医药设备及车间工艺设计课件

蒸汽系统在抗生素发酵过程中是不允许杂菌同时生长的。为了消灭杂菌,对有关设备和容器必须先灭菌才能使用,做好灭菌也是保证发酵正常进行的关键之一。湿热灭菌是直接用加压蒸汽进行物料或设备容器的灭菌。此灭菌方法是发酵生产中普遍使用的主灭菌方法,另外在生产工艺中的许多加热过程,是通过蒸汽加热的,因此蒸汽系统在制药工艺生产中是必不可少的部分。本章将介绍药厂蒸汽系统的主要设备。8.1减温减压装置蒸汽系统按照工艺配置可以分为三个基本环节:蒸汽生产、用气、蒸汽输送及凝结水的回收。在制药行业中,一般不涉及第一个环节,下面针对蒸汽输送及凝结水的回收设备做一简单介绍。8.1.1减温减压装置概述减温减压装置,用来将高参数的蒸汽降为低参数的蒸汽。抗生素生产中很多工艺过程用到蒸汽,不同的工艺过程对蒸汽压力要求不同,这就需要通过减温减压装置将蒸汽压力调整到工艺所需参数,从而满足生产需要。8.2凝水回收设备凝结水回收设备主要有疏水器、二次蒸发器、凝结水箱、填料喷淋冷却器等。本节将重点介绍这几种设备的基本概念和工作原理。8.2.1疏水器疏水器,也称疏水阀或阻汽排水阀等。其作用是自动排出蒸汽管道和设备中不断产生的凝结水、空气以及其他不可凝性气体,同时阻止蒸汽的逸出。疏水器是保证各种加热工艺设备正常工作并维持其运行所需温度和热量的一种节能设备。在凝结水回收与利用系统中,疏水器的正常工作对整个系统的高效安全运行具有十分重要的意义。1.疏水器的种类和工作原理疏水器根据其工作原理可以分为机械型疏水器、热静力型疏水器和热动力型疏水器。另外,还介绍一下带自动控制的疏水器。

2.疏水器的选用疏水器选用的基本原则是:满足蒸汽管道及工艺设备的最高工作压力、温度的要求,能及时排出管道及工艺设备中的凝结水和不可凝性气体,并保证加热等工艺设备对温度和热量的要求,而且不泄漏或尽可能少泄漏蒸汽,耐用性能好,背压容许范围大,安装维修方便等。疏水器必须根据进出口的最大压差和最大排水量进行选用,同时注意疏水器的其余各项技术参数。3.疏水器的运行疏水器正常运行是保证凝结水回收系统可靠的重要环节。疏水器在安装调试完成后,施工单位和使用管理部门就应共同制定出疏水器的检查、使用、运行、维护等的管理规程。疏水器的启动和运行应注意以下事项:(1)疏水器安装前就应调整好,疏水器安装完成后必须验收才能启动、运行。(2)必须按照不同疏水器的要求,做好准备工作。比如浮桶式疏水器在启动前必须用凝结水或冷水注水保持一定的水位,并将疏水器容体内的空气排掉。(3)必须定时检查疏水器的工作情况,遇到情况及时排除,每班都要进行检查,每半年小修一次。比如通过装在疏水器外部的试杆或安装在疏水器前后的检查器和窥视镜检查疏水器的运行情况。(4)在换热设备和蒸汽干管疏水器的启动预热期,必须打开旁通阀和冲洗管,进行启动疏水和冲洗换热器内的污物,预热冲洗完毕后再将疏水器投入运行。具体的操作步骤为:先打开冲洗管冲洗换热器或疏水器,然后关闭冲洗管打开旁通阀进行启动疏水,完毕后再打开疏水器投入正常运行。8.2.2二次蒸发器二次蒸发器又称膨胀箱、蒸汽分离箱等,是回收和利用过热凝结水热量的一种装置。过热凝水进入二次蒸发器后,由于压力降低,体积突然膨胀分离出二次蒸汽,二次蒸汽集聚在二次蒸发器的上部空间,而二次蒸发器的下部空间则是饱和凝结水。二次蒸发器中的压力可以利用安全水封或安全阀控制在0.105~0.12MPa。8.2.3凝结水箱凝结水箱有闭式和开式两种。闭式凝结水箱一般用于闭式凝结水回收系统,在水箱上装设有安全水封或安全阀,用以封闭水箱,保持水箱内一定压力,防止水箱内发生倒空,吸入空气。开式凝结水箱则与大气相连,在水箱上设置有透气管。一个凝结水泵站内一般应设置两个凝结水箱,一备一用,可将一个水箱用隔板分隔为二。两个水箱间要设置水连通管,在连通管上装一个闸阀,用以互为备用。闭式水箱还应设置汽空间连通管,便于稳定压力,均衡工作。开式凝结水箱一般为矩形或桶形,闭式水箱则根据水箱强度要求,做成带有凸形封头的圆筒形,这种水箱可以做成立式或卧式。对于闭式凝结水系统的凝结水泵站来说,采用卧式水箱较为优越。8.2.4填料喷淋冷却器喷淋冷却器又称除汽器,也就是利用低温软化水冷凝二次蒸汽的冷却装置,用以回收热量,节约燃料。这种装置一般安装在过热凝结水回收系统末端的凝结水箱上。1.构造与工作过程图8—13喷淋冷却器的构造1—莲蓬头;2—圆桶外壳;3—填料层;4—花板;5—管接头喷淋冷却器如图8—13所示,它由圆筒外壳、填料层、软水喷淋装置、过热凝结水接管和花板组成。喷淋冷却器通常安装于凝结水箱上。过热凝结水由管接头进入冷却器后体积膨胀,压力下降,部分工质汽化生成二次蒸汽,上升进入填料层,凝结水流入水箱。软化水经莲蓬头喷淋,均匀分布喷洒在填料层上,在填料物表面上形成很薄一层水膜,与二次蒸汽接触进行热交换,二次蒸汽变为过冷凝结水流入凝结水箱。为了达到理想的喷淋冷却效果,要求填料物的比表面积越大越好,软水温度越低并且喷洒越均匀越好。因此,填料、喷淋装置以及低水温等条件就成为冷凝二次蒸汽的主要因素,所以必须适当加以解决。2.填料层作为填料层的填料物,有许多种类,一般应考虑采用不易腐蚀、不会污染水质的材料制造,例如拉西环、不锈钢屑、木板条等。

发酵工艺生产设备2.1罐类设备2.1.1发酵罐发酵罐是用来对微生物进行深层培养的设备的统称。微生物的深层培养往往是在特定的环境下进行的,比如温度、湿度、pH值、溶氧等。因此,发酵罐应具有严密的结构、良好的液体混合性能,以及较高的传质、传热速率,同时还应具有配套而又可靠的检测及控制仪表。由于微生物有好氧与厌氧之分,所以其培养装置也相应地分为好氧发酵设备与厌氧发酵设备。对于好氧微生物,发酵罐通常采用通气和搅拌来增加氧的溶解,以满足其代谢需要。按发酵罐的搅拌方式可将发酵罐分为机械搅拌式发酵罐和通风搅拌式发酵罐。机械搅拌式发酵罐是药厂常用的发酵设备。它的工作原理是利用机械搅拌器的作用,使空气和发酵液充分混合,促进氧的溶解,以保证供给微生物生长繁殖和代谢所需的溶解氧。下面主要介绍较为典型的通用式发酵罐和通风搅拌式发酵罐,更多的发酵罐可参见有关的生物工程书籍。2.2灭菌设备灭菌是指杀灭或除去微生物及其孢子(或芽孢)的过程,这些微生物包括细菌、真菌和病毒等。制药工业中很多过程需要灭菌。抗生素的发酵过程就需要对培养基和压缩空气进行灭菌。通常采用蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌,即向需要灭菌的培养基中通入高温蒸汽,使其升温并维持一段时间以达到灭菌效果。药厂的灭菌方法一般有两种:实罐灭菌和连续灭菌。实罐灭菌即将饱和蒸汽直接通入装有配制好培养基的发酵设备进行灭菌的一种方法,也叫实消。连续灭菌即将培养基先置于发酵罐外,通过专用消毒装置,经连续不断地加热、维持保温和冷却,然后置入发酵罐的灭菌方法,简称连消。压缩空气灭菌则采用过滤器除菌方法。2.2.1连续灭菌设备连续灭菌设备主要包括连续加热设备和温度维持设备。抗生素制药连消过程常用的设备有两种,一种是塔式加热设备,另一种是喷射式加热设备。