【正文】 鍋爐房不宜于與生產廠房或宿舍相連。鍋爐房的位置一般處在廠區(qū)或者生活區(qū)常年主導風向的下風向，以減少煙灰對環(huán)境的污染，同時盡量可能接近用氣負荷中心 ，使輸汽管網縮短。 發(fā)酵工廠的供電設計應該電力系統(tǒng)的一個組成部分，必須符合電力系統(tǒng)的要求，按工廠的設計負荷要求分級供電，必須符合工廠的生產要求，保證工廠的高質量用電；必 須考慮合理利用和節(jié)約電路，供電系統(tǒng)的安全與經濟運營，施工與維修的方便。 （ 2）車間電力設備：主要包含車間內電機及照明系統(tǒng)和其他電力設施。設計和施工時按照國家的相關法律法規(guī)合理配套排水系統(tǒng)，比如冷卻水可以回收利用、污水集中處理等。室外給水管網主要為輸水干管、支管及配水管網，根據(jù)工廠的設計要求合理安排給水設施及控制裝置。 發(fā)酵工廠的主要水源來自地下水。 給排水工程 給排水工程在工業(yè)生產和生活的各個方面是十分重要和不可缺少的。 消防用水 工程 發(fā)酵工廠選址在靠近水源的市區(qū)近郊，消防的主要方式為水消防。本設計中鍋爐廢氣處理方法是在鍋爐中安裝旋風除塵器， 煙氣通過進煙道進入文丘里，在喉部的入口被水均勻的噴入，由于煙氣高速運動，因此噴入的水被其融化成細小的水霧濕煙氣中的灰料，這樣，灰 料與水滴就發(fā)生了碰撞凝聚，尤其是料徑細小的灰塵料可以被水霧水溶。 鍋爐廢渣可以用于制作建筑原料，可以運送至附近的建筑原料廠與廠家合作生產建材產品，這樣能有效利用爐渣，避免了大規(guī)模的堆積及環(huán)境的污染。面對 廢渣 資源與日劇增同自然資源日漸枯竭的嚴峻現(xiàn)實，人類已開始自覺和不自覺地投入垃圾處理技術的研究。 廢渣處理 發(fā)酵生產過程中產生的固體濾渣，根據(jù)濾渣的成分運用不同工藝的處理 ，將有用部分回收再利用。最后 ,處理過的廢水排入生物接觸氧化處理系統(tǒng)與生活 污水混合后進行處理 ,氯消毒后達標排放。 本設計發(fā)酵工廠所產生的廢水中有機物質濃度較大，可以選擇利 用 生物接觸氧化法 處理廢水，即用生物接觸氧化工藝在生物反應池內充填填料，已經充氧的污水浸沒全部填料，并以一定的流速流經填料。厭氧生物處理法，又名生物還原處理法，主要用于處理高濃度有機廢水和污 泥。屬于生物膜法的處理設備有生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化池以及最近發(fā)展起來的生物流化床等。廢水生物處理廣泛使用的是需氧生物處理法，按傳統(tǒng)，需氧生物處理法又分為活性污泥法和生物膜法兩類。通過 微生物 的 代謝作用 ，使廢水中呈溶液、膠體以及微細懸浮狀態(tài)的 有機污染物 ，轉化為穩(wěn)定、無害的物質的廢水處理法。其中運用傳質作用的處理單元既具有化學作用 ，又有與之相關的物理作用，所以也可從化學處理法中分出來 ，成為另一類處理方法，稱為物理化學法。 在化學處理法中，以投加藥劑產生化學反應為基礎的處理單元是：混凝、中和、氧化還原等；而以傳質作用為基礎的處理單元則有：萃取、汽提、吹脫、吸附、離子交換以及電滲析和 反滲透 等。 化學處理法。通過物理作用分離、回收廢水中不溶解的呈懸浮狀態(tài)的污染物（包括油膜和油珠）的 廢水處理法 ，可分為重力分離法、離心分離法和篩濾截留法等。