发酵车间设计和糖化车间设计的区别

白酒厂车间设计，主体车间应该是发酵窖封车间，而不是制曲车间，曲是白酒的主要辅料，是作为糖化用的酶系。

制曲车间一般分制曲成型、培养与成曲堆放三个区域。传统制曲采用原料粉碎后，人工踩踏成型，成型后进行入室堆放培养。新工艺则采用机械成型，然后也是入室堆放。成型区域的大小不是很重要，只要能满足人员工作即可。曲房则要根据白酒产量的大小而定。曲房的设计大多采用半圆形房顶，下设长方形面积，一般以一天的制曲量为一房，以便堆积培养时能分别控制与管理。前后有可控制开闭的窗户，以便控制温度与湿度。曲房两边要设置浅水沟，以便接排从上部圆顶下来的发酵培养时的冷凝水。经发酵培养后的成曲，可移到其它通风良好的空房中保存备用。

所以制曲车间设计时曲块成型、与成曲堆放的区域房子没有特别的要求，原料粉碎车间可布置为单层或二层，主要是要使操作方便，并与成型机顺利连接。如果是人工成型则无所谓。培养用的曲房是有大小高低的要求的。一般为3米宽，8～10米进深，2米高上方加直径3米的半圆造型，墙与圆顶最好用一定的保温材料。具体请参阅有关书籍。

不好意思，只能给个流程：

年产30万吨啤酒的发酵车间设计

1 每年生产280天

，成品酒为10度

2定额指标：

原料利用率：98。5%

麦芽水分：5%

大米水分：13%

无水麦芽浸出率：75%

无水大米浸出率：95%

3 各级段损失率：

麦汁冷却澄清损失：热麦汁量的8%

主发酵损失：冷麦汁的2。5%

过滤和罐装损失：啤酒量的3。5%

三，设计任务：

1确定原料配比

2进行方法论证，确定生产方案，生产工艺

3确定原料的配比和生产方案进行物料和热量衡算，列出啤酒生产的衡算表

4，进行设备计算：确定发酵罐的体积和高径比，计算其尺寸

5．画出整个发酵车间带控制点的工艺图（CAD 电子文本）

6．画出发酵罐的设备图

补充：

第一章、工厂总体设计

说明

工作分析与岗位设计

工厂总平面设计

厂址选择

设计原则

工厂总平面设计

设计原则

说明

第二章啤酒生产工艺流程说明

第三章物料衡算

第三章热量衡算

第四章用水量计算

引言

啤酒含有17种氨基酸，多种维生素及碳水化合物、矿物盐等物质、每升啤酒的热量可达430卡，相当于6-7枚鸡蛋，0．75升牛奶或50克奶油，被世界营养协会组织列为营养食品，素有“液体面包”之誉。

现代科学研究表明，啤酒中所含各种成份、既有较高的营养价值又具良好的药疗效果，啤酒中酒精含量较低，10度黄啤酒含酒精3％左右，非但对胃和肝脏无损害，而且可平缓地促进人体血液循环；维生素B1、B6已能维持心脏正常活动，而烟酸则能扩张血管，故它们对心血管系统有益，可加速新陈代谢。

啤酒中的矿物盐，对人体组织细胞的代谢起着调节作用。有利于人体必需水分的摄取吸收，啤酒所含酒花素、既能促进唾液、胃液和胆汁分泌、健胃益脾，又可治疗肺和淋巴结核，还能促进伤口愈合和烧伤者痊愈。贫血患者常饮啤酒，能促进红细胞的生长，增强造血功能。神经衰弱者采用“啤酒疗法”即饭后半小时和睡前各饮啤酒半瓶（约320毫升），30日为一疗程，效果显著。特别是冬季饮用温啤酒，会使人周身发热，祛寒解乏，中、老年人最为适宜。

在中国建立最早的啤酒厂是俄国人在哈尔滨八王子建立的乌卢布列夫斯基啤酒厂,此后五年时间里,俄国、德国、捷克分别在哈尔滨建立另外三家啤酒厂。然而,我们啤酒业大力发展真正发生在1979年后十年,我国的啤酒工业每年以30%以上的高速度持续增长。80年代,我国的啤酒厂如雨后春笋般不断涌现,遍及神州大地。到1988年我国大陆啤酒厂家发展到813个,总产量达656.4万吨,仅次于美国、德国,名列第三,(到1993年跃居第二)短短十年,我国啤酒厂家增长9倍,产量增长17.6倍,从而我国成了名符其实的啤酒大国。

世界啤酒发展趋势最近，有关行业机构及刊物进行了一项世界啤酒发展趋势的调查，得出的结论是：在生活水平较高的西方世界，啤酒市场出现了持续的停滞；而在世界东方，有时却出现增长趋势。在许多工业化国家中，当啤酒的人均消费量停滞甚至降低时，啤酒的需求量和产量在东欧国家和中国却增长了。但是欧洲依然是世界最大的啤酒市场，而且人均消费量也最多。根据《Zenithinternationnal》分析，从1993－1999年，世界啤酒产量提高了12％。1999年，世界啤酒产量增长率第一次超过了1990年以来的3％，达到3.4％。据FH（IUT）deGelsnheim研究机构分析，2000年世界啤酒产量为13980万吨。在近20年时间里，世界啤酒人均消费量几乎没有变化；1996年为21.9升；1980年为20.9升；目前、人均消费量接近22.5升，但消费趋势是一直上升的。目前世界啤酒产量年增长250万吨左右。欧洲据《BraUWelt》专业刊物统计，世界人均啤酒消费量前三名的国家为：捷克（163升）；爱尔兰（150.5升）；德国（127.5升）。据《BarthRePOrt》报道，欧洲1999年的啤酒产量达到4694万吨，增长了33万吨；欧洲2000年啤酒总产量为4718万吨。荷兰是欧洲最大啤酒出口国，官方统计数字为122万吨以上。但要考虑到的是，由于一些国际品牌啤酒通常是以许可证的方式在国外生产，所以未被统计在出口数据中。西欧如同美国一样，啤酒消费量是较高的，但也有所下降。西欧人均啤酒消费量1992年为82.7升，1999年则为77.7升。1992年、西欧啤酒产量接近3247万吨，1999年约为3053万吨。西欧啤酒产量的1／3是德国生产的（1128万吨）。据德国啤酒酿造商联合会统计,德国目前是世界上拥有啤酒厂数量最多的国家，有1270家啤酒厂，而且德国的啤酒品种也最多，有5000种不同品种的啤酒。然而，德国人均啤酒消费量还是有所下降，1999年人均消费量为127.5升。东欧的啤酒业不断地创造新记录。如波兰的啤酒市场在不断增长。1993年波兰人均啤酒消费量为22升；1999年增长至58升；2000年为63升，年增长率为7％－13％。俄罗斯的饮料市场同样飞跃发展，1999年仅啤酒销售量就达到43亿升（增加了27，3％）。但是，俄罗斯人均啤酒消费量刚达到36升。非洲非洲的啤酒市场主要集中在南部。据纽约饮料销售公司报道：非洲啤酒产量只占世界啤酒产量4.5％。但是，非洲在1994－1998年间，啤酒产量的增长超过了16％。据《BarthRePOrt》报道：1997年，51个非洲国家中的47个国家共生产啤酒580万吨。目前，非洲大陆的啤酒产量仅达到615万吨；2000年为618万吨，年增长率润徊在3％左右。因此，非洲啤酒市场是令国外啤酒酿造商关注的市场。世界第四大啤酒酿造公司SAB和纳米比亚啤酒公司占据着非洲的啤酒市场。在非洲南部国家中的关税联合会中SAB占有95％的市场份额。在拥有l.2亿人口的尼日利亚，人均啤酒消费仅5.25升；而在南非啤酒的人均消费为60.5升。东南亚亚洲国家似乎已渡过了由于金融危机导致的衰退时期。中国是最重要的啤酒市场，中国的啤酒产量已由1998年的1900万吨，上升到2000年的2200万吨左右。在近9年中，中国已取代了德国在世界排名第二的位置。据中国酿酒工业协会透露，在2003年，中国啤酒产量将达到2400万一2500万吨。根据BIOS报道，亚洲的啤酒产量1999年已达到3180万吨以上，增长率为5％；2000年亚洲啤酒产量为3640万吨。亚洲第二大啤酒市场是日本。据BIOS报道，日本2000年啤酒产量达到7l0万吨。日本啤酒销售量相对稳定，大约有720万吨左右。日本最大的啤酒酿造商麒麟啤酒公司的专家预测：日本的啤酒和啤酒类饮料的人均消费量目前降低了3.5升，但到2003年将超过85.7升。北美和南美洲美洲饮料市场是个不断扩大的市场。1999年美洲人均啤酒消费量提高了5％。美国1999年的啤酒产量为2365万吨左右，1997年为2277万吨，其产量相当于德国啤酒产量的二倍多。据BIOS报道：美国2000年的啤酒产量为2325万吨。美国拥有世界上最大的啤酒酿造商百威啤酒公司，其年生产能力为1150万吨。在南美洲和中美洲，啤酒产量达到2150万吨左右。拉丁美洲的啤酒市场是世界上最巩固的市场；智利被看做是最有销路的国际市场之一。据《Brauwlt》杂志报道：1997年智利人均啤酒消费量仅27.35升。巴西人均啤酒消费量接近50升。在南美，人口在不断增长，但人均啤酒消费量依然低于平均数，因此，南美啤酒业还有一个良好的发展空间。在北美（美国和加拿大），啤酒消费市场在中期已趋于饱和。太平洋地区近年来，澳大利亚和大洋州的啤酒产量相对稳定，年产量约216万吨。大洋洲的啤酒市场由活跃在世界啤酒市场上的Foster（富士达）啤酒公司所垄断。

