医药设备及车间工艺设计课件

蒸汽系統在抗生素發酵過程中是不允許雜菌同時生長的。為了消滅雜菌,對有關設備和容器必須先滅菌才能使用,做好滅菌也是保證發酵正常進行的關鍵之一。濕熱滅菌是直接用加壓蒸汽進行物料或設備容器的滅菌。此滅菌方法是發酵生產中普遍使用的主滅菌方法,另外在生產工藝中的許多加熱過程,是通過蒸汽加熱的,因此蒸汽系統在制藥工藝生產中是必不可少的部分。本章將介紹藥廠蒸汽系統的主要設備。8.1減溫減壓裝置蒸汽系統按照工藝配置可以分為三個基本環節:蒸汽生產、用氣、蒸汽輸送及凝結水的回收。在制藥行業中,一般不涉及第一個環節,下麵針對蒸汽輸送及凝結水的回收設備做一簡單介紹。8.1.1減溫減壓裝置概述減溫減壓裝置,用來將高參數的蒸汽降為低參數的蒸汽。抗生素生產中很多工藝過程用到蒸汽,不同的工藝過程對蒸汽壓力要求不同,這就需要通過減溫減壓裝置將蒸汽壓力調整到工藝所需參數,從而滿足生產需要。8.2凝水回收設備凝結水回收設備主要有疏水器、二次蒸發器、凝結水箱、填料噴淋冷卻器等。本節將重點介紹這幾種設備的基本概念和工作原理。8.2.1疏水器疏水器,也稱疏水閥或阻汽排水閥等。其作用是自動排出蒸汽管道和設備中不斷產生的凝結水、空氣以及其他不可凝性氣體,同時阻止蒸汽的逸出。疏水器是保證各種加熱工藝設備正常工作並維持其運行所需溫度和熱量的一種節能設備。在凝結水回收與利用系統中,疏水器的正常工作對整個系統的高效安全運行具有十分重要的意義。1.疏水器的種類和工作原理疏水器根據其工作原理可以分為機械型疏水器、熱靜力型疏水器和熱動力型疏水器。另外,還介紹一下帶自動控制的疏水器。

2.疏水器的選用疏水器選用的基本原則是:滿足蒸汽管道及工藝設備的最高工作壓力、溫度的要求,能及時排出管道及工藝設備中的凝結水和不可凝性氣體,並保證加熱等工藝設備對溫度和熱量的要求,而且不洩漏或盡可能少洩漏蒸汽,耐用性能好,背壓容許範圍大,安裝維修方便等。疏水器必須根據進出口的最大壓差和最大排水量進行選用,同時注意疏水器的其餘各項技術參數。3.疏水器的運行疏水器正常運行是保證凝結水回收系統可靠的重要環節。疏水器在安裝調試完成後,施工單位和使用管理部門就應共同制定出疏水器的檢查、使用、運行、維護等的管理規程。疏水器的啟動和運行應注意以下事項:(1)疏水器安裝前就應調整好,疏水器安裝完成後必須驗收才能啟動、運行。(2)必須按照不同疏水器的要求,做好準備工作。比如浮桶式疏水器在啟動前必須用凝結水或冷水注水保持一定的水位,並將疏水器容體內的空氣排掉。(3)必須定時檢查疏水器的工作情況,遇到情況及時排除,每班都要進行檢查,每半年小修一次。比如通過裝在疏水器外部的試杆或安裝在疏水器前後的檢查器和窺視鏡檢查疏水器的運行情況。(4)在換熱設備和蒸汽幹管疏水器的啟動預熱期,必須打開旁通閥和沖洗管,進行啟動疏水和沖洗換熱器內的汙物,預熱沖洗完畢後再將疏水器投入運行。具體的操作步驟為:先打開沖洗管沖洗換熱器或疏水器,然後關閉沖洗管打開旁通閥進行啟動疏水,完畢後再打開疏水器投入正常運行。8.2.2二次蒸發器二次蒸發器又稱膨脹箱、蒸汽分離箱等,是回收和利用過熱凝結水熱量的一種裝置。過熱凝水進入二次蒸發器後,由於壓力降低,體積突然膨脹分離出二次蒸汽,二次蒸汽集聚在二次蒸發器的上部空間,而二次蒸發器的下部空間則是飽和凝結水。二次蒸發器中的壓力可以利用安全水封或安全閥控制在0.105~0.12MPa。8.2.3凝結水箱凝結水箱有閉式和開式兩種。閉式凝結水箱一般用於閉式凝結水回收系統,在水箱上裝設有安全水封或安全閥,用以封閉水箱,保持水箱內一定壓力,防止水箱內發生倒空,吸入空氣。開式凝結水箱則與大氣相連,在水箱上設置有透氣管。一個凝結水泵站內一般應設置兩個凝結水箱,一備一用,可將一個水箱用隔板分隔為二。兩個水箱間要設置水連通管,在連通管上裝一個閘閥,用以互為備用。閉式水箱還應設置汽空間連通管,便於穩定壓力,均衡工作。開式凝結水箱一般為矩形或桶形,閉式水箱則根據水箱強度要求,做成帶有凸形封頭的圓筒形,這種水箱可以做成立式或臥式。對於閉式凝結水系統的凝結水泵站來說,採用臥式水箱較為優越。8.2.4填料噴淋冷卻器噴淋冷卻器又稱除汽器,也就是利用低溫軟化水冷凝二次蒸汽的冷卻裝置,用以回收熱量,節約燃料。這種裝置一般安裝在過熱凝結水回收系統末端的凝結水箱上。1.構造與工作過程圖8—13噴淋冷卻器的構造1—蓮蓬頭;2—圓桶外殼;3—填料層;4—花板;5—管接頭噴淋冷卻器如圖8—13所示,它由圓筒外殼、填料層、軟水噴淋裝置、過熱凝結水接管和花板組成。噴淋冷卻器通常安裝於凝結水箱上。過熱凝結水由管接頭進入冷卻器後體積膨脹,壓力下降,部分工質汽化生成二次蒸汽,上升進入填料層,凝結水流入水箱。軟化水經蓮蓬頭噴淋,均勻分佈噴灑在填料層上,在填料物表面上形成很薄一層水膜,與二次蒸汽接觸進行熱交換,二次蒸汽變為過冷凝結水流入凝結水箱。為了達到理想的噴淋冷卻效果,要求填料物的比表面積越大越好,軟水溫度越低並且噴灑越均勻越好。因此,填料、噴淋裝置以及低水溫等條件就成為冷凝二次蒸汽的主要因素,所以必須適當加以解決。2.填料層作為填料層的填料物,有許多種類,一般應考慮採用不易腐蝕、不會污染水質的材料製造,例如拉西環、不銹鋼屑、木板條等。

發酵工藝生產設備2.1罐類設備2.1.1發酵罐發酵罐是用來對微生物進行深層培養的設備的統稱。微生物的深層培養往往是在特定的環境下進行的,比如溫度、濕度、pH值、溶氧等。因此,發酵罐應具有嚴密的結構、良好的液體混合性能,以及較高的傳質、傳熱速率,同時還應具有配套而又可靠的檢測及控制儀錶。由於微生物有好氧與厭氧之分,所以其培養裝置也相應地分為好氧發酵設備與厭氧發酵設備。對於好氧微生物,發酵罐通常採用通氣和攪拌來增加氧的溶解,以滿足其代謝需要。按發酵罐的攪拌方式可將發酵罐分為機械攪拌式發酵罐和通風攪拌式發酵罐。機械攪拌式發酵罐是藥廠常用的發酵設備。它的工作原理是利用機械攪拌器的作用,使空氣和發酵液充分混合,促進氧的溶解,以保證供給微生物生長繁殖和代謝所需的溶解氧。下麵主要介紹較為典型的通用式發酵罐和通風攪拌式發酵罐,更多的發酵罐可參見有關的生物工程書籍。2.2滅菌設備滅菌是指殺滅或除去微生物及其孢子(或芽孢)的過程,這些微生物包括細菌、真菌和病毒等。制藥工業中很多過程需要滅菌。抗生素的發酵過程就需要對培養基和壓縮空氣進行滅菌。通常採用蒸汽滅菌法對培養基進行滅菌,即向需要滅菌的培養基中通入高溫蒸汽,使其升溫並維持一段時間以達到滅菌效果。藥廠的滅菌方法一般有兩種:實罐滅菌和連續滅菌。實罐滅菌即將飽和蒸汽直接通入裝有配製好培養基的發酵設備進行滅菌的一種方法,也叫實消。連續滅菌即將培養基先置於發酵罐外,通過專用消毒裝置,經連續不斷地加熱、維持保溫和冷卻,然後置入發酵罐的滅菌方法,簡稱連消。壓縮空氣滅菌則採用篩檢程式除菌方法。2.2.1連續滅菌設備連續滅菌設備主要包括連續加熱設備和溫度維持設備。抗生素制藥連消過程常用的設備有兩種,一種是塔式加熱設備,另一種是噴射式加熱設備。1.