发酵工厂中空气净化工艺的合理选择

发酵工厂中空气净化工艺的合理选择无菌空气是通气发酵过程中的关键流体。它用于细菌的培养、发酵液的搅拌、液体的输送以及通气发酵罐的排气。在通气发酵过程中,空气系统的染菌一直被列为发酵生产的第一污染源。据报道,由于空气系统纰漏而导致发酵染菌,在总染菌数中比率高达19.96%,而我国的生产现状还远远高出这一数据。为了防止压缩空气染菌给发酵液导致污染,进入发酵罐的空气必须达成(0.5μm)100级净化标准,即每立方英尺空气中具有≥0.5μm的微粒数应≤100个。

目前,空气净化的重要方法是通过介质过滤达成除菌目的。为了保证过滤后的空气达成净化标准,过滤前的空气要进行降温、除水、除油、减湿的预解决。据文献记载,只有当压缩空气的相对湿度φ≤60%,高效过滤器内的过滤介质保持干燥时,空气通过高效过滤方能达成过滤的盼望值。因此,发酵空气净化事实上涉及两部分:一是空气的预解决;二是选择性能优良的过滤介质和过滤设备。如何使科学合理、经济实用的工艺与完善的工程设计有机地结合,使空气系统在优化条件下运营,是发酵行业工程设计者不懈努力的目的。

1发酵工厂常用的空气预解决路线

1.1标准路线(流程1)

该流程系80年代初由华东化工学院等单位提出。其工艺成熟,操作方便,适应各种气候条件,不受大气的绝对湿含量和相对湿度的影响。

随着科学技术的进步,传统理论和解决方法不断完善,特别是近年来空压机的技术有了突飞猛进的发展。由于空压机选型不同,空气预解决的流程也不同。传统的活塞式机型容量小,规模生产时需要多台组合,且要用空气贮罐来消除排气产生的脉冲。目前发酵工厂多选用出气稳定、容量大的涡轮式或螺杆式机型,不必设立空气贮罐。改善后的流程增长丝网除沫器,加强了除雾滴能力。

1.2混合型路线(流程2)

此流程合用于中档湿含量的地区,其特点是将部分来自空压机的热空气不经冷却,而直接与大部分经降温除水的冷空气混合进入过滤器,可省去加热器;气体进过滤器的控制指标与流程1相同;流程比较简朴,冷却水用量相对节省。流程控制的关键是:空气的冷却温度和空气分派比的关系会随采风口所吸取空气的参数而变化。

该流程的特点是经降温除水的冷空气进换热器与来自空压机的热空气进行热互换,将冷空气温度提至30~35℃后去过滤器过滤,省去加热蒸汽;热空气经换热后减少了进冷却器的温度,节省了冷却水用量。其局限性是空气的传热系数小,传热面积需要很大。

1.4热空气路线(流程4)

该流程的特点是空压机出口的压缩空气在高温情况下保持相对湿度φ≤60%,沿输送管道壁自然冷却后去过滤器,过滤后直接进发酵罐。空气所带的热量除部分自然冷却外,余热所有转移到发酵罐冷却。

1.5综合型路线(流程5)

该流程的特点是,将空气解决系统从空压站移至发酵车间,运用管路的管壁沿程降温冷却,减轻冷却器的负荷。经验数据是空压机出口的压缩空气经总管每走1米长度,可减少温度0.5~1℃。空压站到发酵车间一般有几十米长的距离,经管壁散发的热量相称可观,可节约大量的冷却水。采用该流程时因长距离输送热空气,管径比较大,管材用量多,要增设管道热补偿器以减少热推力,并增长重型管架以防侧推力破坏。

2从节能角度选择流程

据有关文章记录,上述五种工艺路线的能耗(kW)比较如表1所示。

上表说明,相对流程1而言,流程2、3可节约10%冷量;流程4可省去空气预解决的冷量,但在发酵罐中增长了冷却量,其综合指标约节省冷量40%;流程2、3、4均不设加热器。在流程5中压缩空气(采用涡轮式空压机,出口温度为130~140℃)通过长距离管道输送进入一级冷却器,输送过程可自然降温冷却,既节约冷却水,又减少运营费用。

笔者在设计华中地区某抗菌素厂时,针对该地区缺水(工业用水需从地下200米抽取)的状况,采用流程5,即1200m³/min的压缩空气经80多米长的风管(Φ1000)输送到发酵车间,沿程可自然降温30~40℃,每年可为工厂节约10万元的水费。而增长约10万元一次性投资(其中补偿器4只,重型管架6架等),仅相称于一年节约的水费。3

不同地区、气候条件下流程的选择压缩空气减湿的目的在于保证除菌过滤器在压力露点温度以上运营,以及维持操作状态下的压缩空气在相对湿度φ≤60%左右通过过滤器。由于工厂所处地理位置、环境条件和装备条件不同,工艺流程的制定也不同。

当工厂处在污染比较严重的环境中,应注意采风口的条件,以减轻过滤器的负荷。在江南暖湿地区则要加强除水措施,耗油大的空压机型应设立高效除油雾设备。在满足φ≤60%的前提下,压缩空气以发酵罐温度为基准±3℃进罐为宜。

前述某抗菌素厂所在地气候干燥,冬季的平均气温为5~6℃,相对湿度φ≤75%~85%。采用流程5解决空气,常年控制的工艺指标为:一冷出口空气35~40℃;二冷出口温度20~25℃;加热器出口空气35℃(发酵罐温31~33℃)。

采风口处空气湿含量:

在气候更干燥或更冷的地区,采风口吸入的空气绝对湿含量很小,二冷冷却析不出水,这时流程可省去二冷器和加热器,一冷空气直接冷到35℃进过滤器,且保证φ2≤60%。

压缩空气量的变化是空气净化解决各项影响因素中最大的一项。大中型发酵工厂应将空气集中压缩,分散解决,即能灵活地解决用气量变化问题。上述华中地区某厂发酵车间为三组生产线,空压站供应1200m³/min压缩空气至发酵车间后分三组(400m³/min为一组)进行净化解决。

4空气净化设备的选择

4.1空气冷却器

冷却空气的热互换器种类很多。常见的有列管式、沉浸式、喷淋式、翅片式等。由于空气的给热系数低,应选用空气侧热传递效率高的设备。目前国内空冷效果最佳的是翅片式冷却器,翅片材料为紫铜,传热速率高。

4.2气水分离器的选择

(1)旋风分离器用于分离≥10μm液滴,分离效率在70%~80%左右。选用时应注意:一是直径不能太大,由于气流沿切线方向运动的离心力与分离器的半径成反比;二是进口气速应控制在15~25m/s,速度过大易形成涡流,而过小又离心力局限性,气水分离效果不好。出口气速一般在4~8m/s左右。