1.塔式加热设备塔式加热设备结构如图2—6所示,圆柱状塔内有一根钻有许多小孔的无缝不锈钢管用于导入蒸汽,小孔直径为5~8mm,数目与导管的横截面积有关,且上疏下密。一般情况下,小孔面积之和略小于蒸汽导入管的横截面积。为了使喷出的蒸汽与培养基混合更好,小孔开孔角度应向下与水平成45°。培养基由输送泵从塔下部输入,向上与蒸汽接触后从上部出口引出。2.喷射式加热设备喷射式加热设备结构如图2—7所示。培养基从底部中心导入管进入,饱和蒸汽从底部环隙引入并向上经过缩口区高速喷出,瞬间与培养基均匀混合,使培养基加热到灭菌温度135℃左右。喷射式加热设备结构简单、噪声小、运行平稳,是目前大部分抗生素生产企业采用的连消设备。但是,维持罐在操作过程中使用阀门较多,最后残留的培养基不可能从上部管道溢出,只有通过罐底管道压出,操作麻烦。此外,培养基在维持过程中,不能做到先进先出,返混比较严重,维持停留时间不均匀,有些较长,造成较多营养成分的破坏。因此先进的连续灭菌设备一般采用管道维持器。图2—6塔式加热设备图2—7喷射式加热设备2.2.2压缩空气灭菌设备压缩空气灭菌设备通常使用空气过滤器对空气进行过滤除菌。1.空气过滤器捕捉悬浮微粒的机理悬浮微粒和微生物是制药厂空气中的主要污染物质。要把悬浮微粒从空气中清除出去,一般可采用过滤分离、离心分离、重力分离、电力分离和洗涤分离五种方法。悬浮微粒都存在粒径小、质量轻的特点,因此主要是采用过滤分离的方法来清除空气中的悬浮微粒,对应的分离装置称为空气过滤器。2.空气过滤器的特征空气过滤器属于净化技术的范畴,空气过滤器的特点如下:(1)空气过滤技术多用于通风及空调进气系统中,净化大气中的粉尘颗粒,使进入室内的空气更为干净。利用空气过滤器能捕集亚微米粒子,甚至能捕集有毒粒子及承担某些生产工艺过程中空气的超细净化。(2)空气过滤器的纤维组织常使用金属网格、无纺织物或特殊纸质的滤材,也可根据不同的净化要求使用不同的滤材,但其所用滤料孔隙较大。(3)空气过滤器的入口质量浓度一般低于5mg/m3,而其出口质量浓度有的可以低到1m3空气几个微粒计数。(4)空气过滤器的过滤速度较高,一般为0.1~2.5m/s。3.空气过滤器的分类按照空气过滤器的过滤效率,可将过滤器分为初效过滤器、中效过滤器和高效过滤器。(1)初效过滤器。其又被称为粗效过滤器,主要用于首道过滤,截留大微粒,如图2—8所示。主要是防止5μm以上的悬浮性微粒、10μm以上沉降性微粒以及各种异物进入系统,所以初效过滤器的效率以过滤5μm微粒为准。初效过滤器常用的滤料有金属丝网、玻璃纤维布、无纺布,以及初、中孔聚氨酯泡沫塑料等,结构形式主要为板式和折叠式。为了便于安装,初效过滤器大多做成扁块状,并人字形排列或倾斜安装,以加大过滤面积。(2)中效过滤器。如图2—9所示,由于已通过预过滤器截留了大微粒,故而它既可作为一般系统的最后过滤器,又可作为高效过滤器的预过滤器,主要用以截留1~10μm的悬浮微粒,它的效率以过滤1μm微粒为准。中效过滤器可以用作一般净化系统的末端过滤器,也可以为了提高系统净化效果,更好地保护高效过滤器。而用作中间过滤器,主要用以截留1~5μm的悬浮性微粒,它的效率也以过滤1μm微粒为准。中效过滤器既可以作高效过滤器的预过滤器,进一步提高和确保送风洁净度,还可以作为新风的末端过滤,提高新风品质,所以和高效过滤器一样,用以截留1μm以下的亚微米级的微粒时,其效率即以过滤0.5μm微粒为准。图2—8初效过滤器图2—9中效过滤器(3)高效过滤器。它主要用于洁净室、洁净厂房的终端空气过滤,以实现0.5μm以下的各洁净度级别的过滤,但其效率习惯以过滤0.3μm的微粒为准。如果进一步细分,以实现0.1μm的洁净度级别为目的,其效率就以过滤0.1μm微粒为准,此时习惯称为超高效过滤器。高效过滤器在净化系统中用作三级过滤的末级过滤器。当对0.1μm以上的粒子计数效率达到99.999%以上时,亦称超高效过滤器。高效过滤器的滤材一般是超细玻璃纤维或合成纤维加工而成的滤纸。按过滤器滤芯结构分为有分隔板(片)和无分隔板(片)两类,无分隔板(片)过滤器体积小,性能较有分隔板(片)过滤器有所提高。如图2—10所示。4.空气过滤器的结构(1)框架。空气过滤器的框架一般为方形,这样便于安装,制作框架的材料可采用木质胶合板、钢板、铝板、不锈钢板等多种材料,也有采用ABS工程塑料整体注塑成框架的。初效和中效空气过滤器框架也有用角钢焊接而成的,框架的尺寸基本上就是空气过滤器的外形尺寸。(2)滤芯。空气过滤器的滤芯一般用无机或有机纤维制成,并根据所用过滤器的类型采用粗细和密实度不同的纤维制品。高效空气过滤器的滤芯一般采用超细纤维滤膜叠加而成,两层滤膜之间用波纹状分隔板间隔开;也有的空气过滤是采用精细聚丙烯纤维滤料或泡沫塑料反复叠加无隔式充填在过滤器的框架内。中效和初效空气过滤器滤料有时采用优质低阻力无纺布,呈袋状装在框架内,中间用支撑体隔开。滤芯的微孔孔径直接影响空气过滤器的过滤效率。(3)分隔板。分隔板主要是用于将空气过滤器中多层滤膜材料间隔开。分隔板一般呈波纹状,用铝箔或专用浸胶的隔板纸制造。某些空气过滤器采用滤芯材料折叠式整体组装在框架内而不使用分隔板。2.2.3洁净工作台1.洁净工作台及其分类洁净工作台是一种设置在洁净室内或一般室内,可根据产品生产要求或其他用途的要求,在操作台上保持高洁净度的局部净化设备。洁净工作台可以在操作台上形成无菌、无尘的局部净化空间。其主要组成部件有预过滤器、高效过滤器、风机机组、静压箱、外壳、台面和配套的电器元器件等。洁净工作台的分类方式如图2—11所示。按气流组织方式 按排风方式图2—11洁净工作台的分类2.洁净工作台的基本功能(1)有足够的送风量,选择合适的气流流形和可靠的过滤装置,确保所需的空气洁净度等级。(2)有排风装置时,应选用必要的排风处理装置或技术措施,达到不污染室内外环境的排放要求。(3)工作台内操作面上的气流分布应均匀、可调。(4)噪声低、振动小,满足相关标准、规范的要求。(5)操作面光滑、平整、无凹凸,防止积尘。(6)工作台的工作和空气洁净度以及其他特殊要求等宜采用自动控制,至少应装设必要的显示仪表显示工作台的工作状态。(7)工作台内的过滤器应拆装方便。