塔式加熱設備塔式加熱設備結構如圖2—6所示,圓柱狀塔內有一根鑽有許多小孔的無縫不銹鋼管用於導入蒸汽,小孔直徑為5~8mm,數目與導管的橫截面積有關,且上疏下密。一般情況下,小孔面積之和略小於蒸汽導入管的橫截面積。為了使噴出的蒸汽與培養基混合更好,小孔開孔角度應向下與水準成45°。培養基由輸送泵從塔下部輸入,向上與蒸汽接觸後從上部出口引出。2.噴射式加熱設備噴射式加熱設備結構如圖2—7所示。培養基從底部中心導入管進入,飽和蒸汽從底部環隙引入並向上經過縮口區高速噴出,瞬間與培養基均勻混合,使培養基加熱到滅菌溫度135℃左右。噴射式加熱設備結構簡單、雜訊小、運行平穩,是目前大部分抗生素生產企業採用的連消設備。但是,維持罐在操作過程中使用閥門較多,最後殘留的培養基不可能從上部管道溢出,只有通過罐底管道壓出,操作麻煩。此外,培養基在維持過程中,不能做到先進先出,返混比較嚴重,維持停留時間不均勻,有些較長,造成較多營養成分的破壞。因此先進的連續滅菌設備一般採用管道維持器。圖2—6塔式加熱設備圖2—7噴射式加熱設備2.2.2壓縮空氣滅菌設備壓縮空氣滅菌設備通常使用空氣篩檢程式對空氣進行過濾除菌。1.空氣篩檢程式捕捉懸浮微粒的機理懸浮微粒和微生物是制藥廠空氣中的主要污染物質。要把懸浮微粒從空氣中清除出去,一般可採用過濾分離、離心分離、重力分離、電力分離和洗滌分離五種方法。懸浮微粒都存在粒徑小、品質輕的特點,因此主要是採用過濾分離的方法來清除空氣中的懸浮微粒,對應的分離裝置稱為空氣篩檢程式。2.空氣篩檢程式的特徵空氣篩檢程式屬於淨化技術的範疇,空氣篩檢程式的特點如下:(1)空氣過濾技術多用於通風及空調進氣系統中,淨化大氣中的粉塵顆粒,使進入室內的空氣更為乾淨。利用空氣篩檢程式能捕集亞微米粒子,甚至能捕集有毒粒子及承擔某些生產工藝過程中空氣的超細淨化。(2)空氣篩檢程式的纖維組織常使用金屬網格、無紡織物或特殊紙質的濾材,也可根據不同的淨化要求使用不同的濾材,但其所用濾料孔隙較大。(3)空氣篩檢程式的入口品質濃度一般低於5mg/m3,而其出口品質濃度有的可以低到1m3空氣幾個微粒計數。(4)空氣篩檢程式的過濾速度較高,一般為0.1~2.5m/s。3.空氣篩檢程式的分類按照空氣篩檢程式的過濾效率,可將篩檢程式分為初效篩檢程式、中效篩檢程式和高效篩檢程式。(1)初效篩檢程式。其又被稱為粗效篩檢程式,主要用於首道過濾,截留大微粒,如圖2—8所示。主要是防止5μm以上的懸浮性微粒、10μm以上沉降性微粒以及各種異物進入系統,所以初效篩檢程式的效率以過濾5μm微粒為准。初效篩檢程式常用的濾料有金屬絲網、玻璃纖維布、無紡布,以及初、中孔聚氨酯泡沫塑料等,結構形式主要為板式和折疊式。為了便於安裝,初效篩檢程式大多做成扁塊狀,並人字形排列或傾斜安裝,以加大過濾面積。(2)中效篩檢程式。如圖2—9所示,由於已通過預篩檢程式截留了大微粒,故而它既可作為一般系統的最後篩檢程式,又可作為高效篩檢程式的預篩檢程式,主要用以截留1~10μm的懸浮微粒,它的效率以過濾1μm微粒為准。中效篩檢程式可以用作一般淨化系統的末端篩檢程式,也可以為了提高系統淨化效果,更好地保護高效篩檢程式。而用作中間篩檢程式,主要用以截留1~5μm的懸浮性微粒,它的效率也以過濾1μm微粒為准。中效篩檢程式既可以作高效篩檢程式的預篩檢程式,進一步提高和確保送風潔淨度,還可以作為新風的末端過濾,提高新風品質,所以和高效篩檢程式一樣,用以截留1μm以下的亞微米級的微粒時,其效率即以過濾0.5μm微粒為准。圖2—8初效篩檢程式圖2—9中效篩檢程式(3)高效篩檢程式。它主要用於潔淨室、潔淨廠房的終端空氣過濾,以實現0.5μm以下的各潔淨度級別的過濾,但其效率習慣以過濾0.3μm的微粒為准。如果進一步細分,以實現0.1μm的潔淨度級別為目的,其效率就以過濾0.1μm微粒為准,此時習慣稱為超高效篩檢程式。高效篩檢程式在淨化系統中用作三級過濾的末級篩檢程式。當對0.1μm以上的粒子計數效率達到99.999%以上時,亦稱超高效篩檢程式。高效篩檢程式的濾材一般是超細玻璃纖維或合成纖維加工而成的濾紙。按篩檢程式濾芯結構分為有分隔板(片)和無分隔板(片)兩類,無分隔板(片)篩檢程式體積小,性能較有分隔板(片)篩檢程式有所提高。如圖2—10所示。4.空氣篩檢程式的結構(1)框架。空氣篩檢程式的框架一般為方形,這樣便於安裝,製作框架的材料可採用木質膠合板、鋼板、鋁板、不銹鋼板等多種材料,也有採用ABS工程塑膠整體注塑成框架的。初效和中效空氣篩檢程式框架也有用角鋼焊接而成的,框架的尺寸基本上就是空氣篩檢程式的外形尺寸。(2)濾芯。空氣篩檢程式的濾芯一般用無機或有機纖維製成,並根據所用篩檢程式的類型採用粗細和密實度不同的纖維製品。高效空氣篩檢程式的濾芯一般採用超細纖維濾膜疊加而成,兩層濾膜之間用波紋狀分隔板間隔開;也有的空氣過濾是採用精細聚丙烯纖維濾料或泡沫塑料反復疊加無隔式充填在篩檢程式的框架內。中效和初效空氣篩檢程式濾料有時採用優質低阻力無紡布,呈袋狀裝在框架內,中間用支撐體隔開。濾芯的微孔孔徑直接影響空氣篩檢程式的過濾效率。(3)分隔板。分隔板主要是用於將空氣篩檢程式中多層濾膜材料間隔開。分隔板一般呈波紋狀,用鋁箔或專用浸膠的隔板紙制造。某些空氣篩檢程式採用濾芯材料折疊式整體組裝在框架內而不使用分隔板。2.2.3潔淨工作臺1.潔淨工作臺及其分類潔淨工作臺是一種設置在潔淨室內或一般室內,可根據產品生產要求或其他用途的要求,在操作臺上保持高潔淨度的局部淨化設備。潔淨工作臺可以在操作臺上形成無菌、無塵的局部淨化空間。其主要組成部件有預篩檢程式、高效篩檢程式、風機機組、靜壓箱、外殼、臺面和配套的電器元器件等。潔淨工作臺的分類方式如圖2—11所示。按氣流組織方式 按排風方式圖2—11潔淨工作臺的分類2.潔淨工作臺的基本功能(1)有足夠的送風量,選擇合適的氣流流形和可靠的過濾裝置,確保所需的空氣潔淨度等級。(2)有排風裝置時,應選用必要的排風處理裝置或技術措施,達到不污染室內外環境的排放要求。(3)工作臺內操作面上的氣流分佈應均勻、可調。(4)雜訊低、振動小,滿足相關標準、規範的要求。(5)操作面光滑、平整、無凹凸,防止積塵。(6)工作臺的工作和空氣潔淨度以及其他特殊要求等宜採用自動控制,至少應裝設必要的顯示儀錶顯示工作臺的工作狀態。(7)工作臺內的篩檢程式應拆裝方便。