第一章、工厂总体设计

1.1说明

发酵工业是国民经济中的重要部门。在发酵工业建设基本战线上，工厂设计发挥着重要作用。设计工作是科学技术转化为生产力的一门综合性科学。它是扩大再生产，更新改造原有企业，增加产品品种，提高产品质量，节约能源和原材料，促进国民经济和社会发展的重要技术经济活动的组成部分。工厂设计在工程项目建设的整个过程中，是一个极其重要的环节，可以说在建设项目立项以后，设计前期工作和设计工作就成为建设中的关键，国民经济的发展，发展的效益和速度，都离不开工厂设计工作。

1.2设计工作原则：

（1）.设计工作要为要现代化建设这个中心，为这个中心服务。

（2）.设计工作必须认真进行调查研究。要学会查阅文献，收集设计必需的技术基础资料，加强技术经济的分析工作，深入调查，与同类型厂先进技术经济指标做比较，要善于从实际出发去分析研究问题。设计的技术经济指标以达到或超过国内同类型工厂生产实际平均水平为宜。

（3）.要解放思想，积极采用新技术，力求设计在技术上具有现实性和先进性，在经济上具有合理性。并根据设备和控制系统在资金和共货可能情况下，尽可能提高劳动生产率，逐步实现机械化，自动化。

（4）.设计必须结合实际，因地制宜，体现设计的通用性和独特性想结合的原则，不能千厂一貌。工厂生产规模，产品品种的确定，要适应国民经济的需要，要考虑资金来源，建厂地点，时间，三废综合利用等条件，并适当留有发展余地。

（5）.发酵工厂设计还应考虑采用微生物发酵的工厂的独特要求，既要注意到周围环境的清洁卫生，又要注意到工厂内车间之间对卫生，无菌，防火等条件的相互影响。另外，食品类发酵工厂，还应贯彻国家食品卫生法有关规定，充分体现卫生，优美，流畅，并能让参观者放心的原则。

（6）.合计工作必须加强计划性，个阶段工作要有明确的进度。本课题是设计年产30万吨的啤酒厂，其重点是糖化车间的工艺及其关键设备的设计与选型。本课题主要遵循以下原则：设计仔细，面面到位，考虑全面，尽量降低成本

1.3厂址选择

厂址选择是基本建设前期工作的重要环节，在工厂设计中有明显的政治经济技术的意义。厂址选择正确与否，不仅关系到建厂过程中能否以最省的投资费用，按质按量按期完成工厂设计中所提出的各项指标，而且对投产后的长期生产，技术管理和发展远景，都有着很大的影响，并同国家地区的工业布局和城市规划有着密切的关系厂址的选择应该作到深思熟虑和严谨从事。

1.3.1厂址选择原则

厂址选择一般包含地点和场地选择，地点选择就是对所建厂在某地区的方位极其所处的自然环境状况，进行勘察。场地选择就是对所建厂在某地点处的面积大小，场地外型及其潜藏的技术经济性，进行周密的调查，预测，对比分析，作为确定厂的依据。这两个概念选择厂址的一般原则如下：

（一）自然条件

1.地理位置选择厂址时应当了解所选厂址的方位及其与城镇的关系，周围地段的地理情况和在该处建厂的有利条件及不利条件。

2.地形、地势与地质现代化的发酵工厂，从原料到糖化到发酵到分离提取到精制，包装，是一条流水作业线。车间占地面积较大且多为矩形，因此要求厂址地形及外形整齐为好，最适宜者为矩形，这样，有利于工厂总平面的布置

3.水文要有丰富的水源，包括地表水，深层水（深井水），水库水（雨水），江河水（露天水）及泉水和城市自来水等根据发酵工厂的特点，水质要满足生产工艺要求，包括满足引用水质标准及酿造用水标准，硬水及软化水等。一般深井水及泉水的水量，水温，水质均较适宜；地表水，水库水，江河水的水量大而水质不高；城市自来水来源方便单价个不便宜。使用时要注意合理性与经济性。

4.气象气象资料是工厂总评面布置的重要依据之一，也是厂房设计和排水系统设计的主要依据。主要内容包括以下各项：

（1）.温湿度

（2）.降雨量

（3）.冬季积雪情况

（4）.冰冻期及地层冰冻深度、土壤温度

（5）.风玫瑰图及风级表等

（6）.最高最低气压及全年平均气压

（二）技术经济条件

1.原料供应与产品销售发酵工业产品品种繁多，原料范围广泛，有农，林，牧，水等天然资源，也有工业产品或副产品。选择厂址时应对原料的产地，供应，运输，储藏及其规格质量，化学成分等技术经济性状进行调查分析。所选的厂址应尽量接近原料产地，异地原料应保证供应方便，减少运输损失，进厂后须有相应的储备工艺，以保证正常生产，降低原料成本。

2.能源供应

电，热及燃料供应方便是选择厂址的重要原则之一。首先要对厂址与高压电网的距离，电源设备和电压等情况详细了解，以便确定输电方式和厂内变压配电所的位置。

结合而论，厂址选择的原则可归纳为依稀几项：

（1）厂址的位置要符合城市规划（供汽、供电、给排水、交通运输、职工文化生活、商业网点……）和微生物发酵工厂对环境的特殊要求。

（2）厂址的地区要接近原料、燃料基地和产品销售市场，还要接近水源和电源。

（3）具有良好的交通运输条件。

（4）场地有效利用系数较高，并有远景规划的最终总体布局。

（5）有一定的基建施工条件和投产后的协作条件。

（6）厂址选择要有利于三废处理，保证环境卫生。

1.3.1.2说明

要从个方面因素考虑厂址的选择，本设计的工厂选在连云经济开发区，选在郊区的地方，那里地势比较平坦，自然坡度不大，根据调查的资料表明，该地区的地下水丰富，水质符合本设计的工艺要求，并且该地区的工厂不多，特别是没什么大型的工厂，污染情况很轻。本设计所选择的厂址，交通便利，完全可以满足发酵工厂的大运输量问题。

