【压缩机网】摘要：压缩空气在生物发酵过程中承担着至关重要的作用，连续不断地提供符合发酵所需质优价廉的空气是动力部门的首要任务，而空气的供应方式直接影响空气制造成本和质量。本文结合工作实际，就生物发酵空气供应方式进行探讨。
文/山东鲁抗医药股份有限公司 郭守征 李继宏
生物发酵生产中对空气质量的要求较高，如无菌，无油，温度、压力、湿度合适等。供气设备型式的选择、空压厂房的规划布局、供气工艺路线设计等直接影响供应空气的质量和制造成本。本文通过对不同空气供应方式下的生产分析，指出适合生物发酵的空气供应方案。
一、空压机型式的选择
根据生物发酵对压缩空气质量的要求，制备压缩空气的空压机应避免采用有油或微油机型，常见的无油压缩机有离心式、轴流式和无油螺杆式等。由于发酵生产大多规模化，因此对空气的需求量较大，离心式空压机和轴流空压机被广泛使用。其中单轴离心式空压机受限于叶轮的尺寸和强度，其供气能力一般在1200Nm3/min以下，该机组叶轮多数为封闭式，机组效率相对较低，由于易损件少，叶轮强度高，维修费用较低，该机型在国内不少生物发酵企业仍在使用；轴流空压机由于空气在机体内沿轴向移动，流动阻力损失小，机组效率较单轴离心机组提高10%左右，该机组供气流量一般不低于1200Nm3/min，对于空气需求量较大、空气负荷存在波动的场合，静叶可调轴流空压机应作为首选，因为该机组在部分负荷下同样能够高效率运行，这是离心机组无法比拟的；近年来，多轴离心空压机组由于采用三元流高效叶轮，机组最佳工况点的效率甚至超过了轴流机组。该机组有一体式撬装机构和分体式两种型式，对于空气流量超过1000Nm3/min时，该类型机组多数为分体式结构。目前多轴离心空压机由于其效率高，维护周期间隔长等优势正逐渐应用到发酵生产，如国内几大专业空压机制造商也在生产该结构型式机组。
二、空压站及管网的规划布局
空压站作为压缩空气集中供应的中心，其耗电较大，为降低电缆铺设成本，空压站应就近变电站设置；同时为减少空气长距离输送造成的能量损失（压力损失），空压站应就近发酵生产岗位建设。对于园区面积较大，发酵厂房分散的情况，空压站的规划应变集中为相对分散建设，不同空压站的供气母管进行有效联通，彼此进行补充供气。根据发酵生产能力的布局，不同空压岗位空压机的供应能力也应做相应配置。在空压机配置时，尽量选择大流量高效机组，同时备用空压机的能力要确保公司最大空压机检修或异常停机时，空气供应不得影响生产。若园区发酵产品单一，对空气的需求指标一致，只需建设一种空气主管网即可；如果园区发酵产品有多个，且要求的供应压力不一致，空气系统既要满足生产需要，又要实现经济运行，此时应将园区的空气管网分为高低压两种，其对应的空压机配置也应做相应调整。高低压管网采用阀门联通，高压管网可以为低压管网补充空气。实践证明：高低压管网分供可以较好地实现空气系统的安全经济运行。
三、几种常见的空气供应工艺路线分析
为实现发酵空气无菌、无尘、无水及温度适宜的要求，在空气制备过程中需要相应的空压机附属设备，并按照一定的工艺路线完成气体输送。空压机附属设备包括空压机吸气过滤器、空气冷却器、汽水分离器、空气加热器、管路总空过滤器、无菌过滤器等。现就几种常见的空气供应工艺路线进行分析说明：
工艺路线：
以上四种工艺路线分析：
