生物工程第三章生物工程工廠能源與動力設(shè)備

1、第三章生物工程工廠第三章生物工程工廠能源與動力設(shè)備能源與動力設(shè)備生物工程生物工程02班班第三章生物工程工廠第三章生物工程工廠能源與動力設(shè)備能源與動力設(shè)備生物工程工廠供水系統(tǒng)生物工程工廠供水系統(tǒng)生物工程工廠供電系統(tǒng)生物工程工廠供電系統(tǒng)發(fā)酵工廠潔凈蒸汽系統(tǒng)設(shè)備發(fā)酵工廠潔凈蒸汽系統(tǒng)設(shè)備發(fā)酵工廠潔凈制冷系統(tǒng)設(shè)備發(fā)酵工廠潔凈制冷系統(tǒng)設(shè)備第一節(jié)、生物工程工廠供水系統(tǒng)及第一節(jié)、生物工程工廠供水系統(tǒng)及設(shè)備設(shè)備用水質(zhì)量分級用水質(zhì)量分級生物工程的用水質(zhì)量要求生物工程的用水質(zhì)量要求水處理系統(tǒng)及設(shè)備水處理系統(tǒng)及設(shè)備用水質(zhì)量分級用水質(zhì)量分級評價水質(zhì)評價水質(zhì)主要考慮兩方面的因素主要考慮兩方面的因素：微生物污染微生物污染化

2、學(xué)雜質(zhì)?；瘜W(xué)雜質(zhì)。工業(yè)用水質(zhì)量分級工業(yè)用水質(zhì)量分級普通水；普通水；來自城市公用供水系統(tǒng)的自來水；來自城市公用供水系統(tǒng)的自來水；脫鹽軟化水；脫鹽軟化水；蒸餾水。蒸餾水。 生物工業(yè)的用水質(zhì)量要求 生物工業(yè)用水： 深井水 地表水 自來水 蒸餾水 配置發(fā)酵培養(yǎng)基可用深井水，有的工廠還用地表水水處理系統(tǒng)及設(shè)備水處理系統(tǒng)及設(shè)備生物工程的水處理分生物工程的水處理分三個部分三個部分： 水過濾、沉淀水過濾、沉淀：除去固體懸浮物、沉：除去固體懸浮物、沉降物和各種大分子有機物降物和各種大分子有機物 水的軟化或脫鹽水的軟化或脫鹽：除去各種金屬離子：除去各種金屬離子或其他離子或其他離子 水的殺菌水的殺菌：利用氯、紫外線

3、、臭氧等：利用氯、紫外線、臭氧等殺滅水中的微生物，值得無菌水殺滅水中的微生物，值得無菌水水的過濾水的過濾水的過濾作用機理水的過濾作用機理 水過濾是一系列不同過程的綜合效應(yīng)，包括水過濾是一系列不同過程的綜合效應(yīng)，包括篩濾、深層過濾和靜電吸附等。篩濾、深層過濾和靜電吸附等。良好的水過濾介質(zhì)要求良好的水過濾介質(zhì)要求（1）化學(xué)性能穩(wěn)定，不溶于水，不產(chǎn)生有害和有毒物）化學(xué)性能穩(wěn)定，不溶于水，不產(chǎn)生有害和有毒物質(zhì)質(zhì)（2）足夠的機械強度）足夠的機械強度（3）含污能力大，產(chǎn)水能力高）含污能力大，產(chǎn)水能力高（4）對于散狀過濾介質(zhì)（砂粒、活性炭等）有適宜的）對于散狀過濾介質(zhì)（砂粒、活性炭等）有適宜的粒度分布和孔隙

4、率粒度分布和孔隙率 常用水的過濾裝置常用水的過濾裝置 砂濾棒過濾器砂濾棒過濾器 活性炭過濾器活性炭過濾器 中空纖維超濾裝置中空纖維超濾裝置 過濾器分上下二層，中間以孔過濾器分上下二層，中間以孔板分開，一至數(shù)十根板分開，一至數(shù)十根砂砂濾棒緊濾棒緊固其上，孔板起液體過濾前后固其上，孔板起液體過濾前后分界作用。用于自來水或有壓分界作用。用于自來水或有壓力裝置的深井水的過濾力裝置的深井水的過濾 能有效地除菌和懸浮物質(zhì)，常能有效地除菌和懸浮物質(zhì)，常用于用于水量較小，原水中含有少水量較小，原水中含有少量固體粒子的場合量固體粒子的場合應(yīng)用：制酒業(yè)酒液濾清和高純應(yīng)用：制酒業(yè)酒液濾清和高純水預(yù)處理水預(yù)處理砂濾棒