(2)丝网除沫器目前国内常用的丝网材质为不锈钢和塑料,多用0.1×0.4mm不锈钢丝网。气速取1~3m/s,除≥1μm雾滴效率可达95%~99%,丝网通常选用缩径式(小于设备壳径)的,便于安装、检修。

4.3空气加热器

压缩空气降温除水后应加热(温升在10~15℃),以减少其相对湿度。常用套管式或列管式加热器加热。加热器安装时须紧靠总过滤器并加保温措施,避免热损失导致空气相对湿度上升而影响过滤。

5过滤介质与过滤设备

5.1过滤介质

过滤介质是过滤除菌的关键,其性能直接影响介质的使用范围、使用量和使用周期与过滤过程动力消耗、操作强度以及运营的稳定,同时也影响过滤设备的结构及空气净化的技术经济指标。目前空气过滤介质已逐步由传统的棉花、活性炭向超细玻璃纤维纸、烧结金属、微孔过滤膜等发展。

超细玻璃纤维纸2023前获得工程应用,现已广泛用作空气过滤介质,其性能远远优于棉花、活性炭及石棉板。对于相同的过滤器外径,过滤纸的过滤面积是棉花的80倍,阻力降只有棉花的1/10,而过滤效率可达(0.5μm)99.9999%和(0.02μm)99.999%。

5.2过滤器的选择

(1)总过滤器总过滤器以折叠式大面积超细玻璃纤维纸滤芯为过滤介质,其过滤结构为:内外层为金属圆筒孔板,中间夹折叠式滤材,气体外进内出。总过滤器装填滤芯的数量,依其直径大小而定。总过滤器的规格见表2。

(2)分过滤器折叠式分过滤器的结构特点是:过滤器为不锈钢壳体,空气进出口在同一中心线上,拆卸上筒体即可更换滤芯,简朴方便可靠。分过滤器的规格见表3。

6结论

综上所述,发酵空气净化流程是根据发酵生产对无菌空气的质量规定进行设计的。

吸气环境如地理位置、气候条件各异,则空气的温度、湿度、粉尘含量不同,选用的设备、过滤介质和工艺流程也不同。工程设计人员应根据成熟的生产装置和科研实验所提供的数据,进行调查分析,综合考虑,以减少成本、减少能耗、简化流程、提高综合技术经济指标为目的,优化设计方案,使工程设计质量不断提高,更好地参考文献

1沈自法等主编.发酵工厂工艺设计.华东理工大学出版社,1994

2王树民.抗生素发酵空气净化工艺与工程的优化设计.医药工程设计,1994,(5)

3华南工学院等编.发酵工程与设备.轻工业出版社,1981

4沈荣度.抗菌素生产的空气减湿及节能.医药工程设计,1981,(1)