供電系統與“三廢”處理設備9.1變電所的供電方式9.1.1供電概述供電局對用戶的供電電壓,應從供、用電安全和經濟出發,根據電網規劃、用電性質、用電容量、供電方式及當地供電條件等因素,進行技術、經濟比較後與用戶協商確定。用戶的用電設備容量在250kW或變壓器容量在250kVA及以下者,一般以低壓方式供電,特殊情況也可以以高壓方式供電。用電單位常用的供電系統,按其用電性質和客觀條件採用不同類型的變、配電所(站)供電,目前可分為:室外變電所、室內變電所、地下變電所、移動式變電所、箱式變電所、室外簡易型變電所。用戶變、配電所的供電方式取決於用戶的負荷性質、負荷容量及網路條件。一般情況下,有保安負荷的用戶應以雙路電源供電。一般負荷用戶多為單路電源供電,以架空線或電纜引入電源。對於雙路電源供電的用戶和35kV及以上電壓供電的用戶的運行方式由電力調度部門實行統一調度。配電網路中的用戶根據其所處的位置及電網規劃的要求,可能是輻射式的負荷終端,也可能是環網中的一個單元節點。9.1.2變、配電所的主接線主接線是指由變、配電所的一次設備,即通常所稱高壓與電力網直接連接的主要電氣設備組成的變、配電所主電路接線。接線圖中一般採用單線形式畫出母線、斷路器、互感器、隔離開關、變壓器及其相互間的連接。1.對變、配電所主接線的基本要求(1)變、配電所主接線應根據變、配電所的實際情況和用電的需要,儘量做到簡單、供電方式可靠、主設備齊全。(2)設備選擇應合理,運行應安全、經濟、靈活,並適當考慮未來的發展。(3)應便於維護檢修,操作步驟應簡單、方便。(4)對故障處理,能保證安全,便於執行規定的安全措施,年運行損失小。2.變、配電所常用主接線的形式(1)線路變壓器組式接線。如圖9—1所示,這種主接線系統的主要特點是:接線簡單,使用的設備省;投資省、維護簡單、操作方便;檢修需要全部停電。這種接線適用於中、小容量的變電所。(2)單母線式主接線。單路供電或雙路供電的變、配電適用這種接線方式。單電源供電單母線式主接線:這種主接線系統適用於10kV供電的一般用戶(見圖9—2)。雙路電源供電單母線式主接線:這種接線方式分為單母線不分段(見圖9—3a)、單母線用隔離開關分段(見圖9—3b)、單母線用斷路器分段(見圖9—3c)三種方式。圖9—1線路變壓器組式接線圖9—2單電源供電單母線式主接線圖9—3雙路電源供電單母線式主接線法單母線式主接線的特點是:接線簡單、操作方便、投資省。單母線加旁路母線式主接線如圖9—4所示,這種主接線的特點是:斷路器故障時,可不停負荷進行檢修;供電可靠、運行靈活;適用於出線回路較多的變電所。(3)雙母線式主接線。雙母線式主接線系統適用於電力系統中的樞紐變電所和一類負荷的用戶,這種主接線分為三種:1)雙母線不分段式主接線(見圖9—5)。圖9—4單母線加旁路母線式主接線圖9—5雙母線不分段式主接線2)雙母線分段式主接線(見圖9—6)。3)雙母線分段加旁路母線式主接線(見圖9—7)。圖9—6雙母線分段式主接線圖9—7雙母線分段加旁路母線式主接線雙母線式主接線的主要特點是:供電容量大;可用於供電回路多的電站;供電可靠性高;運行靈活性大;投資高,操作步驟複雜;占地面積和建設面積大。因此,雙母線式主接線,多用於受電電壓為110kV及以上的變電站中。(4)橋式主接線。這種接線方式用於電壓為35kV及以上的變電所,分為內橋接線(見圖9—8a)和外橋接線(見圖9—8b)。1)內橋接線的特點:設備簡單、投資省、運行靈活、檢修操作複雜、繼電保護複雜。2)外橋接線的特點:檢修時操作方便,當主變壓器斷路器外側發生短路故障時,會影響主系統供電的可靠性。(5)10kV用戶常用主接線。對於10kV供電用戶的變、配電所的主接線多採用線路變壓器組或單母線接線方式。10kV容量為160~600kVA的工企用電單位的變、配電所多採用高供低量的供電方式,即高壓供電、在低壓側計量但應加計變壓器損失。對於這種供電方式的用戶常採用線路、變壓器組方式的主接線系統(見圖9—9)。圖9—8橋式主接線圖9—9線路變壓器組主接線9.2變壓器9.2.1概述電力變壓器(以下簡稱變壓器)是用來改變交流電壓大小的電氣設備。它根據電磁感應的原理,把某一等級的交流電壓變換成另一等級的交流電壓,以滿足不同負荷的需要。因此變壓器在電力系統和供用電系統中佔有很重要的地位。發電機輸出的電壓,由於受發電機絕緣水準的限制,通常為6.3或10.5kV,最高不超過20kV。用這樣低的電壓進行遠距離輸電是有困難的。因為當輸送一定功率的電能時,輸送電壓越低,則電流越大,電能有可能大部分消耗在輸電線的電阻上。所以只能用升壓變壓器將發電機的端電壓升高到幾萬伏或幾十萬伏,以降低輸送電流,減少輸電線路上的能量損耗而又不增大導線截面將電能遠距離輸送出去。9.2變壓器9.2.1概述電力變壓器(以下簡稱變壓器)是用來改變交流電壓大小的電氣設備。它根據電磁感應的原理,把某一等級的交流電壓變換成另一等級的交流電壓,以滿足不同負荷的需要。因此變壓器在電力系統和供用電系統中佔有很重要的地位。發電機輸出的電壓,由於受發電機絕緣水準的限制,通常為6.3或10.5kV,最高不超過20kV。用這樣低的電壓進行遠距離輸電是有困難的。因為當輸送一定功率的電能時,輸送電壓越低,則電流越大,電能有可能大部分消耗在輸電線的電阻上。所以只能用升壓變壓器將發電機的端電壓升高到幾萬伏或幾十萬伏,以降低輸送電流,減少輸電線路上的能量損耗而又不增大導線截面將電能遠距離輸送出去。9.3廢水處理設備抗生素生產廢水的主要污染物是發酵母液,為高濃度有機廢水,含有相當數量的有機物,COD高達5000~20000mg/L,總氮量為600~1000mg/L。其主要成分及含量隨抗生素品種和提取方法不同而有顯著的差別,因此對於不同的抗生素廢水需選擇適當的工藝組合,方可滿足排放標準要求。一般對於這類廢水採用圖9—20所示的抗生素廢水處理基本工藝流程。如某制藥廠是生物化學制藥中抗生素的主要生產廠,該廠採用厭氧—好氧法處理廠區廢水,其COD去除率可達到80%以上,而且很穩定。圖9—20抗生素廢水處理工藝流程9.3.1格柵格柵一般設置在污水處理流程之首,是污水處理的第一道處理設施。在污水處理中,格柵不是污水處理的主體設備,但卻位於關鍵部位,對後續處理設施具有保護作用。如圖9—21所示,格柵通常由一組或多組平行金屬柵條製成的框架組成,傾斜或直立地設立在進水泵站集水井的進口處,用來截留污水中粗大的懸浮物和漂浮物。格柵的形態和尺寸大小,由它的用途決定。圖9—21格柵示意圖9.3.2調節池調節水量和水質的構築物稱為調節池。污水的水質和水量一般都隨時間的變化而變化。工業廢水的波動比城市污水大,中小型工廠的波動就更大。污水水質和水量的變化對排水設施及污水處理設備,特別是生物處理設備正常發揮淨化功能是不利的,因此在污水處理前應設置調節池,對污水的水質、水量進行均衡和調節,使污水處理設備運行效果更好。1.水量調節池(1)線內水量調節池。線內水量調節池進水一般採用重力流入,出水用泵提升,如圖9—22所示為線內水量調節池。(2)線外水量調節池。線外水量調節池設在旁路上,如圖9—23所示為線外水量調節池。當污水流量過高時,多餘污水用泵打入調節池,當流量低於設計流量時,再從調節池回流至集水井,並送去後續處理。圖9—22線內水量調節池圖9—23線外水量調節池2.水質調節池水質調節池的任務是對不同時間或不同來源的污水進行混合,使流出的水質比較均勻。3.調節池運行管理要點(1)調節池有效容積應能夠容納水質水量變化一個週期所排放的全部廢水量,同時為獲得要求的某種預處理(如生物水解酸化、脫除某種氣體等)效果,應適當增加池容。(2)儘管調節池前一般都設置格柵等除汙設施,但池中仍然有可能積累大量沉澱物,因此應及時將這些沉澱物清除,以免減小調節池的有效容積,影響到調節的效果。