5、（又稱砂芯）系砂濾棒（又稱砂芯）系選用多選用多孔陶瓷原料經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成，孔陶瓷原料經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成，或由硅藻土在高溫下熔制成或由硅藻土在高溫下熔制成半熔圓的過濾介質(zhì)、硬質(zhì)玻半熔圓的過濾介質(zhì)、硬質(zhì)玻璃等燒結(jié)而成。棒身具有許璃等燒結(jié)而成。棒身具有許多細微孔，是過濾器發(fā)揮過多細微孔，是過濾器發(fā)揮過濾作用的主體部分濾作用的主體部分砂濾棒過濾器砂濾棒過濾器活性炭過濾器活性炭過濾器 活性微孔徑為活性微孔徑為2 25nm5nm。 利用活性炭的表面吸附利用活性炭的表面吸附和機械過濾作用除去水中和機械過濾作用除去水中的雜質(zhì)，常用于離子交換的雜質(zhì)，常用于離子交換法和電滲析法的前處理。法和電滲析法的前處理。水的過濾水

6、的過濾中空纖維超濾器中空纖維超濾器水的軟化及脫鹽水的軟化及脫鹽 常用方法： 離子交換法 電滲析法 反滲透法 固定床離子交換裝置固定床離子交換裝置 組合方式（如圖）： 單床、多床、復(fù)床、混合床、多層床 連續(xù)床離子交換裝置連續(xù)床離子交換裝置離子交換裝置離子交換裝置電滲析裝置電滲析裝置 工作原理：工作原理：利用利用陰、陽離子交換膜陰、陽離子交換膜對水中離子具有選對水中離子具有選擇性和透過性的特擇性和透過性的特點。在外加直流電點。在外加直流電場的作用下，使原場的作用下，使原水中陰、陽離子分水中陰、陽離子分別通過陰離子交換別通過陰離子交換膜和陽離子交換膜膜和陽離子交換膜遷移，從而達到除遷移，從而達到除鹽

7、的目的。鹽的目的。陽膜陽膜陰膜陰膜電滲析器結(jié)構(gòu)電滲析器結(jié)構(gòu) 電滲析設(shè)備是由電滲析器、直流電源及其輔助部電滲析設(shè)備是由電滲析器、直流電源及其輔助部件組成件組成 電滲析器有立式和臥式兩種。由離子交換膜、隔電滲析器有立式和臥式兩種。由離子交換膜、隔板、電極、極框、壓緊裝置等組成。板、電極、極框、壓緊裝置等組成。立式電滲析器裝置立式電滲析器裝置1-陽極室陽極室2-導(dǎo)水板導(dǎo)水板3-壓緊框壓緊框4-膜堆膜堆5-陰極室陰極室6-壓濾機式鎖緊裝置壓濾機式鎖緊裝置水的殺菌水的殺菌目前常用目前常用氯殺菌、紫外線殺菌、臭氧殺菌氯殺菌、紫外線殺菌、臭氧殺菌氯殺菌氯殺菌常用的常用的氯殺菌劑有活性二氧化氯、漂白粉和次氯酸

8、鈉。氯殺菌劑有活性二氧化氯、漂白粉和次氯酸鈉。紫外線殺菌紫外線殺菌 紫外線在波長為紫外線在波長為240280nm范圍最具有殺菌效能，尤其范圍最具有殺菌效能，尤其253.7nm殺菌作用最強，達殺菌作用最強，達98%隔水套管式紫外燈殺菌裝置隔水套管式紫外燈殺菌裝置水的殺菌水的殺菌臭氧殺菌臭氧殺菌臭氧發(fā)生器按原臭氧發(fā)生器按原理可分為理可分為 電暈放電式電暈放電式 電解式電解式 紫外照射式紫外照射式 核輻射式核輻射式應(yīng)用最廣泛的是應(yīng)用最廣泛的是電暈放電式臭氧發(fā)生器電暈放電式臭氧發(fā)生器第二節(jié)、生物工程工廠供電系統(tǒng)及第二節(jié)、生物工程工廠供電系統(tǒng)及設(shè)備設(shè)備 生物工廠供電特點生物工廠供電特點 用電負荷計算用電