5华东化工学院.抗生素生产设备(上册).1980为生产实践服务。压缩空气净化系统流程为了满足各生产和科研部门对压缩空气洁净等级的高端规定，通常对压缩空气进行净化解决。图1例举了一般用途的压缩空气净化流程，图2例举了应用于不同领域WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器传统式压缩空气净化工艺流程对照。以下就图1发酵工业传统模式压缩空气净化流程为列，简述如下。空压机（1）采集自然界的大气，经压缩后高温高湿的压缩空气一方面送至贮气罐（2），贮气罐的作用一是减少流速，使部分油水、尘埃沉降，并经罐底阀排出；二是消除减缓供气系统内气流的脉冲，使后置设备更好的发挥各自的功效。经贮气罐排出的气体进入第一冷却器（3），减少气体温度，使压缩空气中过饱和的水汽冷凝析出，并经油水分离器（4）分离后排出。同理，第二冷却器（5）及第二油水分离器（6）是进一步使空压气体降温，进一步排出油水。接下来，排除油水的压缩空气进入除雾器（7），除雾器的作用是将压缩空气中油水分离器（4）（6）分离不掉的微细的液态雾滴，在除雾器（7）除雾丝网的作用下，拦截并重新聚集，使细小的颗粒，重新团聚变大，并在重力的作用下，沉降排除。通过除油水的压缩空气，虽然已去除了液态的油水，但此时的空气湿度仍处在饱和状态，即空气湿度为100％，此时压缩空气直接进入过滤层，如遇温度下降，仍有也许重新析出水滴，使过滤层受潮，影响净化效果。通过除油水的压缩空气，一方面进入加热器（8），经电热或蒸汽加热（两者取其一），在压力不变单位体积内含湿量不变的前提下，使空气温度升高，此时相对湿度减少，即不会重新出现雾滴或水滴，使空气在完全干燥的情况下，进入高效过滤器（9）。高效过滤器的作用是，通过填充在高效过滤器中的纤维性滤材、活性碳等，可滤除空气中的尘埃、杂质、异味等，其过滤原理有：拦截、碰撞、吸附、静电吸附等。99％以上几何尺寸较大的＞0.5μ尘埃粒子均在此被截获。经粗滤器净化后的压缩空气，最后进入除菌精滤器（10）。除菌精滤器内置有超细玻璃纤维过滤介质＞0.03μ的尘埃粒子的去除率高达99.999％。即可去除压缩空气中的尘埃粒子及杂菌。目前市场上出售的成套压缩空气净化设备，其原理大至相同，每台设备均有不同的作用和功能，依据用气单位对压缩空气质量的不同规定，配置与之相应的净化装置换。为获取清洁的压缩空气以满足生产和科学实验的需要，除必需的空压机及贮气罐外，还要安装5～7台单体设备，方能完毕压缩空气净化过程(详见图2WLKJ-2型自冷组合式压缩空气净化器与一般用途压缩空气净化流程对照)。显然，这种工艺流程设备多，占地面积大，能耗高，故障多。压缩空气净化与压缩空气净化器摘要：本文具体介绍了压缩空气中尘埃、油、水、细菌的由来，压缩空气的除水原理，压缩空气净化系统流程，WLKJ-2型自冷组合式压缩空气净化器结构与净化机理，WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器的重要特点，WLKJ-2系列压缩空气净化器的规格型号及应用范围等。关键词：压缩空气净化绝热膨胀环保节能一压缩空气中尘埃、油、水、细菌的由来我们知道大气的重要成份是氦气，约占78%，另一方面是氧气，约占21%，二氧化碳占0.25%，其余为其他气体和杂质等。其它气体包含人们常说的氦、氖、氩、氙、氪等微量气体以及水蒸气。其它杂质指飘浮于空气中的灰尘、细菌、气溶剂等。在通常情况下，空气是无色透明的，我们用肉眼在不经意中很难看到空气中的杂质。假如一缕阳光照射到屋内，此时你可以看到原本透明的空气，在阳光的照射下，尘埃经光线折射、反射等作用，明显地飘浮于空气中，大大小小、密密麻麻。经科学记录，在室内环境下，每立方米的空气中，大于0.5μ以上的尘埃粒子数大约为4000万～5000万个。而依附于尘埃粒子中的细菌更是不计其数。在空压机的作用下，假如不考虑与外界的热互换，依据相关公式的计算，原本常压状态下的4.8米3的空气，经压缩至0.8Mpa（表压）时，其体积最终被压缩成1米3。仅此过程即可得知，经压缩后的0.8Mpa压力的气体，每立方米将会有19200万～24000万个大于0.5μ以上的尘埃粒子。除此之外，大气在被压缩的过程中，又带入了空压机的润滑油和机械性磨屑。根据空气热力学原理，经压缩后的空气将会有大量的过饱和的水蒸气重新还原成水滴被排出。二压缩空气的除水原理压缩空气中的水分来自大气。大气中一般总具有一定量的以汽态存在的水分，当空气中的水汽过多，超过其饱和度（即相对湿度大于100％时，或当空气冷却至露点温度以下时，空气中的水汽才会凝结成水滴析出。空气中的水分的绝对含量可用湿含量x表达，其单位是公斤水气／公斤干空气，即每公斤干空气中所具有的公斤水汽数。空气的相对湿度φ是以空气中所含的水汽量与同温度下空气的最大（即饱和）含水汽量之比，或空气中水汽的分压与同温度下水的饱和蒸汽压之比，以％表达。空气的露点是使具有一定量水汽的空气冷却至相对湿度为100％，即开始有水滴析出时的温度。下列诸式可以用来表达空气中水分的含量：式中φ——空气的相对湿度，%；X——空气的湿含量公斤水汽/公斤干空气；ＰＷ——空气中的水汽分压，Pa；ＰＳ——与空气中同温度的水的饱和蒸汽压，Pa；Ｐ——空气的总压强，Pa。从式（1）看，若空气中绝对含量，即湿含量x不变，也即空气中水汽分压ＰＷ不变，温度愈高，ＰＳ值愈大，φ值就愈小。反之温度愈低，ＰＳ愈小，φ值就愈大；而当φ值为1（100%）时，此时的温度即为该空气的露点。从式（3）可以看出，若空气的湿含量x及温度t（也即ＰＳ值）不变，空气的压强P愈大，则相对温度φ也愈大。也可以根据式（3）在空气湿含量不变，即x2=x1的条件下，导出下列公式：式中ρ1，ρ2——分别为原始空气和压缩空气的相对湿度，%；ＰＳ1，ＰＳ2——分别为原始空气和压缩空气温度下的饱和蒸汽压，Pa；Ｐ1，Ｐ2——分别为原始空气和压缩空气的压强，Pa。从式（5）看，压缩后空气的相对湿度φ2除了与原始空气中的相对湿度φ1，温度t1（决定ＰＳ1的值）及压强Ｐ2有关外，也和压缩后的温度t2（决定ＰＳ2的值）有关。若将压缩后的空气冷却至原始气温，即t2=t1，ＰＳ2=ＰＳ1时，压缩空气的相对湿度ρ2仅随压缩后的压强Ｐ2有关，如压缩比（Ｐ2/Ｐ1）增大多少倍，相对湿度比（φ2/φ1）也增大多少倍。空气在压缩后的湿含量即绝对含量不变，在其未经冷却时，由于温度很高，所以相对湿度很小，但当其冷却时，相对湿度就急剧增大。大约每减少10℃，其饱和含水量将下降50%，即有一半的水蒸气转化为液态水滴（见表1）。表1纯水蒸气的饱和蒸气压及湿含量温度(℃)1009080706050403020水蒸气分压(Pa)1013.2701.2473.7311.8199.3123.473.8142.4623.39水蒸气含量(g/M3)597.5423.4293.4198.2130.383.0851.2130.4017.31温度(℃)100-10-20-30-40-50-60-70水蒸气分压(Pa)12.286.1082.5971.0320.37980.12830.03940.01080.0026水蒸气含量(g/M3)9.4054.4872.1390.33850.33850.11920.03820.01010.0028由此可知，要去除压缩空气中的水分，一方面要对压缩空气进行冷却，经冷却解决后，减少了露点，此时会有大量多余的水分析出。尽管如此，压缩空气经冷却后，此时压缩空气相对湿度仍为100%，虽然有除油水设备，但该设备并不能将水滴所有除净，此时将压缩空气直接送入过滤器等，极易使过滤介质受潮，减少过滤效率，导致过滤失败。正因如此，对已经析出水的压缩空气重新加热，即显得十分必要。重新加热后的压缩空气，在工况条件下相对湿度可达成60%左右，此时对后面的过滤介质，即安全可靠了。下面介绍具体的净化流程。三压缩空气净化系统流程为了满足各生产和科研部门对压缩空气洁净等级的高端规定，通常对压缩空气进行净化解决。例举了一般用途的压缩空气净化流程，例举了应用于不同领域WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器传统式压缩空气净化工艺流程对照。以下就发酵工业传统模式压缩空气净化流程为列，简述如下。空压机（1）采集自然界的大气，经压缩后高温高湿的压缩空气一方面送至贮气罐（2），贮气罐的作用一是减少流速，使部分油水、尘埃沉降，并经罐底阀排出；二是消除减缓供气系统内气流的脉冲，使后置设备更好的发挥各自的功效。经贮气罐排出的气体进入第一冷却器（3），减少气体温度，使压缩空气中过饱和的水汽冷凝析出，并经油水分离器（4）分离后排出。同理，第二冷却器（5）及第二油水分离器（6）是进一步使空压气体降温，进一步排出油水。接下来，排除油水的压缩空气进入除雾器（7），除雾器的作用是将压缩空气中油水分离器（4）（6）分离不掉的微细的液态雾滴，在除雾器（7）除雾丝网的作用下，拦截并重新聚集，使细小的颗粒，重新团聚变大，并在重力的作用下，沉降排除。通过除油水的压缩空气，虽然已去除了液态的油水，但此时的空气湿度仍处在饱和状态，即空气湿度为100％，此时压缩空气直接进入过滤层，如遇温度下降，仍有也许重新析出水滴，使过滤层受潮，影响净化效果。通过除油水的压缩空气，一方面进入加热器（8），经电热或蒸汽加热（两者取其一），在压力不变单位体积内含湿量不变的前提下，使空气温度升高，此时相对湿度减少，即不会重新出现雾滴或水滴，使空气在完全干燥的情况下，进入高效过滤器（9）。高效过滤器的作用是，通过填充在高效过滤器中的纤维性滤材、活性碳等，可滤除空气中的尘埃、杂质、异味等，其过滤原理有：拦截、碰撞、吸附、静电吸附等。99％以上几何尺寸较大的＞0.5μ尘埃粒子均在此被截获。经粗滤器净化后的压缩空气，最后进入除菌精滤器（10）。除菌精滤器内置有超细玻璃纤维过滤介质＞0.03μ的尘埃粒子的去除率高达99.999％。即可去除压缩空气中的尘埃粒子及杂菌。目前市场上出售的成套压缩空气净化设备，其原理大至相同，每台设备均有不同的作用和功能，依据用气单位对压缩空气质量的不同规定，配置与之相应的净化装置换。