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簡(jiǎn)要分析凍干粉針車間凈化空調(diào)機(jī)組原理

來源： 2012年07月03日 17:23

藥品生產(chǎn)環(huán)境是十分特殊的，根據(jù)GMP對(duì)藥品生產(chǎn)廠房的潔凈度級(jí)別及其適用的生產(chǎn)種類和種類工序的規(guī)定，藥品生產(chǎn)廠房的溫度、濕度、風(fēng)量、壓力等都必須符合一定的要求才能有效保證藥品生產(chǎn)的質(zhì)量。

因此，設(shè)計(jì)合理的凈化空調(diào)系統(tǒng)在保障生產(chǎn)環(huán)境的控制、保障藥品質(zhì)量方面具有十分重要的意義。本文以奧賽康制藥廠一凍干粉針生產(chǎn)廠房?jī)?nèi)的實(shí)際應(yīng)用為依據(jù)，探討在制藥廠生產(chǎn)環(huán)境中凈化空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

1 藥廠潔凈廠房設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房指制劑、原料藥、藥用輔料和藥用包裝材料等生產(chǎn)中有空氣潔凈度要求的廠房。而不同的產(chǎn)品、工藝、工序?qū)S房的空氣潔凈度要求也不同，各國(guó)有各國(guó)的潔凈廠房潔凈度標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 73—84）有潔凈室等級(jí)規(guī)定，如表1所示。潔凈廠房的潔凈度級(jí)別分為100級(jí)、10 000級(jí)、100 000級(jí)3個(gè)等級(jí)。

表1 醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房空氣潔凈度級(jí)別（三線表）

潔凈級(jí)別	塵粒數(shù)/m³		活微生物/m³	換氣次數(shù)
潔凈級(jí)別	≥0.5 µm	≥5 µm	活微生物/m³	換氣次數(shù)
100級(jí)	≤3 500	0	≤5	水平層流 0.4 m/s
10 000級(jí)	≤350 000	≤2 000	≤100	≥20次/h
100 000級(jí)	≤3 500 000	≤20 000	≤500	≥15次/h

制藥廠房作為生產(chǎn)藥品的場(chǎng)所，為了防止因污染或交叉污染等任何危及藥品質(zhì)量的情況發(fā)生，就必須在潔凈環(huán)境中生產(chǎn)，其中的主要關(guān)鍵設(shè)備——組合式凈化空調(diào)機(jī)組，其性能的優(yōu)劣就顯得尤為重要，它的功能能否很好發(fā)揮作用將直接影響藥品的生產(chǎn)環(huán)境（各潔凈室的溫度、濕度、風(fēng)量、和潔凈度等）性能要求。

2 凈化空調(diào)控制系統(tǒng)要求

按GMP的相應(yīng)規(guī)范此生產(chǎn)車間的環(huán)境有如下要求：

2.1 溫濕度

夏季：（22±1）℃，55±5％；冬季：（20±1）℃，50±5％。

2.2 壓差

（1）不同等級(jí)潔凈室之間壓差不小于5 Pa，潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)之間壓差不小于10 Pa。

（2）初、中、過濾網(wǎng)壓差報(bào)警設(shè)定值分別為100 Pa、200 Pa、500 Pa。

2.3 風(fēng)量

（1）確保各空調(diào)機(jī)組總送風(fēng)量不低于設(shè)計(jì)要求，以滿足GMP對(duì)各潔凈等級(jí)功能間的空氣循環(huán)次數(shù)要求。

（2）生產(chǎn)結(jié)束后，關(guān)閉排風(fēng)系統(tǒng)，保持送風(fēng)系統(tǒng)低風(fēng)量運(yùn)行。

2.4 設(shè)備控制

（1）系統(tǒng)控制軟件應(yīng)根據(jù)事先確定的工作及節(jié)假日作息時(shí)間表，定時(shí)啟、停送風(fēng)機(jī)組，并自動(dòng)記錄機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間，提示按時(shí)維修。