(3)經常巡查、觀察調節池水位變化情況,定期檢測調節池進、出水水質,以考察調節池運行狀況和調節效果,發現異常問題要及時解決。9.3.3沉澱池沉澱池是使水中的懸浮物質(主要是可沉固體)在重力作用下下沉,從而與水分離的水處理設備。它的構造簡單、分離效果好、應用廣泛。在各種類型的污水處理系統中,沉澱池幾乎是不可缺少的設備,而且在同一處理系統中可以多次採用,如初次沉澱池和二次沉澱池,初次沉澱池設於生物處理前,二次沉澱池設於生物處理後。沉澱池的主要類型有平流式、輻流式、豎流式和斜板(管)式4種。1.平流式沉澱池圖9—27所示為設有鏈帶式刮泥機的平流式沉澱池。水通過進水槽和進水孔流入池內,在擋板作用下,在池子澄清區的半高處均勻地分佈在整個寬度上。水在澄清區內緩緩流動,水中懸浮物逐漸沉向池底。沉澱池末端設有溢流堰和出水槽,澄清區出水溢過堰口,通過出水槽排出池外。如水中有浮渣,堰口前需設擋板及浮渣收集設備。在沉澱池前端設有污泥鬥,池底污泥在刮泥機的緩緩推動下刮入污泥鬥內。開啟排泥管上的閘閥,在靜水壓力的作用下,鬥中污泥由排泥管排出池外。排泥管採用200mm管徑,以防堵塞。池底坡度取0.01~0.02,傾向污泥鬥。圖9—27設有鏈帶式刮泥機的平流式沉澱池沉澱池利用池內的靜水位,將污泥排出池外的方法為靜水壓力排泥法,圖9—28所示為靜水壓力排泥裝置。排泥管插入污泥鬥,上端伸出水面以便清通。污泥通過靜水壓力排出池外,為了使池底污泥能滑入污泥鬥,池底有一定的坡度。為了不造成池總深度加大,可採用多鬥式平流沉澱池,以減少深度。圖9—29所示為多鬥式平流沉澱池。這種多鬥式平流沉澱池不用機械,每個儲泥鬥單獨設排泥管,能夠互不干擾,保證沉澱濃度,各自獨立排泥。圖9—28靜水壓力排泥裝置圖9—29多鬥式平流沉澱池為保證出水水質,沉澱池應及時刮泥,即通過刮泥機械把池底污泥刮入泥鬥。圖9—27所示是應用比較廣泛的設有鏈帶式刮泥機的平流式沉澱池。這種平流式沉澱池,在池底部,鏈帶緩緩地沿與水流相反的方向滑動,刮板嵌於鏈帶上,在滑動中將池底沉泥推入儲泥鬥中,而在其移到水面時,又將浮渣推到出口,集中清除。這種圖9—30平流式沉澱池設備的主要缺點是各種機件都在水下,易於腐蝕,難以維護。圖9—30所示的沉澱池採用的刮泥設備是橋式行車刮泥機,橋式行車刮泥機僅將刮泥機件伸入水中。沉澱池的池壁上設有軌道,行車在軌道上移動,刮泥設備將池底沉泥推到儲泥鬥中,不用時,可將刮泥設備提出水面,免受腐蝕。2.豎流式沉澱池豎流式沉澱池的表面多呈圓形,也有採用方形和多角形的。直徑或邊長一般在8m以下,多介於4~7m之間。沉澱池上部呈圓柱狀的部分為沉澱區,下部呈圓錐狀的部分為污泥區,在兩區之間留有緩衝層0.3m.3.輻流式沉澱池圖9—32輻流式沉澱池輻流式沉澱池常為直徑較大的圓形池,直徑一般介於20~30m之間,但變化幅度可為6~60m,最大甚至可達100m,池的中心深度為2.5~5.0m,池周深度則為1.5~3.0m。輻流式沉澱池的結構如圖9—32所示。4.斜板(管)沉澱池斜板(管)沉澱池就是通過在沉澱池中設置斜板(管),達到淺層沉澱的目的。它由斜板(管)沉澱區、進水配水區、清水出水區、斜流沉澱區和污泥區組成,如圖9—33所示。這種沉澱池常採用穿孔整流牆布水,以穿孔管或淹沒孔口集水。水從斜板之間或斜管內流過,沉澱在斜板(管)底面上的泥渣靠重力自動滑入泥鬥。集泥採用多鬥式,靠靜壓或泥泵排泥。斜板(管)沉澱池具有沉澱效率高、停留時間短、占地少等優點。5.沉澱池的運行與管理沉澱池運行管理的基本要求是保證各項設備安全完好,及時調控各項運行控制參數,保證出水水質達到規定的指標。因此,應著重做好以下幾方面工作:(1)避免短流。進入沉澱池的水流,在池中停留的時間通常並不相同,一部分水的停留時間小於設計停留時間,很快流出池外;另一部分的停留時間則大於設計停留時間,這種停留時間不相同的現象叫短流。短流是影響沉澱池出水水質的主要原因之一。為避免短流,要加強運行管理,應嚴格檢查出水堰是否平直,發現問題,要及時修理。另外,在運行中,浮渣可能堵塞部分溢流堰口,致使整個出流堰的單位長度溢流量不等而產生水流抽吸,操作人員應及時清理堰口上的浮渣。(2)正確投加混凝劑。當沉澱池用於混凝工藝的液固分離時,正確投加混凝劑是沉澱池運行管理的關鍵之一。根據水質水量的變化及時調整投藥量,特別要防止斷藥事故的發生,因為即使短時期停止加藥也會導致出水水質的惡化。(3)及時排泥。及時排泥是沉澱池運行管理中極為重要的工作。污水處理過程中沉澱池中所含污泥量較多,且絕大部分為有機物,如不及時排泥,就會產生厭氧發酵,致使污泥上浮,造成出水水質惡化。當排泥不徹底時應停止工作,採用人工沖洗的方法徹底清除污泥。機械排泥的沉澱池要加強排泥設備的維護管理,一旦機械排泥設備發生故障,應及時修理,防止池底非正常積泥,影響出水水質。應規定日常維護檢修專案,並做好檢修記錄。(4)防止藻類滋生。當原水藻類含量較高時,會導致藻類在池中滋生,尤其是在氣溫較高的地區,沉澱池中加裝有斜板或斜管時,這種現象可能更為突出。藻類滋生雖不會嚴重影響沉澱池的運轉,但對出水的水質不利。可在水中加氯或三氯化鐵混凝劑,抑制藻類生長;對於已經在斜板和斜管上生長的藻類,可用高壓水沖洗的方法去除,沖洗時先放去部分池水,使斜管或斜板的頂部露出水面,然後用高壓水沖洗。9.3.4好氧生物的處理設備污水用沉澱法處理一般只能去除25%~30%的BOD,其中的膠體和溶解性有機物不能利用沉澱方法去除,而採用生物處理法是去除廢水中有機物的最經濟有效的選擇。生物處理是利用微生物分解氧化有機物的能力,採取一定的人工措施,創造一種可控制的環境,使微生物大量生長、繁殖,以提高其分解氧化有機物效率的一種廢水處理方法。生物處理法分為好氧和厭氧兩大類,好氧生物處理時需要有分子氧的供給,而厭氧生物處理則要保證無氧環境。好氧生物處理法又分為活性污泥法和生物膜法,活性污泥法的裝置有曝氣池、氧化溝、SBR反應池等;生物膜法的裝置有生物濾池、生物轉盤和生物接觸氧化池等。9.3.5厭氧生物處理裝置厭氧生物處理裝置有傳統消化池和高速消化池,但其處理能力很低。經過長期研究,出現了厭氧接觸法,標誌著現代廢水厭氧生物處理工藝的誕生。隨後又出現了厭氧濾池、升流式厭氧污泥床(UASB)反應器、厭氧膨脹床與厭氧流化床等。上述厭氧處理裝置的一個共同特點是:反應器內能維持足夠多的生物量,厭氧污泥在反應器內的停留時間很長,而水力停留時間較短,使反應器具有較高的容積負荷率,從而使反應器具有較高的處理效能。用厭氧法處理高濃度有機廢水的優點是不需充氧、能耗低、污泥產量少和所需氮磷元素少,因而運行費用低,並且可獲得大量的生物能——沼氣。但高濃度有機廢水進行厭氧處理後,一般出水尚不能達到排放要求,還需進行適當的好氧生物處理。這種情況即是厭氧與好氧兩種方法的聯用。9.3.6污泥處理與處置廢水處理中會不斷地排出大量污泥,需要進行污泥濃縮、污泥脫水和污泥幹化。