为获取清洁的压缩空气以满足生产和科学实验的需要，除必需的空压机及贮气罐外，还要安装5～7台单体设备，方能完毕压缩空气净化过程(详见WLKJ-2型自冷组合式压缩空气净化器与一般用途压缩空气净化流程对照)。显然，这种工艺流程设备多，占地面积大，能耗高，故障多。四WLKJ-2型自冷组合式压缩空气净化器结构与净化机理北京微菱互信机械设备有限公司针对目前市场上出售的一般用途压缩空气净化器，存在的各种弊端。最新开发的WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器，在压缩空气净化领域，一方面采用绝热膨胀制冷技术，达成清除油水的目的，大大减化了压缩空气的流程，并且在单台设备上即可完毕压缩空气净化的目的，无论空压机出口含油水多少，均可达成制药和食品公司GMP对空气质量的最高规定，大于0.01um的杂质被完全清除，含油量0.003mg/m3,压缩空气中无油、无尘、无菌，同时也可满足对压缩空气有高洁净度规定的不同用气岗位使用。以下对WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器结构及功能具体说明如下(见WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器结构示意图)：由空压机排出的压缩空气，经贮气罐，一方面送至该净化器进气口(4)。进气口(4)，是经特殊设计的绝热膨胀阀，高速气流经此流过，运用流体体力学和热力学原理压缩空气绝热膨胀，因压差的变化促使压缩空气温度下降至2～5℃（低于冷干机或冷水机），过饱和的水气冷凝成液滴，与油和尘埃等混合后，与内桶壁撞击并分离。此后进入油雾分离段（3）,气流受网状滤芯的阻拦，在附着、浸润、重力等作用下微小的液滴逐渐凝聚扩大，再次得到分离。分离后的油水最终沉降至过滤器底层，经排污管（1）排出。清除油水后的冷却气体继续上升。此时的压缩空气，显然已清除掉油水，但其湿度，工况条件下仍为100%。假如温度继续下降，还会有雾滴出现，将会浸润过滤层，严重时会增长阻力，最终使过滤失效。气体流经加热段（5）时，空气被加热。此时，工况条件下，相对湿度下降，空气变得干燥。加热段（5）的作用，十分重要，是一般净化流程中不具有的，加热段（5）的另一个重要作用，是可以保持上层的超高效除油、除臭过滤段（6）和更上层的除菌过滤段（7）在干燥条件下，长期稳定运营。超高效除油、除臭过滤段（6）内填充有天然纤维、人造纤维和其它吸附材料，气流速度低于0.15～0.3m/s,之间，大大低于传统设备0.5～2m/s的气速，此时以扩散效应为主，并伴有碰撞、拦截、布朗运动等作用，经深层过滤，0.05以上的油水及尘埃粒子被完全扑捉。＞0.01um的粒子最后被除菌过滤器（7）滤除。加热后干燥的压缩空气，通过超高效除油、除臭过滤段（6）和除菌过滤器（7）后，大于0.01um的杂质被完全清除，含油量0.003mg/m3,出口（8）排出的压缩空气，无油、无尘、无菌，可满足高洁净度规定的用气岗位使用。此外，该净化器还设有过滤层再生系统，通过调节再生温度和时间，并打开再生阀门，可对过滤层进行再生解决，清除过滤层内的污染物，保证过滤层长期有效正常运营。WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器，带有全自动智能监控系统（9）。可依据进气温度，设定温度梯度，控制排气温度和加热温度，使该净化装置在最佳状况下安全、节能运营。自控系统还安装了定期排污装置，在设定的时间间隔内，定期排放油水，完全不用人工干预，是一种极人性化的设计。五WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器的重要特点1．体积小、技术含量高、占地面积省WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器，是在原有WLKJ-1系列多功能组合式压缩空气净化器的基础上，在保证净化器出口压缩空气洁净等级不变的前提下，割除了以冷却水为冷媒的冷却系统，在压缩空气净化器技术领域率先采用绝热膨胀的热力学原理，达成降温制冷的目的，用于清除压缩空气中的油水。这项改善大大简化了原压缩空气净化器的结构，提高了净化器的技术含量。占地面积与传统方式比较节省80%以上。2．无冷媒，防止了污染该净化器与传统方式的冷干机相比较，不需要消耗冷媒，有效地保护了环境。京都议定书今年已开始实行，中国作为签约大国，应承担更多的义务。这也是我们为保护环境，作出了一件实实在在的好事。3．节能与传统设备相比较，由于割除了冷媒，节能效果明显。4．无运转部件、无噪音污染该系列净化器．无运转部件、无机械性噪音污染，更无需平常维护保养，可节省宝贵时间和运转费用。5．操作简朴、可控制性强、自动化限度高、合用范围广事先依据不同用气岗位用气湿含量的规定，运用压差的变化，一次性调节好进气原始温度、加热温度、温度梯度、排气温度以及排污间隔时间、排污时长，将以上数据输入自控装置后，无需常人随时监控，可保证该系统长时间连续安全运营，合用范围广泛。6.性价比高为了保证压缩空气的质量，无论选用活塞机还是螺杆机，必须在空压机至用气岗位之间，设立压缩空气净化系统。用于去除压缩空气中的油、水、尘埃、杂菌等。有的单位不惜重金购进无油空压机，认为这样就可以获得高质量的压缩空气。其实这是一个误区。即使是购买了无油机，而排气中的水、尘埃及杂菌等仍然存在，在压缩空气的杂质总量中，水、尘埃、杂菌等约占95%以上，油最多不会超过1%，而水、尘埃、杂菌等正是清除的主体。此外，采用自润滑材料发展的少油机或无油机，虽然减少了压缩空气中的含油量，同时也带来了新的威胁，例如少油机或无油机设备检修频率高于有油机，同时少油机或无油机管线锈蚀加快等。WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器，合用于任何一款活塞机或螺杆式空压机，无论排气中油水含量多少，只要通过该净化器的解决，都可以满足不同用气岗位的需求。因此，该净化器性价比高于一般净化系统。7．滤材功效高，寿命长该系统解决方案，去除空气中杂质的效率高，过滤介质使用寿命长，本公司产品可保证过滤介质连续使用一年无需更换，一般使用寿命在三年以上。即使更换，其费用低廉，更换手段便捷。8．品种多，可供选择面大WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器，备有多种规格型号，可供不同用户选择，依据用户对不同流量，不同压力规定，可选择不同规格型号的空压机与净化器配合使用。该净化器采用绝热膨胀的原理，即瞬间加大压力降的方法，达成降温除油水的目的。因此，在空压机排气总量相同的前提下，只是改变了排气出口的压力，这对于出口压力的微小变化并不会对供气系统导致影响的单位，这无疑是一种即节能又方便的最佳选择。而对于出口压力要限定在一定的范围内的用户而言，只需调节进口压力，留出足够的降压空间，也是可行的。由于温度的变化及压力的变化在WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器是可以调节的。我们也可根据客户的特殊规定，设计专用设备，全面满足各界朋友的最大愿望。六WLKJ-2系列压缩空气净化器的规格型号及应用范围（详见附表）七压缩空气净化领域执行的部分技术标准现将压缩空气净化领域执行的部分技术标准摘录如下：GB4830-84《工业自动化仪表气源压力范围和质量》GB/T10893-89《压缩空气干燥器规范与实验》GBJ29-90《压缩空气站设计规范》JB/T5967-91《气动元件及系统用空气介质质量等级》GB/T13277-91《一般用压缩空气质量标准》JB/T6432-92《压缩空气净化设备型号编制方法》以GB/T13277-91《一般用压缩空气质量标准》中所规定的固体粒子、水、油的不同等级标准如下：表2固体粒子尺寸和浓度的等级等级最大粒子尺寸μm最大浓度mg/m310.10.121135544010表3空气中水蒸气压力露点等级等级最高压力露点℃1-702-403-204357610表4含油量等级等级最大含油量mg/m310.0120.13145525从表2～4可以发现WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器的各项重要技术指标均可达成或超过本标准中规定的等级指标，并且与市售产品相比较也独具特色。八结论压缩空气在许多领域是不可缺少的重要能源。在工业生产和科学实验中，压缩空气被广泛使用，是仅次于电力的第二大能源。但要获得无油、无水、无尘、无菌的压缩空气，以满足不同领域的需要也并非是一件容易的事情。传统的多台分置式的压缩空气净化装置，在一定的范围内可以达成净化空气的规定，基本上能满足清洁压缩空气的作用。但是，传统模式能耗高，、占地广、噪音大，等弊端是显而易见的。特别是通常采用的多孔烧结式过滤介质，载尘量低，易堵塞、压降大，是普遍存在的弱点。因此使用寿命短，必需勤更换，导致运转费用高。传统模式也有采用冷冻干燥机用于除油水的，该机一般能耗较高、噪音大，有冷媒存在对环境也有一定的影响。此外，设备庞杂、管线长、阀门多、操作繁琐、事故多发，容易导致净化系统失效。与传统模式相比，WLKJ—2系列自冷组合式压缩空气净化器，集表面化学、材料科学、空气动力学、流体力学、热能工程及自动控制于一身，通过单一的组合式装置，即可具有传统模式净化装置的功能并更胜一筹。该设备的另一显著特点是能耗低、无噪音、无污染、过滤介质易得价廉、可长期连续使用（连续使用，保质期最短一年）。现已广泛应用于化工、医药、食品、发酵、冶金、电子、机械精密仪器、医疗等领域。该净化器可与空气压缩机直接配套使用，亦可安装在压缩空气分支管上，供需要高洁净度空气的岗位或设备使用。无论空气压缩机中排出的气体中含油水多少，通过该装置的净化后，均可满足压缩空气高质量的规定。因此，WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器是当前净化器市场上的环保、节能型最新产品。参考文献俞俊棠抗生素生产设备北京化学工业出版社1982李艳发酵工业概论北京中国轻工业出版社1999好气性发酵节能空气预解决系统再述陆飞浩