供电系统与“三废”处理设备9.1变电所的供电方式9.1.1供电概述供电局对用户的供电电压,应从供、用电安全和经济出发,根据电网规划、用电性质、用电容量、供电方式及当地供电条件等因素,进行技术、经济比较后与用户协商确定。用户的用电设备容量在250kW或变压器容量在250kVA及以下者,一般以低压方式供电,特殊情况也可以以高压方式供电。用电单位常用的供电系统,按其用电性质和客观条件采用不同类型的变、配电所(站)供电,目前可分为:室外变电所、室内变电所、地下变电所、移动式变电所、箱式变电所、室外简易型变电所。用户变、配电所的供电方式取决于用户的负荷性质、负荷容量及网络条件。一般情况下,有保安负荷的用户应以双路电源供电。一般负荷用户多为单路电源供电,以架空线或电缆引入电源。对于双路电源供电的用户和35kV及以上电压供电的用户的运行方式由电力调度部门实行统一调度。配电网络中的用户根据其所处的位置及电网规划的要求,可能是辐射式的负荷终端,也可能是环网中的一个单元节点。9.1.2变、配电所的主接线主接线是指由变、配电所的一次设备,即通常所称高压与电力网直接连接的主要电气设备组成的变、配电所主电路接线。接线图中一般采用单线形式画出母线、断路器、互感器、隔离开关、变压器及其相互间的连接。1.对变、配电所主接线的基本要求(1)变、配电所主接线应根据变、配电所的实际情况和用电的需要,尽量做到简单、供电方式可靠、主设备齐全。(2)设备选择应合理,运行应安全、经济、灵活,并适当考虑未来的发展。(3)应便于维护检修,操作步骤应简单、方便。(4)对故障处理,能保证安全,便于执行规定的安全措施,年运行损失小。2.变、配电所常用主接线的形式(1)线路变压器组式接线。如图9—1所示,这种主接线系统的主要特点是:接线简单,使用的设备省;投资省、维护简单、操作方便;检修需要全部停电。这种接线适用于中、小容量的变电所。(2)单母线式主接线。单路供电或双路供电的变、配电适用这种接线方式。单电源供电单母线式主接线:这种主接线系统适用于10kV供电的一般用户(见图9—2)。双路电源供电单母线式主接线:这种接线方式分为单母线不分段(见图9—3a)、单母线用隔离开关分段(见图9—3b)、单母线用断路器分段(见图9—3c)三种方式。图9—1线路变压器组式接线图9—2单电源供电单母线式主接线图9—3双路电源供电单母线式主接线法单母线式主接线的特点是:接线简单、操作方便、投资省。单母线加旁路母线式主接线如图9—4所示,这种主接线的特点是:断路器故障时,可不停负荷进行检修;供电可靠、运行灵活;适用于出线回路较多的变电所。(3)双母线式主接线。双母线式主接线系统适用于电力系统中的枢纽变电所和一类负荷的用户,这种主接线分为三种:1)双母线不分段式主接线(见图9—5)。图9—4单母线加旁路母线式主接线图9—5双母线不分段式主接线2)双母线分段式主接线(见图9—6)。3)双母线分段加旁路母线式主接线(见图9—7)。图9—6双母线分段式主接线图9—7双母线分段加旁路母线式主接线双母线式主接线的主要特点是:供电容量大;可用于供电回路多的电站;供电可靠性高;运行灵活性大;投资高,操作步骤复杂;占地面积和建设面积大。因此,双母线式主接线,多用于受电电压为110kV及以上的变电站中。(4)桥式主接线。这种接线方式用于电压为35kV及以上的变电所,分为内桥接线(见图9—8a)和外桥接线(见图9—8b)。1)内桥接线的特点:设备简单、投资省、运行灵活、检修操作复杂、继电保护复杂。2)外桥接线的特点:检修时操作方便,当主变压器断路器外侧发生短路故障时,会影响主系统供电的可靠性。(5)10kV用户常用主接线。对于10kV供电用户的变、配电所的主接线多采用线路变压器组或单母线接线方式。10kV容量为160~600kVA的工企用电单位的变、配电所多采用高供低量的供电方式,即高压供电、在低压侧计量但应加计变压器损失。对于这种供电方式的用户常采用线路、变压器组方式的主接线系统(见图9—9)。图9—8桥式主接线图9—9线路变压器组主接线9.2变压器9.2.1概述电力变压器(以下简称变压器)是用来改变交流电压大小的电气设备。它根据电磁感应的原理,把某一等级的交流电压变换成另一等级的交流电压,以满足不同负荷的需要。因此变压器在电力系统和供用电系统中占有很重要的地位。发电机输出的电压,由于受发电机绝缘水平的限制,通常为6.3或10.5kV,最高不超过20kV。用这样低的电压进行远距离输电是有困难的。因为当输送一定功率的电能时,输送电压越低,则电流越大,电能有可能大部分消耗在输电线的电阻上。所以只能用升压变压器将发电机的端电压升高到几万伏或几十万伏,以降低输送电流,减少输电线路上的能量损耗而又不增大导线截面将电能远距离输送出去。9.2变压器9.2.1概述电力变压器(以下简称变压器)是用来改变交流电压大小的电气设备。它根据电磁感应的原理,把某一等级的交流电压变换成另一等级的交流电压,以满足不同负荷的需要。因此变压器在电力系统和供用电系统中占有很重要的地位。发电机输出的电压,由于受发电机绝缘水平的限制,通常为6.3或10.5kV,最高不超过20kV。用这样低的电压进行远距离输电是有困难的。因为当输送一定功率的电能时,输送电压越低,则电流越大,电能有可能大部分消耗在输电线的电阻上。所以只能用升压变压器将发电机的端电压升高到几万伏或几十万伏,以降低输送电流,减少输电线路上的能量损耗而又不增大导线截面将电能远距离输送出去。9.3废水处理设备抗生素生产废水的主要污染物是发酵母液,为高浓度有机废水,含有相当数量的有机物,COD高达5000~20000mg/L,总氮量为600~1000mg/L。其主要成分及含量随抗生素品种和提取方法不同而有显著的差别,因此对于不同的抗生素废水需选择适当的工艺组合,方可满足排放标准要求。一般对于这类废水采用图9—20所示的抗生素废水处理基本工艺流程。如某制药厂是生物化学制药中抗生素的主要生产厂,该厂采用厌氧—好氧法处理厂区废水,其COD去除率可达到80%以上,而且很稳定。图9—20抗生素废水处理工艺流程9.3.1格栅格栅一般设置在污水处理流程之首,是污水处理的第一道处理设施。在污水处理中,格栅不是污水处理的主体设备,但却位于关键部位,对后续处理设施具有保护作用。如图9—21所示,格栅通常由一组或多组平行金属栅条制成的框架组成,倾斜或直立地设立在进水泵站集水井的进口处,用来截留污水中粗大的悬浮物和漂浮物。格栅的形态和尺寸大小,由它的用途决定。图9—21格栅示意图9.3.2调节池调节水量和水质的构筑物称为调节池。污水的水质和水量一般都随时间的变化而变化。工业废水的波动比城市污水大,中小型工厂的波动就更大。污水水质和水量的变化对排水设施及污水处理设备,特别是生物处理设备正常发挥净化功能是不利的,因此在污水处理前应设置调节池,对污水的水质、水量进行均衡和调节,使污水处理设备运行效果更好。1.水量调节池(1)线内水量调节池。线内水量调节池进水一般采用重力流入,出水用泵提升,如图9—22所示为线内水量调节池。(2)线外水量调节池。线外水量调节池设在旁路上,如图9—23所示为线外水量调节池。当污水流量过高时,多余污水用泵打入调节池,当流量低于设计流量时,再从调节池回流至集水井,并送去后续处理。图9—22线内水量调节池图9—23线外水量调节池2.水质调节池水质调节池的任务是对不同时间或不同来源的污水进行混合,使流出的水质比较均匀。3.调节池运行管理要点(1)调节池有效容积应能够容纳水质水量变化一个周期所排放的全部废水量,同时为获得要求的某种预处理(如生物水解酸化、脱除某种气体等)效果,应适当增加池容。(2)尽管调节池前一般都设置格栅等除污设施,但池中仍然有可能积累大量沉淀物,因此应及时将这些沉淀物清除,以免减小调节池的有效容积,影响到调节的效果。