1. 綜述
      SUMMARY

      淺談發酵行業空壓機經濟運行因素

         壓縮空氣在生物發酵中發揮著至關重要的作用,這不僅體現在壓縮空氣的供應壓力要持續穩定,而且空氣的運行成本要在合理的空間。據不完全統計,壓縮空氣成本占發酵產品所需動力能源總成本的50%以上,由此可見,空氣系統運行經濟與否在一定程度上決定了發酵產品的市場競爭力??諝獬杀镜母叩筒粌H取決于壓縮機效率,而且與控制方式、輔機配置、管網設計及空氣運行參數的設定等密切相關。本文就以上影響空氣系統經濟運行的諸多因素做簡要闡述。

       
        一、壓縮機本體效率分析
        壓縮機本體效率主要取決于機組的結構型式,發酵生產所需的空氣壓力通常在0.30-0.40MPa(絕對壓力)之間,壓縮機的結構多數為單軸離心式、多軸離心式、軸流式等。單軸離心式壓縮機多數選用閉式葉輪,自上世紀六七十年代,國內風機廠家主要生產這種機型,由于空氣在機體內流向的周期性變化,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,目前該機型產品在部分企業仍被廣泛使用。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酵生產中,該機組由于采用性能優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,隨著國內壓縮機技術的進步,這種多軸離心高效壓縮機開始由國內制造并推向市場。
        對于發酵產能較大的場所,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?;O計技術,機組的多變效率可達到90%以上,且流量、壓力調整范圍廣,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,可根據空氣需求量,合理選擇壓縮機的類型。
        對于發酵產能不大的場所,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,建議選用靜葉可調的軸流壓縮機。
       
        二、空壓機負載調控方式分析
        由于發酵生產負荷不是一成不變的,空壓機的供氣量也應隨生產負荷的變化而變化,空壓機的負載調控方式主要有進口閥門調節、進口導葉調節、轉速調節、靜葉可調調節等幾種。其中壓縮機進口閥門調節屬于空氣節流范疇,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節方式。進口導葉調節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,進口導葉調節是通過改變其后壓縮級的性能進行壓縮機的性能調節,其損失較小,目前,多軸離心壓縮機均采用這種調節方式。另外轉速調節是通過增減壓縮機轉子的速度實現排氣量的變化,調節過程中不存在阻力損失,這種調節方式經濟性較好,對于電機驅動壓縮機的場合,轉速調節主要通過變頻器控制調節;而對汽輪機拖動壓縮機的場合,通過調整汽輪機的進氣量實現壓縮機轉速的變化。對電機驅動的軸流壓縮機,其負荷的調節大多采用全靜葉可調機構,實現機組運行工況調節范圍廣,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,空壓機的負載調控方式與機組的結構型式息息相關,對于可以采用多種調控方式的場合,盡量避免采用進口閥門調節,轉速調節、進口導葉調節、靜葉可調方式等,應結合壓縮機的結構及驅動方式進行合理選擇。
       
        三、空壓機輔機的配置原則
        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或室外陰涼處,過濾器周圍保持清潔,進風口設置過濾網,確保進入壓縮機的空氣溫度、空氣潔凈度相對穩定,有助于空壓機經濟運行和安全穩定運行。
        空氣冷卻器的設計應按照少使用冷水,多使用循環水的原則,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,采用合理的結構設計,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濟型考慮,也可以采用兩臺或多臺并聯的方式選配,應注意空氣在并聯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,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,能夠實現冷凝水及時排出,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。
       
        四、空壓站布局及壓縮空氣工藝管線的優化設計
        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、變徑等管件的數量??諌簷C進排氣管道的管徑要經過動力專業設計人員的認真核算,避免出現管徑偏小,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,實現支管空氣順利并入空氣主管網。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。
       
        五、空氣運行參數的合理設定
        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。在實際生產中,應綜合比較空氣壓力提高對耗電和發酵產品效益的影響,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,盡量使用循環水作為空壓機的降溫水,同時保持空氣運行參數的穩定,避免空壓機頻繁開停機對系統經濟性的影響。
       
        六、壓縮空氣裝置的運行維護
        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,有助于空氣系統的經濟運行,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境衛生(無積塵柳絮等),其次根據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,可以減少高品質冷水的使用量,從而降低空氣系統的運行成本。
       
        結束語
        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成本。
        空氣系統的經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發酵生產空氣系統經濟運行的基礎。
       
        作者簡歷
        郭守征(1972—),男,大學學歷,學士學位,山東魯抗醫藥股份有限公司鄒城分公司動力車間設備主任,高級工程師.
      淺談發酵行業空壓機經濟運行因素

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