1、工艺路线一是目前发酵生产主要的空气供应方式，即在气源侧（空压机房）对压缩后的空气进行除湿，除湿后的空气通过空气管网，在进入用户总空过滤器前使用蒸汽对空气加热，降低空气相对湿度，之后经过无菌过滤器进入空气使用点。此工艺在运行过程中，由于空压站距离发酵车间有一段距离，当环境湿度大且空气管道不保温时，空气在输送过程中由于温度变化，会造成管道内大量凝水出现，即使经过空气加热器，也经常出现用户端总空过滤器有凝水，凝水易造成无菌过滤器失效，从而对发酵无菌生产带来一定风险。
2、工艺路线二是在将空气加热装置设置在空压厂房，即先通过空冷器进行除湿，除湿后的空气进入空气加热器（热源是空压机余热热水或热空气）降低空气湿度，经预热后的空气（温度一般45℃左右）直接进入总空过滤器进行除尘，后经无菌过滤器进入用气点。此工艺省去了用户端蒸汽的消耗。
3、工艺路线三是对工艺路线一的改进，即在用户端进入空气加热器前空气先进入汽水分离器（目的是除去空气中因长距离输送产生的凝水），之后空气再经过空气加热器降低空气湿度，确保进入总空过滤器的空气为非饱和空气，从而不会对后面的无菌过滤器造成影响，保证发酵无菌生产。
4、工艺路线四是对工艺路线一的改进，即将用户端空气加热器安装在总空过滤器之后，自空压站经空气管网输送来的压缩空气在经总空过滤器除尘、除水后，再进入空气加热器升温，此时空气为不饱和状态，避免空气带水对后面的无菌过滤器产生影响，更好地保证发酵的无菌生产。
结束语
压缩空气的质量和成本直接影响生物发酵产品的市场竞争力，而压缩空气的供应方式决定了空气的品质和制造成本。选择合适的空气供应装备及空气供应路线有助于空气质量和成本的控制。作为动力供应和发酵生产部门应加强沟通交流，从系统供应安全和经济运行出发，为企业的盈利能力做出自己应有的贡献。
作者简介
郭守征（1972—），男，大学学历，学士学位，山东鲁抗医药股份有限公司动力车间副主任，高级工程师。
来源：本站原创
文/山东鲁抗医药股份有限公司 郭守征 李继宏
生物发酵生产中对空气质量的要求较高，如无菌，无油，温度、压力、湿度合适等。供气设备型式的选择、空压厂房的规划布局、供气工艺路线设计等直接影响供应空气的质量和制造成本。本文通过对不同空气供应方式下的生产分析，指出适合生物发酵的空气供应方案。
一、空压机型式的选择
根据生物发酵对压缩空气质量的要求，制备压缩空气的空压机应避免采用有油或微油机型，常见的无油压缩机有离心式、轴流式和无油螺杆式等。由于发酵生产大多规模化，因此对空气的需求量较大，离心式空压机和轴流空压机被广泛使用。其中单轴离心式空压机受限于叶轮的尺寸和强度，其供气能力一般在1200Nm3/min以下，该机组叶轮多数为封闭式，机组效率相对较低，由于易损件少，叶轮强度高，维修费用较低，该机型在国内不少生物发酵企业仍在使用；轴流空压机由于空气在机体内沿轴向移动，流动阻力损失小，机组效率较单轴离心机组提高10%左右，该机组供气流量一般不低于1200Nm3/min，对于空气需求量较大、空气负荷存在波动的场合，静叶可调轴流空压机应作为首选，因为该机组在部分负荷下同样能够高效率运行，这是离心机组无法比拟的；近年来，多轴离心空压机组由于采用三元流高效叶轮，机组最佳工况点的效率甚至超过了轴流机组。该机组有一体式撬装机构和分体式两种型式，对于空气流量超过1000Nm3/min时，该类型机组多数为分体式结构。目前多轴离心空压机由于其效率高，维护周期间隔长等优势正逐渐应用到发酵生产，如国内几大专业空压机制造商也在生产该结构型式机组。
二、空压站及管网的规划布局