(3)经常巡查、观察调节池水位变化情况,定期检测调节池进、出水水质,以考察调节池运行状况和调节效果,发现异常问题要及时解决。9.3.3沉淀池沉淀池是使水中的悬浮物质(主要是可沉固体)在重力作用下下沉,从而与水分离的水处理设备。它的构造简单、分离效果好、应用广泛。在各种类型的污水处理系统中,沉淀池几乎是不可缺少的设备,而且在同一处理系统中可以多次采用,如初次沉淀池和二次沉淀池,初次沉淀池设于生物处理前,二次沉淀池设于生物处理后。沉淀池的主要类型有平流式、辐流式、竖流式和斜板(管)式4种。1.平流式沉淀池图9—27所示为设有链带式刮泥机的平流式沉淀池。水通过进水槽和进水孔流入池内,在挡板作用下,在池子澄清区的半高处均匀地分布在整个宽度上。水在澄清区内缓缓流动,水中悬浮物逐渐沉向池底。沉淀池末端设有溢流堰和出水槽,澄清区出水溢过堰口,通过出水槽排出池外。如水中有浮渣,堰口前需设挡板及浮渣收集设备。在沉淀池前端设有污泥斗,池底污泥在刮泥机的缓缓推动下刮入污泥斗内。开启排泥管上的闸阀,在静水压力的作用下,斗中污泥由排泥管排出池外。排泥管采用200mm管径,以防堵塞。池底坡度取0.01~0.02,倾向污泥斗。图9—27设有链带式刮泥机的平流式沉淀池沉淀池利用池内的静水位,将污泥排出池外的方法为静水压力排泥法,图9—28所示为静水压力排泥装置。排泥管插入污泥斗,上端伸出水面以便清通。污泥通过静水压力排出池外,为了使池底污泥能滑入污泥斗,池底有一定的坡度。为了不造成池总深度加大,可采用多斗式平流沉淀池,以减少深度。图9—29所示为多斗式平流沉淀池。这种多斗式平流沉淀池不用机械,每个储泥斗单独设排泥管,能够互不干扰,保证沉淀浓度,各自独立排泥。图9—28静水压力排泥装置图9—29多斗式平流沉淀池为保证出水水质,沉淀池应及时刮泥,即通过刮泥机械把池底污泥刮入泥斗。图9—27所示是应用比较广泛的设有链带式刮泥机的平流式沉淀池。这种平流式沉淀池,在池底部,链带缓缓地沿与水流相反的方向滑动,刮板嵌于链带上,在滑动中将池底沉泥推入储泥斗中,而在其移到水面时,又将浮渣推到出口,集中清除。这种图9—30平流式沉淀池设备的主要缺点是各种机件都在水下,易于腐蚀,难以维护。图9—30所示的沉淀池采用的刮泥设备是桥式行车刮泥机,桥式行车刮泥机仅将刮泥机件伸入水中。沉淀池的池壁上设有轨道,行车在轨道上移动,刮泥设备将池底沉泥推到储泥斗中,不用时,可将刮泥设备提出水面,免受腐蚀。2.竖流式沉淀池竖流式沉淀池的表面多呈圆形,也有采用方形和多角形的。直径或边长一般在8m以下,多介于4~7m之间。沉淀池上部呈圆柱状的部分为沉淀区,下部呈圆锥状的部分为污泥区,在两区之间留有缓冲层0.3m.3.辐流式沉淀池图9—32辐流式沉淀池辐流式沉淀池常为直径较大的圆形池,直径一般介于20~30m之间,但变化幅度可为6~60m,最大甚至可达100m,池的中心深度为2.5~5.0m,池周深度则为1.5~3.0m。辐流式沉淀池的结构如图9—32所示。4.斜板(管)沉淀池斜板(管)沉淀池就是通过在沉淀池中设置斜板(管),达到浅层沉淀的目的。它由斜板(管)沉淀区、进水配水区、清水出水区、斜流沉淀区和污泥区组成,如图9—33所示。这种沉淀池常采用穿孔整流墙布水,以穿孔管或淹没孔口集水。水从斜板之间或斜管内流过,沉淀在斜板(管)底面上的泥渣靠重力自动滑入泥斗。集泥采用多斗式,靠静压或泥泵排泥。斜板(管)沉淀池具有沉淀效率高、停留时间短、占地少等优点。5.沉淀池的运行与管理沉淀池运行管理的基本要求是保证各项设备安全完好,及时调控各项运行控制参数,保证出水水质达到规定的指标。因此,应着重做好以下几方面工作:(1)避免短流。进入沉淀池的水流,在池中停留的时间通常并不相同,一部分水的停留时间小于设计停留时间,很快流出池外;另一部分的停留时间则大于设计停留时间,这种停留时间不相同的现象叫短流。短流是影响沉淀池出水水质的主要原因之一。为避免短流,要加强运行管理,应严格检查出水堰是否平直,发现问题,要及时修理。另外,在运行中,浮渣可能堵塞部分溢流堰口,致使整个出流堰的单位长度溢流量不等而产生水流抽吸,操作人员应及时清理堰口上的浮渣。(2)正确投加混凝剂。当沉淀池用于混凝工艺的液固分离时,正确投加混凝剂是沉淀池运行管理的关键之一。根据水质水量的变化及时调整投药量,特别要防止断药事故的发生,因为即使短时期停止加药也会导致出水水质的恶化。(3)及时排泥。及时排泥是沉淀池运行管理中极为重要的工作。污水处理过程中沉淀池中所含污泥量较多,且绝大部分为有机物,如不及时排泥,就会产生厌氧发酵,致使污泥上浮,造成出水水质恶化。当排泥不彻底时应停止工作,采用人工冲洗的方法彻底清除污泥。机械排泥的沉淀池要加强排泥设备的维护管理,一旦机械排泥设备发生故障,应及时修理,防止池底非正常积泥,影响出水水质。应规定日常维护检修项目,并做好检修记录。(4)防止藻类滋生。当原水藻类含量较高时,会导致藻类在池中滋生,尤其是在气温较高的地区,沉淀池中加装有斜板或斜管时,这种现象可能更为突出。藻类滋生虽不会严重影响沉淀池的运转,但对出水的水质不利。可在水中加氯或三氯化铁混凝剂,抑制藻类生长;对于已经在斜板和斜管上生长的藻类,可用高压水冲洗的方法去除,冲洗时先放去部分池水,使斜管或斜板的顶部露出水面,然后用高压水冲洗。9.3.4好氧生物的处理设备污水用沉淀法处理一般只能去除25%~30%的BOD,其中的胶体和溶解性有机物不能利用沉淀方法去除,而采用生物处理法是去除废水中有机物的最经济有效的选择。生物处理是利用微生物分解氧化有机物的能力,采取一定的人工措施,创造一种可控制的环境,使微生物大量生长、繁殖,以提高其分解氧化有机物效率的一种废水处理方法。生物处理法分为好氧和厌氧两大类,好氧生物处理时需要有分子氧的供给,而厌氧生物处理则要保证无氧环境。好氧生物处理法又分为活性污泥法和生物膜法,活性污泥法的装置有曝气池、氧化沟、SBR反应池等;生物膜法的装置有生物滤池、生物转盘和生物接触氧化池等。9.3.5厌氧生物处理装置厌氧生物处理装置有传统消化池和高速消化池,但其处理能力很低。经过长期研究,出现了厌氧接触法,标志着现代废水厌氧生物处理工艺的诞生。随后又出现了厌氧滤池、升流式厌氧污泥床(UASB)反应器、厌氧膨胀床与厌氧流化床等。上述厌氧处理装置的一个共同特点是:反应器内能维持足够多的生物量,厌氧污泥在反应器内的停留时间很长,而水力停留时间较短,使反应器具有较高的容积负荷率,从而使反应器具有较高的处理效能。用厌氧法处理高浓度有机废水的优点是不需充氧、能耗低、污泥产量少和所需氮磷元素少,因而运行费用低,并且可获得大量的生物能——沼气。但高浓度有机废水进行厌氧处理后,一般出水尚不能达到排放要求,还需进行适当的好氧生物处理。这种情况即是厌氧与好氧两种方法的联用。9.3.6污泥处理与处置废水处理中会不断地排出大量污泥,需要进行污泥浓缩、污泥脱水和污泥干化。污泥浓缩的作用是去除污泥中大量的水分,从而缩小其体积,减轻其重量,以利运输和进一步处置及利用。