发酵装置动力设备发展现状及趋势

发酵装置大型化，是发酵行业发展的趋势。只有规模达到一定程度，企业才能有能力抗衡市场波浪的冲击。对于发酵装置中最为耗能的重点设备就是压缩机，具国内外专家测算，在我国发酵装置中，最多的耗能已经占据发酵企业全部耗能的76%，所以提高压缩机的效率、节能降耗对于发酵企业就显得特别重要。第一部分前言陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状发酵装置流程入口空气过滤器消声器原动机压缩机冷却器滤清器滤清器发酵罐滤清器发酵罐发酵罐发酵罐发酵罐1台压缩机可供8～10个罐左右陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状气体压缩机械容积式透平式往复式回转式活塞式斜盘式隔膜式罗茨式叶氏式螺杆式滑片式离心式轴流式斜流式复合式

压缩机械的分类

陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状

压缩机械的分类

指出气口全压值大于200kPa压缩机械通风机鼓风机压缩机指在标准状况下，出气口全压值低于15kPa指升压在15kPa～200kPa之间或压比大于1.15小于3陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状发酵装置用压缩机的种类

活塞式压缩机螺杆式压缩机离心式压缩机轴流式压缩机等温压缩机发酵三合一机组陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状陕鼓压缩机在发酵装置中的应用离心式压缩机轴流式压缩机等温压缩机发酵三合一机组陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状装置规模较小

主风机采用活塞式中混有润滑油进行多次过滤工艺流程复杂增加了设备增加了检修点和故障源压缩机出口压力增加压缩机耗功增大机组运行经济性降低易损件多经常检修陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状

容积式与透平式的比较陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状从上图中可以看出：容积式压缩机适用于小流量、压力范围覆盖最大。离心式压缩机械适用于中流量、高中压力场合。轴流式压缩机械适用于大流量、中低压比的场合。生物制药发酵透平风机型谱图陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状发酵装置目前常用的压缩机由于发酵行业的压力一般比较稳定，基本在2—4.5公斤范围，要求变化的仅仅是流量。比如在发酵罐换料、检修等生活就要求流量变小。正常工况下要求满负荷运转。因此建议有以下选择：陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状发酵装置的压缩机选型原则对于流量很小（风量小于120m³/min）的装置，建议使用容积式压缩机。优点：一次性投资少。缺点：能耗高、寿命低、效率低、维修成本大。对于流量中等（风量在120—1000m³/min之间）的装置，建议使用离心式压缩机。优点：一次性投资比轴流压缩机少，效率介乎于容积式压缩机和轴流式压缩机之间维修工作量较少。缺点：能耗、寿命、效率均比轴流压缩机次之。陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状发酵装置的压缩机选型原则对于大型流量（风量大于1000m³/min）的装置，建议使用轴流式压缩机。优点：效率高、能耗低、节能、风压稳定、流量变化平稳，有利于菌苗成活、维护成本以及使用成本极低。缺点：一次性投资高。陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状离心机组构成油管路润滑油站高位油箱电控系统自控系统定子转子轴承密封油封电动机或汽轮机变速器联轴器底座冷却器消声器过滤器

EI型离心压缩机机组主风机原动机辅机润滑系统控制系统陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状方案一、电动机+变速器+压缩机方案二、汽轮机+压缩机典型机组配置陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状离心式压缩机往复式压缩机主机

陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状离心压缩机生物制药发酵装置用压缩机可选用陕鼓制造的E型离心式压缩机。离心式压缩机离心式压缩机性能曲线电拖式离心式压缩机机组流程图此流程图为示意图，应由技术线绘制EI系列流程图此曲线为示意图，应由技术线绘出EI系列的曲线此曲线为示意图，应由更换为EI系列压缩机的图片陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状

当流量大于1000Nm3/min时，就可以选用轴流压缩机作为装置主风机。流量越大，轴流压缩机效率高、省功节能的优势越明显。

第三部分:生物发酵工程用轴流压缩机陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状陕鼓的轴流压缩机结构简介三层缸结构大大减小了由于热膨胀而造成的变形及应力集中避免了灰尘及外部条件造成的破坏大大降低了气流通过叶栅时产生的噪声，起到了隔声作用陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状陕鼓的轴流压缩机结构简介铸造水平剖分结构，具有刚性强，不易变形，吸收噪音和减振。中分面用预应力螺栓把紧为一整体，保证具有一定的刚性。加工完后要进行水压试验，检验机壳的密封性并测量其变形。进排气法兰垂直朝下，便于二层平台上布置机壳陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状陕鼓的轴流压缩机结构简介

下机壳两端靠近中分面处四点支撑在底座上，两个为固定点，另两个为滑动点，使机器具有良好的稳定性。机壳下部两端沿轴线还有导向键陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状陕鼓的轴流压缩机结构简介转子转子由主轴，各级动叶，隔叶块，叶片锁紧装置，密封片等组成转子为等内径结构转子在设计中进行了横向振动及扭曲振动分析计算。装配后进行低速动平衡检验、高速动平衡和超速试验，确保机组运行时安全可靠。陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状陕鼓的轴流压缩机结构简介主轴高合金锻钢锻造而成，材料的化学成分经严格的化验分析，性能指标通过试块进行检验。粗加工后进行热运转试验和探伤检验，所有指标合格后方能投入精加工。

整体实心结构。具有强度高，刚性大、运行对中性好、允许较小的径向间隙、方便用户，几乎不需检修等优点。陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状陕鼓的轴流压缩机结构简介

