關(guān)于抗生素發(fā)酵工藝所用冷卻塔的性能劣化分析及處理

1逆流式玻璃鋼冷卻塔的概要水是人們生產(chǎn)生活中不可缺少的重要資源，水的循環(huán)利用越來越顯得重要。冷卻塔在水的循環(huán)利用中發(fā)揮著降低水溫、保證工藝要求的至關(guān)重要的作用。常見的冷卻塔有逆流式、橫流式、噴射式、蒸發(fā)式4種。逆流式冷卻塔主要由風機、收水器、噴淋裝置、填料、鋼結(jié)構(gòu)、百葉窗、集水池、外殼、風筒等部件組成。填料是冷卻塔的重要組成部分，其質(zhì)量和作用在很大程度上決定著冷卻塔的冷卻能力，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，填料產(chǎn)生的降溫達到整個塔降溫的60％～70％。它一般由凸凹不平的聚氯乙烯波紋板制成，親水性能良好，保證水在填料上形成水膜和水滴，而不是水流，增強水氣交換面積，延長水氣交換時間，保證冷卻效果。逆流式冷卻塔的工作原理：水在塔內(nèi)與空氣進行熱質(zhì)交換而得到降溫。工作時，熱水從塔頂向下噴淋，在填料之間形成新的水滴及表面形成水膜，空氣在風機的作用下，由下向上與水滴和水膜逆向運動，水氣進行蒸發(fā)傳熱和接觸傳熱的交換，使水降溫。逆流式冷卻塔的熱工性能與氣候條件尤其與濕球溫度有密切關(guān)系，主要有以下３個技術(shù)指標。1.1進、出水溫差△t△t=t1-t2（其中，t1為進水溫度，t2為出水溫度）。這是zui重要的技術(shù)指標，隨冷卻塔的不同用途而不同。1.2冷幅Δt’Δt=t2-ξ（℃），即出水溫度t2與濕球溫度ξ之差。它的大小反映出水溫度和與濕球的接近程度，冷幅越小，冷卻塔的熱工性能越高，反之越低。一般情況下，Δt’=4～6℃。1.3冷效ΕE=△t/Δt’，即進、出水溫差與冷幅的比值。是冷卻塔熱工性能的綜合指針，數(shù)值越高，冷卻塔的熱工性能越好。標準型逆流式冷卻塔設(shè)計參數(shù)如表1所示?！　”?標準型逆流式冷卻塔設(shè)計參數(shù) 名稱 進水溫度 t1/℃ 出水溫度 t2/℃ 進出水溫差 △t/℃ 濕球溫度 ξ/℃ 冷幅Δ t’/℃ 冷效 E 數(shù)據(jù) 37 32 5 28 4 1.25 2問題的提出某制藥公司有４臺標準型的逆流式玻璃鋼，型號為DBNL3—500，為抗生素發(fā)酵提供26℃左右循環(huán)冷卻水。2006年曾對冷卻塔進行了大修，更換了全部的填料，填料為斜交錯填料。循環(huán)水質(zhì)未進行任何處理。2009年3月份以來，該制藥公司抗生素生產(chǎn)車間提出循環(huán)冷卻水溫較高且不穩(wěn)定，影響了抗生素的生產(chǎn)。多年來，對循環(huán)冷卻水水溫提出異議多在環(huán)境溫度zui高的6、7、8三個月，在3月份提出水溫高還是*次。3情況分析3.1原因分析隨機抽查3-4月份的運行記錄，并對一組運行數(shù)據(jù)進行了分析,如表2所示?！　”?冷卻塔非正常運行記錄數(shù)據(jù) 9︰00 10︰00 11︰00 12︰00 13︰00 14︰00 15︰00 平均 t1/℃ 28.7 28.7 28.0 28.9 28.9 28.9 28.7 28.69 t2/℃ 27.3 27.8 27.0 27.7 27.7 27.7 27.7 27.56 △t/℃ 1.4 0.9 1.0 1.2 1.2 1.2 1.0 1.13 當日濕球平均溫度20℃，冷卻塔的3個技術(shù)指標分別為：△t=1.13℃，冷幅Δt’=7.56℃，冷效Ε=0.149。將以上數(shù)字與標準型冷卻塔設(shè)計參數(shù)（表1）相比較，可以看出冷卻塔運行效果不佳，喪失了大部分冷卻能力，性能劣化。因為在2006年對冷卻塔進行了的大修，更新了全部的填料，短短的3年時間就出現(xiàn)了這么嚴重的問題，原因究竟是什么？經(jīng)檢查得知：抗生素生產(chǎn)工藝和產(chǎn)量沒有變化，環(huán)境溫度與以往變化不大，冷卻塔風機、上塔泵運行參數(shù)也正常，分析認為問題可能出在填料上。