目前，廢水處理主要是 利用物理、化學和生物的方法對廢水進行處理，使廢水凈化，減少污染，以至達到廢水回收、復用， 充分利用水資源。根據(jù)原料的走向安排工廠各車間的布置情況，各配套設施（包含生活及生產配套設施）布置合理，符合本設計生產要求，具體布置情況見附圖。 （ 3）本設計工廠車間組成 年產 15000 噸檸檬酸鈉工廠設計 武漢工程大學本科畢業(yè)設計 32 發(fā)酵工廠一般有原料預處理車間、糖化車間、發(fā)酵車間、輔助車間、動力車間、給排水系統(tǒng)及配套設施（包含工廠辦公樓、員工宿舍、食堂、醫(yī)務室、浴室等日常生活設施）組成。 工廠總平面設計 總平面設計必須貫徹國家的各項方針，政策，在符合放火，衛(wèi)生規(guī)范的前提下，盡可能節(jié)約用地，不占，少占農田；減少勞動強度，節(jié)約建筑材料，具體應注意以下幾方面： （ 1）平面緊湊 必須按設計任務書和選擇廠址報告進行設計，按不同的規(guī)模和類別結合周圍環(huán)境，布置上力求緊湊，節(jié)約用地。 廠址選擇結果 綜合以各種因素 ，初步選擇市或城鎮(zhèn)近郊作為檸檬酸鈉廠的廠址。 （ 9） 選廠中還應盡量了解施工期間水電供應，勞動力來源，施工工人居住生活，施工機械、預制場地、建材的運輸、堆放等條件的利便情況。 （ 7）廠址應盡量靠近城鎮(zhèn)或檸檬酸鈉的銷售區(qū)域，以減少大量的運輸費用。 （ 6）廠址不宜選在有礦產地區(qū)、有古跡文物地區(qū)。 （ 4）廠址地質要符合發(fā)酵工廠設計的要求，一般地耐力宜在 20 噸 /平方米以上為好，可節(jié)約基礎工程投資，但應避免在地表過淺或已露頭巖石的地區(qū)及喀斯特、土崩、滑坡、流砂地區(qū)或是古河道，古墓之上選擇廠區(qū)。 （ 2）根據(jù)交通運輸方式的不同而考慮廠址的位 置 .如原材料、成品以水運為主，則應盡可能靠近河流，并考慮碼頭的適當位置 :如以陸運為主，則須靠近鐵路或公路，并盡量減少沿途修建橋、隧洞的工程。 （ 4）廠址最好選在居民區(qū)附近，這樣可以減少宿舍，商店，學校等職工的生活福利設施。 （ 2）有一定供電條件，滿足生產需要。不應選擇在低洼窩風的地形做廠區(qū)，應避開軍事措施地區(qū)等等。河流的上游 。 （ 5）廠址應符合國家有關衛(wèi)生、防火、人防等要求。 （ 3）廠址的面積和外形要滿足檸檬酸鈉 生產工藝的要求，并留有適當?shù)臄U建余地。 （ 1）廠址要符合國家下達建廠計劃任務書中所作的規(guī)定和要求。廠址選擇的好壞直接影響設計質量、建設進度、投資大小和投產后經營管理條件。當 t1=160℃ ， t2=80℃ 時查 IH圖可知， I1=I2=192Kg/Kg干空氣， X= /Kg干空氣。環(huán)境溫度為 20%，相對濕度為 80%，查 IH圖可知，XD= /Kg干空氣， I0=，濕晶體含水量為： w1=5/55=，干基含水量為 5/50=，水分蒸發(fā)量為 5噸。濕晶體進口溫度為 40℃ ，出口溫度 40℃ ，采用壓力式霧化系統(tǒng)。 中和罐工藝計算 每日中和液量： ，中和液中檸檬酸鈉質量為 ，中和液濃度較低，密度可以近似取水的密度，則中和液體積為 m3，設中和罐的裝料系數(shù)為 ，中和罐 總容積為： （ m3） 取中和罐 5個，每個中和罐體積： （取 65 m3） 中和罐筒體圓柱形，標準橢圓封頭。