1.3.2工厂总平面设计

1.3.2.1设计原则和基本要求

（1）总平面设计必须符合生产流程的要求。

（2）总平面设计应当将占地面积较大的生产主厂房布置在厂区的中心地带，以便其他部门为其配合服务。

（3）总平面设计应充分考虑地区主风向的影响，以次合理布置各建、构筑厂房及厂区位置。

（4）总平面设计应将人流、货流通道分开，避免交叉。

（5）总平面设计应遵从城市规划的要求。

（6）总平面设计必须符合国家有关规范和规定。

生物发酵车间的特点 生物发酵车间是耗能大户，因是从生产工艺选择、 设备选型布局到管道布置等均要考虑节能措施。 发酵过程生产周期较长，且为半连续过程，设备布 局和管道系统设计应规范、顺畅. 提炼过程多使用酸，碱及有机溶剂，土建设计需要 采取防腐和防火防爆措施。 发酵生产车间放热量大，排气点多，须重点考虑自 然通风、采光等措施。 须严格控制染菌，对生产环境须定期消毒灭菌并经 常更换所使用的消毒剂。一、设计任务 年产抗生素：17 t 年工作日：300 d 生产班制：每天三班，每班 8h 放罐单位：1050 u/mL 成品效价：590 u/mg 发酵周期：5.5 d 发酵罐装料系数：0.8二、生产工艺选择及流程设计采用该药厂成熟的工艺技术： 三级罐的岗位工艺流程 菌种在二级发酵罐中培养完成后，移种至发酵大罐内，在32--34℃下继续通气培养130h后放罐。发酵过程中，按糖氮代谢的实际情况补料，发酵第15--20h 第一次补料，第40h左右第二次补料，第70h左右第三次补料至足量，视代谢情况，后期适当补水。 工艺管道及仪表流程图 三、物料衡算和能量衡算3.1计算基础数据年工作日：330d；生产班制：3班，每班8h；一级种子罐：基础配料体积1m3；二级种子罐：基础配料体积5m3；发酵大罐：基础配料体积25m3。3.2 物料衡算发酵大罐物料平衡示意图3.3 能量衡算 四、设备选择4.1 设备选择的原则与发酵罐计算发 酵 罐4.2 二级种子罐、一级种子罐和补料罐的计算 五、车间平面布置 车间按工艺过程分为三个工序，即种子制备、 配料消毒及发酵，故车间由种子制备区、配料 区、发酵区、辅助区及人净更衣区组成。 车间的区域布置按工艺流程及工序划分要求， 合理布置，充分考虑发酵车间的自然通风和自 然采光措施。遵循操作方便、生产安全、维修 便利、布局美观的原则。 本车间为戊类厂房，其中更衣室、变电间等局 部为丙类，卫生等级属3、4 级。六、区域布置和工艺设备 布置的合理性论证车间平面布置图七，车间主管设计 和配管设计

1、按照生产工艺流程进行合理布局

一般来说，食品加工过程是原料—半成品—成品，加工车间须按照产品的加工进程顺序进行布局，即从非清洁到清洁环节过渡，不允许在加工流程中出现交叉和倒流。清洁区与非清洁区之间要采取相应的隔离措施，以便控制彼此间的人流和物流，从而避免产生交叉污染，加工品传递通过传递窗进行。

2、原料的处理与成品生产使用同一洁净区域

原料的接收、验收，原材料预处理和原料保管，全部生产加工过程直到成品入库，要求在一条生产流水线上，杜绝生产加工过程的交污染。

3、无菌洁净车间的空间要与生产相适应

洁净车间的大小依需要而定，一般情况下，生产净化车间内的加工人员的人均拥有面积（除设备外）不少于1.5 平方米。过于拥挤的净化车间，不仅妨碍生产操作，而且人员之间的相互碰撞，人员工作服与生产设备的接触，很容易造成产品污染。另外，车间内的墙壁应光滑无死角，以便清洗和消毒。洁净车间应为密闭式并保持车间静压差为正压，设置空气消毒用的紫外线灯、臭氧杀菌、空气过滤净化器和空气净化装置。

4、生产区、生活区和厂前区布局合理

生活区(包括宿舍、食堂、浴室等)应位于生产区的上风向。厂前区(包括传达室、办公楼、停车场、车库等)要与生产区分开。物流通道和产尘量大的建筑，如锅炉房，要建在厂区常年主导风向的下风侧。相互有影响的生产工艺，不宜设在同一建筑物内时，各自生产区域之间应有有效的隔断措施。生产发酵产品应具备专用发酵车间。

一．啤酒工厂设计

(重点为糖化，发酵车间)

基础数据： 生产规模： 50，000吨／年(或100，000吨／年)

产品规格： 12度(或10度)淡色啤酒

生产天数： 300天／年

原料配比： 麦芽：大米=70：30

原料利用率： 98％

麦芽水分： 6％； 大米水分： 12％

无水麦芽浸出率78％； 无水大米浸出率：90％

啤酒损失率(对热麦汁)： 冷却损失：7％；

发酵损失：1.5％； 过滤损失：1.5％：

装瓶损失：2％； 总损失： 12％

糖化次数： 生产旺季(150天) 8次／天

生产淡季(150天) 4次／天

工艺指标： 由具体指导老师下达。

设计内容： 1．根据以上设计任务，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料，工艺参数与数据，进行生产方法的选择，工艺流程与工艺条件的确定与论证。

2．工艺计算：全厂的物料衡算；糖化车间的热量衡算(即蒸汽耗量的计算)；水用量的计算；发酵车间耗冷量计算。

3．糖化车间、发酵车间设备的选型计算：包括设备的 容量，数量，主要的外形尺寸。

4．选择其中某一重点设备进行单体设备的详细化工计算与设计。

设计要求： 1．根据以上设计内容，书写设计说明书(以《发酵工厂工艺设计概论》P．254车间初步设计说明书的编写要求书写)。

2．完成图纸两张(1号图纸)：全厂工艺流程图(初步设计阶段)，重点单体设备总装图。

二、酒精工厂设计

(重点为蒸煮糖化车间)

基础数据：生产规模： 20，000吨／年（50，000吨／年）

产品规格： 国标食用酒精

生产方法： 以薯干为原料，双酶糖化，连续蒸煮，间歇发酵；三塔蒸馏

副产品： 次级酒精(成品酒精的3％)杂醇油(成品酒精的O.6％)

原料： 薯干(含淀粉68％，水分12％)

酶用量： 高温一淀粉酶(20，000U／m1)：10 U／g原料

糖化酶(100，000U／m1)：150 U／g原料(糖化醪)

300 U／g原料(酒母醪)

硫酸铵用量： 7kg／吨酒精

硫酸用量： 5kg／吨酒精

蒸煮醪粉料加水比： 1：2.5

发酵成熟醪酒精含量：11％(V)

酒母醪接种量： 糖化醪的10％(V)

酒母醪的组成： 65％为液化蒸煮醪，35％为糖化剂与水

发酵罐酒精捕集器用水：发酵成熟醪5％

发酵罐洗罐用水：发酵成熟醪的2％

生产过程淀粉总损失率： 9％

蒸馏效率： 98％

全年生产天数： 320天

(其他工艺指标由具体指导老师下达。)

设计内容：1．根据设计任务，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料及工艺参数，进行生产方法的选择与比较，工艺流程与工艺条件的确定和论证。