浓缩方法有两种,即重力浓缩和气浮浓缩。利用重力将污泥中的固体与水分离而使污泥的含水率降低的方法称为重力浓缩法,其处理构筑物为污泥浓缩池。一般常采用类似沉淀池的构造,如竖流式或辐流式污泥浓缩池。气浮一般用于浓缩活性污泥,也有用于生物膜的,能把含水率99.5%的活性污泥浓缩到94%~96%,其浓缩效果比重力浓缩法好,但是运行费用较高。污泥脱水的目的是对浓缩后的污泥进一步减少含水率,经机械脱水后的污泥含水率为50%~70%。目前常采用的污泥脱水方法有过滤法和离心法。常用的过滤法有:真空过滤机、板框压滤机和带式压滤机等。离心脱水方法主要是采用离心机。污泥干化方法分为自然干化法和烘干法两种。自然干化法常采用污泥干化场(或称晒泥场),是利用天然的蒸发、渗滤、重力分离等作用,使泥水分离,达到脱水的目的,是污泥脱水中最经济的一种方法。通过自然干化,污泥体积大大缩小,干化后的污泥压成饼状,可以直接运输。如用加热烘干法进一步处理,则污泥的含水率可降至10%左右,这时污泥的体积很小,包装运转也很方便。污泥烘干,要消耗大量能源,费用很高,只有当干污泥作为肥料成所回收的价值能补偿烘干处理运行费用时,或有特殊要求时,才有可能考虑此法。9.3.7其他设备抗生素生产废水的处理工艺中除涉及前面提到的常用设备外,还可能用到气浮设备和混凝设备。1.气浮设备气浮设备是利用高度分散的微小气泡作为载体去黏附废水中的污染物,使其密度小于水而上浮到水面实现固—液或液—液分离的设备。加压溶气浮上设备是目前常用的气浮设备,就是使空气在加压的条件下溶解于水,然后通过将压力降至常压而使过饱和的空气以细微气泡形式释放出来。图9—43所示是加压溶气气浮装置系统图。废水由泵加压提升,一般加压到3~4个大气压,在压力管上通入一定数量的压缩空气,水气混合体在溶气罐内的压力条件下停留一段时间,进行水气混合与空气的溶解,然后通过减压阀进入常压气浮池,在这里泡沫被分离,水被净化排出。图9—43加压溶气气浮装置系统

1—泵;2—压力管;3—溶气罐;4—减压阀;5—浮选池;6—排水;7—排气阀;8—空气通入2.混凝设备当污水中悬浮颗粒的直径大致在1nm~100μm范围内时,细小的颗粒及胶体颗粒物质则不能用自然沉淀方法去除,这时就需要通过混凝的方法把它们加以去除。混凝就是通过向水中投加一些药剂(常称混凝剂),使水中难以沉淀的细小颗粒及胶体颗粒脱稳并互相聚集成粗大的颗粒而沉淀,从而实现与水分离,达到水质的净化。此过程中用到的设备即混凝设备包括混凝剂的配制和投加设备、混合设备、反应设备及沉淀设备。混凝剂的配制设备包括溶解池(溶药池)和溶液池,前者作用是把块状或粒状的药剂溶解成浓溶液,后者作用是把浓溶液配成一定浓度的溶液。混凝剂的投加设备包括计量加药泵、溶液槽、投药箱和计量设备等。混合设备的作用是将药剂迅速均匀地扩散到污水中,达到充分混合,以确保混凝剂的水解与聚合,使胶体颗粒脱稳,并互相聚集成细小的矾花。它有机械混合池、隔板混合池、穿孔板式混合池、涡流式混合池等类型。反应设备是促使混合阶段所形成的细小矾花在一定时间内继续形成大的且具有良好沉淀性能的絮凝体(可见的矾花),以使其在后续的沉淀池内下沉。它主要有隔板反应池、涡流式反应池、机械搅拌式反应池等。沉淀设备采用沉淀池,使生成的絮凝体沉淀与水分离,最终达到净化的目的。9.4废气处理设备在抗生素生产过程和半合成生产过程中将产生大量的工艺废气和恶臭,这部分废气和恶臭的排放会对周围环境造成影响,并对人体健康产生危害,需要经过处理才能够排放。废气处理设备包括除尘器和气态污染物净化装置。除尘器是从废气中将固态污染物分离出来加以捕集、回收的设备。气态污染物净化装置用于去除废气中的气态污染物。因为大部分废气往往还含有一定的烟尘,所以通常先利用除尘器进行除尘处理,再进行气态污染物的净化。9.4.1旋风除尘器旋风除尘器是利用气流的旋转运动,使粉尘产生离心力来除尘的设备。旋风除尘器具有结构简单、制造容易、造价和运行费较低、对大于10μm的粉尘有较高的净化效率等优点,所以在工业部门有着广泛的应用。它单独可用于净化要求不太高的场所。对于要求较高的场合,可以把小的旋风子组合形成处理量大、效率高的多管除尘器,一般把旋风除尘器用于净化流程的预处理。9.4.2重力喷雾洗涤器重力喷雾洗涤器又称喷雾塔或洗涤塔,是洗涤式除尘器中最简单的一种。洗涤式除尘器也叫湿式除尘器,它是通过含尘气体与液滴或液膜的接触,而使其被液体介质捕获,从气流中分离出来的设备。湿式除尘器具有设备投资少、构造简单、净化效率高的特点。其缺点是容易受酸碱性气体腐蚀,管道设备必须防腐;要消耗一定量的水,粉尘回收困难,污水和污泥要进行处理;烟气抬升高度小,冬季烟筒会产生冷凝水,在寒冷地区要考虑设备的防冻等。9.4.3袋式除尘器袋式除尘器是将棉、毛、合成纤维或人造纤维等织物作为滤料编织成滤袋,对含尘气体进行过滤的除尘装置。图9—46所示为袋式除尘器除尘原理示意图,当含尘气体通过洁净的滤袋时,由于滤材本身的网孔较大,一般为20~50μm,故除尘效率不高,大部分微细粉尘会随着气流从滤袋的网孔中通过。靠惯性碰撞和拦截,粗大的尘粒被阻留,细小的颗粒靠扩散、静电等作用被纤维捕获,并在网孔中产生“架桥”现象。随着含尘气体不断通过滤袋的纤维间隙,纤维间粉尘“架桥”现象不断加强,一段时间后,滤袋表面积聚一层粉尘,称为粉尘初层。在以后的除尘过程中,粉尘初层便成了滤袋的主要过滤层,它允许气体通过而截留粉尘颗粒,而滤布只不过起着支撑骨架的作用,随着粉尘在滤布上的积累,除尘效率和阻力都相应增加。当滤袋两侧的压力差很大时,不仅会导致把已附在滤料层上的细粉尘挤过去,使除尘效率明显下降,而且会使除尘器阻力过大,系统的风量显著下降,以致影响生产系统的排风,因此,除尘器阻力达到一定值后,要及时进行清灰,但清灰时必须注意不能破坏粉尘初层,以免降低除尘效率。9.4.4电除尘器电除尘器又称静电除尘器,是利用静电除尘的设备。电除尘即含尘气体通过高压电场时,通过电晕放电使含尘气流中的尘粒带电,利用电场力使粉尘从气流中分离出来并沉积在电极上的过程。电除尘器具有除尘性能好、除尘效率高、气体处理量大、适用范围广、能耗低、运行费用少等优点。但它具有设备造价偏高、除尘效率受粉尘物理性质影响大、不适宜直接净化高浓度含尘气体、对制造安装和运行要求比较严格、占地面积较大等缺点。静电除尘器的结构形式很多,根据集尘极的形式可以分为管式和板式两种;根据气流的流动方式,分为立式和卧式两种;根据粉尘在电除尘器内的荷电方式及分离区域布置的不同,分为单区和双区电除尘器;根据粉尘的清灰方式可分为湿式电除尘器和干式电除尘器。9.4.6吸附设备吸附设备是采用吸附净化法处理废气的设备。吸附净化法是利用多孔性固体物质具有选择性吸附废气中的一种或多种有害组分的特点,实现净化废气的一种方法。该方法能够有效脱除一般方法难以分离的低浓度有害物质,通常用来回收废气中的有机污染物及去除恶臭。具有净化效率高、可回收有用组分、设备简单、易实现自动化控制等优点,其缺点是吸附容量较小、设备体积大。目前常用的吸附设备有固定床吸附器、移动床吸附器和流化床吸附器。