空压站作为压缩空气集中供应的中心，其耗电较大，为降低电缆铺设成本，空压站应就近变电站设置；同时为减少空气长距离输送造成的能量损失（压力损失），空压站应就近发酵生产岗位建设。对于园区面积较大，发酵厂房分散的情况，空压站的规划应变集中为相对分散建设，不同空压站的供气母管进行有效联通，彼此进行补充供气。根据发酵生产能力的布局，不同空压岗位空压机的供应能力也应做相应配置。在空压机配置时，尽量选择大流量高效机组，同时备用空压机的能力要确保公司最大空压机检修或异常停机时，空气供应不得影响生产。若园区发酵产品单一，对空气的需求指标一致，只需建设一种空气主管网即可；如果园区发酵产品有多个，且要求的供应压力不一致，空气系统既要满足生产需要，又要实现经济运行，此时应将园区的空气管网分为高低压两种，其对应的空压机配置也应做相应调整。高低压管网采用阀门联通，高压管网可以为低压管网补充空气。实践证明：高低压管网分供可以较好地实现空气系统的安全经济运行。
三、几种常见的空气供应工艺路线分析
为实现发酵空气无菌、无尘、无水及温度适宜的要求，在空气制备过程中需要相应的空压机附属设备，并按照一定的工艺路线完成气体输送。空压机附属设备包括空压机吸气过滤器、空气冷却器、汽水分离器、空气加热器、管路总空过滤器、无菌过滤器等。现就几种常见的空气供应工艺路线进行分析说明：
工艺路线：
以上四种工艺路线分析：
1、工艺路线一是目前发酵生产主要的空气供应方式，即在气源侧（空压机房）对压缩后的空气进行除湿，除湿后的空气通过空气管网，在进入用户总空过滤器前使用蒸汽对空气加热，降低空气相对湿度，之后经过无菌过滤器进入空气使用点。此工艺在运行过程中，由于空压站距离发酵车间有一段距离，当环境湿度大且空气管道不保温时，空气在输送过程中由于温度变化，会造成管道内大量凝水出现，即使经过空气加热器，也经常出现用户端总空过滤器有凝水，凝水易造成无菌过滤器失效，从而对发酵无菌生产带来一定风险。
2、工艺路线二是在将空气加热装置设置在空压厂房，即先通过空冷器进行除湿，除湿后的空气进入空气加热器（热源是空压机余热热水或热空气）降低空气湿度，经预热后的空气（温度一般45℃左右）直接进入总空过滤器进行除尘，后经无菌过滤器进入用气点。此工艺省去了用户端蒸汽的消耗。
3、工艺路线三是对工艺路线一的改进，即在用户端进入空气加热器前空气先进入汽水分离器（目的是除去空气中因长距离输送产生的凝水），之后空气再经过空气加热器降低空气湿度，确保进入总空过滤器的空气为非饱和空气，从而不会对后面的无菌过滤器造成影响，保证发酵无菌生产。
4、工艺路线四是对工艺路线一的改进，即将用户端空气加热器安装在总空过滤器之后，自空压站经空气管网输送来的压缩空气在经总空过滤器除尘、除水后，再进入空气加热器升温，此时空气为不饱和状态，避免空气带水对后面的无菌过滤器产生影响，更好地保证发酵的无菌生产。
结束语
压缩空气的质量和成本直接影响生物发酵产品的市场竞争力，而压缩空气的供应方式决定了空气的品质和制造成本。选择合适的空气供应装备及空气供应路线有助于空气质量和成本的控制。作为动力供应和发酵生产部门应加强沟通交流，从系统供应安全和经济运行出发，为企业的盈利能力做出自己应有的贡献。
作者简介
郭守征（1972—），男，大学学历，学士学位，山东鲁抗医药股份有限公司动力车间副主任，高级工程师。
来源：本站原创
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