公用工程-公用工程

第6章公用工程所谓公用系统，是指与食品工厂的各部门、车间、工段有着密切关系，并为这些部门所共有的一类动力辅助设施的总称。它与食品工厂的生产相辅相成、密切相关，是食品厂正常生产不可缺少的重要环节。公用设施一般包括给排水、供电及仪表、供汽、采暖与通风、制冷等五项工程。一般说来，给水排水、供电和仪表、供汽这三者不管工厂规模大小都得具备，因各地的气候各异，所以制冷和通风两项不一定同时具备。公用系统的设计应根据食品工厂的规模、产品的类型以及本单位经济状况而定。公用工程的专业性较强，各有其内在深度，因此应分别由五个专业工种的设计人员承担。食品工厂的公用系统直接与工厂的运行和生产密切相关。概述设计要求(1)符合食品卫生要求在食品生产中，生产用水的水质必须符合卫生部门规定的生活饮用水的卫生标准。制冷系统中氨制冷剂对食品卫生有不利影响，应严防泄漏。公用设施在厂区的位置是影响工厂环境卫生的重要因素，环境因素的好坏会直接影响食品的卫生。(2)能充分满足生产负荷食品生产的一大特点就是季节性较强，导致公用设施的负荷变化非常明显，因此要求公用设施的容量对生产负荷变化要有足够的适应性。(3)经济合理，安全可靠进行设计时，要考虑到经济的合理性，应根据工厂实际和生产需要，正确收集和整理设计原始资料，进行多方案比较，处理好近期的一次性投资和长期经常性费用的关系，从而选择投资最少、经济收效最高的设计。概述设计内容整体项目的给排水设计一般包括：取水及净化工程、厂区及生活区的给排水管网、车间内外给排水管网、室内卫生工程、冷却循环水系统和消防系统等。设计所需基础资料(1)各部门对用水量、水质、水温及用水时间的要求。(2)厂区所在地和厂区周围地区的气象、水文、地质、地形资料，特别是作为水源的河、湖的详细水文资料。(3)引水、排水路线的现状及有关的协议或拟接进厂区的市政自来水管网状况。(4)当地环保和公安消防主管部门的有关规定。(5)所在地管材市场供应情况。给排水食品工厂用水分类一般生产用水、特殊生产用水、冷却用水、生活用水和消防用水等。食品工厂对水质的要求一般生产用水和生活用水要求符合生活饮用水水质标准。特殊生产用水是指直接进入构成产品组分的用水和锅炉用水，这些用水对水质有特殊要求，必须在符合生活饮用水水质标准的基础上，做进一步处理。给排水类别优点缺点自来水技术简单，一次性投资省，上马快，水质可靠水价较高，经常性费用大地下水可就地直接取用，水质稳定，且不易受外部污染，理化指标变化小，水温低，基本终年恒定。取水构筑物简单，一次性投资不大，经常性费用低水中往往含有多种矿物质，硬度可能过高，甚至含有某种有害物质，大量抽取地下水会影响地面沉降地面水水中溶解物少，经常性费用低净水系统技术管理复杂，取水构筑物多，一次性投资大，水质、水温随季节变化大水源的选择给排水全厂用水量的计算生产用水量生活用水消防用水给排水给水系统自来水给水系统地下水给水系统地面水给水系统给水处理方法(1)自然沉淀即用沉淀的方法除去水中较大颗粒的杂质，具体方法是使水在沉淀池中停留较长时间，以达到沉淀澄清的目的。(2)混凝沉淀在水中加混凝剂，使水中的胶体物质与细小的、难以沉淀的悬浮物质相互凝聚，形成较大的易沉绒体后，再在沉淀池和澄清池中沉淀和澄清，使水由混浊变澄清。常用的混凝剂为硫酸铝、硫酸亚铁、三氯化铁。(3)过滤将水通过装有滤料的过滤池或过滤器，利用滤料与水中细微杂质间的吸附、筛滤作用，使水质得到澄清。(4)消毒就是通过物理或化学的方法杀死水中的致病微生物。通常用到的物理方法有：加热、紫外线、超声波和放射线等。化学方法有：氯、臭氧、高锰酸钾及重金属离子等药剂，其中氯消毒法，即在水中加适量的液氯和漂白粉，是目前普遍采用的方法。给排水(5)软化软化是通过降低水中钙、镁离子的含量，进而降低水的硬度的过程。软化的方法有以下几种。①加热法将水加热到100℃以上，使水中的Ca2+、Mg2+形成CaC03、Mg(OH)2和石膏沉淀而除去。