（2）根據(jù)風(fēng)量要求進(jìn)行控制，輸出模擬量運(yùn)行狀態(tài)及數(shù)字量報(bào)警信號(hào)。

（3）閥門應(yīng)能承受0.4 MPa的工作壓力，DN50以下閥門為螺紋連接，DN50以上閥門為法蘭連接。與閥門配套的電動(dòng)執(zhí)行器閥芯推力不小于1 800 N，承受介質(zhì)溫度不低于1 500 ℃，并具有手動(dòng)功能，輸入、輸出信號(hào)為0～10 V或4～20 mA。

（4）溫度傳感器的精度±0.5 ℃，濕度傳感器精度±3％，室內(nèi)微壓差傳感器應(yīng)具現(xiàn)場(chǎng)顯示功能，濾網(wǎng)壓差只需報(bào)警功能。

3 凈化空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)方案

集中式凈化空調(diào)系統(tǒng)是我國(guó)目前在醫(yī)藥潔凈廠房中應(yīng)用的系統(tǒng)。它在機(jī)房?jī)?nèi)集中將空氣進(jìn)行處理并通過送風(fēng)管道分別送入各潔凈室。有３種形式：（1）全部采用新風(fēng)；（2）全部自循環(huán)，一般不采用新風(fēng)；（3）部分采用新風(fēng)，部分使用循環(huán)風(fēng)。在醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房中使用zui多的是第三種形式，新風(fēng)和循環(huán)風(fēng)的比例由生產(chǎn)工藝決定，可通過閥門調(diào)節(jié)。本設(shè)計(jì)采用了第三種形式，在循環(huán)風(fēng)的回收利用過程中能夠減少能量消耗而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

集中式凈化空調(diào)系統(tǒng)如圖1所示，一般由新風(fēng)口、排風(fēng)口、送風(fēng)口、回風(fēng)口、風(fēng)道、風(fēng)機(jī)、管件與閥門及空氣處理室組成。

新風(fēng)口是系統(tǒng)的zui始端，新風(fēng)口設(shè)置的好壞，直接影響到系統(tǒng)負(fù)荷大小及過濾器壽命。排風(fēng)口是為保證系統(tǒng)新風(fēng)量需要排掉一部分空氣而設(shè)置的。送風(fēng)口是系統(tǒng)向潔凈室送入潔凈空氣的?；仫L(fēng)口是為潔凈室內(nèi)空氣返回系統(tǒng)而設(shè)置的。風(fēng)道是空氣輸送管路，在集中式凈化空調(diào)系統(tǒng)成本中占很大比例，風(fēng)道必須能夠有效和經(jīng)濟(jì)地輸送空氣。風(fēng)機(jī)是使空氣在凈化空調(diào)系統(tǒng)中流動(dòng)的動(dòng)力裝置（其主要性能參數(shù)是風(fēng)量、風(fēng)壓、功率、效率和轉(zhuǎn)速）。管件和閥門是為合理布置管路、系統(tǒng)按預(yù)想正確運(yùn)行而采用的?？諝馓幚硎彝ǔ７Q為空調(diào)箱或空調(diào)器，可以是臥式，也可以是立式，是對(duì)空氣進(jìn)行初級(jí)凈化和熱處理的主要設(shè)備。

4 凈化空調(diào)送風(fēng)機(jī)組的設(shè)計(jì)

以凍干粉針生產(chǎn)廠房為例，根據(jù)潔凈級(jí)別及換氣次數(shù)的要求，擬選用2臺(tái)30 kW送風(fēng)機(jī)、1臺(tái)18 kW回風(fēng)機(jī)控制廠房空氣環(huán)境?，F(xiàn)對(duì)1臺(tái)30 kW凈化空調(diào)送風(fēng)機(jī)組進(jìn)行設(shè)計(jì)，表2為30 kW凈化空調(diào)送風(fēng)機(jī)組參數(shù)。凈化空調(diào)送風(fēng)機(jī)組如圖2所示。

表2 30 kW凈化空調(diào)送風(fēng)機(jī)組參數(shù)（三線表）

定風(fēng)量/（m³/h）	風(fēng)壓/ Pa	電機(jī)功率/ kW	表冷器盤管排數(shù)	加熱器盤管排數(shù)	電壓/V	重量/ kg
25 000	1 600	30	6	2	380	3 500