9.4.7催化燃烧设备催化燃烧设备是一种采用催化燃烧法处理废气的燃烧设备。为了降低燃烧温度,使燃烧能在低温条件下进行,可以加入催化剂,促进燃烧,这种方法称为催化燃烧法。从理论上看,各种有机物在高温下(大于800℃),通过直接燃烧均可以完全氧化为CO2、H2O及其他氧化物,但由于废气中有机组分含量低,燃烧能耗大,因此多采用催化燃烧法。此方法常用于处理碳氢化合物、CO、恶臭气体、沥青烟、黑烟等,使其在较低温度下完全燃烧。经常作为最终的处理方法使用,放在废气净化系统的最后。一般控制燃烧温度在200~400℃,滞留时间为0.1~0.2s,就能达到较好的效果。催化燃烧法具有装置容积小、可处理低浓度可燃物质、所需的外加能量较少等优点。9.4.8生物过滤池生物过滤池是一种生物过滤器,它采用生物化学法净化低浓度有机废气和恶臭气体。其特点是:运行费用低、维护管理方便、能耗低、净化效率高、二次污染少。图9—56所示为生物过滤池工艺流程。废气在预洗段或预洗塔内喷淋增湿、预处理后,进入生物过滤池,通过长满微生物的固体载体(填料),并被填料上的微生物氧化分解为无害的无机物。固体载体上生长的微生物承担了物质转换的任务,因为微生物生长需要足够的有机养分,所以固体载体必须具有高的有机成分,常用的填料有干树皮、干草、纤维性泥炭或其混合物等。要使微生物保持高的活性,还必须为之创造一个良好的生存条件,比如适宜的湿度、pH值、氧气含量、温度和营养成分等。9.5固体废弃物的处理设备药厂固体废弃物主要是废渣,废渣问题与废气、废水相比,一般要小得多,废渣的种类和数量也比较少。常见的废渣包括蒸馏残渣、失活的催化剂、废活性炭、胶体废渣、反应残渣(如铁泥、锌泥)、不合格的中间体和产品,以及用沉淀、混凝、生物处理等方法产生的污泥等。其中以污泥数量为最多,也最难处理。9.5.1综合利用设备因为抗生素生产的主要原料均为粮食和农副产品,所以药渣及处理污水的活性污泥都含有较高含量的蛋白质,可以用于生产高效有机肥废料或饲料添加剂。

空气系统6.1空压机空压机是气体压缩机的一种,气体压缩机的类型很多,要想严格地对其分类是困难的,迄今为止尚无统一的分类方法。图6—1所示是根据我国压缩机具体情况的简单分类。空压机的工艺流程如图6—2所示。图6—1气体压缩机分类图图6—2空压机的工艺流程图6.1.1离心式空压机的原理和构造1.离心式空压机的原理离心式空压机一般利用联轴器连接压缩机、变速器和电动机来进行增速传动,亦可利用齿式联轴器连接压缩机和高速汽轮机直接传动。离心式空压机压缩气体的过程是分两步完成的:第一步通过工作叶片把机械能传给气体以增加其动能和压力能;第二步在扩压器中将气体的动能转化为压力能。转子由外力(通常为电动机)带动做高速转动,经吸风室净化、过滤后的气体由进气口(压缩机的进气口为矩形或圆形,出气口为圆形,位于机壳的两端,方向一般为垂直向下)经节流门或进口导叶进入压缩机内部的连续通道(一般由定子和转子组成),高速旋转的叶轮推动气流,使气体获得很高的流速。高速气流进入扩压器,使气体的动能降低,温度升高,压力升高,气体由弯道、回流器汇集于涡室,进入中间冷却器冷却,然后进入下一级叶轮,继续提高气体的压力能。气体经末段末级叶轮压缩后汇集于涡室,并由涡室后的圆形出风口,流经末端冷却器、深冷却器、水气分离器、丝网分离器,然后流入总管网,流入使用该机组的工艺流程中去。2.离心空压机的结构组成(1)转子。离心式空压机的转动部分称为转子,转子是空压机的关键组件,它通过旋转对气体介质做功,使气体获得压力速度能,以满足生产工艺的要求。转子由主轴、叶轮、平衡盘、推力盘、轴套、卡环、固定环、联轴器等组成,如图6—3所示。转子是高速旋转组件,因此,要求装配在立轴上的叶轮、平衡盘等元件,必须有防止松动的技术措施,以免运行中产生位移,造成摩擦、撞击等故障,转子组装时要进行严格的动平衡试验,以便消除不平衡引起的严重后果。图6—3转子组件图1—主轴;2—推力盘;3—平衡盘;4,6,8,10—4级叶轮;5,7,9,11—4级定位套(2)主轴。主轴分为阶梯式和节鞭式两种。阶梯式主轴,是指轴的直径中间大,其尺寸向两端逐渐减小;节鞭式主轴是指安装叶轮部分的主轴直径各段相等,部分轴的表面成为气流通道的一部分,形成节鞭式形状。节鞭式主轴结构简单,轴上没有轴套,但它抗弯强度小,加工难度大,在加工、装配、安装过程中常发生变形。(3)叶轮。离心式空压机中,叶轮是对气体做功的唯一元件。叶轮由驱动装置带动高速旋转,叶轮中的气体被叶轮中的叶片带动一起高速旋转而增加了能量,从而提高了速度和压力,并在离心力的作用下,由叶轮出口甩出,沿扩压器、弯道、回流器进入下一级叶轮进一步压缩增压,直至由压缩机出口排出,才算完成气体介质输送和增压的任务。因此,叶轮是压缩机最重要的组成部分。(4)平衡盘。气体由于叶轮做功而压力升高,气体压力的升高,使叶轮产生一个轴向推力。各叶轮轴向力的总和,就是整个转子的轴向力。高速运行的转子始终承受着由高压端指向低压端的轴向力,转子在轴向力的作用下,将沿轴向力的方向产生轴向位移。转子的轴向位移,将使轴颈与轴瓦间产生相对滑动,因此,有可能将轴瓦或轴颈拉伤。更严重的是,由于转子位移,将导致转子元件与定子元件的摩擦、碰撞,乃至损坏机器。由于转子轴向力,有导致机件摩擦、磨损、碰撞乃至破坏机器的危险,因此,应采取有效的技术措施予以平衡,以提高机器运行的可靠性。这个轴向力一般由止推轴承来承担。轴向力往往是很大的,为了使止推轴承正常工作,就得设法把轴向力大部分平衡掉,从而保证止推轴承的可靠性。(5)推力盘。推力盘的作用是将转子上所剩余的轴向推力传递给固定的推力轴承,推力盘的结构如图6—5所示。推力盘与推力轴承的接触表面都应精加工,并要求接触表面间有一定的润滑油,确保轴承不致因剧烈摩擦而损坏。图6—5推力盘(6)轴套、固定环和卡环。(7)联轴器。(8)固定元件。离心式空压机的固定元件有吸气室、扩压器、弯道、回流器及蜗壳等,它们的作用主要是把气体从前一元件引到后一元件去,并使之具有一定的速度和方向。固定元件对整个压缩机的工作效率有相当大的影响。(9)密封装置。在离心式空压机中,转子与固定元件之间存在着间隙,气缸内的高压气体会从间隙处泄漏,为了避免这一现象,常在气缸两端设有前后轴封,在气缸内部设有轴封、平衡盘密封和叶轮的轮盖密封。气缸两端(高压端和低压端)密封分别用来防止气缸内高压气体向外泄漏和外界空气向气缸内渗入,气缸内的轴封用来防止级间高压气体的泄漏,平衡盘密封用来防止高压侧的气体泄漏到低压侧,轮盖密封用来防止同级气体回流。(10)轴承。离心式空压机的轴承按其受力方向可分为径向轴承和推力轴承,它们都是滑动轴承。滑动轴承能在重载荷、高转速的条件下工作,并且有噪声小、寿命长、运转平稳等优点。利用转子高速旋转,把油带进轴承,形成油膜,产生油压,从而使转子表面与轴承完全隔开,以实现液体摩擦。承受外载荷的轴承称为动压轴承,离心压缩机大多数采用这种轴承。动压轴承采用油膜润滑,即轴承及轴颈的工作表面完全被一层稳定油膜隔开,从而使轴颈与轴承表面之间实现液体摩擦,其摩擦系数很小,约为0.0015~0.003。