②药剂法在水中加石灰和苏打，使Ca2+、Mg2+生成CaC03和Mg(OH)2而沉淀。③离子交换法使水和离子交换剂接触，用交换剂中的Na+或H+把水中的Ca2+、Mg2+交换出来。此外，当水中铁、锰等离子含量超过水质标准时，还需要进行除铁、锰等离子的处理。一般情况下，以上方法并不是单独使用的，而是根据原水的不同水源和水质及生产对水质的不同要求，联合使用几种不同的给水处理工艺。给排水(1)以地面水(如河水、湖水等)作为生活饮用水时，一般必须经过以下工序的处理：原水→预沉→混凝沉淀或澄清→过滤→消毒(2)地下水的水质要优于地面水，所以若以地下水作为生活饮用水时，一般只经过消毒即可。(3)为了减少水垢的形成，锅炉用水都必须进行软化处理，且一般用离子交换法进行软化。(4)当被用作特殊生产用水时，水质要求较为严格，水处理工艺也较为复杂：生活用水→机械过滤→电渗透或反渗透→阳离子交换器→阴离子交换器→混合离子交换器→紫外线或超滤杀菌→特种用水给排水给水管网的布置给水管网包括室外管网和室内管网。室外管网布置形式分为环状和树枝状两种，小型食品厂的给水系统一般采用树枝状，大中型生产车间进水管多分几路接入，为确保供水正常，多采用环状管网。室外管网一般采用铸铁管，用铅或石棉水泥接口，若采用焊接钢管和无缝钢管要进行防腐处理，用焊接接口。室内管由进口管、水表接点、干管、支管和配水设备组成，有的还配有水箱和水泵。管网布置形式有上行式、下行式和分区式三种，具体采用何种方式，由建筑物的性质、几何形状、结构类型、生产设备的布置和用水点的位置决定。给排水冷却水循环系统在食品厂中，制冷机房、车间空调机房及真空蒸发工段等都需要大量的冷却水。通常要设置冷却水循环系统和降温的装置，以减少给水消耗，降低全厂总用水量。降温系统主要有冷却池、喷水池、自然通风冷却塔和机械通风冷却塔等。机械通风冷却塔(其代表产品有圆形玻璃钢冷却塔)具有冷却效果好、体积小、质量轻、安装使用方便的特点，可以提高生产效率，节省用地和投资，并且只需补充循环量的5％～10％的新鲜水，对于水源缺乏或水费较高且电费不变的地区尤为适宜，因此被广泛采用。排水系统排水系统的组成食品工厂的排水系统由室内排水系统和室外排水系统两部分组成。室内排水系统包括卫生洁具和生产设备的受水器、水封器、支管、立管、干管、出户管、通气管等钢管。室外排水系统包括支管、干管、检查井、雨水口及小型处理构筑物等。给排水消防系统食品厂的生产性质决定其发生火警的危险性较低，建筑物耐火等级较高。食品厂的消防给水一般与生产、生活给水管合并，采用合流给水系统。室外消防给水管网应为环形，水量按15L/s，水压应保证当消防用水量达到最大且水枪布置在任何建筑物的最高处时，水枪充实水柱仍不小于l0m。室内消火栓的配置，应保证两股水柱每股水量不小于2.5L/s，保证同时到达室内的各个位置，管道内压力要保证水枪出口充实水柱不小于7m。给排水设计内容食品厂整体项目的供电及自控工程设计包括：全厂的变配电工程，厂区的外线供电工程，车间内设备配电系统，厂区及室内照明，生产线、工段或单机的自动控制，电器及仪表的防护与修理等，地区气象、土质有关情况等。设计所需基础资料(1)全厂用电设备详细情况(包括功率、用电要求等)。(2)供用电协议和有关资料，包括供电电源及技术数据，供电线路进户方位和方式，量电方式及量电器材划分，厂外供电器材供应的划分，供电部门要求及供电费用等。(3)自控对象的系统流程图及工艺要求。供电及自控系统食品厂对供电的要求及措施(1)有些食品厂生产的季节性很强，像饮料厂、罐头厂、乳品厂等产品产量随季节波动较大，电负荷变化较大。因此，大中型食品厂一般设置两台变压器供电，小型食品厂采用一台变压器供电即可。(2)在设计时，变配电设备的容量和面积要留有一定发展余地，以适应食品厂机械化水平的不断提高。(3)食品厂用电设备一般属Ⅲ类负荷，可采用单电源供电，采用双电源供电是避免意外停电(供电不稳定地区)时导致的原料腐败和变质，减少不必要的浪费。