岑文学

(宁波浩邦生物技术有限公司宁波315040)摘要论述好气性发酵节能空气预解决系统特点，并与传统系统比较，说明新系统的节能效果。

关键词好气性发酵

空气预解决

气液分离

翅片式换热器。

根据《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》规定，我国必须坚持资源开发和节约并重，把节约放在首位的方针，改变经济增长方式。“十一五”时期，资源运用效率要有显著提高，单位国内生产总值能源消耗减少20%，单位工业增长值用水量减少30%。

好气性发酵生产是高耗能行业。如谷氨酸生产，吨产品水消耗30～100M3，电消耗600～1000kWh，蒸汽消耗2.5～4.5吨[1]。万元GDP能耗约2吨标煤，是2023全国各行业平均的1.6倍。从中还可看出，谷氨酸行业内部消耗指标差异也很大，因此，节能工作大有潜力可挖，推广应用节能新工艺、新设备很有必要。

本文提出的节能空气预解决系统正是适应国家宏观政策规定和公司自身发展规定的新技术，通过研究开发，此节能系统已在部分发酵公司中应用，并取得了良好的节能效果，简述如下。

1．好气性发酵用气规定

好气性发酵指微生物发酵过程需要氧气，用于基质同化、菌体生长和产物代谢。氧气的来源是空气，在发酵运营中必须连续提供洁净、干燥、无杂菌、有一定压力的空气。

2．节能无菌空气预解决系统

随着膜过滤器的应用，使空气净化取得了快速进展，而要保证膜过滤器充足发挥效能，前置空气预解决系统中油水、杂质的去除显得尤为重要。为适应膜过滤器的规定，通过预解决系统后，空气降温、且无油、水及其他固体杂质。无液态水的标志是空气相对湿度小于100%，而膜过滤器空气的相对湿度一般在60%以下即可达成使用规定。因此采用冷却空气除水然后升温，使空气相对湿度下降。只要将冷却后空气中的游离水份除尽，适当升温后，相对湿度就能达成膜过滤器的使用规定，所以过度的低温冷却和高温加热是不必要的，这是节能空气预解决系统的基本思绪，其对的性已在生产实践中得到证实。

2.1系统组成系统由翅片式冷却器、高效卧式气液分离器、翅片式加热器三台关键设备和内部管道、控制阀等组成。系统工艺流程见（图1）

2.2系统特点

2.2.1翅片管换热器传热效果好气液间壁传热时，由于气体与液体的粘度相差很大，气体侧传热系数要比液体侧小10～50倍，因此采用翅片管增大空气侧传热面积，很有必要[2]。

对气气换热，由于空压机出来高温空气和冷却器出来空气温度相差很大，两者粘度相差也较大，同理，采用翅片管也比光管合理。2.2.2卧式气液分离器分离效率高此设备是高效旋击分离器的改善产品，在保持高效率除水效果的同时，简化系统管路配置、减少阻力，更适合发酵用压缩空气解决特点。

