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壓縮空氣在生物發(fā)酵中發(fā)揮著至關重要的作用，這不僅體現(xiàn)在壓縮空氣的供應壓力要持續(xù)穩(wěn)定，而且空氣的運行成本要在合理的空間。據(jù)不完全統(tǒng)計，壓縮空氣成本占發(fā)酵產(chǎn)品所需動力能源總成本的50%以上，由此可見，空氣系統(tǒng)運行經(jīng)濟與否在一定程度上決定了發(fā)酵產(chǎn)品的市場競爭力。
空氣成本的高低不僅取決于壓縮機效率，而且與控制方式、輔機配置、管網(wǎng)設計及空氣運行參數(shù)的設定等密切相關。
壓縮機本體效率主要取決于機組的結(jié)構(gòu)型式，發(fā)酵生產(chǎn)所需的空氣壓力通常在0.30-0.40MPa（絕對壓力）之間，壓縮機的結(jié)構(gòu)多數(shù)為單軸離心式、多軸離心式、軸流式等。單軸離心式壓縮機多數(shù)選用閉式葉輪，自上世紀六七十年代，國內(nèi)風機廠家主要生產(chǎn)這種機型，由于空氣在機體內(nèi)流向的周期性變化，增加了空氣的流動阻力損失，機組效率相對較低，但由于該機組零部件較少，葉輪使用壽命長，目前該機型產(chǎn)品在部分企業(yè)仍被廣泛使用。
自上世紀九十年代，國外品牌的多軸離心壓縮機逐漸應用到發(fā)酵生產(chǎn)中，該機組由于采用性能優(yōu)越的三元流半開葉輪，再加上級間空氣冷卻，機組運行效率較高，進入二十一世紀，隨著國內(nèi)壓縮機技術的進步，這種多軸離心高效壓縮機開始由國內(nèi)制造并推向市場。
對于發(fā)酵產(chǎn)能較大的場所，壓縮空氣的需求量也較大，軸流壓縮機被廣泛使用，由于該機組葉片設計采用了國際上先進的三元流模化設計技術，機組的多變效率可達到90%以上，且流量、壓力調(diào)整范圍廣，機組在變工況下仍能保持高效運行，是離心式壓縮機無法比擬的。因此，要確保壓縮機本體高效運行，可根據(jù)空氣需求量，合理選擇壓縮機的類型。
對于發(fā)酵產(chǎn)能不大的場所，建議選用多軸離心式壓縮機；而對于空氣需求量較大，且負荷變化較大的場所，建議選用靜葉可調(diào)的軸流壓縮機。
由于發(fā)酵生產(chǎn)負荷不是一成不變的，空壓機的供氣量也應隨生產(chǎn)負荷的變化而變化，空壓機的負載調(diào)控方式主要有進口閥門調(diào)節(jié)、進口導葉調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、靜葉可調(diào)調(diào)節(jié)等幾種。
其中壓縮機進口閥門調(diào)節(jié)屬于空氣節(jié)流范疇，阻力損失較大，但操作簡單，單軸離心壓縮機一般采用這種調(diào)節(jié)方式。進口導葉調(diào)節(jié)對氣流有預旋的功能，相對于蝶閥的壓損較小，在不同的預旋角度下，壓縮級的性能是不同的，因此，進口導葉調(diào)節(jié)是通過改變其后壓縮級的性能進行壓縮機的性能調(diào)節(jié)，其損失較小，目前，多軸離心壓縮機均采用這種調(diào)節(jié)方式。
另外轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)是通過增減壓縮機轉(zhuǎn)子的速度實現(xiàn)排氣量的變化，調(diào)節(jié)過程中不存在阻力損失，這種調(diào)節(jié)方式經(jīng)濟性較好，對于電機驅(qū)動壓縮機的場合，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)主要通過變頻器控制調(diào)節(jié)；而對汽輪機拖動壓縮機的場合，通過調(diào)整汽輪機的進氣量實現(xiàn)壓縮機轉(zhuǎn)速的變化。對電機驅(qū)動的軸流壓縮機，其負荷的調(diào)節(jié)大多采用全靜葉可調(diào)機構(gòu)，實現(xiàn)機組運行工況調(diào)節(jié)范圍廣，有效地避免了運行時放風操作而造成的能源損失。
