防爆、低湿、洁净制药厂房通风空调设计

1 概述  

    1.1 该设计项目位于珠海开发区，为无菌头孢抗生素原料药厂房，是某合成制药厂年产250吨合成抗生素工程的一部分。产品是头孢三嗪钠 无菌粉，高致敏性药物，目前此类药物工艺生产方法有三种：溶煤法、喷雾干燥法和冻干法，该厂房工艺生产采用溶媒法，此法在药物撮过程中使用 大量有机溶媒，如：二氯甲烷、甲醇、丙酮，部分生产房间有机溶剂的日用量见表1。      

表1 日使用有机溶剂的数量（升）

    《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）第3.11条规定，使用或生产下列物质的厂房为甲类防爆厂房：A．闪点低于280C的液体；B ．爆炸下限小于10％的气体；C．常温下能自行分解或在空气中氧化即能导致迅速自然或爆炸的物质等。该厂房甲烷类气体爆炸下限为7.1%；甲醇类 气体爆炸下限为5.5％；丙酮闪点低于－200C，气体爆炸下限为2.5％。易燃易爆液体的闪点和生产过程中挥发的气体爆炸下限均低于规 范要求，属于甲类防爆厂房。  

    1.2 厂房建筑面积1580m2，其中，洁净空调区面积600m2。洁净空调设计参数为：结晶、过滤干燥、分装间等均为 无菌洁净室，洁净度为10000级，局部100级，室内温度18~240C，相对湿度40±5％。精洗消毒、无菌洗衣间为10000级、局部100级。其余 洁净空调区的洁净度分别为10000级、大于等于100000级，室内温度均为18~240C，相对湿度45％～65％。  

    综上所述，厂房特点是：产品为高致敏性药物、生产过程中爆炸危险性大，生产环境要求湿度低、洁净度高。  

2 通风空调系统设计  

    2.1 空调通风系统的划分  

    厂房空调通风设计根据其特点划分为三个系统：  

    A．粉针生产线的结晶、过滤干燥、分装间为无菌洁净间，室内相对湿度要求低（40±5％）。生产过程中挥发二氯甲烷等易燃易爆气体，又为 低湿防爆间。根据《采暖通风空调设计规范》有关规定，上述房间设计为恒温、低湿、洁净直流空调系统（KJ－1），同时设计了与KJ－1联动的P1－ 1排风系统。  

    B．精洗、消毒、配液、无菌洗衣等房间为恒温恒湿洁净空调系统（KJ－2），其中配液生产过程中挥发易燃易爆气体，泵房有尾气等，故空 调采用直流送风，此两间设计了与KJ－2联动的P2－1排风系统。  

    C．口服药生产线的干燥间、内包装间、离心机间等为防爆间，内包装间的粉尘较大，从防火或卫生考虑都无法回风。故为上述房间设计了K J－3恒温恒湿洁净直流空调系统。合成间为防爆间与上述房间相邻，排风与上述防爆洁净间合为一个P3－1排风系统，P3－1与KJ－3联动。  

    2.2 通风空调系统方案的确定与实施  

    2.2.1 厂房大部分洁净区为防爆区。为防爆洁净区服务的空调系统（KJ－1、KJ－3）设计为全新风直流系统，考虑到直流空调系统耗能大的 问题，设计中在满足温度、湿度、洁净度的要求的前提下，尽量减少送风量。在局部要求100级而整个房间要求10000级的洁净间，采取将高效送风口 集中布置在100级洁净区的吊顶处，保证100级洁净区的断面风速大于0.25m/s。这样既保证工作区的洁净度，又使整个洁净室的换气次数不会增大很多。  

    合理的减少了空调系统的送风量，如结晶间n＝49次/h，过滤干燥间n=70次/h。

    2.2.2 针对工艺提出的室内设计参数，温度18～240C，相对湿度40±5％的低湿要求，而厂房所在地区室外相对湿度较大的特点 ，空调系统采用表面冷却器与除湿机混合除湿方案。以KJ－1系统夏季工况为便，新风先经过新风机组二级水表冷冷却，却湿预处理至L点；部分预处 理的空气进入转轮除湿机继续去湿至X点，转轮除湿机选用Munters产品，其除湿原理为湿空气通过转轮吸湿区与吸湿剂接触，使空气中所含的水蒸气 大部分被吸湿纸上的氯化锂晶体吸收，留存在吸湿纸上，并放出汽化潜热，于是通过转轮吸湿区的处理空气成为湿度降低、温度升高的干燥空气。然 后再与预处理后的另一部分空气混合至H点，再经组合空调器的表冷器冷却处理至S1点，最后送入洁净室。在空调运行中，可根据不同季节室内外相 对湿度的大小调节进入除湿机的风量，系统原理图见图1。  

    2.2.3 为保证室内的洁净度,通风空调系统设计采取了如下措施：第一，空调系统的进风经粗效、中效、高效三级过滤。第二，维持洁净室 的正压值。该厂房为两班制生产，空调洁净系统设计考虑了非生产时的值班送风。结晶间、过滤干燥间、分装间等为无菌洁净室。每星期用甲醛薰蒸 消毒数分钟，消毒后室内空气需进行排风换气，上述房间设计了消毒排风系统。为解决非生产时值班进风和保证消毒排风时房间正压值，KJ－1空调 系统的送风机采用了变频电机，当非生产时或消毒风机开启时，KJ－1系统送风机的风量调至维持洁净室一定正压值所需的风量，以满足生产和非生 产时所需的不同送风量。第三，通风空调系统总送、排风管处，设置了与风机联动的电动密闭阀，当风机停运时，风阀关闭，防止室外风倒灌，保证 室内洁净度。  

    2.2.4 该厂房生产的头孢三嗪纳无菌粉，属于高致敏性药物，根据《医药工业洁净厂房设计规范》有关规定，排风经过滤后排入大气。因该 药的另一特点是易溶于水，排风设计选用了水浴过滤器。为避免防爆洁净间和有粉尘的洁净间危害相邻洁净间，防爆或有粉尘的洁净间与相邻洁净间 要保持相对负压，如结晶间、过滤干燥间为防爆洁净间，分装间有少量粉尘，其正压值P＝10Pa，低于与之相邻的缓冲间的正压值P＝50Pa。缓冲间设 置了压差控制器，主要是靠调整送、排风量来来到房间的不同正压值。  

3 其它  

    根据国家对甲类防爆厂房的有关规定，该厂房空调通风设计还采取如下措施：A．防爆洁净间送风支管上设置了与空调送风联动的电动风扇， 避免空调停运时易燃易爆气体泄露到其它房间。B．防爆洁净房间设计了事故排风系统，并设计了超浓度报警器，当房间有害气体超浓度时，事故风 机开启。C．防爆洁净间的排风管及接至工艺设备的尾气排放管，在伞形风帽下均设计了阻火器。D．技术夹层除布置了风管、水管、压缩空气管，还 布置了输送了有机溶煤的工艺管道，故在技术夹层设计了平时排风和事故排风兼用的排风系统。E．为甲类防爆厂房服务的进风机房应设置进风系统 ，本设计空调机房按每小时不低于2次换气量设计了机械进风系统。

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