2.工艺计算：全厂的物料衡算；连续蒸煮及蒸馏蒸汽耗 量的计算；蒸馏车间水用量的衡算。

3.蒸煮糖化车间(或蒸馏车间)的生产设备选型计算：包括设备的选型，容量，数量及主要的外形尺寸。

4.选择一重点设备进行单体设备的详细化工设计与计算

设计要求：1.根据以上设计内容书写设计说明书(以《发酵工厂工艺设计概论》车间初步设计说明书的编写要求书写)。

2.完成二张图纸(1号图纸)蒸煮糖化车间(或蒸馏车间)工艺流程图；重点单体设备总装图。

发酵工厂设计 2002.10

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三、味精工厂设计

(重点为发酵车间)

基础数据：生产规模： 1万吨／年(或2万吨／年)

生产规格： 纯度为99％的味精

生产方法： 以工业淀粉为原料、双酶法糖化、流加糖发

酵，低温浓缩、等电提取

生产天数： 300天／年 倒罐率： O.5％

发酵周期：40-42小时 生产周期：48-50小时

种子发酵周期：8-10小时

种子生产周期：12-16小时

发酵醪初糖浓度： 15％(W／V)

流加糖浓度：45％(W／V)

发酵谷氨酸产率： 10％ 糖酸转化率： 56％

淀粉糖转化率： 98％ 谷氨酸提取收率： 92％

味精对谷氨酸的精制收率：112％

原料淀粉含量：86％ 发酵罐接种量： 10％

发酵罐填充系数： 75％

发酵培养基(W/V)： 水解糖：15％，糖蜜：O.3％，玉米浆：O.2%，MgS04 0.04％，KCl．O.12％，Na2HP04：O.16%，尿素：4％，消泡剂：0.04％

种子培养基(W/V)： 水解糖：2.5％，糖蜜：2％，玉米浆：l %，MgS04 0.04％，K2HP04：0.1％，尿素：0.35％，消泡剂：、0.03％

设计内容：1．根据设计任务查阅有关文献，收集必要的技术资料与工艺数据，进行生产方法的选择比较，生产工艺流程与工艺条件的确定与论证。

2．工艺计算：全厂的物料衡算；发酵车间的热量蘅算（蒸汽耗量的计算)；无菌空气耗量的计算。

3．发酵车间(包括糖液连消)生产设备的选型计算(包括设备的容量、数量、主要外形尺寸)。

4．选择一重点设备进行单体设备的详细化工设计与计算。

设计要求：1．根据以上设计内容，书写设计说明书(以《发酵工厂工艺设计概论》P.254车间初步设计说明书的编写要求书写)。

2．完成图纸两张(一号图纸)，发酵车间工艺流程图(包括糖液连消)，重点单体设备总装图。

四、酶制剂工厂设计

(重点糖化酶车间)

基础数据：生产规模：1000M3／年(或3000 M3／年)

产品规格：食品级液体糖化酶(50,000U／m1)

生产天数：180天(其他时间生产其他酶)

罐发酵单位：25,000U／ml 提取总收率：82％

发酵罐装料系数：85％ 生产周期：8天

发酵培养基： 玉米淀粉：22％； 豆饼粉：4％；

玉米浆： 1％；(NH4)2S04：O.4％；NaHP04：O：1％；接种量： 10%

种子培养基： (培养周期4-6天)

麦芽糊精： 4％；玉米浆：1％；(NH4)2S04：0.2％ KHP04：O.2％

设计内容： 1．根据设计任务，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料，工艺参数，进行生产方法的选择比较，工艺流程与工艺条件确定的论证。

2．工艺计算：全厂的物料衡算，发酵车间的热量衡算，无菌空气用量的计算。

3.糖化酶生产设备的选型计算(包括设备的容量、数量、主要的外形尺寸)。

4．选择一重点设备进行单体设备的详细的化工计算与设计。

设计要求： 1．根据以上设计内容书写设计说明书(以《发酵工厂工艺设计概论》P．254车间初步设计说明书的编写要求书写)。

2．完成图纸二张(1号图纸)：全厂工艺流程图(初步设计阶段)：重点单体设备总装图。

一．啤酒工厂设计

(重点为糖化，发酵车间)

基础数据： 生产规模： 50，000吨／年(或100，000吨／年)

产品规格： 12度(或10度)淡色啤酒

生产天数： 300天／年

原料配比： 麦芽：大米=70：30

原料利用率： 98％

麦芽水分： 6％； 大米水分： 12％

无水麦芽浸出率78％； 无水大米浸出率：90％

啤酒损失率(对热麦汁)： 冷却损失：7％；

发酵损失：1.5％； 过滤损失：1.5％：

装瓶损失：2％； 总损失： 12％

糖化次数： 生产旺季(150天) 8次／天

生产淡季(150天) 4次／天

工艺指标： 由具体指导老师下达。

设计内容： 1．根据以上设计任务，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料，工艺参数与数据，进行生产方法的选择，工艺流程与工艺条件的确定与论证。

2．工艺计算：全厂的物料衡算；糖化车间的热量衡算(即蒸汽耗量的计算)；水用量的计算；发酵车间耗冷量计算。

3．糖化车间、发酵车间设备的选型计算：包括设备的 容量，数量，主要的外形尺寸。

4．选择其中某一重点设备进行单体设备的详细化工计算与设计。

设计要求： 1．根据以上设计内容，书写设计说明书(以《发酵工厂工艺设计概论》P．254车间初步设计说明书的编写要求书写)。

2．完成图纸两张(1号图纸)：全厂工艺流程图(初步设计阶段)，重点单体设备总装图。

二、酒精工厂设计

(重点为蒸煮糖化车间)

基础数据：生产规模： 20，000吨／年（50，000吨／年）

产品规格： 国标食用酒精

生产方法： 以薯干为原料，双酶糖化，连续蒸煮，间歇发酵；三塔蒸馏

副产品： 次级酒精(成品酒精的3％)杂醇油(成品酒精的O.6％)

原料： 薯干(含淀粉68％，水分12％)

酶用量： 高温一淀粉酶(20，000U／m1)：10 U／g原料

糖化酶(100，000U／m1)：150 U／g原料(糖化醪)

300 U／g原料(酒母醪)

硫酸铵用量： 7kg／吨酒精

硫酸用量： 5kg／吨酒精

蒸煮醪粉料加水比： 1：2.5

发酵成熟醪酒精含量：11％(V)

酒母醪接种量： 糖化醪的10％(V)

酒母醪的组成： 65％为液化蒸煮醪，35％为糖化剂与水

发酵罐酒精捕集器用水：发酵成熟醪5％

发酵罐洗罐用水：发酵成熟醪的2％

生产过程淀粉总损失率： 9％

蒸馏效率： 98％

全年生产天数： 320天

(其他工艺指标由具体指导老师下达。)

设计内容：1．根据设计任务，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料及工艺参数，进行生产方法的选择与比较，工艺流程与工艺条件的确定和论证。

2.工艺计算：全厂的物料衡算；连续蒸煮及蒸馏蒸汽耗 量的计算；蒸馏车间水用量的衡算。

3.蒸煮糖化车间(或蒸馏车间)的生产设备选型计算：包括设备的选型，容量，数量及主要的外形尺寸。

4.选择一重点设备进行单体设备的详细化工设计与计算

设计要求：1.根据以上设计内容书写设计说明书(以《发酵工厂工艺设计概论》车间初步设计说明书的编写要求书写)。

2.完成二张图纸(1号图纸)蒸煮糖化车间(或蒸馏车间)工艺流程图；重点单体设备总装图。

发酵工厂设计 2002.10

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三、味精工厂设计

(重点为发酵车间)

基础数据：生产规模： 1万吨／年(或2万吨／年)

生产规格： 纯度为99％的味精

生产方法： 以工业淀粉为原料、双酶法糖化、流加糖发

酵，低温浓缩、等电提取

生产天数： 300天／年 倒罐率： O.5％

发酵周期：40-42小时 生产周期：48-50小时

种子发酵周期：8-10小时

种子生产周期：12-16小时

发酵醪初糖浓度： 15％(W／V)