检修时用肉眼检查转子的状况，如果有损伤或腐蚀等现象，必须认真的检查，必要时应由专业人员检查或由制造厂进行调整修理。检查动叶片表面的冲蚀、裂纹等。安装转子之前应认真检查转子的平衡。陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状盘车油系统调速系统蒸汽透平轴流压缩机M润滑油站动力油站高位油箱轴流压缩机组标准配置陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状电机增速箱~MM润滑油站TITEPSTIPITETEZETEYEYEPITIPITEPTPDSPDTHICTITITIPIPIPIPITITETETETEYEYEZETETE动力油站润滑油站伺服控制系统高位油箱轴流压缩机增速箱电机轴流压缩机组标准配置陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状电机增速箱~MM润滑油站TITEPSTETEZETEYEYEPITIPITEPTPDSPDTHICTITITIPIPIPIPITITETETETEYEYEZETETE动力油站润滑油站伺服控制系统高位油箱轴流压缩机增速箱电机轴流压缩机组标准配置YEZETETI陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状陕鼓的轴流压缩机结构简介

全静叶可调（AV系列）系列化，标准化，通用化整机水平剖分机壳、叶片承缸、调节缸三层缸结构靠近中分面的四点支撑整段等直径转子动、静叶顶小间隙工况范围宽，高效节能周期短，价格低，质量高刚性好，易拆装变形小，应力低，吸噪减振机组稳定性好刚性好，内泄漏少，提高效率陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状轴流压缩机生物制药发酵装置用压缩机可选用陕鼓制造的A型（静叶不可调式）轴流压缩机或AV型（静叶可调式）轴流压缩机。A型轴流压缩机A型轴流压缩机性能曲线汽拖式A型轴流压缩机机组流程图此流程图为示意图，应由技术线出最终图此曲线图为示意图，技术线可以更换此图陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状

轴流与离心压缩机的比较陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状流道短、平直轴流压缩机与离心压缩机的效率分析流动损失小分离损失小效率高陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状试验研究工作开展的充分气体动力学理论成熟航空工业效率高，性能准确可靠轴流压缩机与离心压缩机的效率分析陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状效率高性能可靠安全性高操作运行方便噪音低压缩机的选取原则陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状发酵装置对压缩机性能的要求

压缩机的出口压力是根据冷却器、滤清器及发酵罐的容积、液位高度确定的。压缩机一般为等压力操作，要求压缩机的流量调节范围比较宽。压缩机的排气温度尽可能的低。发酵罐内温度一般为30～40℃。

陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状

轴流式压缩气体的原理

转子的旋转获得很高的速度流速减慢压力提高通道是扩张形的陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状转子的旋转受到离心力分子距离减小获得速度流经扩张形通道流速减慢压力得到进一步提高

离心式压缩气体的原理

陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状装置规模扩大风量增大透平式主风机电动机变转速汽轮机易损件少，操作简单方便陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状轴流与相应离心式的对比

依一台流量为1400m3/min，压比为3.56的生物制药发酵装置主风机为例

陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状离心式方案一为不带中间冷却器离心式方案二为带中间冷却器

轴流与相应离心式的对比

陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状

a、轴流比离心压在工况点节省功率451kw，则节省451×8000×0.6=216.48万元/年(或相当的蒸汽)。

b、轴流比离心节省冷却水50t/h，冷却水泵和冷却风扇耗功约15kw，则每年节省电费15×8000×0.6=7.2万元/年。

c、轴流压缩机的外形尺寸为3700×2160×1975，重量为18.4吨，而离心压缩机的外形尺寸为504×3300×2875，重量为20吨。

A40-10与5E1400的比较陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状

a、轴流不用中间冷却器，节省一个设备，少一个检修点和故障源。

b、轴流比离心在工况点节省功率125kw，则节省电费125×8000×0.6=60万元/年。

c、轴流比离心节省冷却水105t/h，冷却水泵和冷却风扇耗功约30kw，则节省电费14.4万元/年。

d、轴流的外形尺寸为3700×2160×1975，重量为18.4吨，而离心的外形尺寸为4113×3300×2406，重量为30吨。离心的外形尺寸和重量远远大于轴流压缩机，使机组的基础加大，增大了基础的成本。A40-10与5EP1400的比较陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状

轴流式与离心式适应流量离心式适合于中小流量的场合;轴流式适合于中大流量的场合。离心式机器尺寸大压缩相同容积气体轴流式机器尺寸小流量大，轴流式效率高省功节能效果显著陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状

高效率区的比较轴流设计点效率比离心高8～10%轴流高效率区比离心宽陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状

轴流与离心式的比较

陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状压缩机与管网的联合工作

管网性能曲线是指通过管网的气体流量与保证这个流量通过管网所需的压力之间的关系曲线。也称为管网阻力线。

陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状结论综上所述，当装置的空气流量在120m³/min以下时，选择容积式压缩机（包括往复式、活塞式、罗茨式、螺杆式等）较为合理；当装置的空气流量在120—1000m³/min时，选择离心式压缩机较为合理；当装置的空气流量大于1000m³/min时，选择轴流压缩机较为合理。陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状机组配置：①轴流压缩机+汽轮机（示意图如下）陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状②汽轮机+变速箱+电机拖动机组的时候布局结构陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状第五部分:发酵用三合一机组：汽轮机+轴流压缩机+变速箱+电动发电机陕鼓动力—高宏恩发酵装置动力设备发展现状(1)

汽轮机设计；(2)

空气过滤器的设计；(3)

各单机转子的临界转速计算；(4)

机组的轴系扭曲临界转速分析及计算；(5)

压缩机本体设计