A	B	C	D	E	F	G	H	I	J
初效過濾段	加熱段	中間段	表冷擋水段	送風(fēng)段	均流段	消聲段	加濕段	中效過濾段	送風(fēng)段

圖2 凈化空調(diào)送風(fēng)機(jī)組（通欄）

4.1 系統(tǒng)的熱回收裝置

系統(tǒng)采用熱回收裝置，回收循環(huán)的舊風(fēng)，同時(shí)也通入少量的新風(fēng)。合理確定zui小新風(fēng)量，能大大降低處理新風(fēng)的能耗。一般新風(fēng)量由下面3項(xiàng)比較后取zui大值：

（1）潔凈區(qū)內(nèi)人員衛(wèi)生要求每人不少于40 m³/h；

（2）維持潔凈區(qū)正壓條件下漏風(fēng)量與排風(fēng)量之和；

（3）各種不同等級(jí)潔凈的zui小新風(fēng)比：100 000級(jí)為30％，10 000級(jí)為20％，100級(jí)為2％～4％。新風(fēng)負(fù)荷是凈化空調(diào)系統(tǒng)能耗的主要組成部分，故在組合空調(diào)機(jī)組加裝熱交換器回收排風(fēng)中的有效熱能，能提高熱能利用價(jià)值，節(jié)省新風(fēng)負(fù)荷。同時(shí)注意：在系統(tǒng)不工作時(shí)新風(fēng)閥也應(yīng)該關(guān)閉，以防止新風(fēng)由回風(fēng)管倒流入空氣循環(huán)系統(tǒng)，引起污染。

4.2 空氣過濾

A處為粗效過濾，I處為中效過濾，過濾在凈化系統(tǒng)的末端，在向潔凈室通入氣流時(shí)作zui后的過濾以保證空氣潔凈度。中效過濾段置于送風(fēng)機(jī)出口，保證其后空調(diào)機(jī)組內(nèi)為正壓，防止灰塵、不潔凈空氣等污染送風(fēng)系統(tǒng)，影響凈化系統(tǒng)末端過濾器的使用壽命。粗效過濾段過濾新風(fēng)與回風(fēng)大的固體顆粒。

由于凈化空調(diào)比一般空調(diào)過濾級(jí)數(shù)多，過濾阻力大，風(fēng)量又大幾倍甚至幾十倍，風(fēng)壓高出500～700 Pa，大約占系統(tǒng)壓頭的1/2左右，故風(fēng)機(jī)運(yùn)行負(fù)荷比一般空調(diào)高達(dá)3～30倍。在此系統(tǒng)中粗、中、過濾網(wǎng)壓差報(bào)警設(shè)定值分別為100 Pa、200 Pa、500 Pa，以防止系統(tǒng)因壓力過大而消耗過多能量甚至發(fā)生危險(xiǎn)。

4.3 空氣溫濕度調(diào)節(jié)

由洗瓶、滅菌間溫度傳感器監(jiān)控的信號(hào)同時(shí)傳遞給熱水和冷水控制閥。加熱段和表冷擋水段都由供水和回水兩個(gè)管道組成。一般情況下冬季僅使用熱水管道，而夏季僅使用冷水管道，當(dāng)需要調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)同時(shí)調(diào)控兩個(gè)管道。加濕閥的控制同樣由洗瓶滅菌間的濕度傳感器監(jiān)控并通過信息的傳遞來控制加濕閥的開度。這樣由洗瓶、滅菌間的溫度濕度信息來直接控制空調(diào)的加熱加濕系統(tǒng)就非常可靠地保證了需求。

4.4 組合風(fēng)機(jī)及其均流、降噪系統(tǒng)

此組合風(fēng)機(jī)為整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)提供動(dòng)力是空調(diào)的核心部分，其轉(zhuǎn)速受環(huán)境及其生產(chǎn)過程影響由變頻器控制，均流段為了保障由風(fēng)機(jī)排出的氣流保持均衡減少亂流，在均流的過程中也產(chǎn)生了很大的噪聲因此接著安裝了降噪系統(tǒng)，降低了對(duì)周圍環(huán)境的影響。

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