某胶囊公司主厂房净化空调设计

某胶囊公司主厂房净化空调设计管二勇（安徽省医药设计研究院）1.工程概况:安徽某胶囊有限公司目前位于旌德县白地镇洪川行政村,距县城40公里，距黄山风景区仅36公里。现在是安徽省最大、全国第二的空心胶囊生产企业。为满足日益增长的生产要求,企业决定在厂区新建满足”GMP”要求的空心胶囊车间。新建生产车间为两层框架结构，建筑面积7000平方米，设计规模48亿粒/年。一层二层工艺布局基本相同，净化区域完全一致。冷冻机房设置于一层，冷却塔放置于屋面，净化空调机房分层就近设置。2.工程特点：该工程的最大特点是工艺生产流程复杂，工艺生产对环境的温湿度和洁净度控制精度要求很高，且合理的气流组织对产品质量影响很大。按照工艺布置，药用胶囊的核心生产设备是硬胶囊蘸胶成型机，硬胶囊蘸胶成型机在国内没有成套设备，目前国内各家胶囊公司的硬胶囊蘸胶成型机均为各胶囊公司的生产技术人员根据多年的经验自己研发，所以无法提供详细的散热量和散湿量数据，蘸胶成型机分为前室机头部分和烘箱部分，烘箱部分为密封的加热箱体，箱体的送排风为工艺处理。而蘸胶成型机的前室对温度的要求21℃±0.5℃,对湿度的要求60%±3%，温湿度的波动对产品合格率影响很大，蘸胶成型机的机头是蘸胶盘，蘸胶盘不允许有顶面的吹风，很微弱的风都有可能导致胶囊发皱，造成产品报废。根据现有情况，洁净区设计全部采用组合式净化空调机组，对蘸胶成型机的前室采用独立的组合式净化空调机组，以利于对其温湿度独立控制。3.净化空调设计计算：根据工艺专业提供的平面布置图，一层普通十万级洁净区的总面积约为1925m2，两个蘸胶前室的面积分别为75m2和115m2，胶囊切割间的面积为140m2。洁净区域的吊顶为2.7m（二层与一层净化区域相同）。因建筑层高和机房面积有限，若普通净化空调区域设置一台空调机组，则根据设备高度和平面尺寸，机组无法摆放，考虑实际生产情况，对每层的普通十万级区域设置两台组合式机组。送风量计算：(1)按照十万级洁净度换气次数为15次/h计算送风量如下：普通十万级区域一：40620m3/h（局部有余热余湿的房间按经验加大送风量，此处不详细计算）普通十万级区域二：40290m3/h（局部有余热余湿的房间按经验加大送风量，此处不详细计算）蘸胶前室一：75*2.7*15=3037.5m3/h蘸胶前室二：115*2.7*15=4657.5m3/h胶囊切割间:140*2.7*15=5670m3/h(2)按照冷负荷计算送风量核算：(用以核算净化送风量是否能满足消除余热余湿的要求)：普通十万级区域按照经验其换气次数肯定能满足消除室内余热余湿，不做计算。蘸胶前室间和胶囊切割间温湿度要求很高，且房间内部工艺复杂，因甲方无法提供设备散热数据，我们只能根据对原有老车间空调相同的运行工况进行测试，并估算设备的热负荷。单台蘸胶机组在蘸胶前室的散热量为2000W--2500W之间胶囊切割间的单台胶囊切口机散热量为800W--1000W之间蘸胶前室一设备散热量：10KW蘸胶前室二：15KW胶囊切割间:13KW计算维护结构负荷、人员负荷、照明负荷和工艺设备负荷后，按照i-d图进行计算，蘸胶前室和胶囊切割间如下图：按i-d图计算蘸胶前室一恒温恒湿区域按照消除室内余热余湿计算的风量：4572m3/h按i-d图计算蘸胶前室二恒温恒湿区域按照消除室内余热余湿计算的风量：7236m3/h按i-d图计算蘸胶前室二恒温恒湿区域按照消除室内余热余湿计算的风量：7236m3/h校核后的各个净化系统风量表如下：净化空调系统面积m2净化送风量m3/h温度℃湿度洁净度J1-1系统9554062025±250±10%10万级J1-2系统9704069025±250±10%10万级J1-3系统75457221±0.560±5%10万级J1-4系统115723621±0.560±5%10万级J1-5系统140690023±160±5%10万级J2-1系统9554062025±250±10%10万级J2-2系统9704069025±250±10%10万级J2-3系统75457221±0.560±5%10万级J2-4系统115723621±0.560±5%10万级J2-5系统140690023±160±5%10万级4.