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        藥廠凈化空調系統--加熱和冷卻設備,加濕和除濕設備

        發布時間:2022-06-27      點擊次數:97

        一、加熱和冷卻設備
        1、加熱和冷卻盤管的類型
        冷卻盤管屬于熱傳導裝置,由一根帶有傳熱翅片的盤管組成,這些翅片可減少水蒸氣所含的顯熱量以及可能存在的潛熱量,其冷卻介質可以是冷卻液氣態制冷劑。制藥行業的應用場合一般需通過冷卻維持環境條件。用于冷卻的盤管主要有表面冷卻器(簡稱“表冷器”)和直接蒸發器。
        用于空氣加熱的根據其介質有蒸汽盤管、熱水、乙二醇或者高溫氣態盤管,屬于熱傳導裝置,是由一根帶有傳熱翅片的盤管組成,可提高所經過的空氣流的顯熱量??諝怆娂訜嵩部煞Q為“加熱盤管”。
        放置在除濕機的下游位置,用于除去送風中的過量顯熱的盤管為再冷卻盤管。
        2、盤管的性能要求
        冷卻盤管一般設置在風機的上游或下游部位(抽送式及吹送式)。
        盤管中的水應能夠徹底排出,通氣孔和接頭應伸出空氣處理機組或管道外面。盤管中的水流速度應保持在0.6~1.8m/s,以提供湍流,同時盡可能降低侵蝕。若無湍流,則可能使熱傳遞性能下降。
        接觸鹽或處于腐蝕性條件下的盤管應采用銅制散熱片,而不能用鋁制的。用于冷凝用途的冷卻盤管可采用鍍層來降低腐蝕和減少生物滋生。
        盤管性能應符合GB/T 14296《空氣冷卻器和空氣加熱器》的規定。
        二、加濕和除濕設備
        1、加濕器
        (1)加濕器的類型
        根據加濕方式,加濕器可分為如下幾種:
        ①直接噴干蒸汽式;
        ②加熱蒸發式:電極式、電熱式、PTC蒸汽發生器;
        ③噴霧蒸發式:噴淋式,噴霧式、超聲波式、濕膜蒸發式;
        ④紅外式。
        電極式加濕、電熱式加濕的加濕空氣機理與技術效果與直接噴干蒸汽大體相同,對空氣處理的過程是一個近似等溫加濕的過程;而噴淋式、噴霧式加濕器、濕膜蒸發式加濕器等加濕方式為等焓加濕過程。低壓蒸汽比水更適合GMP區域HVAC系統的加濕,因為它不含細菌,且容易獲得。而噴霧加濕器、濕膜蒸發式加濕器的加濕過程,空氣均與水有直接接觸,有滋生細菌的可能,且容易造成水質的污染,因而在制藥行業較少應用。
        (2)加濕器的性能要求
        加濕器應設有蒸汽噴射分散/噴淋管和提供無液滴蒸汽吸收避免下游出現冷凝水滴的附屬裝置。當需要清潔蒸汽用于加濕時,應采用不銹鋼制成帶有氣動或電動調節閥的蒸汽分離、干燥室和帶外套的噴管組件。應采用蒸汽調節控制閥進行精確控制。應在控制閥上游安裝一個三通(Y形)過濾器,對其加以保護,防止污物進入。
        加濕器若安裝在空氣處理機組中,應處于冷卻盤管段的下游,以確保蒸汽在空氣流中有效分布和吸收。加濕器的冷凝水泄水盤應采用不銹鋼材質制成,深度至少應達到5cm,應用管子連接到機組殼體外部。
        加濕器若處于風道內部,風道應采用不銹鋼材質,全部焊接,加濕器上游0.6m、下游1.5m確保防腐。加濕器管段應向下游傾斜,連接到不銹鋼管段的一個排水口,且必須設置一個足夠高的存水管,以防止空氣從存水管中漏出。