9、負荷計算 工廠供電系統(tǒng)分類工廠供電系統(tǒng)分類生物工廠供電特點生物工廠供電特點 電力負荷根據(jù)其對供電可靠性的要求及其中斷供電造成的損失或影響分為三級：1 1一級負荷一級負荷：中斷供電將造成人身傷亡，重大設(shè)備損壞，重大產(chǎn)品報廢，或在政治、經(jīng)濟上造成重大損失。 供電方式供電方式: :由兩個由兩個獨立電源獨立電源供電供電2 2二級負荷二級負荷：中斷供電將造成主要設(shè)備損壞，大量產(chǎn)品報廢，重點企業(yè)大量減產(chǎn)，或在政治、經(jīng)濟上造成較大損失。 供電方式供電方式: :由由雙回路雙回路供電供電 3 3三級負荷三級負荷：所有不屬于一、二級負荷的電力負荷。 供電方式供電方式: :對供電電源無特殊要求對供電電源無特殊要求

10、生物工廠用電性質(zhì)一般屬于三級負荷三級負荷 采用：單電源供電 但關(guān)鍵部位，如發(fā)酵車間、菌種室等由于停電將很可能導(dǎo)致供氧和供冷供熱停止，影想菌種或降低產(chǎn)量，應(yīng)按二級負荷二級負荷設(shè)計 采用：雙電源供電或設(shè)置應(yīng)急發(fā)電機備用設(shè)備用電負荷計算用電負荷計算1、目的 選擇合適的電氣設(shè)備 選擇合適的導(dǎo)線截面 選擇電力變壓器額定容量2、用電設(shè)備的計算負荷（1）電力負荷曲線電力負荷曲線（load curve）是表征電力負荷隨時間變動情況的一種圖形。 電力負荷曲線的分類電力負荷曲線的分類 按性質(zhì)分：按性質(zhì)分： 有功負荷曲線和無功負荷曲線 按負荷持續(xù)時間分：按負荷持續(xù)時間分： 日負荷曲線、月負荷曲線和年負荷曲線 生物工

11、廠用典型的日負荷曲線為代表，如下圖 （1）負荷種類負荷種類 最大負荷最大負荷Pmax ：指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，即： 尖峰負荷：尖峰負荷：指連續(xù)12 S的最大平均負荷,可看作短時最大負荷 平均負荷：平均負荷：用電設(shè)備在某段時間內(nèi)消耗電能除以改短時間所得平均功率值 計算負荷：計算負荷：工廠負荷曲線中30min的最大平均功率30maxPP設(shè)計基本知識 一般車間高壓6000V或3000V，低壓380V 當高壓6000V時，150kW以上電機選用6000V， 150kW以下電機選用380V第三節(jié)、發(fā)酵工廠潔凈蒸汽系統(tǒng)設(shè)備工業(yè)生產(chǎn)中蒸氣主要由蒸

12、汽鍋爐產(chǎn)生，稱工業(yè)生產(chǎn)中蒸氣主要由蒸汽鍋爐產(chǎn)生，稱生蒸汽或活生蒸汽或活蒸汽蒸汽其次也可以從生產(chǎn)過程中產(chǎn)生，如蒸發(fā)濃縮過程中產(chǎn)其次也可以從生產(chǎn)過程中產(chǎn)生，如蒸發(fā)濃縮過程中產(chǎn)生的蒸汽，稱生的蒸汽，稱二次蒸汽二次蒸汽發(fā)酵工廠潔凈蒸汽的工藝要求發(fā)酵工廠潔凈蒸汽的工藝要求蒸汽壓力穩(wěn)定，以保證熱加工過程的穩(wěn)定性，蒸汽壓力穩(wěn)定，以保證熱加工過程的穩(wěn)定性， 通過通過穩(wěn)壓閥穩(wěn)壓閥和和緩沖罐緩沖罐來實現(xiàn)；來實現(xiàn)；蒸汽應(yīng)維持一定的干度；蒸汽應(yīng)維持一定的干度；保持蒸汽流量穩(wěn)定，且含有較少的不凝性氣體，以提保持蒸汽流量穩(wěn)定，且含有較少的不凝性氣體，以提高蒸汽的熱效率。高蒸汽的熱效率。 蒸汽用量 Q=K0 (K1Q1+