3.段和级为了节省压缩机的耗功,压缩机常常有中间冷却器,中间冷却器把全部级分成几个段。在每段里,有一个或几个级组成。每个级是由一个叶轮及其相配合的固定零件所构成。对于离心式空压机,从基本结构上来看,它可分为中间级和末级两种。图6—12中第1级表示了中间级的形式,它是由叶轮、扩压器、弯道和回流器组成。气体经过中间级后,将直接流到下一级继续进行增压。在离心式空压机的每一个段里,除了段中的最后一级外,其余都属于中间级。图6—12中第2级表示了末级的形式,它是由叶轮、扩压器、蜗室等组成。气体经过这一级增压后,将排出机外,流到冷却器进行冷却,或送往排气管道输出。对于这两种级的结构形式来说,叶轮是这两种级所共同具有的,而只是在固定元件上有所不同。对于末级来说,它是以蜗室取代中间级的弯道和回流器,有时还取代了级中的扩压器。图6—12离心式空压机简图6.1.2离心式空压机的维护与修理1.离心式空压机维护的内容欲保证离心式空压机取得长周期无故障的运行效果,必须做好机组的使用维护工作,根据机组使用操作情况的差异,其维护工作的内容有以下几个方面:(1)润滑系统的维护。按工艺规程规定的时间,检查润滑系统各部位的温度、压力、压差和液位的指示值,发现偏离操作指标现象时,要及时进行调节,以利于润滑系统的正常运行。(2)主机的维护。主机是检查维护的主体,要按规定时间,严格检查各轴承的振动、温升、回油、转速和轴位移的情况,如发现偏离操作指标规定范围,要采取有效措施,排除故障因素,使主机运行转为正常。(3)防冻防凝的工作。应做好设备、阀门和管线的防冻、防凝工作,避免设备冻坏、管线堵塞,影响生产。(4)文明生产。根据检查情况,及时处理发现的问题,排除设备的脏、松、乱、缺现象,提高设备运行的可靠性。经常清扫环境和设备的卫生,做到文明生产。2.设备维护工作的要求设备的维护工作是设备稳定运行、降低维修费用、提高经济效益的有效措施,因此,应从以下几方面做好设备的维护工作:(1)加强维护人员的技术培训,提高其技术素质,使每个操作人员,都能掌握设备的结构特点、工作性能以及使用维护要求。(2)根据设备的结构特点、工作性能和使用环境情况,制定符合设备结构特点、满足设备工作性能和使用环境要求的操作维护规程,以便指导操作维护人员的日常工作。避免设备在超温、超压、超负荷和超转速的状态下运行。(3)根据设备运行状况和工艺系统调整操作、稳定运行的需要,制定严格的巡回检查制度。按巡回检查路线和要求,对设备的振动、温升、位移和工艺操作指标进行认真检查,做好操作记录,要认真处理、及时调节,使设备的技术状况和运行状态均处于最佳程度。

(4)根据设备润滑的“五定”和润滑油“三级过滤”制度的规定,认真做好“五定”和“三级过滤”工作,保证润滑油质量,改善润滑条件,使设备在液体润滑状态下平稳运行。(5)根据大型机组设备结构复杂、涉及专业较多的特点,制定奖惩条例,提高职工和技术人员工作的积极性和责任心,使机组平衡运行有一个严密的组织管理体系。3.润滑油阻塞的原因、后果与处理方法润滑油是轴承形成液体润滑、浮环形成油膜密封的物质条件,是机组稳定运行的命脉,但是经常由于下列原因,造成润滑油阻塞,影响机组的正常运行。

(1)机组在安装或检查过程中,润滑系统设备、阀门和管路清理不彻底,其内部残留有焊渣、药皮及其他固体颗粒,当润滑油开始循环时,随油流进入过滤器,造成过滤器阻塞。(2)润滑油由油桶加至油箱过程中,没有严格执行“三级过滤”制度,或加油设施各环节由于管理不善造成污染,污染物在加油过程带入油箱,油系统循环时造成过滤器的阻塞。(3)冬季开车,油系统启动时没有加热,油温低、黏度大,过滤网易产生阻塞。(4)机组运行过程中,气体介质中的H2S等腐蚀性气体会窜入润滑油系统,腐蚀系统设备、阀门和管线,产生腐蚀产物,并随循环油流进入过滤器,造成过滤器阻塞。鉴于过滤器阻塞会造成过滤器变形、轴瓦和浮环烧坏以及停机等故障,因此,过滤器阻塞时,应及时按下列方法处理:(1)将阻塞的过滤器切除,将备用过滤器投用;(2)拆除过滤器端盖,取出过滤芯子,用煤油或其他清洗剂,清除过滤芯子表面附着的污染物,用风吹干,细装备用。6.1.3离心式空压机的试运转及验收离心式空压机大修后必须进行检修和试运转。1.离心式空压机解体检修离心式空压机解体检修包括原动机大修、齿轮箱大修、压缩机和辅助系统设备大修等。各单体设备大修包括:零件清洗、损坏零件更换、各部位间隙调整以及机组监视和保护措施的校核和整定等。检修工作常是在时间紧、任务重的情况下进行的,为了检查和考核设备检修质量、提高机组长周期安全运行的可靠性、减少设备事故、增加企业效益,设备大修后一定要进行试运转。2.机组试运转应具备的条件(1)主机和辅助系统设备的检修工作结束,并达到了“工完料净场地清”的标准。(2)主机和辅助系统设备的检修质量,经检查符合规范标准。(3)润滑油系统油冲洗合格,并已注入适量的机组所需牌号的油品。(4)电气和仪表系统检修调校工作结束,各部位温度计、压力表等配备齐全。(5)密封空气和冷却水管线经检查符合干净、密封和阀门灵活的标准。(6)润滑油系统的设备、阀门经试运转考核满足生产要求,仪表和电气的调节、控制和保护元件的性能经试运转考核达到灵活好用。满足以上6项条件后,主机可启动进行试运转。3.润滑油系统试运转验收的标准润滑油系统是主机安全运行的重要保证之一,一般均设有润滑油温度、压力参数不到限主机启动联锁,润滑油压力参数越限辅助油泵自启动联锁以及润滑油温度、压力参数越限主机自停机联锁等保护措施,同时还设有润滑油温度、压力、压差和液位等参数越限时声光报警信号。因此,润滑油系统试运验收应按下列标准进行:(1)润滑油温度和压力参数能超越主机启动联锁设定值,解除主机启动联锁制约。(2)润滑油压力超越辅助油泵自启动设定值时,辅助油泵可及时启动投入运行,并有声光报警信号给出。(3)润滑油温度和压力超越主机自停机联锁设定值时,主机自停机联锁投用,主机立即自动停返,并发出相应的声光报警信号。(4)润滑油温度、压力、压差和液位等参数超越声光报警设定值时,有相应的声光报警信号发出。以上验收标准,只提出了试运转验收项目和参数名称,其参数的设定值,可按照各单位设备自身的特性设定。4.离心式空压机试车的步骤(1)润滑系统的试车。润滑系统内部的清洁是保证机组正常运转的首要条件,因此在正式试车前,必须首先进行润滑系统的清洗试车。润滑系统试车是用电动油泵来进行的。电动机、增速器和压缩机三部分单独循环清洗不少于8h,直到清洁为止,然后三部分同时循环清洗不少于8h,直到清洁为止。清洗后,将脏油全部倒出,再装入合格的润滑油。(2)电动机的试车。由电气人员负责进行检查和试车。试车分为两个阶段进行:首先点动10~15s,以便检查电动机的声音是否正常,有无冲击碰撞现象,旋转方向是否正确等;然后连续运转8h,检查电流电压指示情况和电动振动情况,电动机温度不得超过75℃,轴承温度不得超过65℃,油压应保持0.08~0.12MPa(表压)。