流加糖浓度：45％(W／V)

发酵谷氨酸产率： 10％ 糖酸转化率： 56％

淀粉糖转化率： 98％ 谷氨酸提取收率： 92％

味精对谷氨酸的精制收率：112％

原料淀粉含量：86％ 发酵罐接种量： 10％

发酵罐填充系数： 75％

发酵培养基(W/V)： 水解糖：15％，糖蜜：O.3％，玉米浆：O.2%，MgS04 0.04％，KCl．O.12％，Na2HP04：O.16%，尿素：4％，消泡剂：0.04％

种子培养基(W/V)： 水解糖：2.5％，糖蜜：2％，玉米浆：l %，MgS04 0.04％，K2HP04：0.1％，尿素：0.35％，消泡剂：、0.03％

设计内容：1．根据设计任务查阅有关文献，收集必要的技术资料与工艺数据，进行生产方法的选择比较，生产工艺流程与工艺条件的确定与论证。

2．工艺计算：全厂的物料衡算；发酵车间的热量蘅算（蒸汽耗量的计算)；无菌空气耗量的计算。

3．发酵车间(包括糖液连消)生产设备的选型计算(包括设备的容量、数量、主要外形尺寸)。

4．选择一重点设备进行单体设备的详细化工设计与计算。

设计要求：1．根据以上设计内容，书写设计说明书(以《发酵工厂工艺设计概论》P.254车间初步设计说明书的编写要求书写)。

2．完成图纸两张(一号图纸)，发酵车间工艺流程图(包括糖液连消)，重点单体设备总装图。

四、酶制剂工厂设计

(重点糖化酶车间)

基础数据：生产规模：1000M3／年(或3000 M3／年)

产品规格：食品级液体糖化酶(50,000U／m1)

生产天数：180天(其他时间生产其他酶)

罐发酵单位：25,000U／ml 提取总收率：82％

发酵罐装料系数：85％ 生产周期：8天

发酵培养基： 玉米淀粉：22％； 豆饼粉：4％；

玉米浆： 1％；(NH4)2S04：O.4％；NaHP04：O：1％；接种量： 10%

种子培养基： (培养周期4-6天)

麦芽糊精： 4％；玉米浆：1％；(NH4)2S04：0.2％ KHP04：O.2％

设计内容： 1．根据设计任务，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料，工艺参数，进行生产方法的选择比较，工艺流程与工艺条件确定的论证。

2．工艺计算：全厂的物料衡算，发酵车间的热量衡算，无菌空气用量的计算。

3.糖化酶生产设备的选型计算(包括设备的容量、数量、主要的外形尺寸)。

4．选择一重点设备进行单体设备的详细的化工计算与设计。

设计要求： 1．根据以上设计内容书写设计说明书(以《发酵工厂工艺设计概论》P．254车间初步设计说明书的编写要求书写)。

2．完成图纸二张(1号图纸)：全厂工艺流程图(初步设计阶段)：重点单体设备总装图。

年产1000吨丙酮酸工厂设计可行性报告

摘要

对年产1000吨丙酮酸生产线的公用工程部分进行设计，解决无菌空气、冷冻水、蒸汽的供给问题，满足工艺生产的各项需要。

结合工厂工艺设计的物料衡算、能量衡算等计算数据，按给定具体工艺要求，进行公用工程配套设计计算。在此基础上绘制流程图并开展通用设备选型、非标设备设计同时进行公用工程平面布置设计。经过对各设备的比较、论证，选择最适合工艺流程的公用工程设备，以达到优化资源配置的同时能够做到对环境的污染最小，对能源的浪费最少。

关键字：丙酮酸 发酵 工厂设计

1.1 项目简介 2

1.1 .1 建设项目名称： 2

1.1.2 建设规模、生产方法和工作制度 2

1.1.3 厂址选择及其自然条件 2

1.1.4 公用工程供应条件 3

2.1 丙酮酸发酵生产公用工程设计 3

第二章 空气系统设计 3

1.1 空气系统流程 3

1.1.1 空气的预处理 3

1.1.2 空气除菌流程 4

2.1 空气系统工艺计算 5

2.1.1发酵车间无菌空气高峰需求量 6

2.1.2 发酵车间无菌空气年耗量 6

3.1 空气系统设备选型 6

3.11 布袋粗过滤器 6

3.1.2 空气压缩机 6

3.1.3 旋风分离器 7

3.1.4 空气储罐 8

3.1.5 丝网过滤器 9

3.1.6 总过滤器 11

4.1 设备安装注意事项 12

第三章 蒸汽系统设计 13

1.1 蒸汽系统流程 13

1.1.1 锅炉用水的预处理 13

1.1.2 蒸汽系统流程图 15

2.1 蒸汽系统计算 15

3.1 蒸汽系统设备选型 16

3.1.1 单流式机械过滤器 16

3.1.2 逆流式Na离子交换器 16

3.1.3 除氧设备 17

3.1.4 卧式水火管锅炉 18

4.1 设备安装注意事项 19

第四章 冷冻水系统设计 19

1.1 冷冻水系统流程 19

2.1 冷却水系统计算 20

3.1 冷冻水系统设备选型 21

3.1.1 压缩机 21

3.1.2 冷凝器 21

3.1.3 蒸发器 22

4.1 设备安装注意事项 22

第五章 小结 23

1.1 结束语 23

第一章 项目概述

1.1 项目简介

1.1 .1 建设项目名称：

年产1000吨丙酮酸生产线的工艺设计

1.1.2 建设规模、生产方法和工作制度

（1）建设规模：年产1000吨丙酮酸

（2）原料葡萄糖先经预热器预热，然后进行连续灭菌过程，制成灭菌培养基。将酵母与无菌培养基一起放入发酵罐，通入无菌空气发酵，再从发酵液中提取产物丙酮酸结晶。

（3）工作制度：工作日按300天计，发酵、过滤实行两班制。

1.1.3 厂址选择及其自然条件

项目建设地点选择在郑州市，其自然条件如下表：

年平均气温 16.3℃ 历年平均最高气温 38℃

历年平均最低气温 -4.2℃ 最热平均相对湿度 85%

最冷平均相对湿度 75% 年平均气压 1016.5mP

夏季平均气压 1004.5mP 年均风速 3.6m/s

年均降水量 1025.6mm 日最大降水量 219.6mm

1.1.4 公用工程供应条件

公用工程 要求条件 要求用量

无菌空气

除菌率>99% 102.6m3/min

加热蒸汽 121℃，0.4mPa 2.5t/d

冷却水 18℃ 126.73 t/d

2.1 丙酮酸发酵生产公用工程设计

工厂设计是各专业设计人员通力合作，集体创造的过程。在设计过程中，各专业既分工，又合作，其中生产工艺设计是工厂设计的核心，起主导工作，而公用工程设计（辅助生产工程设计）是保证工厂正常生产不可缺少的重要组成部分，是根据工艺专业的设计要求进行工作的。它们相辅相承组成工厂的各部分，形成一个有机的整体。为了更好地发挥工艺专业的主导工作，工艺设计人员必须熟悉和了解各辅助专业的工作任务，明确设计过程中应向不同的辅助专业提供必要的工艺设计资料和提出不同的要求，作为辅助专业设计的依据。同时又要利用辅助专业的设计成果，为工艺设计服务。有矛盾时，协商解决，确定出合理的方案。这对保证设计质量，加快工程进度，并保证工厂投产后的良好运行效果，是十分重要的。另外，在一些工厂，特别是中，小厂的建设、扩建中，由于技术力量的不足，往往也需要工艺技术人员统筹考虑公用工程中的有关问题。