13、K2Q2 + K3Q3+ K4Q4 ) Q最大計算熱負荷，t/h Q1生產(chǎn)熱負荷，t/h Q2空調(diào)及通風(fēng)熱負荷，t/h Q3采暖熱負荷，t/h Q4生活熱負荷，t/h K0 管網(wǎng)熱損失及鍋爐房自用蒸汽系數(shù)，取1.11.5 K1 生產(chǎn)熱負荷同時使用系數(shù)，取0.70.8 K2 空調(diào)及通風(fēng)熱負荷同時使用系數(shù)，取0.91.0 K3 采暖熱負荷同時使用系數(shù)，取1 K4 生活熱負荷同時使用系數(shù)，取0.5:；如與生產(chǎn)用熱時間錯開可取0 工業(yè)蒸汽鍋爐的選擇工業(yè)蒸汽鍋爐的選擇 選擇要點：（1）鍋爐的蒸汽參數(shù)滿足生產(chǎn)生活空調(diào)與采暖通風(fēng)的要求（2）熱負荷大的應(yīng)選用大容量的鍋爐。一般不應(yīng)只選一臺，以免故障影響生產(chǎn)（3

14、）必須根據(jù)鍋爐類型選擇燃料（4）考慮進貨情況，以就近訂貨為宜第四節(jié)、發(fā)酵工廠潔凈蒸汽系統(tǒng)設(shè)備制冷系統(tǒng)設(shè)備制冷系統(tǒng)設(shè)備最簡單的壓縮式制最簡單的壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)包括冷循環(huán)系統(tǒng)包括蒸發(fā)器、壓縮機、蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器、膨脹閥冷凝器、膨脹閥四大部件組成。四大部件組成。壓縮機壓縮機為制冷系統(tǒng)為制冷系統(tǒng)中的核心設(shè)備中的核心設(shè)備單級壓縮制冷循環(huán)單級壓縮制冷循環(huán)制冷系統(tǒng)設(shè)備制冷劑制冷劑 又稱又稱 ，是制冷循環(huán)中的，是制冷循環(huán)中的工作介質(zhì)，工作介質(zhì)，利用制冷劑的相變來傳遞熱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(jié)是放熱量，即制冷劑在蒸發(fā)器中汽化時吸熱，在冷凝器中凝結(jié)是放熱 基

15、本要求基本要求（1）沸點要低，正常的沸點應(yīng)低于）沸點要低，正常的沸點應(yīng)低于10C（2）能與水互溶，對金屬無腐蝕作用，化學(xué)性能穩(wěn)定，高溫下不）能與水互溶，對金屬無腐蝕作用，化學(xué)性能穩(wěn)定，高溫下不分解分解（3）無毒性無窒息性及刺激作用，已于取得，價格低廉）無毒性無窒息性及刺激作用，已于取得，價格低廉 目前常用的制冷劑有目前常用的制冷劑有： 氨、氟利昂類、水和少數(shù)碳氫化合物氨、氟利昂類、水和少數(shù)碳氫化合物等。等。載冷劑載冷劑 采用間接冷卻方法進行制冷所用的低溫介質(zhì)稱為采用間接冷卻方法進行制冷所用的低溫介質(zhì)稱為載冷劑載冷劑基本要求基本要求（1）冰點低）冰點低（2）熱容量大）熱容量大（3）對設(shè)備的腐蝕性

16、小）對設(shè)備的腐蝕性?。?）價格低廉）價格低廉常用載冷劑有常用載冷劑有： （1）無機鹽的水溶液無機鹽的水溶液，通稱冷凍鹽水，所用鹽有氯化鈉、通稱冷凍鹽水，所用鹽有氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂等氯化鈣、氯化鎂等 （2）醇類及其水溶液醇類及其水溶液，如甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇如甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇及其水溶液等及其水溶液等 （3）氯代或氟代烴類氯代或氟代烴類，如二氯甲烷及其他各種氟利昂等如二氯甲烷及其他各種氟利昂等 （4）液態(tài)氨液態(tài)氨制冷系統(tǒng)設(shè)備1、制冷壓縮機、制冷壓縮機活塞式壓縮機工作原理圖活塞式壓縮機工作原理圖1-上蓋上蓋2-排氣閥門排氣閥門3-樣蓋樣蓋4-水套水套5-吸氣閥門吸氣閥門6-活塞環(huán)