        蒸汽供給管路應從蒸汽總管的頂部引出,而不能從其底部引出,以確保向分配支管供應干燥蒸汽。應在距離加濕器較近的位置(但應在蒸汽吸收位置后面)設置一個上限濕度傳感器,以便在氣流相對濕度超過85%時關閉加濕器控制閥,防止濕氣在下游表面或空氣過濾器上凝聚。
        2、除濕
        (1)除濕機的類型
        空氣除濕的原理和方法有升溫降濕、冷卻減濕、吸收或吸附除濕三類,空氣經過加熱,溫度上升,相對濕度降低的過程即為升溫降濕過程。而空氣經過常規冷凍水表冷器,溫度下降,含濕量下降,這種降溫去濕處理就是典型的冷卻減濕處理過程。干操劑系統對空氣的處理過程即為吸收或吸附除濕過程,干燥劑系統廣泛應用于制藥行業進行除濕。
        如果常規冷凍水或乙二醇系統不可用或不足以降低相對濕度,則可利用下列幾種系統降低相對濕度。
        ①環繞式盤管系統:除濕性能相當于標準冷凍水/乙二醇,但能源成本較低。
        環繞式盤管系統是一個簡單的管道回路,上游為預冷卻盤管,下游為再熱盤管,將主冷卻盤管夾在中間。泵入的循環流體將高溫混合空氣的熱量傳遞到再熱盤管,再熱盤管將來自主冷卻盤管的冷空氣加熱。環繞式系統可降低主冷卻盤管的冷卻負荷,再熱能量由預冷卻盤管中循環流體吸收的熱量提供,而不是由外部能源提供。環繞式回路需要一臺水泵和一個三通閥或變頻驅動裝置(VFD)。對于大型系統,可能需要一個設有排氣孔的膨脹箱。
        ②熱管系統:熱管有助于降低空氣總冷卻負荷,從而提高空調系統的效率。典型設計由一個冷卻回路構成,該回路采用兩個相連的換熱器,一個在主冷卻盤管的上游(蒸發器盤管段),另一個在主冷卻盤管的下游(冷凝器盤管段)。當空氣流過第一個換熱器時,換熱器內的制冷劑吸收熱量蒸發,從而使通過的空氣被冷卻。這樣可使主冷卻盤管更有效的將空氣冷卻到露點溫度以下,從而提取更多的水分。之后,空氣流過第二個換熱器,被來自第一個換熱器的高溫制冷劑重新加熱,使制冷劑冷卻和液化,并使其返回第一個換熱器。單換熱器型加熱管系統全封閉,利用毛細作用工作,不需要泵。加熱管可提高除濕性能,因此,采用較小的冷卻系統即可滿足要求。不過,增加加熱管會增大壓降,因此需要對風機功率進行相應的調整??諝饴饵c如果低于0℃,空氣冷凝水會在主冷卻盤管表面結冰,一段時間之后會減小空氣流量。通常會安裝一根輔助冷卻盤管與第一根盤管并聯,在第一根盤管解凍期間,采用風門切換到已除冰的盤管。
        ③雙路系統:雙路系統采用兩根盤管來分別冷卻流入的外部新鮮空氣和室內回風空氣。高溫潮濕的室外空氣被一個“主”盤管冷卻到5~7℃,達到除濕目的。“輔助”盤管對部分溫度較低的干燥回風空氣進行干冷卻。部分回風空氣可能繞過輔助盤管并與冷卻后的回風空氣混合。之后,這兩個氣流(外部空氣和回流空氣)混合為具有一定溫度和濕度的供給空氣。
        雙路系統可以達到環繞式回路系統的能量效率,并且能更好的控制外部空氣通風率。雙路系統將可顯熱冷卻與潛熱冷卻分開,便于控制供給空氣的溫度和濕度。雙路系統可以單獨安裝,也可與增加的暖通空調設備/回流設備安裝在一起。外部空氣冷卻盤管的規格應與最大潛熱負荷相適應,而回流空氣冷卻盤管的規格應與最大顯熱負荷相適應。外部空氣通路通過調節冷凍水流量控制混合供給空氣的濕度,而回流空氣通路通過調節旁路風門的位置控制混合供給空氣的溫度。由于采用了加熱管,當露點低于0℃時,會有結冰的危險。