第二章 空气系统设计

1.1 空气系统流程

1.1.1 空气的预处理

空气中的微生物大多数依附于空气中的尘埃颗粒上。提高压缩前空气的洁净度的主要措施是提高空气吸气口的位置和加强吸入空气的前过滤。

为了保护空气压缩机，常在空气吸入口处设置粗过滤器，以滤去空气中颗粒较大的尘埃，减少进入空气压缩机的灰尘和微生物含量及压缩机的磨损，并减轻主过滤器的负荷，提高除菌空气的质量。对于这种前置过滤器，要求过滤效率高，阻力小，否则会增加压缩机的吸入负荷和降低压缩机的排气量。通常采用布袋过滤器、填料过滤器、油浴过滤器和水雾除尘过滤器。

为了节约成本，本设计采用布袋过滤器。

1.1.2 空气除菌流程

采用两级冷却、加热除菌系统，其流程图如图1：

两级冷却除菌流程是一个比较完善的空气除菌流程，可适应各种气候条件，能够充分地分离油水，使空气达到低的相对湿度下进入过滤器，以提高过滤效率。该流程的特点是两次冷却、两次分离、适当加热。两次冷却、两次分离油水的好处是能提高传热系数，节约冷却用水，油水分离的比较完全。经第一冷却器冷却后，大部分的水、油都已经结成较大的雾滴，故适宜用旋风分离器分离。第二冷却器使空气进一步冷却后析出一部分较小雾粒，宜采用丝网分离器分离，这样发挥丝网能够分离较小直径的雾粒和分离效果高的作用。第一级冷却到30~35℃，第二级冷却到20~25℃。除水后，空气的相对湿度仍然是100%，须用丝网分离器后的加热器加热将空气中的相对湿度降低至50%~60%，以保证过滤的正常运行[1]。

为了克服输送过程中过滤介质等阻力，吸入的空气须经空压机压缩。空气经压缩后，温度会显著上升，压缩比愈高，温度也愈高。若将此高温压缩空气直接通入空气过滤器，会引起过滤介质的炭化或燃烧，而且还会增大培养装置的降温负荷，给培养温度的控制带来困难，同时高温空气还会增加培养液水分的蒸发，对微生物的生长也不利，因此要将压缩空气降温。所以在空气储罐后要装一个冷却器，如流程图中的4，6两处。

根据式子(1)：

(1)

当空气的总压力P及湿含量χ为一定值时，相对湿度φ随 Ps而改变，但Ps又是温度的函数，φ因此随温度而变，即温度升高时，φ降低，反之，φ则升高。若温度降至露点，φ升到100%时，过剩的那部分水蒸气就会凝成露滴而析出，同样压缩空气中夹带的油分也会冷凝下来。由此可以看出经冷却降温后的空气相对湿度增大，会析出水来，使过滤介质受潮失效，所以压缩后的湿空气要除水，同时由于空气经压缩机后不可避免地会夹带润滑油，故除水的同时也要进行除油。因此在5处设置一个旋风分离器用来除去空气中的水和油。

介质过滤器是利用块状介质，颗粒状介质、网状介质或高分子材料丝网的惯性拦截作用来分离空气中的水和油滴的方法。在各种介质过滤器中丝网分离器具有较高的分离效率，它对直径大于5μm的颗粒分离效果可达99%，大于10μm的更可高达99.5%，且能出去部分2-5μm的较细颗粒，加上结构简单，阻力不大等，被广泛用于生产中。流程图中7处就是一个丝网过滤器。

在最后设置一个总过滤器，也是流程中最重要的一个过滤器，用来过滤掉空气中绝大部分残余的油、水及真菌，以达到所需无菌空气的要求。

2.1 空气系统工艺计算

生产工艺基础数据：年产1000t丙酮酸，产酸率72g/l，转化率70％，提取率80％，染菌率1％，年工作日300，发酵周期64h，辅助时间8小时，平均通气比1：0.3

2.1.1发酵车间无菌空气高峰需求量

Vmax=2×238.75+6×995=6247.5(m3/h)=1.74(m3/s)

2.1.2 发酵车间无菌空气年耗量

V=6×6.5×10-6+2×1.63×106=4.23×107(m3)

无菌空气消耗量：（75×0.7×6+5×0.7×2）×0.3=102.6m3/h

3.1 空气系统设备选型

3.11 布袋粗过滤器

布袋过滤器的结构简，只要将滤布缝制成与骨架相同形状的布袋，绷紧缝于骨架上，并缝紧所有造成短路的空隙。布袋过滤的过滤效率和阻力损失要视所选用的滤布结构和滤布面积而定。布质结实而细致，则过滤效率高，但阻力大。现多采用合成纤维滤布、无纺布。滤布要求定期换洗，以减少阻力和提高过滤效率。本设计采用合成纤维滤布，气流速度为2-2.5m/min，空气阻力约为60-120mmHg。

3.1.2 空气压缩机

发酵工业常用的气体输送设备为低压空气压缩机，用来提供发酵工业生产中要求提供的0.2~0.3MPa（表压）的压缩空气。一般采用的是涡轮式空气压缩机或经过改装的往复式空气压缩机做为空气压缩站的主要送气设备。将空气压缩到一定压力，通过空气除菌系统，得到一定压力的无菌空气，供深层培养之用。两种空气压缩机的比较如表1。

压缩机种类 特点 优点 缺点

涡轮式 供气量大，出口压强稳定，输出的压缩空气不含油雾 功率消耗较小，结构紧凑，占地面积小 技术要求较高

往复式

操作时气体受压发热，故在缸外要有冷却装置 容量范围广，价格较便宜，操作和维修比较方便 出口流量不稳定，压出气体中夹带油雾

表1 两种空气压缩机的比较

由于涡轮式空气压缩机输出的压缩空气中不含油雾，给后面的空气除菌带来很大方便，使空气过滤系统得到简化，降低一些成本，故本设计采用涡轮式空气压缩机。

无菌空气消耗量：（75×0.7×6+5×0.7×2）×0.3=102.6m3/h=60.38acfm。

初选涡轮式空气压缩机，机型HP1.0，排气量40acfm,两台并联工作，40acfm×2 =80acfm>60.38acfm,所以符合工艺生产的要求。

3.1.3 旋风分离器

旋风分离器是一种结构简单、阻力小、分离效果较高的气-固或气-液分离设备。空气一般以15-24m/s的流速以切线方向进入旋风分离器，并在圆周内做圆周运动，油水滴则因具有比空气大得多的重度，因此有较大的惯性力，故当空气在分离器内做圆周运动时，油水滴仍作直线运动，因而在器壁上沉降。排气口气流速度为4-8m/s，油水滴则在旋风分离器中的径向速度与气流速度的平方成正比，但随回转半径的增加而减小，因此旋风分离器的进口管截面积一般较小，分离器的管径也较小。但进口空气的流速越大，筒径越小，空气的阻力也就越大。

图2 旋风分离器

一般的旋风分离器的比例尺寸大致为：

D1=0.4-0.6，L1=1-2D，2-3D， h=0.5D，b=0.2-0.25D，D2=0.2-0.35D

为方便起见，可用下式大致估计一下分离器的直径D:

(2)

式(2)中：Q——通过旋风分离器的空气流量，m3/min。

通过旋风分离器的空气流量Q=120m3/min

D=0.1 =1.095m，所以D取1.1m。

D1=0.5m L1=2D=2.2m L2=3D=3.3m h=0.5D=0.55m b=0.2d=0.22m D2=0.2D=0.22m

3.1.4 空气储罐

压缩空气冷却到一定温度，分去油水后，空气的相对湿度仍为100%，若不加热升温，只要温度稍微降低，便再度析出水分，使过滤介质受潮而降低或丧失过滤能力。所以必须将冷却除去水分后的压缩空气加热到一定温度，使相对湿度降低，才能输入过滤器。压缩空气加热温度的选择对保证空气干燥，保证过滤器的除菌效率很关键。一般来讲，降湿后的温度与升湿后的温度温差在10-15℃左右即能保证相对湿度降至一定水平，满足进入过滤器的要求。