檸檬酸吸附選用弱堿性陰離子交換樹脂， 732型陽離子交換樹脂和 315型陰離子交換樹脂除去帶正負電荷的離子。操作壓差△ P=3 105Pa,過濾條件r0= 1012△ ,濾餅比阻 r= 1011(1/m2) 在常溫 20℃ 條件下過濾，濾液粘度μ = 103Pa對于 75立方米以上的發(fā)酵罐，由于設備質量大，應選擇裙式支承，本設計發(fā)酵罐為 100立方米選擇裙式支座。每 臺發(fā)酵罐裝一個空氣分過濾器，共 8套。 封頭采用標準橢圓封頭，加工減量 忽略不計 ， 壁厚附加量為： +=(cm) 年產 15000 噸檸檬酸鈉工廠設計 武漢工程大學本科畢業(yè)設計 24 封頭厚度： S= ? ? )( 2 72 4 0 mmCPPD ????? ?????? 查鋼材手冊圓整為 12mm， 選擇厚度為 12mm的 1Cr18Ni9Ti合金鋼鋼板制作。 發(fā)酵罐壁厚計算 本設計發(fā)酵罐選用 1Cr18Ni9Ti合金鋼，設計壓力為最高工作壓力的 ，最 高設計壓力 P=，發(fā)酵罐內徑 D=400cm， 1Cr18Ni9Ti合金鋼的許用應力為 [? ]=127 MPa，焊縫系數(shù)φ = ，鋼板負偏差 C1= ，腐蝕裕量為 C2=2mm ，發(fā)酵罐壁厚S= ? ? )( 2 72 4 0 mmCPPD ?????? ?????? 選用厚度為 12mm的 1Cr18Ni9Ti合金鋼鋼板制作。 （ 4）冷卻管布置 冷卻管總截面積： S= m2， 取冷卻管組數(shù) n=10組， S=n d d= d=(m) 選取φ 68 4mm無縫鋼管，內徑為 688=60mm,能滿足生產要求。本設計罐內有豎式冷卻蛇管和扶梯，故不設擋板。取 d=133 4mm的無縫管，可滿足 本設計的 生產工藝要求。本設計發(fā)酵罐采用單管進風，風管設計見后續(xù)計算。 h h）。 發(fā)酵罐冷卻面積計算 為了保證發(fā)酵在最旺盛、微生物消耗基質最多以及環(huán)境氣溫最高時也能冷卻下來， 必須按照發(fā)酵生成熱量高峰、一年中最熱的季節(jié)設計計算冷卻面積。 調漿罐設備配置（表 ）： 表 調漿罐設備參數(shù)表 年產 15000 噸檸檬酸鈉工廠設計 武漢工程大學本科畢業(yè)設計 20 調漿罐材質 碳鋼 攪拌器 軸功率 調漿罐直徑 電動機功率 98KW 調漿罐高度 調漿罐數(shù) 4個 發(fā)酵車間設備工藝計算 發(fā)酵罐主要尺寸計算 發(fā)酵罐公稱容積為 100 m3，則 V 全 =V 筒 +2V 封 ，封頭折邊忽略不計，則有 V 全 = 2D+π D3/24 2=118 H=2D 得 直徑 D= 取整 D=4m 由 《發(fā)酵工廠設計概論》附錄一表 15 中查得： 封頭高度 H 封 =1000+50=1050mm 驗算全容積： V′ = 16 8+π 64/12+ 16 2= m3 V 全 = V′ 驗算合格 攪拌器主要尺寸計算 機械攪拌 通風發(fā)酵罐的攪拌渦輪有三種型式，根據(jù)發(fā)酵特點及菌體特征選用六彎葉渦輪攪拌器 [15]。假定每個發(fā)酵罐配置一個調漿罐，則漿液體積 （ m3） 取筒高為 H=2D，則 2D+（ π /24） D3= D=（ m）圓整后取 D=（ m） 封頭高度為 ，封頭容積為： π /（ 24 ） =（ m3） 實際體積為： +=（ m3） 調漿罐高度： 2+=（ m） 實際體積大于 ，能滿足生產需要。