污泥濃縮的作用是去除污泥中大量的水分,從而縮小其體積,減輕其重量,以利運輸和進一步處置及利用。濃縮方法有兩種,即重力濃縮和氣浮濃縮。利用重力將污泥中的固體與水分離而使污泥的含水率降低的方法稱為重力濃縮法,其處理構築物為污泥濃縮池。一般常採用類似沉澱池的構造,如豎流式或輻流式污泥濃縮池。氣浮一般用於濃縮活性污泥,也有用於生物膜的,能把含水率99.5%的活性污泥濃縮到94%~96%,其濃縮效果比重力濃縮法好,但是運行費用較高。污泥脫水的目的是對濃縮後的污泥進一步減少含水率,經機械脫水後的污泥含水率為50%~70%。目前常採用的污泥脫水方法有過濾法和離心法。常用的過濾法有:真空過濾機、板框壓濾機和帶式壓濾機等。離心脫水方法主要是採用離心機。污泥幹化方法分為自然幹化法和烘乾法兩種。自然幹化法常採用污泥幹化場(或稱曬泥場),是利用天然的蒸發、滲濾、重力分離等作用,使泥水分離,達到脫水的目的,是污泥脫水中最經濟的一種方法。通過自然幹化,污泥體積大大縮小,幹化後的污泥壓成餅狀,可以直接運輸。如用加熱烘乾法進一步處理,則污泥的含水率可降至10%左右,這時污泥的體積很小,包裝運轉也很方便。污泥烘乾,要消耗大量能源,費用很高,只有當幹污泥作為肥料成所回收的價值能補償烘乾處理運行費用時,或有特殊要求時,才有可能考慮此法。9.3.7其他設備抗生素生產廢水的處理工藝中除涉及前面提到的常用設備外,還可能用到氣浮設備和混凝設備。1.氣浮設備氣浮設備是利用高度分散的微小氣泡作為載體去黏附廢水中的污染物,使其密度小於水而上浮到水面實現固—液或液—液分離的設備。加壓溶氣浮上設備是目前常用的氣浮設備,就是使空氣在加壓的條件下溶解於水,然後通過將壓力降至常壓而使過飽和的空氣以細微氣泡形式釋放出來。圖9—43所示是加壓溶氣氣浮裝置系統圖。廢水由泵加壓提升,一般加壓到3~4個大氣壓,在壓力管上通入一定數量的壓縮空氣,水氣混合體在溶氣罐內的壓力條件下停留一段時間,進行水氣混合與空氣的溶解,然後通過減壓閥進入常壓氣浮池,在這裏泡沫被分離,水被淨化排出。圖9—43加壓溶氣氣浮裝置系統

1—泵;2—壓力管;3—溶氣罐;4—減壓閥;5—浮選池;6—排水;7—排氣閥;8—空氣通入2.混凝設備當污水中懸浮顆粒的直徑大致在1nm~100μm範圍內時,細小的顆粒及膠體顆粒物質則不能用自然沉澱方法去除,這時就需要通過混凝的方法把它們加以去除。混凝就是通過向水中投加一些藥劑(常稱混凝劑),使水中難以沉澱的細小顆粒及膠體顆粒脫穩並互相聚集成粗大的顆粒而沉澱,從而實現與水分離,達到水質的淨化。此過程中用到的設備即混凝設備包括混凝劑的配製和投加設備、混合設備、反應設備及沉澱設備。混凝劑的配製設備包括溶解池(溶藥池)和溶液池,前者作用是把塊狀或粒狀的藥劑溶解成濃溶液,後者作用是把濃溶液配成一定濃度的溶液。混凝劑的投加設備包括計量加藥泵、溶液槽、投藥箱和計量設備等。混合設備的作用是將藥劑迅速均勻地擴散到污水中,達到充分混合,以確保混凝劑的水解與聚合,使膠體顆粒脫穩,並互相聚集成細小的礬花。它有機械混合池、隔板混合池、穿孔板式混合池、渦流式混合池等類型。反應設備是促使混合階段所形成的細小礬花在一定時間內繼續形成大的且具有良好沉澱性能的絮凝體(可見的礬花),以使其在後續的沉澱池內下沉。它主要有隔板反應池、渦流式反應池、機械攪拌式反應池等。沉澱設備採用沉澱池,使生成的絮凝體沉澱與水分離,最終達到淨化的目的。9.4廢氣處理設備在抗生素生產過程和半合成生產過程中將產生大量的工藝廢氣和惡臭,這部分廢氣和惡臭的排放會對周圍環境造成影響,並對人體健康產生危害,需要經過處理才能夠排放。廢氣處理設備包括除塵器和氣態污染物淨化裝置。除塵器是從廢氣中將固態污染物分離出來加以捕集、回收的設備。氣態污染物淨化裝置用於去除廢氣中的氣態污染物。因為大部分廢氣往往還含有一定的煙塵,所以通常先利用除塵器進行除塵處理,再進行氣態污染物的淨化。9.4.1旋風除塵器旋風除塵器是利用氣流的旋轉運動,使粉塵產生離心力來除塵的設備。旋風除塵器具有結構簡單、製造容易、造價和運行費較低、對大於10μm的粉塵有較高的淨化效率等優點,所以在工業部門有著廣泛的應用。它單獨可用於淨化要求不太高的場所。對於要求較高的場合,可以把小的旋風子組合形成處理量大、效率高的多管除塵器,一般把旋風除塵器用於淨化流程的預處理。9.4.2重力噴霧洗滌器重力噴霧洗滌器又稱噴霧塔或洗滌塔,是洗滌式除塵器中最簡單的一種。洗滌式除塵器也叫濕式除塵器,它是通過含塵氣體與液滴或液膜的接觸,而使其被液體介質捕獲,從氣流中分離出來的設備。濕式除塵器具有設備投資少、構造簡單、淨化效率高的特點。其缺點是容易受酸鹼性氣體腐蝕,管道設備必須防腐;要消耗一定量的水,粉塵回收困難,污水和污泥要進行處理;煙氣抬升高度小,冬季煙筒會產生冷凝水,在寒冷地區要考慮設備的防凍等。9.4.3袋式除塵器袋式除塵器是將棉、毛、合成纖維或人造纖維等織物作為濾料編織成濾袋,對含塵氣體進行過濾的除塵裝置。圖9—46所示為袋式除塵器除塵原理示意圖,當含塵氣體通過潔淨的濾袋時,由於濾材本身的網孔較大,一般為20~50μm,故除塵效率不高,大部分微細粉塵會隨著氣流從濾袋的網孔中通過。靠慣性碰撞和攔截,粗大的塵粒被阻留,細小的顆粒靠擴散、靜電等作用被纖維捕獲,並在網孔中產生“架橋”現象。隨著含塵氣體不斷通過濾袋的纖維間隙,纖維間粉塵“架橋”現象不斷加強,一段時間後,濾袋表面積聚一層粉塵,稱為粉塵初層。在以後的除塵過程中,粉塵初層便成了濾袋的主要過濾層,它允許氣體通過而截留粉塵顆粒,而濾布只不過起著支撐骨架的作用,隨著粉塵在濾布上的積累,除塵效率和阻力都相應增加。當濾袋兩側的壓力差很大時,不僅會導致把已附在濾料層上的細粉塵擠過去,使除塵效率明顯下降,而且會使除塵器阻力過大,系統的風量顯著下降,以致影響生產系統的排風,因此,除塵器阻力達到一定值後,要及時進行清灰,但清灰時必須注意不能破壞粉塵初層,以免降低除塵效率。9.4.4電除塵器電除塵器又稱靜電除塵器,是利用靜電除塵的設備。電除塵即含塵氣體通過高壓電場時,通過電暈放電使含塵氣流中的塵粒帶電,利用電場力使粉塵從氣流中分離出來並沉積在電極上的過程。電除塵器具有除塵性能好、除塵效率高、氣體處理量大、適用範圍廣、能耗低、運行費用少等優點。但它具有設備造價偏高、除塵效率受粉塵物理性質影響大、不適宜直接淨化高濃度含塵氣體、對製造安裝和運行要求比較嚴格、占地面積較大等缺點。靜電除塵器的結構形式很多,根據集塵極的形式可以分為管式和板式兩種;根據氣流的流動方式,分為立式和臥式兩種;根據粉塵在電除塵器內的荷電方式及分離區域佈置的不同,分為單區和雙區電除塵器;根據粉塵的清灰方式可分為濕式電除塵器和幹式電除塵器。9.4.6吸附設備吸附設備是採用吸附淨化法處理廢氣的設備。吸附淨化法是利用多孔性固體物質具有選擇性吸附廢氣中的一種或多種有害組分的特點,實現淨化廢氣的一種方法。該方法能夠有效脫除一般方法難以分離的低濃度有害物質,通常用來回收廢氣中的有機污染物及去除惡臭。具有淨化效率高、可回收有用組分、設備簡單、易實現自動化控制等優點,其缺點是吸附容量較小、設備體積大。