空气的加热一般用列管式换热器来实现，由压缩机出来的空气是脉冲式的，在过滤器前需要安装一个空气储罐来消除脉冲维持罐压的稳定。储气罐的作用除了使压力稳定外，还可使部分液滴在罐内沉降。储气罐的结构如下图：

图3 储气罐结构图

贮气罐的体积计算如下： V=0.15v (3)

式(3)中：V—贮气罐的体积；v—压缩空气流量，m3/min。

贮气罐的体积V=0.15v=0.15×120=18m3

设贮气罐圆筒部分的高径比为2.5：1

则

则D=2.09m，H=2.5D=5.23m

3.1.5 丝网过滤器

本设计的介质过滤器的过滤介质采用0.25mm×40目的不锈钢丝网，丝网介质层高度为150mm，其示意图如下：

图4 丝网过滤器结构图

通过丝网最大空气流速：

(4)

式(4)中：ωmax——最大空气流速，m/s；ρp——液滴的比重，kg/m3；ρg——空气的比重，kg/m3；K——系数，取0.107

查出25℃下空气的比重ρg为1.2×103 kg/m3，水滴的比重ρp为1.022 kg/m3

则ωmax=0.107 = 3.12m/s

丝网分离器的设计速度ω为上述空气最大流速的75%，即：

ω设计=0.75ωmax=2.34m/s

丝网分离器的直径：

(5)

式(5)中：D—丝网分离器的直径，m；V—气体流量，m3/s。

则丝网分离器的直径D= =0.977 m

3.1.6 总过滤器

因为生产需要的无菌空气要求比较高，从过滤效率和经济适用方面考虑，本设计采用纤维介质深层过滤器，其结构图如图5：

图5 纤维介质深层过滤器

这种纤维介质深层过滤器通常是立式圆筒型，内部充填过滤介质，空气由下向上通过过滤介质，以达到除菌目的。

空气过滤器的的尺寸主要包括直径D和有效滤层高度L，其中D可以由式(6)求出：

（6）(6)

式(6)中:qν——空气流经过滤器的体积流量，m3/s

νs——空截面空气速度，m/s。

空截面气速νs一般可取0.1-0.3m/s，按操作工艺设为0.2m/s，

qν= 102.6m3/min=1.17 m3/s

则D= =2.73m

过滤器的有效过滤介质高度L的计算公式为：

则

选用棉花纤维过滤器，选棉花纤维直径d=16μm,填充系数α=8%

通风量120m3/min,p=4kg/m3,发酵周期72h

假设进入过滤器的空气含菌量是5000个/m3，空气流速为0.2m/s

查得K’=0.135cm-1，倒灌率为0.1%

则N1=5000×120×60×72=2.592×109个，N2=10-3个

过滤层厚度 =63.6cm

4.1 设备安装注意事项

(1) 贮气罐上应安装安全阀，底部应安排污口，空气在贮罐中的流向为由下而上，罐内放置丝网除雾器。

(2) 过滤器的有效过滤介质高度L的决定，通常在实验数据的基础上，按对数穿透定律进行计算。但由于需要滤层厚度，耗用棉花过多，安装较困难，阻力损失很大，故工厂常用活性炭作为中间曾，以改善这些因素。这本来是不符合计算要求的。通常总的高度中，上下棉花层厚度各为总过滤层的1/4-1/3，中间活性炭层占1/3-1/2。在铺棉花之前，先在下孔板铺上一层30-40目的金属丝网和织物，有助于空气均匀进入棉花滤层。

第三章 蒸汽系统设计

1.1 蒸汽系统流程

1.1.1 锅炉用水的预处理

为了保证供热系统的可靠、持久和安全地运行，必须对供给锅炉房的水进行处理。在锅炉房使用的各种水源中，无论是天然水，还是自来水，都含有一些杂质，不能直接用于锅炉给水，必须经过处理，符合锅炉给水水质标难后才能供给锅炉使用，否则会影响锅炉的安全经济运行。因此，锅炉房要设置给水处理设备。

天然水(无论是地面水还是地下水)在自然界的循环运动过程中，溶解和混杂了大量杂质。这些杂质按其颗粒大小可以分为三类：颗粒最大的称为悬浮物，其次是胶体，最小的是离子和分子，即溶解物质。悬浮物是指水流动时呈悬浮状态的物质，其颗粒直径在10-4mm以上，通过滤纸可以分离出来。主要是黏土、砂粒、植物残渣、工业废物等。

胶体物质是许多分子和离子的集合体，其粒径在10.4~10.6mm之间。水中胶体物质有铁、铝、硅等的化合物，以及动植物有机体的分解产物——有机物。

天然水中的溶解物质主要是钙、镁、钾、钠等盐类以及氧和二氧化碳等气体。这些盐类在水中大都以离子状态存在，其颗粒直径小于10.6mm。水中溶解的气体则是以分子状态存在的。

悬浮物会造成沉积物，污染树脂，堵塞管道，悬浮物过多会使锅水起沫。胶体物质会污染树脂，影响出水质量，进入锅炉，会产生大量泡沫，引起汽水共腾。天然水中的悬浮物和胶体物质通常是在水厂里通过混凝和过滤处理后大部分被清除。如果将这看起来澄清，仍含有杂质的水不经处理直接供给锅炉，水中的一部分溶解盐类(主要是钙、镁盐类)就会析出或浓缩沉淀出来。沉淀物的一部分比较松散，称为水渣；而另一部分附着在受热面内壁，形成坚硬而质密的水垢。水垢的存在对锅炉安全，经济运行危害很大。

（1）锅炉用水的过滤

工业锅炉房用水一般由水厂供给。如果原水的悬浮物含量较高，为了减轻软化设备的负担，必须进行原水的过滤处理。对于顺溜再生固定床离子交换器，悬浮物大于等于5mg/L的原水应经过滤；进入逆流再生固定床离子交换器或浮动床交换器的原水，悬浮物含量大于等于2mg/L时应先经过滤；悬浮物含量大于20mg/L的原水或经石灰处理后的水均应混凝、澄清后经过滤处理。

（2）阳离子交换软化

水中的悬浮物和胶体物质通常经过水厂的沉淀、过滤等处理后被大部分去除。但水中的硬度、碱度等杂质仍然存在，为了满足锅炉给水水质要求，需要对锅炉给水进行处理。工业锅炉房水处理的主要内容是软化和除氧，即除去水中的钙、镁离子，降低给水的含氧量。利用不产生硬度的阳离子(如Na+、H+)将水中的Ca2+、Mg2+置换出来，从而达到使水软化的目的，这种方法称为阳离子软化法。又称离子交换软化。离子交换软化是通过离子交换剂实现的。

目前在工业锅炉水处理中，钠离子交换软化用得最多。离子交换器中装入阳离子交换剂，原水流过钠离子交换剂时，交换剂中的Na+与水中的Ca2+、Mg2+离子进行置换反应，使水得到软化。钠离子交换既可除去水中的暂硬，又可除去永硬，但不能除碱，因为构成天然水碱度主要部分的暂时硬度按照等物质量的规则转变为钠盐碱度NaHCO3；另外，按等物质量的交换规则1mol Ca2+与2 mol的Na+进行交换反应，使得软水中的含盐量有所增加。

随着交换软化过程的进行，交换剂中的Na+ 逐渐被水中的Ca2+ 、Mg2+所代替，交换剂由NaR型逐渐变为CaR2或MgR2型。当软化水的硬度超过某一数值后，水质已经不符合锅炉给水水质标准的要求时，则认为交换剂已经失效，此时应立即停止软化，对交换剂进行再生。