2.2.3冷却加热合理组合、直接节能系统加热器热源运用空压机出来的高温空气，去加热经冷却、除水后的空气。使冷热空气循环互换，既节约了蒸汽，又减少了冷却器的热负荷，一举两得。

2.2.4冷却加热温差幅度合理系统运营时冷却、加热的温差幅度以满足最后出口空气相对湿度50%以下为准。既于此，系统采用高效卧式气液分离器能将游离水份除尽，从而使空气冷却、加热温差缩小。冷却器一般夏季也可不用冷冻水，在冬季，压缩机后高温空气也能满足加热器的热源规定，保证膜过滤器安全运营。

2.2.5系统阻力损失低，节约电能系统设备外部连接处在同一直线，内部空气走向基本也呈直线，因此最大限度减少了阻力损失，使空压机可在低压力负荷下工作，减少轴功率，节约电能。

2.2.6系统安装使用、维护简便由于和传统列管换热器、旋风分离器相比，设备高度大幅减少，安装空间缩小；且该冷却器可在不断机时，清除冷却水管内结垢，不影响生产。

2.3与传统系统的差异传统系统（见图2）与本节能系统的差异很明显。前者一般采用循环水、冷冻水两级冷却，两级除水，然后蒸汽加热的工艺，设备采用普通列管式换热器和旋风分离器。此系统去除游离水效果差、工艺复杂、空气流程曲折，导致阻力损失大；设备效率低，且冷却、加热幅度大，能耗高。

传统系统形成于较早的年代，受当时工业整体水平和经济理念的局限，未用膜过滤器，而用棉花、活性炭或合成纤维等介质过滤。设备简陋，运营成本高且不讲究节能降耗。

文献[3]举例计算了单台300M3发酵罐，在空气流量4500NM3/h，压力0.4Mpa（绝压）时，节能系统的年综合节能费用约为11.5万元。再计入本文所述冷、热空气循环互换所带来的节水费用，以及阻力损失减小带来的节电效果，合计将超过15万元／年。对大型发酵公司，节能效果将更加显著。

3．节能无菌空气预解决系统的应用系统已在多家发酵公司中应用，均取得了满意的效果。其中某氨基酸厂，空气系统流量150NM3/h，冷却器后温度约30℃，加热器后温度50℃以上，相对湿度小于50%，生产稳定。

4．总结

4.1好气性发酵空气系统，是生产的重点，能耗大，节能潜力也较大。而本节能空气预解决系统工艺合理简洁、设备效率高。正符合好气性发酵生产节能之规定。

4.2根据生产应用得出：本节能空气预解决系统在满足发酵稳定生产的同时，节能效果显著。有助于节约资源和提高公司经济效益，值得在发酵行业推广应用。

参考文献

[1]于信令，于军等.氨基酸发酵生产的调空优化[J].发酵科技通讯，2023，（35）（1）：28－30.

[2]钱颂文.换热器设计手册[M].北京：化学工业出版社，2023：305.

[3]陆飞浩，岑文学等.好气性发酵的空气净化系统节能探讨[J].发酵科技通讯，2023，（34）（4）：27－50.压缩空气净化与压缩空气净化器摘要：本文具体介绍了压缩空气中尘埃、油、水、细菌的由来，压缩空气的除水原理，压缩空气净化系统流程，WLKJ-2型自冷组合式压缩空气净化器结构与净化机理，WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器的重要特点，WLKJ-2系列压缩空气净化器的规格型号及应用范围等。关键词：压缩空气净化绝热膨胀环保节能