(4)一般食品工厂的生产车间水汽大、湿度高，应对供电管线及电器采取必要防潮措施，防止发生事故。供电及自控系统负荷计算供电系统食品厂的动力与照明同用时，电源才可以满足生产要求。供电电压低压采用380/220V三相四线制，高压一般采用l0kV。供电系统要和当地供电部门一起商议确定，要符合国家有关规程，安全可靠，运行方便，经济节约。建筑防雷及电器安全一般食品厂的烟囱、水塔和高层厂房的防雷等级属于第三类。变配电设施及对土建的要求供电及自控系统蒸汽是食品厂动力供应的重要组成部分。食品工厂用汽部门主要有生产车间（包括原料处理、配料、热加工、发酵、灭菌等）和辅助生产车间，如综合利用、罐头保温、试制室、浴室、洗衣房、食堂等，罐头保温库要求连续供热。关于蒸汽的压力，除以蒸汽作为热源的热风干燥、真空熬糖、高温油炸等要求0.8～1.0MPa外，其他用汽压力大多在0.7MPa以下，大部分产品在生产过程中对蒸汽品质的要求是低压饱和蒸汽，因此蒸汽在使用时需经过减压装置，以确保用汽安全。为了适应食品工厂生产的季节性变化，一般需要配备不少于两台型号相同的锅炉。供汽系统锅炉容量的确定供汽系统锅炉的选型锅炉的型号要根据食品厂的要求与特点和全厂及锅炉的热负荷来确定。型号必须满足负荷的需要，所用的蒸汽、工作压力和温度也应符合食品厂的要求，选用的锅炉应有较高的热效率和较低的燃料消耗、基建和管理费用，并能够经济有效地适应热负荷的变化需要。锅炉房在厂区的位置锅炉排出的气体中，含有大量的灰尘和煤屑，这些煤屑排人大气后，由于速度减慢而散落下来，造成环境污染。所以，锅炉房应处在食品工厂主车间全年主导风向的下风向，并有较好的朝向，以利于自然通风和采光，位置要靠近热负荷比较集中的地区，锅炉房附近要有足够的燃料和灰渣堆放场所。在总体布置上，锅炉房要选在对生产车间影响较小的地方，不宜和生产厂房或宿舍相连，也不宜布置在厂前区或主干道旁，并且需留有扩建的余地。供汽系统锅炉房的布置(1)锅炉房附属的锅炉间、水泵间、水处理间和化验室等应建在同一建筑物内。(2)烟囱离锅炉所在建筑物应有一定距离，避免烟囱基础下沉而影响锅炉房的基础。烟道布置应力求简单，并使每台锅炉抽力均衡。(3)锅炉房顶部最低结构与锅炉最高操作点的距离不应小于2m。(4)锅炉房前墙与锅炉前端的距离不应小于3m，对于需要在炉前操作的锅炉，其炉前区长度要比燃烧室长2m。(5)不需要在侧面操作的锅炉，其通道宽不小于1m，需要在侧面操作的锅炉，如在4t/h以下，其通道宽不小于2m，如在4t/h以上，其通道宽不小于2.5m。锅炉侧面和后端不需要操作时，其通道不应小于0.8m。供汽系统锅炉的给水处理锅炉属于特殊的压力容器。水在锅炉中受热蒸发成蒸汽，原水中的矿物质会结成水垢留在锅炉内壁，影响锅炉的传热效果，严重时会影响锅炉的运行安全。所以，锅炉给水和炉水的水质应符合低压锅炉水质标准要求，以保证锅炉的安全运行。供汽系统煤及灰渣的储运煤场的存煤量可按25～30d的煤耗量考虑，粗略估算每lt煤可产6t蒸汽。煤场一般为露天堆场，也可建一部分干煤棚。煤场的转运设备是将运输工具上的煤卸至储煤场和将煤送至锅炉房的上煤系统的设备，可根据锅炉房的规模选用人工翻斗手推车、装载机、皮带输送机等。锅炉在两台以下时用人工手推车将渣运至渣场，多台锅炉时可用框链出渣机、刮板出渣机、耐热胶带输送机将渣运至渣场，渣场的储量一般按不少于5d的最大渣量考虑。供汽系统通风和排烟除尘锅炉通风的目的是向炉膛内提供燃料燃烧所需要的空气，并将燃烧后的烟气及时排出炉外。通风方式有自然通风和机械通风两种。自然通风仅适于小型锅炉，是利用烟囱的抽吸力将烟气排出；机械通风利用机械方式进行，如用鼓风机将空气送入燃烧室或用引风机将烟气排出。烟囱的材料以砖砌为多，口径和高度应满足锅炉的通风要求，即烟囱的抽力应大于锅炉及烟道的总阻力，并有20%的余量。但若高度超过50m或在7级以上的地震区，最好采用钢筋混凝土烟囱。燃料燃烧产生的烟尘及部分未燃尽的燃料和有害气体So2等