目前常用的吸附設備有固定床吸附器、移動床吸附器和流化床吸附器。9.4.7催化燃燒設備催化燃燒設備是一種採用催化燃燒法處理廢氣的燃燒設備。為了降低燃燒溫度,使燃燒能在低溫條件下進行,可以加入催化劑,促進燃燒,這種方法稱為催化燃燒法。從理論上看,各種有機物在高溫下(大於800℃),通過直接燃燒均可以完全氧化為CO2、H2O及其他氧化物,但由於廢氣中有機組分含量低,燃燒能耗大,因此多採用催化燃燒法。此方法常用於處理碳氫化合物、CO、惡臭氣體、瀝青煙、黑煙等,使其在較低溫度下完全燃燒。經常作為最終的處理方法使用,放在廢氣淨化系統的最後。一般控制燃燒溫度在200~400℃,滯留時間為0.1~0.2s,就能達到較好的效果。催化燃燒法具有裝置容積小、可處理低濃度可燃物質、所需的外加能量較少等優點。9.4.8生物過濾池生物過濾池是一種生物篩檢程式,它採用生物化學法淨化低濃度有機廢氣和惡臭氣體。其特點是:運行費用低、維護管理方便、能耗低、淨化效率高、二次污染少。圖9—56所示為生物過濾池工藝流程。廢氣在預洗段或預洗塔內噴淋增濕、預處理後,進入生物過濾池,通過長滿微生物的固體載體(填料),並被填料上的微生物氧化分解為無害的無機物。固體載體上生長的微生物承擔了物質轉換的任務,因為微生物生長需要足夠的有機養分,所以固體載體必須具有高的有機成分,常用的填料有幹樹皮、乾草、纖維性泥炭或其混合物等。要使微生物保持高的活性,還必須為之創造一個良好的生存條件,比如適宜的濕度、pH值、氧氣含量、溫度和營養成分等。9.5固體廢棄物的處理設備藥廠固體廢棄物主要是廢渣,廢渣問題與廢氣、廢水相比,一般要小得多,廢渣的種類和數量也比較少。常見的廢渣包括蒸餾殘渣、失活的催化劑、廢活性炭、膠體廢渣、反應殘渣(如鐵泥、鋅泥)、不合格的中間體和產品,以及用沉澱、混凝、生物處理等方法產生的污泥等。其中以污泥數量為最多,也最難處理。9.5.1綜合利用設備因為抗生素生產的主要原料均為糧食和農副產品,所以藥渣及處理污水的活性污泥都含有較高含量的蛋白質,可以用於生產高效有機肥廢料或飼料添加劑。

空氣系統6.1空壓機空壓機是氣體壓縮機的一種,氣體壓縮機的類型很多,要想嚴格地對其分類是困難的,迄今為止尚無統一的分類方法。圖6—1所示是根據我國壓縮機具體情況的簡單分類。空壓機的工藝流程如圖6—2所示。圖6—1氣體壓縮機分類圖圖6—2空壓機的工藝流程圖6.1.1離心式空壓機的原理和構造1.離心式空壓機的原理離心式空壓機一般利用聯軸器連接壓縮機、變速器和電動機來進行增速傳動,亦可利用齒式聯軸器連接壓縮機和高速汽輪機直接傳動。離心式空壓機壓縮氣體的過程是分兩步完成的:第一步通過工作葉片把機械能傳給氣體以增加其動能和壓力能;第二步在擴壓器中將氣體的動能轉化為壓力能。轉子由外力(通常為電動機)帶動做高速轉動,經吸風室淨化、過濾後的氣體由進氣口(壓縮機的進氣口為矩形或圓形,出氣口為圓形,位於機殼的兩端,方向一般為垂直向下)經節流門或進口導葉進入壓縮機內部的連續通道(一般由定子和轉子組成),高速旋轉的葉輪推動氣流,使氣體獲得很高的流速。高速氣流進入擴壓器,使氣體的動能降低,溫度升高,壓力升高,氣體由彎道、回流器彙集於渦室,進入中間冷卻器冷卻,然後進入下一級葉輪,繼續提高氣體的壓力能。氣體經末段末級葉輪壓縮後彙集於渦室,並由渦室後的圓形出風口,流經末端冷卻器、深冷卻器、水氣分離器、絲網分離器,然後流入總管網,流入使用該機組的工藝流程中去。2.離心空壓機的結構組成(1)轉子。離心式空壓機的轉動部分稱為轉子,轉子是空壓機的關鍵組件,它通過旋轉對氣體介質做功,使氣體獲得壓力速度能,以滿足生產工藝的要求。轉子由主軸、葉輪、平衡盤、推力盤、軸套、卡環、固定環、聯軸器等組成,如圖6—3所示。轉子是高速旋轉組件,因此,要求裝配在立軸上的葉輪、平衡盤等元件,必須有防止鬆動的技術措施,以免運行中產生位移,造成摩擦、撞擊等故障,轉子組裝時要進行嚴格的動平衡試驗,以便消除不平衡引起的嚴重後果。圖6—3轉子組件圖1—主軸;2—推力盤;3—平衡盤;4,6,8,10—4級葉輪;5,7,9,11—4級定位套(2)主軸。主軸分為階梯式和節鞭式兩種。階梯式主軸,是指軸的直徑中間大,其尺寸向兩端逐漸減小;節鞭式主軸是指安裝葉輪部分的主軸直徑各段相等,部分軸的表面成為氣流通道的一部分,形成節鞭式形狀。節鞭式主軸結構簡單,軸上沒有軸套,但它抗彎強度小,加工難度大,在加工、裝配、安裝過程中常發生變形。(3)葉輪。離心式空壓機中,葉輪是對氣體做功的唯一元件。葉輪由驅動裝置帶動高速旋轉,葉輪中的氣體被葉輪中的葉片帶動一起高速旋轉而增加了能量,從而提高了速度和壓力,並在離心力的作用下,由葉輪出口甩出,沿擴壓器、彎道、回流器進入下一級葉輪進一步壓縮增壓,直至由壓縮機出口排出,才算完成氣體介質輸送和增壓的任務。因此,葉輪是壓縮機最重要的組成部分。(4)平衡盤。氣體由於葉輪做功而壓力升高,氣體壓力的升高,使葉輪產生一個軸向推力。各葉輪軸向力的總和,就是整個轉子的軸向力。高速運行的轉子始終承受著由高壓端指向低壓端的軸向力,轉子在軸向力的作用下,將沿軸向力的方向產生軸向位移。轉子的軸向位移,將使軸頸與軸瓦間產生相對滑動,因此,有可能將軸瓦或軸頸拉傷。更嚴重的是,由於轉子位移,將導致轉子元件與定子元件的摩擦、碰撞,乃至損壞機器。由於轉子軸向力,有導致機件摩擦、磨損、碰撞乃至破壞機器的危險,因此,應採取有效的技術措施予以平衡,以提高機器運行的可靠性。這個軸向力一般由止推軸承來承擔。軸向力往往是很大的,為了使止推軸承正常工作,就得設法把軸向力大部分平衡掉,從而保證止推軸承的可靠性。(5)推力盤。推力盤的作用是將轉子上所剩餘的軸向推力傳遞給固定的推力軸承,推力盤的結構如圖6—5所示。推力盤與推力軸承的接觸表面都應精加工,並要求接觸表面間有一定的潤滑油,確保軸承不致因劇烈摩擦而損壞。圖6—5推力盤(6)軸套、固定環和卡環。(7)聯軸器。(8)固定元件。離心式空壓機的固定元件有吸氣室、擴壓器、彎道、回流器及蝸殼等,它們的作用主要是把氣體從前一元件引到後一元件去,並使之具有一定的速度和方向。固定元件對整個壓縮機的工作效率有相當大的影響。(9)密封裝置。在離心式空壓機中,轉子與固定元件之間存在著間隙,氣缸內的高壓氣體會從間隙處洩漏,為了避免這一現象,常在氣缸兩端設有前後軸封,在氣缸內部設有軸封、平衡盤密封和葉輪的輪蓋密封。氣缸兩端(高壓端和低壓端)密封分別用來防止氣缸內高壓氣體向外泄漏和外界空氣向氣缸內滲入,氣缸內的軸封用來防止級間高壓氣體的洩漏,平衡盤密封用來防止高壓側的氣體洩漏到低壓側,輪蓋密封用來防止同級氣體回流。(10)軸承。離心式空壓機的軸承按其受力方向可分為徑向軸承和推力軸承,它們都是滑動軸承。滑動軸承能在重載荷、高轉速的條件下工作,並且有雜訊小、壽命長、運轉平穩等優點。利用轉子高速旋轉,把油帶進軸承,形成油膜,產生油壓,從而使轉子表面與軸承完全隔開,以實現液體摩擦。承受外載荷的軸承稱為動壓軸承,離心壓縮機大多數採用這種軸承。