綜合以上，空壓機的負載調(diào)控方式與機組的結(jié)構(gòu)型式息息相關，對于可以采用多種調(diào)控方式的場合，盡量避免采用進口閥門調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、進口導葉調(diào)節(jié)、靜葉可調(diào)方式等，應結(jié)合壓縮機的結(jié)構(gòu)及驅(qū)動方式進行合理選擇。
空壓機輔機主要包括進氣過濾器、空氣冷卻器、氣水分離器等。進氣過濾器的配置應按照進風阻力小、過濾效率高、易于維護維修等原則進行，當前自潔式過濾器被廣泛使用。
由于進氣溫度升高會造成空壓機的耗電上升，建議進氣過濾器安裝在室內(nèi)或室外陰涼處，過濾器周圍保持清潔，進風口設置過濾網(wǎng)，確保進入壓縮機的空氣溫度、空氣潔凈度相對穩(wěn)定，有助于空壓機經(jīng)濟運行和安全穩(wěn)定運行。
空氣冷卻器的設計應按照少使用冷水，多使用循環(huán)水的原則，從而達到降低總成本的目的，在空冷器設計時，換熱面積要有足夠的余量；另外空冷器的空氣流動阻力也是影響空壓機電耗的重要因素，采用合理的結(jié)構(gòu)設計，盡量降低空氣阻力。對于單臺空冷器體積較大時，從維護方便及運行經(jīng)濟型考慮，也可以采用兩臺或多臺并聯(lián)的方式選配，應注意空氣在并聯(lián)冷卻器中的合理分配，確保各空冷器空氣流量均衡，避免采用多個空冷器串聯(lián)，這樣會增加空氣的阻力，造成空壓機電耗的升高。
氣水分離器的設計應盡量降低空氣流動阻力，目前有擋板式、旋風式、絲網(wǎng)除沫器等幾種常見型式。氣水分離器底部應設置可靠的自動疏水裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)冷凝水及時排出，避免使用截止閥常開方式排出冷凝水，這樣會造成較大的空氣損失。
降低空氣在管道中的流動阻力，可以提高空壓機的運行效率?？諌赫緫M量布置在空氣使用點附近，避免空氣長距離輸送帶來的壓力損失。在空壓機工藝管線設計中，盡量減少彎頭、三通、閥門、變徑等管件的數(shù)量?？諌簷C進排氣管道的管徑要經(jīng)過動力專業(yè)設計人員的認真核算，避免出現(xiàn)管徑偏小，導致氣體流速過大，從而增加空氣的流動阻力損失。
另外，對于多臺空壓機并聯(lián)接入一根空氣主管時，應充分考慮支管與主管的接口角度，借用流體引射原理，實現(xiàn)支管空氣順利并入空氣主管網(wǎng)。為減少空氣的輸送阻力，空氣主管道管徑的設計應留出一定的余量，同時盡量選擇就近的路徑到達空氣使用點，減少輸送距離。
由空壓機的性能曲線可以看出，空壓機的排氣壓力提高、排氣量增加，則機組的軸功率增加。因此設置合理的空壓機排氣壓力，有助于空壓機的經(jīng)濟運行。而空壓機的排氣壓力主要取決于空氣使用點的工藝條件要求。在實際生產(chǎn)中，應綜合比較空氣壓力提高對耗電和發(fā)酵產(chǎn)品效益的影響，避免盲目提高空氣壓力造成能源浪費。
另外，空氣外供溫度高低也會影響空壓機的運行成本，在滿足工藝要求的前提下，盡量使用循環(huán)水作為空壓機的降溫水，同時保持空氣運行參數(shù)的穩(wěn)定，避免空壓機頻繁開停機對系統(tǒng)經(jīng)濟性的影響。
加強空氣裝置的日常維護，可以確?？諌簷C處于良好運行狀態(tài)，有助于空氣系統(tǒng)的經(jīng)濟運行，筆者認為應重點做好以下工作：
一是對進氣過濾器進行定期維護，首先保持過濾器周圍地面的環(huán)境衛(wèi)生（無積塵柳絮等），其次根據(jù)壓縮機進口空氣壓力，及時更換過濾器濾芯，另外，需做好過濾器進風口濾網(wǎng)灰塵的清掃。
二是對空壓機級間冷卻器進行定期清洗，級間冷卻器換熱效果下降將導致進入后一級的壓縮空氣溫度升高，影響機組的壓縮效率。
三是定期對空壓機末級冷卻器進行清洗，可以減少高品質(zhì)冷水的使用量，從而降低空氣系統(tǒng)的運行成本。
作為動力供應部門，不僅要保證壓縮空氣的安全供應，而且要盡可能降低供應空氣的生產(chǎn)成本。
空氣系統(tǒng)的經(jīng)濟運行不僅取決于壓縮機本體的效率，而且與空壓機輔機的配置、管網(wǎng)設計、日常維護等也息息相關。多角度、全方面做好空壓機的運行管理是實現(xiàn)發(fā)酵生產(chǎn)空氣系統(tǒng)經(jīng)濟運行的基礎。