冷卻塔內(nèi)共填充了約32m3斜交錯填料。檢查時發(fā)現(xiàn)單層填料間充滿了約40mm厚的污垢，在污垢中間有兩排交錯的直徑約10mm的不規(guī)則水流孔，填料和污垢黏合在一起，需用洋鎬才能將填料和污垢挖出來，造成填料徹底報廢。每一個塔清理的污垢約8m3。因此可以得出結(jié)論：冷卻塔性能劣化是因為填料間充滿了大量的污垢，使得填料上根本不能形成水膜，而是形成一股股水流，嚴重影響了水氣的熱質(zhì)交換，造成冷卻塔冷卻性能的大部分喪失，致使出水溫度上升。由于冷卻塔功能的喪失，環(huán)境溫度變化成了決定出水溫度的zui主要的決定因素，出水溫度隨環(huán)境溫度上下變化，這就是抗生素車間反應的出水溫度不穩(wěn)定的原因所在。3.1污垢的來源由于冷卻塔水系統(tǒng)與大氣相同，空氣中的塵土、雜物、細菌等都會進入水系統(tǒng)，微生物大量繁殖，形成生物粘泥。同時，循環(huán)水中的溶解鹽不斷濃縮，使水的硬度不斷增加。以上是水垢形成的一般原因。但是與以往不同的是，此冷卻塔運行不足三年卻形成了罕見的污垢，初步判定可能是抗生素車間在2007年發(fā)生跑料而造成循環(huán)水污染形成的污垢。4處理辦法更換填料，是解決問題的根本辦法。為了解決和防止下一次填料時的更換困難，同時探索采用更新的填料，提高冷卻塔性能，我們使用了一種新型“S”型淋水填料。該填料具有表面積大、親水性好、風阻小、散熱系數(shù)大、熱力綜合性能好、使用壽命長等特點，可根據(jù)冷卻塔的實際尺寸，將單片組裝成不同尺寸長方體的填料組裝單元。“S”型淋水填料單片板面上下成“S”型有凸臺梯形波,以凹凸粘接點粘接組裝,單片長度500～5000mm，寬度500～1000mm，片厚0.40±0.05mm。但是，這種填料在使用中需要注意以下點：（1）單片與單片之間的波形一定要呈斜交錯形式,這樣才具有良好的熱力阻力；（2）長方體的填料組裝單元，zui適合與方形塔相匹配，與圓形冷卻塔圓周會形成縫隙，需根據(jù)間隙的大小用不同數(shù)量的單片填料填充；（3）一旦填料堵塞，不易清理。堵塞嚴重時，需要整體更換，會增加成本。4處理后的效果隨機抽取更換填料后的運行記錄，在并對一組運行數(shù)據(jù)進行分析，如表3所示?！　”?更換填料后冷卻塔運行參數(shù) 9︰00 10︰00 11︰00 12︰00 t1/℃ 23.7 24.6 24.8 25.1 t2/℃ 19.8 20.6 21.3 22.0 △t/℃ 3.9 4.0 3.5 3.1 13︰00 14︰00 15︰00 平均 t1/℃ 25.1 25.4 25.3 24.86 t2/℃ 22.0 22.2 22.5 21.49 △t/℃ 3.1 3.2 2.8 3.37 當日濕球平均溫度為24℃，冷卻塔的技術(shù)指標分別為：△t=3.37℃，Δt’=2.51℃，Ε=1.34。將表1、表2、表3進行比較分析，可以看出，經(jīng)過處理后的冷卻塔性能已經(jīng)恢復；熱工性能達到設(shè)計參數(shù)，在實際生產(chǎn)中可以滿足抗生素發(fā)酵工藝要求。6結(jié)論（1）循環(huán)冷卻水價格低廉。玻璃鋼冷卻塔結(jié)構(gòu)簡單，操作簡單。因此，往往不為人們所重視，其實在生產(chǎn)中，它對保證工藝要求有著重要意義，而且也是產(chǎn)品成本控制的一個重要方面，同時在節(jié)約水資源，保護環(huán)境方面發(fā)揮著越來越重要的作用。（2）冷卻塔管理的重點應放在及時對運行數(shù)據(jù)進行分析，特別是對3個技術(shù)指標進行分析，發(fā)現(xiàn)異常應及時分析查造原因，并進行針對性處理。（3）填料是冷卻塔熱交換的主要部件，與冷效高低相關(guān)密切，應加強對填料的管理，定期進行檢查、清理、更換。（4）循環(huán)水的水質(zhì)管理同樣是一個不容忽視的問題。
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