥四大部件組成。單級壓縮制冷循環(huán)流程： 為了使整個系統(tǒng)穩(wěn)定循環(huán)，一般還設置油氨分離器、貯氨罐、液氨分離器等附屬設備。膨脹閥高壓常溫的氨液低壓低溫的氨液冷凝器壓縮機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)器中汽化時吸熱，在冷凝器中凝結時放熱。常用的有氨、氟利昂類、水和少數(shù)碳氫化合物等。3.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：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，被冷卻對象的溫度易于保持恒定。載冷劑具備的條件：冰點低熱容量大對設備的腐蝕性小，且價格低廉。常用的載冷劑有：無機鹽的水溶液，稱為冷凍鹽水，是應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)設備1、制冷壓縮機制冷壓縮機可分為容積式和離心式（1）容積式制冷壓縮機分類：往復活塞式制冷壓縮機依靠活塞往復運動來改變氣缸工作容積，分封閉式、半封閉式、開啟式回轉式制冷壓縮機靠回旋體旋轉運動改變氣缸工作容積，分為滾動轉子式，渦旋式、螺桿式以活塞式制冷壓縮機最為常見（2）離心式制冷壓縮機 原理：依靠離心力的作用，連續(xù)的將吸入的氣體進行壓縮 優(yōu)點：工作穩(wěn)定，性能高，壽命長，制冷能力大，可進行無極調(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小過流截面，產(chǎn)生合適的局部阻力損失（或