离子交换设备种类较多，有固定床、浮动床、流动床等。浮动床、流动床离子交换设备适用于原水水质稳定，软化水出力变化不大、连续不间断运行的情况，固定床则无需上述要求，是工业锅炉房常用的软化设备。

固定床离子交换设备又可分为顺流再生离子交换器和逆流再生离子交换器两大类。

（3）锅炉给水的除氧

锅炉金属的腐蚀主要是电化学腐蚀。锅炉的给水和锅水都是电解质，因为锅炉的金属壁的杂质部分为阴极，其得到的电子会与锅水中离子（如H+）结合而不断去除。

如果腐蚀产物(如Fe3+)积聚在阳极，或电子e积聚在阴极未被除去，则两极间电位差减小而使腐蚀滞缓或停止，这种现象称为“极化”。反之，消除极化(称为“去极化”现象)，会使腐蚀加速。

pH<7时，水中有较多的H+，H+是阴极的去极化剂会加速腐蚀。同时，酸性水会使金属氧化保护层溶解，也加速腐蚀。可见，为了避免和减轻锅炉金属的电化学腐蚀，除了保持锅水一定的碱度，还要对给水进行除氧。

1.1.2 蒸汽系统流程图

蒸汽系统的简单流程示意图见图2：

图6 蒸汽系统流程示意图

设计蒸汽系统时还应从经济上考虑，在满足用户需要的前提下，供汽压力越低越好，但仍需考虑蒸汽冷凝水回收系统所需的压降。为了有效地利用燕汽的能量，往往先使高压蒸汽通过汽轮机，然后用汽轮机的排汽供应工厂生产；当汽轮机停止工作时，应有减压阀和减温器来保证低一级压力蒸汽系统的供汽。

2.1 蒸汽系统计算

工艺上需求采用121℃，0.4mPa的蒸汽进行加热

每个发酵罐蛇管蒸汽加热阶段需要的蒸汽量G=3887.15 kg

每个发酵罐直接蒸汽加热阶段需要的蒸汽量G’=2139.53 kg

考虑5%的蒸汽损失，并且有两个发酵罐同时进行发酵，则总的蒸汽用量为：

G总=（3887.15+2139.53）×2/0.95=12.696 t/d

3.1 蒸汽系统设备选型

3.1.1 单流式机械过滤器

本设计采用的过滤设备是单流式机械过滤器，因为它具有过滤管路系统简单，运行稳定，价格低廉等优势。单流式机械过滤器也是最简单的一种过滤器。其简单示意图如图3：

图7 单流式机械过滤器

单流式机械过滤器本体为密闭的钢制圆柱形容器，设有进水、排水管路，过滤器内装填过滤材料，常用的有石英砂、大理石、无烟煤等。石英砂不宜用于过滤碱性水，因为石英砂在水中溶解产生硅酸对锅炉有害；无烟煤、大理石适用于带碱性的水。滤料直径为0.5~1.5mm。过滤速度为4~5m/h，运行周期一般为8h。

3.1.2 逆流式Na离子交换器

因为逆流再生离子交换设备具有出水质量高，盐耗低等优点，所以本设计采用逆流再生Na离子交换器。其简单示意图如图4：

图8 逆流再生离子交换设备

所谓“逆流再生”，就是再生时再生液的流向和水软化运行时的流向相反。通常是盐液从交换器下部进入，上部排出。因此，新鲜的再生液总是先与交换器底部尚未完全失效的交换剂接触，使其得到很高的再生程度，随着再生液继续向上流动，交换剂的再生程度逐渐降低，但较顺流再生工艺慢得多(下部交换剂的饱和程度比上部小．再生液中置换出来的Ca2+、Mg2+少)。当再生液与上部完全失效的交换剂接触时，再生液仍具有一定的“新鲜性”，仍能起还原作用，再生液能被充分利用[8]。

3.1.3 除氧设备

从气体溶解定律可知．气体在水中的溶解度与该气体在气水界面上的分压力成正比，与水温成反比。在敞开的设备中将水加热，随着水温升高，气水界面上的水蒸气分压力也增大，其他气体的分压力降低，当水达到沸点时，水界面上的水蒸气分压力与外界压力相等，其他气体的分压力都趋于零，水中溶解气体的含量也趋于零。这是热力除氧的工作原理。

用加热的方法除氧的设备称为热力除氧器。工业锅炉房蒸汽锅炉常采用的是大气式热力除氧器，即除氧器内的压力略高于大气压(一般为0.02MPa，工作温度104℃)，以便于逸出的气体能够排出。

常用的喷雾填料式热力除氧器如图9所示。

图9 喷雾填料式除氧器

除氧器由除氧头和除氧水箱两部分组成。给水由除氧头上部的进水管进人，进水管又与互相平行的几排带有喷嘴的喷水管连接，水通过喷嘴被喷成雾状，要求喷嘴进水压力为0.15-0.2MPa左右。除氧头下部有两层孔板，孔板之间装有不锈钢填料(也称Ω元件)，雾状水滴经填料层后落到水箱里。

蒸汽由除氧头下部的进汽管进入向上流动，析出的气体及部分蒸汽经过顶部的圆锥形挡板折流，由排气管排出。

给水在除氧器内先是被喷成雾状加热，具有很大的表面积，有利于氧气从水中逸出，后又在填料层中呈水膜状态被加热，与蒸汽有较充分的接触，且填料还有蓄热作用，所以除氧效果较好，对负荷波动适应强。

3.1.4 卧式水火管锅炉

由于发酵车间所需的蒸汽量不大，所以采用卧式水火管锅炉比较适宜。

卧式水火管锅炉是水管与火管组合在一起的卧式外燃锅炉。这种锅炉是20世纪创年代在卧式外燃回水管锅炉基础上发展起来的一种整装锅炉。目前在小型燃煤锅炉使用中占有较大比例。

这种锅炉的锅筒及各受热面都支承在钢板焊成的底座上，炉排文架及通风装置全部在支座结构中形成。锅炉的墙壁采用蛭石砖绝热，外加薄铁皮，形成一整体锅炉。因此，又称这种锅炉为卧式快装锅炉。快装锅炉结构紧凑，运输方便，安装简单。相对其他烟火管锅炉，由于炉膛内可根据情况布置备种拱墙，炉内燃烧较好。同时由于炉内烟气流速较高，使火管传热系数提高，积灰减少。尤其在层部增设省煤器时，使排烟温度降低，锅炉效率可达75％以上。

4.1 设备安装注意事项

（1）当原水通过过滤层的压力降达到0.05~0.06MPa时，应停止过滤，进行反冲洗，把滤料层中截留的污泥冲洗掉，以恢复其工作能力。反洗强度为15L／(s•m2)，冲洗时间为10min，最后正洗至出水合格，就可以重新进行过滤。

（2）排气阀开度要合适，过大会造成蒸汽浪费，过小会影响除氧效果，因此需要通过反复调整，维持其最佳开度。

（3）为了保证重要用户用汽，设计中要考虑设置一个蒸汽自动切断系统，在发生事故时，按预定的程序切断非重要用户的负荷。为了确认次系统的可靠性，在日常生产时要进行试验。

（4）设计蒸汽系统时，系统干管的直径要按蒸汽发生设备的连续最大供汽量来考虑，以利于将来工厂扩建或适应生产的变化。

作为葡萄酒生产的主要原料葡萄，其输送通常采用筐装、车装和螺旋输送机或皮带输送机。

葡萄的破碎与除梗在同一设备内进行，也可先除梗，后破碎。图6-1所示的破碎、除梗设备将进料、破碎、除梗、测糖、添加二氧化硫等功能集于一身，主要部件为破碎轧筒、去梗装置、输浆泵及机架。国外的设备运作程序与国内相反,先出梗，后破碎，其设备的主要形式有卧式除梗破碎机、立式除梗破碎机、离心式破碎除梗机（尚未广泛使用）。

有很多，不过传不上来呢。