一压缩空气中尘埃、油、水、细菌的由来我们知道大气的重要成份是氦气，约占78%，另一方面是氧气，约占21%，二氧化碳占0.25%，其余为其他气体和杂质等。其它气体包含人们常说的氦、氖、氩、氙、氪等微量气体以及水蒸气。其它杂质指飘浮于空气中的灰尘、细菌、气溶剂等。在通常情况下，空气是无色透明的，我们用肉眼在不经意中很难看到空气中的杂质。假如一缕阳光照射到屋内，此时你可以看到原本透明的空气，在阳光的照射下，尘埃经光线折射、反射等作用，明显地飘浮于空气中，大大小小、密密麻麻。经科学记录，在室内环境下，每立方米的空气中，大于0.5μ以上的尘埃粒子数大约为4000万～5000万个。而依附于尘埃粒子中的细菌更是不计其数。在空压机的作用下，假如不考虑与外界的热互换，依据相关公式的计算，原本常压状态下的4.8米3的空气，经压缩至0.8Mpa（表压）时，其体积最终被压缩成1米3。仅此过程即可得知，经压缩后的0.8Mpa压力的气体，每立方米将会有19200万～24000万个大于0.5μ以上的尘埃粒子。除此之外，大气在被压缩的过程中，又带入了空压机的润滑油和机械性磨屑。根据空气热力学原理，经压缩后的空气将会有大量的过饱和的水蒸气重新还原成水滴被排出。二压缩空气的除水原理压缩空气中的水分来自大气。大气中一般总具有一定量的以汽态存在的水分，当空气中的水汽过多，超过其饱和度（即相对湿度大于100％时，或当空气冷却至露点温度以下时，空气中的水汽才会凝结成水滴析出。空气中的水分的绝对含量可用湿含量x表达，其单位是公斤水气／公斤干空气，即每公斤干空气中所具有的公斤水汽数。空气的相对湿度φ是以空气中所含的水汽量与同温度下空气的最大（即饱和）含水汽量之比，或空气中水汽的分压与同温度下水的饱和蒸汽压之比，以％表达。空气的露点是使具有一定量水汽的空气冷却至相对湿度为100％，即开始有水滴析出时的温度。下列诸式可以用来表达空气中水分的含量：式中φ——空气的相对湿度，%；X——空气的湿含量公斤水汽/公斤干空气；ＰＷ——空气中的水汽分压，Pa；ＰＳ——与空气中同温度的水的饱和蒸汽压，Pa；Ｐ——空气的总压强，Pa。从式（1）看，若空气中绝对含量，即湿含量x不变，也即空气中水汽分压ＰＷ不变，温度愈高，ＰＳ值愈大，φ值就愈小。反之温度愈低，ＰＳ愈小，φ值就愈大；而当φ值为1（100%）时，此时的温度即为该空气的露点。从式（3）可以看出，若空气的湿含量x及温度t（也即ＰＳ值）不变，空气的压强P愈大，则相对温度φ也愈大。也可以根据式（3）在空气湿含量不变，即x2=x1的条件下，导出下列公式：式中ρ1，ρ2——分别为原始空气和压缩空气的相对湿度，%；ＰＳ1，ＰＳ2——分别为原始空气和压缩空气温度下的饱和蒸汽压，Pa；Ｐ1，Ｐ2——分别为原始空气和压缩空气的压强，Pa。从式（5）看，压缩后空气的相对湿度φ2除了与原始空气中的相对湿度φ1，温度t1（决定ＰＳ1的值）及压强Ｐ2有关外，也和压缩后的温度t2（决定ＰＳ2的值）有关。若将压缩后的空气冷却至原始气温，即t2=t1，ＰＳ2=ＰＳ1时，压缩空气的相对湿度ρ2仅随压缩后的压强Ｐ2有关，如压缩比（Ｐ2/Ｐ1）增大多少倍，相对湿度比（φ2/φ1）也增大多少倍。空气在压缩后的湿含量即绝对含量不变，在其未经冷却时，由于温度很高，所以相对湿度很小，但当其冷却时，相对湿度就急剧增大。大约每减少10℃，其饱和含水量将下降50%，即有一半的水蒸气转化为液态水滴（见表1）。表1纯水蒸气的饱和蒸气压及湿含量温度(℃)1009080706050403020水蒸气分压(Pa)1013.2701.2473.7311.8199.3123.473.8142.4623.39水蒸气含量(g/M3)597.5423.4293.4198.2130.383.0851.2130.4017.31温度(℃)100-10-20-30-40-50-60-70水蒸气分压(Pa)12.286.1082.5971.0320.37980.12830.03940.01080.0026水蒸气含量(g/M3)9.4054.4872.1390.33850.33850.11920.03820.01010.0028由此可知，要去除压缩空气中的水分，一方面要对压缩空气进行冷却，经冷却解决后，减少了露点，此时会有大量多余的水分析出。尽管如此，压缩空气经冷却后，此时压缩空气相对湿度仍为100%，虽然有除油水设备，但该设备并不能将水滴所有除净，此时将压缩空气直接送入过滤器等，极易使过滤介质受潮，减少过滤效率，导致过滤失败。正因如此，对已经析出水的压缩空气重新加热，即显得十分必要。重新加热后的压缩空气，在工况条件下相对湿度可达成60%左右，此时对后面的过滤介质，即安全可靠了。下面介绍具体的净化流程。三压缩空气净化系统流程为了满足各生产和科研部门对压缩空气洁净等级的高端规定，通常对压缩空气进行净化解决。图1例举了一般用途的压缩空气净化流程，图2例举了应用于不同领域WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器传统式压缩空气净化工艺流程对照。以下就图1发酵工业传统模式压缩空气净化流程为列，简述如下。空压机（1）采集自然界的大气，经压缩后高温高湿的压缩空气一方面送至贮气罐（2），贮气罐的作用一是减少流速，使部分油水、尘埃沉降，并经罐底阀排出；二是消除减缓供气系统内气流的脉冲，使后置设备更好的发挥各自的功效。经贮气罐排出的气体进入第一冷却器（3），减少气体温度，使压缩空气中过饱和的水汽冷凝析出，并经油水分离器（4）分离后排出。同理，第二冷却器（5）及第二油水分离器（6）是进一步使空压气体降温，进一步排出油水。接下来，排除油水的压缩空气进入除雾器（7），除雾器的作用是将压缩空气中油水分离器（4）（6）分离不掉的微细的液态雾滴，在除雾器（7）除雾丝网的作用下，拦截并重新聚集，使细小的颗粒，重新团聚变大，并在重力的作用下，沉降排除。通过除油水的压缩空气，虽然已去除了液态的油水，但此时的空气湿度仍处在饱和状态，即空气湿度为100％，此时压缩空气直接进入过滤层，如遇温度下降，仍有也许重新析出水滴，使过滤层受潮，影响净化效果。通过除油水的压缩空气，一方面进入加热器（8），经电热或蒸汽加热（两者取其一），在压力不变单位体积内含湿量不变的前提下，使空气温度升高，此时相对湿度减少，即不会重新出现雾滴或水滴，使空气在完全干燥的情况下，进入高效过滤器（9）。高效过滤器的作用是，通过填充在高效过滤器中的纤维性滤材、活性碳等，可滤除空气中的尘埃、杂质、异味等，其过滤原理有：拦截、碰撞、吸附、静电吸附等。99％以上几何尺寸较大的＞0.5μ尘埃粒子均在此被截获。经粗滤器净化后的压缩空气，最后进入除菌精滤器（10）。除菌精滤器内置有超细玻璃纤维过滤介质＞0.03μ的尘埃粒子的去除率高达99.999％。即可去除压缩空气中的尘埃粒子及杂菌。目前市场上出售的成套压缩空气净化设备，其原理大至相同，每台设备均有不同的作用和功能，依据用气单位对压缩空气质量的不同规定，配置与之相应的净化装置换。为获取清洁的压缩空气以满足生产和科学实验的需要，除必需的空压机及贮气罐外，还要安装5～7台单体设备，方能完毕压缩空气净化过程(详见图2WLKJ-2型自冷组合式压缩空气净化器与一般用途压缩空气净化流程对照)。显然，这种工艺流程设备多，占地面积大，能耗高，故障多。四WLKJ-2型自冷组合式压缩空气净化器结构与净化机理北京微菱互信机械设备有限公司针对目前市场上出售的一般用途压缩空气净化器，存在的各种弊端。最新开发的WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器，在压缩空气净化领域，一方面采用绝热膨胀制冷技术，达成清除油水的目的，大大减化了压缩空气的流程，并且在单台设备上即可完毕压缩空气净化的目的，无论空压机出口含油水多少，均可达成制药和食品公司GMP对空气质量的最高规定，大于0.01um的杂质被完全清除，含油量<0.003mg/m3,压缩空气中无油、无尘、无菌，同时也可满足对压缩空气有高洁净度规定的不同用气岗位使用。