第六章公用系统

第六章公用系统(1)掌握食品厂公用工程设计的主要内容及基本要求；(2)了解食品厂不同用水的水源和水质要求，根据不同的要求采取合适的给水处理方法，掌握食品厂给排水系统的组成及全厂各种用水量和排水量的计算方法；(3)掌握食品厂电力负荷的计算及供电、变配电系统组成及设备；(4)根据冷库设计要求及耗冷量的计算方法，为满足食品厂不同生产实际需要选择合适的制冷系统和压缩机；(5)熟悉食品厂对通风、空调和采暖的一般规定及空调设计和热负荷的简要计算方法；(6)根据食品厂的实际需要选择合适的锅炉容量和型号，了解锅炉房位置和内部布置要求。1第一节概述一、公用系统的主要内容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。2二、公用工程区域的划分（一）厂外工程指给排水、供电等工程中的水源、电源的落实和外管线的敷设。属市政工程性质，由当地专门的市政设计或施工部门负责。食品厂厂外管线的长度最好能控制在2-3km范围内。（二）厂区工程指在厂区范围内、生产车间以外的公用设施。一般由负责整体项目的专业设计院的有关设计工程分别承担。（三）车间内工程指有关设备及管线的安装工程。其中的水管、汽管由工艺设计人员设计，其他归属专业工种承担。三、对公用系统的要求（一）满足生产需要供水能力按高峰季节各产品的小时需要总量来确定设计能力。供电和供汽采用组合式：是指不搞单一的变压器或锅炉，而设置多台变压器或锅炉，以便有不同的能力组合，适应不同的负荷。合理组合的求得：根据全年的季节性变化画出负荷曲线，以求得最佳的组合。三、对公用系统的要求（二）符合卫生要求符合生活饮用水卫生标准；蒸汽不含危害健康或引起污染食品的物质。氨蒸发系统应严防泄露。注意公用设施在厂区位置。（三）运行可靠、费用经济运行可靠：指供应的数量和质量要有可靠而稳定的参数。经济性：即投资少、收效高。第二节给排水一、给排水系统设计内容及所需的基础资料（一）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。6（二）给排水设计所需基础资料(1)各部门对用水量、水质、水温及用水时间的要求。(2)建厂所在地的气象、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)厂区和厂区周围地质、地形资料（包括外沿的引水、排水路线）(5)当地废水和公安消防主管部门的有关规定。(6)所在地管材市场供应情况。二、食品工厂对水质的要求食品工厂水的用途可分为：一般生产用水、特殊生产用水、冷却水、生活用水和消防用水。生产用水和生活用水的水质要求符合《生活饮用水标准》(GB5949)；产品用水和锅炉用水对水质有特殊要求，必须在符合《生活饮用水卫生标准》(GB5949)的基础上给予进一步处理。特殊用水，一般由工厂自设一套进一步处理系统，处理方法有精滤、离子交换、电渗析、反渗透等冷却水和消防用水，其水质要求可以低于生活饮用水。给水处理给水处理的目的主要是满足各种用水的水质要求，除去水中的悬浮杂质、有色物质、胶体物质、可溶性盐类、病菌及其他有害成分。给水处理的一般方法有以下几种。(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。9给水处理(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。10给水处理(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。11给水处理(5)软化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。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。12给水处理(5)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13三、水源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、水温随季节变化大四、全厂性用水量的计算（一）生产用水量包括：工艺用水、锅炉用水、冷冻机房冷却用水。锅炉用水可按锅炉蒸发量的1.2倍计算，小时变化系数取1.5；式中：qm—锅炉房最大小时用水量，t/h；K1—蒸发量系数，一般取1.15；K2—锅炉房的其他用水系数，一般取1.25～1.35；Q—锅炉蒸发量，t/h。二、给排水冷冻机房冷却用水量包括汽缸冷却用水和冷却塔循环用水。冷却塔循环用水量qm,L可按下式计算：式中:qm,L—冷却塔循环用水量，t/h；η—使用系数，一般取1.1～1.15；Q1—冷凝器负荷，kJ/h；t1—冷凝器出水温度(即冷却塔进水温度)，℃；t2—冷凝器进水温度(即冷却塔出水温度)，℃。制冷机冷却水循环量取决于进出水温差和热负荷，一般情况下，取t1≤36℃，t2≤32℃。制冷机的冷却循环系统的补充水量可按循环量的5%计。16二、给排水（二）生活用水量生活用水量的大小受工厂所在地气候、居民生活习惯以及卫生设备配备情况的影响，一般根据当地规模相近的食品企业或居民的生活用水量来确定，也可按下式进行估算：17tKNQ1000qm式中:qm—最大小时生活用水量,t/h；K—小时变化系数；Q—用水量指数；N—使用人数，人；t—使用时间，h。宿舍用水Q取100～150L／(人·d)，K取2～3；办公室用水Q取10～15L／(人·班)，K取2～2.5；浴室用水Q取90～135L／(人·次)，K取1.5～2.0；食堂用水Q取10～25L／(人·餐)，K取2～2.5。二、给排水（三）消防用水量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。食品厂的室内消防用水量为22.5L/s，室外消防用水量为10～75L/s。食品厂的生产用水量较大，在计算全厂总用水量时，可不计入消防用水量，如发生火警，可调整生产和生活用水量加以解决。18五、给水系统1.自来水给水系统2.地下水给水系统19五、给水系统3.地面水给水系统20六、配水系统水塔以下的给水系统统称为配水系统。配水工程一般由清水泵房、调节水箱、水塔和室外给水管网等组成。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枝状管网，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。22七、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。23八、排水系统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。八、排水系统（一）排水量计算排水包括：生产废水、生活污水、雨水雨水量的计算：W=q×φ×F（㎏/s）W——雨水量，㎏/sq——暴雨强度，㎏/s·m2φ——径流系数，食品厂取0.5~0.6F——厂区面积，m225排放量按生产，生活最大小时给水量的85~90%计算。(二)有关排水设计要点排水设施和排水效果影响工厂安全卫生面貌的优劣，工艺设计人员对此应有足够的注意（1）生产车间的室内排水宜采用无盖板的明沟，或采用带水封的地漏，明沟要有一定的宽度(200-300mm)、深度(150-400mm)、和坡度(＞1%)，车间地坪的排水坡度宜为1.5-2.0%。（2）在进入明沟排水管道之前，应设置格栅，以截留固体杂物，防止管道堵塞，垂直排水管的口径应比计算先大1-2号，以保持排水通畅。（3）生产车间的对外排水口应加设防鼠装置，宜采用水封窨井，而不用存水弯，以防堵塞。（4）生产车间内的卫生消毒池、地坑及电梯坑等，均需考虑排水装置。(二)有关排水设计要点（5）车间的对外排水尽可能考虑清浊分流，其中对含油脂或固体残渣较多的废水（如肉和水产加工车间），需在车间外，经沉淀池撇油和去渣后，再接入厂区下水管。（6）室外排水也应采用清浊分流制，以减少污水处理量。（7）食品工厂的厂区污水排放不得采用明沟，而必须采用埋地暗管，若不能自流排出厂外，得采用排水泵站进行排放。（8）厂区下水管不宜用渗水材料砌筑，一般采用混凝土管，其管顶埋设深度一般不宜小于0.7米。由于食品工厂废水中含有固体残渣较多，为防止淤塞，设计管道流速应大于0.8m/s，最小管径不宜小于，同时每隔一段距离应设置窨井，以便定其排除固体污物。九、消防系统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管网，水量按15L/s考虑，水压应保