17、活塞環(huán)7-活塞活塞8-連桿連桿制冷系統(tǒng)設(shè)備冷卻器冷卻器 冷卻器的作用是使高溫高冷卻器的作用是使高溫高壓過熱氣體冷卻，冷凝成高壓過熱氣體冷卻，冷凝成高壓氨液，并將熱量傳遞給周壓氨液，并將熱量傳遞給周圍介質(zhì)。圍介質(zhì)。 冷凝器有：冷凝器有：臥式冷凝器、立式冷凝器、臥式冷凝器、立式冷凝器、套管式冷凝器和外噴淋蛇管套管式冷凝器和外噴淋蛇管冷凝器等。冷凝器等。氨立式殼管冷凝器氨立式殼管冷凝器制冷系統(tǒng)設(shè)備 膨脹閥膨脹閥 又稱節(jié)流閥 常用的節(jié)流結(jié)構(gòu)：常用的節(jié)流結(jié)構(gòu)： (1)手動節(jié)流閥：針形閥和手動節(jié)流閥：針形閥和V形缺口閥形缺口閥 (2)熱力膨脹閥：內(nèi)平衡式熱力膨脹閥：內(nèi)平衡式和外平衡式和外平衡式 (3)浮球

18、是節(jié)流閥浮球是節(jié)流閥 (4)阻流式膨脹閥阻流式膨脹閥 (5)熱電式膨脹閥熱電式膨脹閥制冷系統(tǒng)設(shè)備蒸發(fā)器蒸發(fā)器 是制冷系統(tǒng)中的一種吸熱設(shè)備，有是制冷系統(tǒng)中的一種吸熱設(shè)備，有立管式和臥室兩種立管式和臥室兩種立管式蒸發(fā)器立管式蒸發(fā)器立管式中氨的循環(huán)路線示意圖立管式中氨的循環(huán)路線示意圖1上總管上總管 2 木板蓋木板蓋3 攪拌器攪拌器4 下總管下總管5 直立短管直立短管6 氨液分離器氨液分離器7 軟木軟木8 集郵器集郵器1上總管上總管2液面液面 3直立細管直立細管4導(dǎo)液管導(dǎo)液管 5直立粗管直立粗管6下總管下總管 制冷系統(tǒng)設(shè)備油氨分離器油氨分離器 油氨分離器的作用油氨分離器的作用是除去壓縮后氨氣中是除去壓

19、縮后氨氣中攜帶的油霧。攜帶的油霧。 油霧分離器有洗滌油霧分離器有洗滌式、填料式及離心式式、填料式及離心式等幾種。等幾種。油分離器油分離器制冷系統(tǒng)設(shè)備 貯氨罐貯氨罐 貯存和供應(yīng)制冷系統(tǒng)的液氨，使系統(tǒng)各貯存和供應(yīng)制冷系統(tǒng)的液氨，使系統(tǒng)各設(shè)備有均衡的氨液量，以保證壓縮機的設(shè)備有均衡的氨液量，以保證壓縮機的正常運行正常運行按功能和用途分為：按功能和用途分為：高壓儲液罐高壓儲液罐低壓儲液罐低壓儲液罐制冷系統(tǒng)設(shè)備氣液分離器氣液分離器 氣液分離器的作用是維持壓縮機的干沖程，同時氣液分離器的作用是維持壓縮機的干沖程，同時將送入冷卻排管（蒸發(fā)器）液體內(nèi)的氣體分出，以將送入冷卻排管（蒸發(fā)器）液體內(nèi)的氣體分出，以提高制冷效率。提高制冷效率。立式氨液分離器立式氨液分離器臥式氨液分離器臥式氨液分離器制冷系統(tǒng)設(shè)備中間冷卻器中間冷卻器 作用是冷卻低壓級壓縮機作用是冷卻低壓級壓縮機所排出的過熱蒸汽，使過熱所排出的過熱蒸汽，使過熱蒸汽冷卻到中壓下的飽和氣蒸汽冷卻到中壓下的飽和氣體狀態(tài)。此外，還可借中間體狀態(tài)。此外，還可借中間冷卻器內(nèi)氨液與盤管的熱交冷卻器內(nèi)氨液與盤管的熱交換，使去冷卻設(shè)備的氨液在換，使去冷卻設(shè)備的