動壓軸承採用油膜潤滑,即軸承及軸頸的工作表面完全被一層穩定油膜隔開,從而使軸頸與軸承表面之間實現液體摩擦,其摩擦係數很小,約為0.0015~0.003。3.段和級為了節省壓縮機的耗功,壓縮機常常有中間冷卻器,中間冷卻器把全部級分成幾個段。在每段裏,有一個或幾個級組成。每個級是由一個葉輪及其相配合的固定零件所構成。對於離心式空壓機,從基本結構上來看,它可分為中間級和末級兩種。圖6—12中第1級表示了中間級的形式,它是由葉輪、擴壓器、彎道和回流器組成。氣體經過中間級後,將直接流到下一級繼續進行增壓。在離心式空壓機的每一個段裏,除了段中的最後一級外,其餘都屬於中間級。圖6—12中第2級表示了末級的形式,它是由葉輪、擴壓器、蝸室等組成。氣體經過這一級增壓後,將排出機外,流到冷卻器進行冷卻,或送往排氣管道輸出。對於這兩種級的結構形式來說,葉輪是這兩種級所共同具有的,而只是在固定元件上有所不同。對於末級來說,它是以蝸室取代中間級的彎道和回流器,有時還取代了級中的擴壓器。圖6—12離心式空壓機簡圖6.1.2離心式空壓機的維護與修理1.離心式空壓機維護的內容欲保證離心式空壓機取得長週期無故障的運行效果,必須做好機組的使用維護工作,根據機組使用操作情況的差異,其維護工作的內容有以下幾個方面:(1)潤滑系統的維護。按工藝規程規定的時間,檢查潤滑系統各部位的溫度、壓力、壓差和液位的指示值,發現偏離操作指標現象時,要及時進行調節,以利於潤滑系統的正常運行。(2)主機的維護。主機是檢查維護的主體,要按規定時間,嚴格檢查各軸承的振動、溫升、回油、轉速和軸位移的情況,如發現偏離操作指標規定範圍,要採取有效措施,排除故障因素,使主機運行轉為正常。(3)防凍防凝的工作。應做好設備、閥門和管線的防凍、防凝工作,避免設備凍壞、管線堵塞,影響生產。(4)文明生產。根據檢查情況,及時處理發現的問題,排除設備的髒、松、亂、缺現象,提高設備運行的可靠性。經常清掃環境和設備的衛生,做到文明生產。2.設備維護工作的要求設備的維護工作是設備穩定運行、降低維修費用、提高經濟效益的有效措施,因此,應從以下幾方面做好設備的維護工作:(1)加強維護人員的技術培訓,提高其技術素質,使每個操作人員,都能掌握設備的結構特點、工作性能以及使用維護要求。(2)根據設備的結構特點、工作性能和使用環境情況,制定符合設備結構特點、滿足設備工作性能和使用環境要求的操作維護規程,以便指導操作維護人員的日常工作。避免設備在超溫、超壓、超負荷和超轉速的狀態下運行。(3)根據設備運行狀況和工藝系統調整操作、穩定運行的需要,制定嚴格的巡迴檢查制度。按巡迴檢查路線和要求,對設備的振動、溫升、位移和工藝操作指標進行認真檢查,做好操作記錄,要認真處理、及時調節,使設備的技術狀況和運行狀態均處於最佳程度。

(4)根據設備潤滑的“五定”和潤滑油“三級過濾”制度的規定,認真做好“五定”和“三級過濾”工作,保證潤滑油品質,改善潤滑條件,使設備在液體潤滑狀態下平穩運行。(5)根據大型機組設備結構複雜、涉及專業較多的特點,制定獎懲條例,提高職工和技術人員工作的積極性和責任心,使機組平衡運行有一個嚴密的組織管理體系。3.潤滑油阻塞的原因、後果與處理方法潤滑油是軸承形成液體潤滑、浮環形成油膜密封的物質條件,是機組穩定運行的命脈,但是經常由於下列原因,造成潤滑油阻塞,影響機組的正常運行。

(1)機組在安裝或檢查過程中,潤滑系統設備、閥門和管路清理不徹底,其內部殘留有焊渣、藥皮及其他固體顆粒,當潤滑油開始迴圈時,隨油流進入篩檢程式,造成篩檢程式阻塞。(2)潤滑油由油桶加至油箱過程中,沒有嚴格執行“三級過濾”制度,或加油設施各環節由於管理不善造成污染,污染物在加油過程帶入油箱,油系統迴圈時造成篩檢程式的阻塞。(3)冬季開車,油系統啟動時沒有加熱,油溫低、黏度大,過濾網易產生阻塞。(4)機組運行過程中,氣體介質中的H2S等腐蝕性氣體會竄入潤滑油系統,腐蝕系統設備、閥門和管線,產生腐蝕產物,並隨迴圈油流進入篩檢程式,造成篩檢程式阻塞。鑒於篩檢程式阻塞會造成篩檢程式變形、軸瓦和浮環燒壞以及停機等故障,因此,篩檢程式阻塞時,應及時按下列方法處理:(1)將阻塞的篩檢程式切除,將備用篩檢程式投用;(2)拆除篩檢程式端蓋,取出過濾芯子,用煤油或其他清洗劑,清除過濾芯子表面附著的污染物,用風吹幹,細裝備用。6.1.3離心式空壓機的試運轉及驗收離心式空壓機大修後必須進行檢修和試運轉。1.離心式空壓機解體檢修離心式空壓機解體檢修包括原動機大修、齒輪箱大修、壓縮機和輔助系統設備大修等。各單體設備大修包括:零件清洗、損壞零件更換、各部位間隙調整以及機組監視和保護措施的校核和整定等。檢修工作常是在時間緊、任務重的情況下進行的,為了檢查和考核設備檢修品質、提高機組長週期安全運行的可靠性、減少設備事故、增加企業效益,設備大修後一定要進行試運轉。2.機組試運轉應具備的條件(1)主機和輔助系統設備的檢修工作結束,並達到了“工完料淨場地清”的標準。(2)主機和輔助系統設備的檢修品質,經檢查符合規範標準。(3)潤滑油系統油沖洗合格,並已注入適量的機組所需牌號的油品。(4)電氣和儀錶系統檢修調校工作結束,各部位溫度計、壓力錶等配備齊全。(5)密封空氣和冷卻水管線經檢查符合乾淨、密封和閥門靈活的標準。(6)潤滑油系統的設備、閥門經試運轉考核滿足生產要求,儀錶和電氣的調節、控制和保護元件的性能經試運轉考核達到靈活好用。滿足以上6項條件後,主機可啟動進行試運轉。3.潤滑油系統試運轉驗收的標準潤滑油系統是主機安全運行的重要保證之一,一般均設有潤滑油溫度、壓力參數不到限主機啟動聯鎖,潤滑油壓力參數越限輔助油泵自啟動聯鎖以及潤滑油溫度、壓力參數越限主機自停機聯鎖等保護措施,同時還設有潤滑油溫度、壓力、壓差和液位等參數越限時聲光報警信號。因此,潤滑油系統試運驗收應按下列標準進行:(1)潤滑油溫度和壓力參數能超越主機啟動聯鎖設定值,解除主機啟動聯鎖制約。(2)潤滑油壓力超越輔助油泵自啟動設定值時,輔助油泵可及時啟動投入運行,並有聲光報警信號給出。(3)潤滑油溫度和壓力超越主機自停機聯鎖設定值時,主機自停機聯鎖投用,主機立即自動停返,併發出相應的聲光報警信號。(4)潤滑油溫度、壓力、壓差和液位等參數超越聲光報警設定值時,有相應的聲光報警信號發出。以上驗收標準,只提出了試運轉驗收專案和參數名稱,其參數的設定值,可按照各單位設備自身的特性設定。4.離心式空壓機試車的步驟(1)潤滑系統的試車。潤滑系統內部的清潔是保證機組正常運轉的首要條件,因此在正式試車前,必須首先進行潤滑系統的清洗試車。潤滑系統試車是用電動油泵來進行的。電動機、增速器和壓縮機三部分單獨迴圈清洗不少於8h,直到清潔為止,然後三部分同時迴圈清洗不少於8h,直到清潔為止。清洗後,將髒油全部倒出,再裝入合格的潤滑油。(2)電動機的試車。由電氣人員負責進行檢查和試車。試車分為兩個階段進行:首先點動10~15s,以便檢查電動機的聲音是否正常,有無衝擊碰撞現象,旋轉方向是否正確等;然後連續運轉8h,檢查電流電壓指示情況和電動振動情況,電動機溫度不得超過75℃,軸承溫度不得超過65℃,油壓應保持0.08~0.12MPa(表壓)。