        ④干燥劑系統:干燥劑系統適用于(且常用于)需要大量除濕而冷卻除濕方法很難達到較低空間濕度(露點在3℃以下)的情況。這種系統可根據外部空氣與回風空氣所占的百分比。外部空氣相對濕度及回風空氣的空氣流量進行設置,以調節部分或全部進入空氣。
        干燥劑材料對水蒸氣的親和力比空氣大。干燥劑可以是固態,也可以是液態,與吸收劑或吸附劑相同。固態和液態干燥劑均用于冷卻系統中,但在暖通空調設備的運行中,固態干燥劑應用廣泛,且有助于防腐。
        吸收劑一般為液態或固態,但是在吸收水分后逐漸變為液態,即在吸收大量水分時,吸收劑會發生物理或化學變化。典型的吸收劑包括氯化鋰和氯化鈉。
        吸附劑大多為固態,在接觸水分時不會發生物理或化學變化,水分被吸收或保持在材料表面及其孔隙中。典型的吸附劑包括分子篩、硅膠和活性氧化鋁,其中硅膠應用最廣。
        在選擇干燥劑材料時,應考慮需要除去的水量、空氣通過干燥劑后的過濾度及運行和維護成本。在制藥暖通空調設備中,Z常用的是氯化鋰和二氧化硅。
        (2)除濕設備的性能要求
        除濕設備應在盤管上游設置過濾器并在盤管下游設置風機(在抽風系統中),以提供少量再熱。較低的表面流速可以減小空氣壓降,并提高盤管的除濕性能。
        冷卻系統中若采用除濕裝置,應注意以下方面:
        ①合理選擇暖通空調設備的型號和規格,確保
        在較差工況下提供所需的顯冷和潛冷。這些通常不會同時出現。
        ②設計部分負荷工況的能量效率,因為峰值負荷出現的時間通常只占運行時間的2%左右。
        應在轉輪除濕機的下游設置空氣過濾器,用于收集松散的干燥劑和可能從轉輪流出的再生空氣中的污染物。再生空氣的預過濾必須與工藝空氣的預過濾相適應,以減小末端過濾器的負荷。
        轉輪除濕機組的下游需要冷卻,以除去空氣經轉輪處理后吸收的熱量??諝庀冉涍^預冷卻達到較低的含濕量,然后再進入轉輪處理,可提高轉輪除濕機的干燥性能和能量效率。
        干燥劑系統的選擇會影響主冷卻盤規格的確定,因為冷卻盤管只需要處理送風的顯熱負荷,可采用溫度較高的冷凍水,并可提高運行效率。不過,由于干熱空氣離開干燥劑轉輪時吸附熱,總顯熱負荷會增大。
        一般情況下,空間相對濕度控制器會調節除濕設備周圍的旁通風門,從而降低室內相對濕度,導致更多的空氣流過干燥劑轉輪。由于多通路導致空氣流量變化,需要對管道系統內的壓力和空氣量進行控制,使主空氣處理機組的空氣流量保持恒定。通過調節再生盤管的蒸汽流量來控制相對濕度的方法效率較低,因為需要較長的時間才能使室內相對濕度發生改變,而且可能使吸收干燥劑在干燥過程中受損。在不使用除濕設備時,應將其完全旁路,但轉輪應保持干燥(即保持轉輪運轉和繼續加熱)。特別是對于吸收干燥劑(例如氯化鋰),如果在不能再生的情況下吸收水分,會發生“自毀”。

         

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