净化空调空调机组选型：J1-1系统、J1-2系统----一层普通十万级洁净区空调系统J1-3系统----一层蘸胶前室一净化恒温恒湿空调系统J1-4系统----一层蘸胶前室二净化恒温恒湿空调系统J1-5系统----一层胶囊切割见净化恒温恒湿空调系统J2-1系统、J2-2系统----二层普通十万级洁净区空调系统J2-3系统----二层蘸胶前室一净化恒温恒湿空调系统J2-4系统----二层蘸胶前室二净化恒温恒湿空调系统J2-5系统----二层胶囊切割见净化恒温恒湿空调系统根据以上计算，对组合式净化空调机组选型如下：5.净化空调系统流程：净化空调系统的空气经过初效过滤、中效过滤、高效过滤等三级过滤以及冷却、加热、加湿处理后送至净化空调房间。净化空调流程如下：新回风混合→初效过滤→混合→初效过滤→冷却→风机→消声→中效过滤→消毒→加热→加湿→高效过滤→洁净室→回风↓排风（热、湿、异味）6.净化空调系统设计：净化空调系统的净化送风经过初，中，高三级过滤，初中效过滤器均设置于净化空气机组内，高效过滤器设在末端送风口上。净化空调系统采用顶送风，回风主要采用沿墙设回风竖井，再经吊顶内回风干管集中回至空调机组。其气流组织形式为上送下回式。其气工艺设备设备在生产过程中，产热、产湿、产尘、产生异味气体时，均应设置排风等措施。排风系统尽量采用风罩捕捉。风机采用低噪音斜流式管道风机。净化控制区排风系统在排风管道上设止回阀，防止室外气体倒灌。溶胶间、温胶间、容器具清洗等房间工艺设备排热湿量较大，设置机械排风系统，并适当加大送风量；更衣换鞋等房间，有异味，根据工艺要求，不回风；恒温恒湿空调区域设置排风系统，以保证最小新风量10%。洁净区与非洁净区之间，不同级别洁净区之间的余压压差=5Pa，洁净区与室外之间的压差=10Pa；不同净化级别的相邻房间，在其相邻隔断上设置微压差计。组合式空调机组内风机采用变频控制，机组在下班时间低速运行。以保证净化房间正压。蘸胶前室因工艺设备机头部分不能有顶面吹风。其气流组织采用上侧面送风，沿墙竖井下装单层百叶带过滤层回风口。7．净化空调系统的自动控制：净化空调系统采用DDC集中控制(1)净化系统正压风量控制：净化空调机组的风机由变频器VFD实现变频控制,风量传感器FE1-1测量并显示送风量值。送风机根据风管内动压信号变频运行，以保持送风量稳定。(2)温湿度控制：房间温度,由回风温度传感器HE-1控制流量调节阀MV-1,2实现自控,温度的设定值可调；房间湿度,由排风湿度传感器TE-1控制流量调节阀MV-1,3实现自控,相对湿度的设定值可调。（3）新风电动阀控制：当机组关闭时，新风电动阀自动关闭，放置室外气体倒灌入净化空调系统；臭氧灭菌时，净化机组送风机运行，开启臭氧发生器，关闭新风电动阀；臭氧灭菌完后，关闭臭氧发生器，净化机组送风机运行，开启新风电动阀。(4)防火阀与空调风机连锁：当某一个防火分区发生火灾，烟气温度达70℃时，此地区空调防火阀自动关闭，空调机连锁自动停止运行，并且防火阀输送信号至防火中心。(5)排风机与空调风机连锁：所有排风机与对应所属系统的净化空调机组连锁，同开同关。(6)过滤器更换报警：空调箱内的初效和中效过滤器及部分房间的高效过滤器,要求测量过滤器压差，超过设定压差时报警,并就地显示。8．结束语：因本工程为药用胶囊工程，胶囊的生产工艺为甲方工程技术人员自行研究，以前甲方的生产环境完全靠人工不断的调节，产品质量不稳定。甲方本着一切为工艺设备服务，确保产品质量的原则，并且要尽量节约投资，为后续的厂区再扩大提供技术保障。为此，我们多次去现场沟通，测算，最终完成设计方案。值得一提的是，在验收过程中，蘸胶前室的温湿度无法达到设计要求，且波动很大，经过现场测试和计算，发现应该有远远超过设计计算的热湿负荷进入该房间，最终查明在蘸胶成型机下部工艺设备密封不到位，造成后室烘箱内的大量热湿气体进入该房间，经过封堵后，很快该房间的温湿度和洁净度都达到了设计要求。该项目从2005年投产至今，空调系统运行稳定，洁净度和温湿度均达到要求，胶囊产品质量稳定，受到了甲方的好评。作者简介：管二勇，男，汉族，工程师。