每日種子罐使用量為 4 個，單個種子罐無菌 空氣耗量： 10 60=432（ m3/h） 單個種子罐年用氣量： 432 60 120= 106（ m3/年） 種子罐年用氣量為： 106 4 2= 107 （ m3/年） 發(fā)酵車間無菌空氣單耗 總用氣量： V= 107+ 107= 107 （ m3/年） 根據(jù)設計計算， 實際發(fā)酵年產量為： 噸）(1 9 9 9 8 3 1 84 ??? 發(fā)酵車間無菌空氣單耗： 107/19993= 103（ m3/噸產品） 發(fā)酵車間無菌空氣消耗衡算（ 表 ） ： 表 發(fā)酵車間無菌空氣消耗衡算表 名稱 每日用氣（ m3） 每月（ 25天）用氣（ m3） 每年用氣（ m3） 單 個 發(fā)酵罐 104 106 106 發(fā)酵車間 104 106 107 單 個 種子罐 104 105 106 無菌空氣單耗 103（ m3/噸產品） 年產 15000 噸檸檬酸鈉工廠設計 武漢工程大學本科畢業(yè)設計 19 第三章 設備工藝計算 糖化車間設備工藝計算 調漿罐工藝計算 （ 1）材質選擇 發(fā)酵液常溫下無腐蝕性 ，可采用碳鋼制作，可降低投資成本。 K) 設空罐滅菌時間為 小時，公稱直徑為 100 m3的發(fā)酵罐表面積為 m2，耗用水蒸氣用量為 ： W21= （ 7020） /2205= Kg/罐 罐壁附著水升溫至 121℃，設壁附著洗滌水的平均厚度為 1mm,水升溫所消耗水蒸氣量 ：W31= 1000（ 12120） 一般蒸汽滲漏量為總蒸汽消耗量的 5%，空罐滅菌時蒸汽消耗量： W01=（ ++） /= Kg/罐 空罐滅菌過程產熱量 Q0= 2205= 106 KJ/罐 冷卻水進口溫度為 10℃，出口溫度為 20℃，冷卻水消耗量為 ： L01= 106/[(2010) ]= 噸 /罐 每天空罐滅菌加熱蒸汽耗量 : W1=4 W01=4 =（ Kg/天） 每日空罐滅菌加熱蒸汽產熱量： Q0=4 106= 106 （ KJ/天） 每日空罐滅菌冷卻水耗量： L1= 4=（噸 /天） 設每次滅菌時間為 3h,每日需要的輸送物料流量為 噸 物料滅菌所用蒸汽為： W12= 1000 （ 12120） /2205= 108（ KJ） 一般蒸汽滲漏量為總蒸汽消耗量的 5%， 物料滅菌時蒸汽消耗量： W02= 108/（ 2205） =(噸 ) 實際物料滅菌蒸汽產生熱量為： Q2= 1000 2205= 108 （ KJ） 冷卻水進口溫度為 10℃，出口溫度為 50℃，冷卻水消耗量為 ： L2= 108/[（ 5010） ]=（噸 /天 ） 實際 滅菌 消耗加熱水蒸氣量 ： W= W01+ W02=+=（噸 /天） 實際 滅菌 消耗水蒸氣用量 ： L=L1+L2=+=（噸 /天 ） 年產 15000 噸檸檬酸鈉工廠設計 武漢工程大學本科畢業(yè)設計 17 濃縮過程熱量衡算 濃縮過程水分蒸發(fā)量為 ，濃縮液中檸檬酸鈉的質量分數(shù) 70%，濃縮過程中和液溫度由室溫 20℃ 升至 100℃ ，濃縮液比熱容近似取為水的比熱 kJ/(kg ℃ )，則濃縮過程產熱量： Q3= 1000 （ 10020） + 1000 = 108 （ kJ） 濃縮過程