(3)电动机与增速器的联动试车。试车分四个阶段进行:首先点动10~15s,检查齿轮副啮合时有无冲击杂音;运转5min,检查增速器与电动机声音是否正常,有无振动和发热情况,检查各轴承供油和温度上升情况;运转3min,进行全面检查;运转4h,再进行全面检查。(4)压缩机的无负荷试车。无负荷试车前,应将进气管路上的蝶阀(节流门)开启15°~20°,将排气管上的闸阀关闭,将放空管路上的手动放空闸阀打开,使试车时空气不受压缩而直接排入大气。此外,应先开启电动油泵供油,打开冷却系统的阀门。试车分四个阶段进行:首先点动10~15s,检查增速器、压缩机内部声音是否正常,有无振动,检查推力轴承窜动情况;运转5min,检查运转有无杂音,检查轴承温度不能超过65℃,检查油温须保持35~45℃;运转30min,检查压缩机振幅不能大于0.02mm,运转声音应正常,油温、油压和轴承温度应正常;连续运转8h,进行全面检查。(5)压缩机的负荷试车。负荷试车前,进排气管路上各阀门的开闭情况与无负荷试车时相同,供油、供水的情况也一样。试车分两个阶段进行:第一次开动1min,检查各部有无异响及振动,有无碰击现象;第二次开动达到正常转速后,首先无负荷运转1h,检查是否可按规定加负荷,在满负荷及设计压力下连续运转24h。6.2高压电动机空气压缩机尽管结构完备,但它是不能独立工作的,必须由电机带动它才能工作。那么与它相连的电动机的结构又是怎样的呢?高压电动机属于三相异步电动机。普通三相异步电动机的额定电压一般为380V,而高压电动机的额定电压为10kV,高压电动机的名称由此而得来。除额定电压与普通电动机不同外,其结构组成及工作原理与普通电动机是完全一样的。三相异步电动机也叫感应电动机,主要由定子和转子两个部分组成,转子又可分为鼠笼式和绕线式两种,如图6—13所示为三相鼠笼式电动机的结构。图6—13三相鼠笼式电动机的结构示意图6.2.1定子定子是用来产生旋转磁场的,一般由定子铁芯、定子绕组和机壳(包括机座、端盖)三部分组成。1.定子铁芯定子铁芯是磁路的一部分,它由0.5mm厚的硅钢片叠压而成,片与片之间彼此绝缘,以减少涡流损失。每张硅钢片的内圆都冲有定子槽,用来放置绕组。硅钢片叠压之后成为一个整体铁芯,固定于机座内。对于大中型的异步电动机,为了使铁芯中的热图6—14定子槽1—槽楔;2,3—槽绝缘;4—层间绝缘量能更有效的散发出去,在铁芯中设有径向通风沟(或叫风道)。2.定子绕组定子绕组是电机的电路部分,由许多线圈连接而成,每个线圈有两个有效边,分别放在两个槽内。我国生产的100kW以下的JO2型异步电动机,定子槽和转子槽均采用半闭口槽,如图6—14所示。导体与铁芯之间必须要有槽绝缘,如果是双层绕组,两层之间还要有层间绝缘,见图6—14。槽内的导线用槽楔固定在槽内,槽楔是用竹板或层压板做成。近年来我国研制的溶槽绝缘可直接作为槽绝缘,使槽的利用率提高。3.机壳机壳是电机机械结构的组成部分,主要作用是固定和支撑定子铁芯。三相异步电动机一般都采用铸铁机座,也有用钢板卷焊而成。根据不同的冷却方式而采用不同的机座形式。JO2型异步电动机定子铁芯紧贴在机座内壁上,电机损耗热量通过传导给机座,再由机座表面散到空气中,因此封闭式电机机座的表面有散热筋片来增大散热面积。对J和J2型电机来说,机座两侧开有通风孔,使外面的空气可以直接冷却电机内部。6.2.2转子转子是电动机的转动部分,它的功能是带动其他机械设备转动做功。转子由转子铁芯、转子绕组和转轴三部分组成。1.鼠笼式转子它的槽内放置有绝缘的裸铜条,铜条的两端用短路环焊接起来形成一个鼠笼式的样子。中小型鼠笼式电动机一般都采用在转子槽中浇铸熔化了的铝铸成笼形,同时在端环上铸出叶片作为冷却的风扇,如图6—15所示为鼠笼式转子示意图。图6—15鼠笼式转子示意图2.绕线式转子绕线式电动机转子的外形结构如图6—16所示。绕线式转子由绝缘导线制成绕组,嵌入转子铁芯槽内,接成对称的三相绕组,一般接成星形。三相引出线接固定在转轴上的三个互相绝缘的滑环,由滑环上的电刷引出与外加变阻器相连接,其接线示意图如图6—17所示。图6—16绕线式电动机转子的外形结构示意图图6—17绕线式电动机转子接线示意图6.3空气储罐及压缩空气后处理设备压缩空气净化设备就是能对压缩空气进行净化处理的设备,也称压缩空气后处理设备。空压机排出的压缩空气含有水分、微量的杂质和微量的油分。压缩空气的应用领域很广,当应用工艺对压缩空气品质有要求时,就必须配置压缩空气净化设备。因此,应根据应用工艺的要求合理选配净化设备。常用的净化设备有:空气储罐、干燥器(冷冻式和吸附式)和过滤器三种。6.3.1空气储罐的作用和选配1.空气储罐的作用(1)储存压缩空气。(2)缓冲压力。因压缩机排出的空气压力有一定波动,加装空气储罐后,能使用气端的压缩空气压力更稳定。(3)预除水。空气中部分蒸汽经压缩机压缩后已形成液态的水滴,这些水滴经过空气储罐时大部分会沉积在空气储罐底部,空气储罐底部有一个排污阀,可通过手动或自动将水排出。2.空气储罐的选配选配空气储罐压力应与空压机的工作压力一致,容积大小约为空压机容积流量的1/10~1/5。环境条件允许的话,可选择大容积的空气储罐,有助于储存更多压缩空气和更好地预除水。空气储罐的选型如表6—1所示。6.3.2干燥器的作用和选配干燥器又分为:冷冻式、吸附式(也称无热再生式)、微加热式和组合式等几种。常用的是冷冻式干燥器。1.冷冻式干燥器的作用和选配因压缩空气中含有100%相对湿度的水分,随着管道的冷却,其中水分将析出,从而给用气设备带来许多弊端。冷冻式干燥器就是利用制冷技术将压缩空气强制冷却到要求的露点温度(2~10℃),从而将其中所含的蒸汽冷凝成液滴,由排水器排出机外的干燥设备。选配时处理量与空压机的容积流量相接近,工作压力和空压机的工作压力相当即可。在一些对压缩空气品质要求较高的行业,不适宜选配冷冻式干燥器,必须选配吸附式干燥器或组合式干燥器。2.吸附式、微加热式和组合式干燥器的作用和选配(1)吸附式干燥器是引用变压吸附原理,采用双塔罐结构,塔罐内装有若干量的干燥剂(氧化铝),当压缩空气进入塔罐内与干燥剂接触时,利用变压吸附原理干燥压缩空气,露点温度可达到-40℃以下。(2)吸附式干燥器的规格选配与冷冻式干燥器的规格选配相似。6.3.3过滤器的作用和选配压缩空气中除含有水分外,还有油分、粉尘和各种异味成分,用物理方法过滤除去这些压缩空气污染物的设备叫过滤器。选配过滤器必须按过滤精度等级顺序逐级增加,不能跳过前面的过滤等级而直接选配后面的过滤等级,例如:必须先装前过滤器,才能再装后过滤器,然后是精过滤器、除味活性炭过滤器、除菌过滤器。过滤器流量的选配与空压机容积流量相当即可。

工业用水系统7.1加压泵加压泵是一种液体输送设备,具有结构简单紧凑、使用方便、运转可靠、适用范围广等特点。7.1.1加压泵的工作原理图7—1所示为从储槽内吸入液体的加压泵装置示意图。由一组后弯叶片组成的叶轮置于具有蜗壳形通道的泵壳内,叶轮被紧固在泵轴上。泵壳中央的吸入口与吸入管路相连接,泵壳侧边的