(3)電動機與增速器的聯動試車。試車分四個階段進行:首先點動10~15s,檢查齒輪副嚙合時有無衝擊雜音;運轉5min,檢查增速器與電動機聲音是否正常,有無振動和發熱情況,檢查各軸承供油和溫度上升情況;運轉3min,進行全面檢查;運轉4h,再進行全面檢查。(4)壓縮機的無負荷試車。無負荷試車前,應將進氣管路上的蝶閥(節流門)開啟15°~20°,將排氣管上的閘閥關閉,將放空管路上的手動放空閘閥打開,使試車時空氣不受壓縮而直接排入大氣。此外,應先開啟電動油泵供油,打開冷卻系統的閥門。試車分四個階段進行:首先點動10~15s,檢查增速器、壓縮機內部聲音是否正常,有無振動,檢查推力軸承竄動情況;運轉5min,檢查運轉有無雜音,檢查軸承溫度不能超過65℃,檢查油溫須保持35~45℃;運轉30min,檢查壓縮機振幅不能大於0.02mm,運轉聲音應正常,油溫、油壓和軸承溫度應正常;連續運轉8h,進行全面檢查。(5)壓縮機的負荷試車。負荷試車前,進排氣管路上各閥門的開閉情況與無負荷試車時相同,供油、供水的情況也一樣。試車分兩個階段進行:第一次開動1min,檢查各部有無異響及振動,有無碰擊現象;第二次開動達到正常轉速後,首先無負荷運轉1h,檢查是否可按規定加負荷,在滿負荷及設計壓力下連續運轉24h。6.2高壓電動機空氣壓縮機儘管結構完備,但它是不能獨立工作的,必須由電機帶動它才能工作。那麼與它相連的電動機的結構又是怎樣的呢?高壓電動機屬於三相非同步電動機。普通三相非同步電動機的額定電壓一般為380V,而高壓電動機的額定電壓為10kV,高壓電動機的名稱由此而得來。除額定電壓與普通電動機不同外,其結構組成及工作原理與普通電動機是完全一樣的。三相非同步電動機也叫感應電動機,主要由定子和轉子兩個部分組成,轉子又可分為鼠籠式和繞線式兩種,如圖6—13所示為三相鼠籠式電動機的結構。圖6—13三相鼠籠式電動機的結構示意圖6.2.1定子定子是用來產生旋轉磁場的,一般由定子鐵芯、定子繞組和機殼(包括機座、端蓋)三部分組成。1.定子鐵芯定子鐵芯是磁路的一部分,它由0.5mm厚的矽鋼片疊壓而成,片與片之間彼此絕緣,以減少渦流損失。每張矽鋼片的內圓都沖有定子槽,用來放置繞組。矽鋼片疊壓之後成為一個整體鐵芯,固定於機座內。對於大中型的非同步電動機,為了使鐵芯中的熱圖6—14定子槽1—槽楔;2,3—槽絕緣;4—層間絕緣量能更有效的散發出去,在鐵芯中設有徑向通風溝(或叫風道)。2.定子繞組定子繞組是電機的電路部分,由許多線圈連接而成,每個線圈有兩個有效邊,分別放在兩個槽內。我國生產的100kW以下的JO2型非同步電動機,定子槽和轉子槽均採用半閉口槽,如圖6—14所示。導體與鐵芯之間必須要有槽絕緣,如果是雙層繞組,兩層之間還要有層間絕緣,見圖6—14。槽內的導線用槽楔固定在槽內,槽楔是用竹板或層壓板做成。近年來我國研製的溶槽絕緣可直接作為槽絕緣,使槽的利用率提高。3.機殼機殼是電機機械結構的組成部分,主要作用是固定和支撐定子鐵芯。三相非同步電動機一般都採用鑄鐵機座,也有用鋼板卷焊而成。根據不同的冷卻方式而採用不同的機座形式。JO2型非同步電動機定子鐵芯緊貼在機座內壁上,電機損耗熱量通過傳導給機座,再由機座表面散到空氣中,因此封閉式電機機座的表面有散熱筋片來增大散熱面積。對J和J2型電機來說,機座兩側開有通風孔,使外面的空氣可以直接冷卻電機內部。6.2.2轉子轉子是電動機的轉動部分,它的功能是帶動其他機械設備轉動做功。轉子由轉子鐵芯、轉子繞組和轉軸三部分組成。1.鼠籠式轉子它的槽內放置有絕緣的裸銅條,銅條的兩端用短路環焊接起來形成一個鼠籠式的樣子。中小型鼠籠式電動機一般都採用在轉子槽中澆鑄熔化了的鋁鑄成籠形,同時在端環上鑄出葉片作為冷卻的風扇,如圖6—15所示為鼠籠式轉子示意圖。圖6—15鼠籠式轉子示意圖2.繞線式轉子繞線式電動機轉子的外形結構如圖6—16所示。繞線式轉子由絕緣導線製成繞組,嵌入轉子鐵芯槽內,接成對稱的三相繞組,一般接成星形。三相引出線接固定在轉軸上的三個互相絕緣的滑環,由滑環上的電刷引出與外加變阻器相連接,其接線示意圖如圖6—17所示。圖6—16繞線式電動機轉子的外形結構示意圖圖6—17繞線式電動機轉子接線示意圖6.3空氣儲罐及壓縮空氣後處理設備壓縮空氣淨化設備就是能對壓縮空氣進行淨化處理的設備,也稱壓縮空氣後處理設備。空壓機排出的壓縮空氣含有水分、微量的雜質和微量的油分。壓縮空氣的應用領域很廣,當應用工藝對壓縮空氣品質有要求時,就必須配置壓縮空氣淨化設備。因此,應根據應用工藝的要求合理選配淨化設備。常用的淨化設備有:空氣儲罐、乾燥器(冷凍式和吸附式)和篩檢程式三種。6.3.1空氣儲罐的作用和選配1.空氣儲罐的作用(1)儲存壓縮空氣。(2)緩衝壓力。因壓縮機排出的空氣壓力有一定波動,加裝空氣儲罐後,能使用氣端的壓縮空氣壓力更穩定。(3)預除水。空氣中部分蒸汽經壓縮機壓縮後已形成液態的水滴,這些水滴經過空氣儲罐時大部分會沉積在空氣儲罐底部,空氣儲罐底部有一個排汙閥,可通過手動或自動將水排出。2.空氣儲罐的選配選配空氣儲罐壓力應與空壓機的工作壓力一致,容積大小約為空壓機容積流量的1/10~1/5。環境條件允許的話,可選擇大容積的空氣儲罐,有助於儲存更多壓縮空氣和更好地預除水。空氣儲罐的選型如表6—1所示。6.3.2乾燥器的作用和選配乾燥器又分為:冷凍式、吸附式(也稱無熱再生式)、微加熱式和組合式等幾種。常用的是冷凍式乾燥器。1.冷凍式乾燥器的作用和選配因壓縮空氣中含有100%相對濕度的水分,隨著管道的冷卻,其中水分將析出,從而給用氣設備帶來許多弊端。冷凍式乾燥器就是利用製冷技術將壓縮空氣強制冷卻到要求的露點溫度(2~10℃),從而將其中所含的蒸汽冷凝成液滴,由排水器排出機外的乾燥設備。選配時處理量與空壓機的容積流量相接近,工作壓力和空壓機的工作壓力相當即可。在一些對壓縮空氣品質要求較高的行業,不適宜選配冷凍式乾燥器,必須選配吸附式乾燥器或組合式乾燥器。2.吸附式、微加熱式和組合式乾燥器的作用和選配(1)吸附式乾燥器是引用變壓吸附原理,採用雙塔罐結構,塔罐內裝有若干量的乾燥劑(氧化鋁),當壓縮空氣進入塔罐內與乾燥劑接觸時,利用變壓吸附原理乾燥壓縮空氣,露點溫度可達到-40℃以下。(2)吸附式乾燥器的規格選配與冷凍式乾燥器的規格選配相似。6.3.3篩檢程式的作用和選配壓縮空氣中除含有水分外,還有油分、粉塵和各種異味成分,用物理方法過濾除去這些壓縮空氣污染物的設備叫篩檢程式。選配篩檢程式必須按過濾精度等級順序逐級增加,不能跳過前面的過濾等級而直接選配後面的過濾等級,例如:必須先裝前篩檢程式,才能再裝後篩檢程式,然後是精篩檢程式、除味活性炭篩檢程式、除菌篩檢程式。篩檢程式流量的選配與空壓機容積流量相當即可。

工業用水系統7.1加壓泵加壓泵是一種液體輸送設備,具有結構簡單緊湊、使用方便、運轉可靠、適用範圍廣等特點。7.1.1加壓泵的工作原理圖