以下对WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器结构及功能具体说明如下(见图3WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器结构示意图)：由空压机排出的压缩空气，经贮气罐，一方面送至该净化器进气口(4)。进气口(4)，是经特殊设计的绝热膨胀阀，高速气流经此流过，运用流体体力学和热力学原理压缩空气绝热膨胀，因压差的变化促使压缩空气温度下降至2～5℃（低于冷干机或冷水机），过饱和的水气冷凝成液滴，与油和尘埃等混合后，与内桶壁撞击并分离。此后进入油雾分离段（3）,气流受网状滤芯的阻拦，在附着、浸润、重力等作用下微小的液滴逐渐凝聚扩大，再次得到分离。分离后的油水最终沉降至过滤器底层，经排污管（1）排出。清除油水后的冷却气体继续上升。此时的压缩空气，显然已清除掉油水，但其湿度，工况条件下仍为100%。假如温度继续下降，还会有雾滴出现，将会浸润过滤层，严重时会增长阻力，最终使过滤失效。气体流经加热段（5）时，空气被加热。此时，工况条件下，相对湿度下降，空气变得干燥。加热段（5）的作用，十分重要，是一般净化流程中不具有的，加热段（5）的另一个重要作用，是可以保持上层的超高效除油、除臭过滤段（6）和更上层的除菌过滤段（7）在干燥条件下，长期稳定运营。超高效除油、除臭过滤段（6）内填充有天然纤维、人造纤维和其它吸附材料，气流速度低于0.15～0.3m/s,之间，大大低于传统设备0.5～2m/s的气速，此时以扩散效应为主，并伴有碰撞、拦截、布朗运动等作用，经深层过滤，<0.05以上的油水及尘埃粒子被完全扑捉。＞0.01um的粒子最后被除菌过滤器（7）滤除。加热后干燥的压缩空气，通过超高效除油、除臭过滤段（6）和除菌过滤器（7）后，大于0.01um的杂质被完全清除，含油量<0.003mg/m3,出口（8）排出的压缩空气，无油、无尘、无菌，可满足高洁净度规定的用气岗位使用。此外，该净化器还设有过滤层再生系统，通过调节再生温度和时间，并打开再生阀门，可对过滤层进行再生解决，清除过滤层内的污染物，保证过滤层长期有效正常运营。WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器，带有全自动智能监控系统（9）。可依据进气温度，设定温度梯度，控制排气温度和加热温度，使该净化装置在最佳状况下安全、节能运营。自控系统还安装了定期排污装置，在设定的时间间隔内，定期排放油水，完全不用人工干预，是一种极人性化的设计。五WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器的重要特点1．体积小、技术含量高、占地面积省WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器，是在原有WLKJ-1系列多功能组合式压缩空气净化器的基础上，在保证净化器出口压缩空气洁净等级不变的前提下，割除了以冷却水为冷媒的冷却系统，在压缩空气净化器技术领域率先采用绝热膨胀的热力学原理，达成降温制冷的目的，用于清除压缩空气中的油水。这项改善大大简化了原压缩空气净化器的结构，提高了净化器的技术含量。占地面积与传统方式比较节省80%以上。2．无冷媒，防止了污染该净化器与传统方式的冷干机相比较，不需要消耗冷媒，有效地保护了环境。京都议定书今年已开始实行，中国作为签约大国，应承担更多的义务。这也是我们为保护环境，作出了一件实实在在的好事。3．节能与传统设备相比较，由于割除了冷媒，节能效果明显。4．无运转部件、无噪音污染该系列净化器．无运转部件、无机械性噪音污染，更无需平常维护保养，可节省宝贵时间和运转费用。5．操作简朴、可控制性强、自动化限度高、合用范围广事先依据不同用气岗位用气湿含量的规定，运用压差的变化，一次性调节好进气原始温度、加热温度、温度梯度、排气温度以及排污间隔时间、排污时长，将以上数据输入自控装置后，无需常人随时监控，可保证该系统长时间连续安全运营，合用范围广泛。6.性价比高为了保证压缩空气的质量，无论选用活塞机还是螺杆机，必须在空压机至用气岗位之间，设立压缩空气净化系统。用于去除压缩空气中的油、水、尘埃、杂菌等。有的单位不惜重金购进无油空压机，认为这样就可以获得高质量的压缩空气。其实这是一个误区。即使是购买了无油机，而排气中的水、尘埃及杂菌等仍然存在，在压缩空气的杂质总量中，水、尘埃、杂菌等约占95%以上，油最多不会超过1%，而水、尘埃、杂菌等正是清除的主体。此外，采用自润滑材料发展的少油机或无油机，虽然减少了压缩空气中的含油量，同时也带来了新的威胁，例如少油机或无油机设备检修频率高于有油机，同时少油机或无油机管线锈蚀加快等。WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器，合用于任何一款活塞机或螺杆式空压机，无论排气中油水含量多少，只要通过该净化器的解决，都可以满足不同用气岗位的需求。因此，该净化器性价比高于一般净化系统。7．滤材功效高，寿命长该系统解决方案，去除空气中杂质的效率高，过滤介质使用寿命长，本公司产品可保证过滤介质连续使用一年无需更换，一般使用寿命在三年以上。即使更换，其费用低廉，更换手段便捷。8．品种多，可供选择面大WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器，备有多种规格型号，可供不同用户选择，依据用户对不同流量，不同压力规定，可选择不同规格型号的空压机与净化器配合使用。该净化器采用绝热膨胀的原理，即瞬间加大压力降的方法，达成降温除油水的目的。因此，在空压机排气总量相同的前提下，只是改变了排气出口的压力，这对于出口压力的微小变化并不会对供气系统导致影响的单位，这无疑是一种即节能又方便的最佳选择。而对于出口压力要限定在一定的范围内的用户而言，只需调节进口压力，留出足够的降压空间，也是可行的。由于温度的变化及压力的变化在WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器是可以调节的。我们也可根据客户的特殊规定，设计专用设备，全面满足各界朋友的最大愿望。六WLKJ-2系列压缩空气净化器的规格型号及应用范围（详见附表）七压缩空气净化领域执行的部分技术标准现将压缩空气净化领域执行的部分技术标准摘录如下：GB4830-84《工业自动化仪表气源压力范围和质量》GB/T10893-89《压缩空气干燥器规范与实验》GBJ29-90《压缩空气站设计规范》JB/T5967-91《气动元件及系统用空气介质质量等级》GB/T13277-91《一般用压缩空气质量标准》JB/T6432-92《压缩空气净化设备型号编制方法》以GB/T13277-91《一般用压缩空气质量标准》中所规定的固体粒子、水、油的不同等级标准如下：表2固体粒子尺寸和浓度的等级等级最大粒子尺寸μm最大浓度mg/m310.10.121135544010表3空气中水蒸气压力露点等级等级最高压力露点℃1-702-403-204357610表4含油量等级等级最大含油量mg/m310.0120.13145525从表2～4可以发现WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器的各项重要技术指标均可达成或超过本标准中规定的等级指标，并且与市售产品相比较也独具特色。八结论压缩空气在许多领域是不可缺少的重要能源。在工业生产和科学实验中，压缩空气被广泛使用，是仅次于电力的第二大能源。但要获得无油、无水、无尘、无菌的压缩空气，以满足不同领域的需要也并非是一件容易的事情。传统的多台分置式的压缩空气净化装置，在一定的范围内可以达成净化空气的规定，基本上能满足清洁压缩空气的作用。但是，传统模式能耗高，、占地广、噪音大，等弊端是显而易见的。特别是通常采用的多孔烧结式过滤介质，载尘量低，易堵塞、压降大，是普遍存在的弱点。因此使用寿命短，必需勤更换，导致运转费用高。传统模式也有采用冷冻干燥机用于除油水的，该机一般能耗较高、噪音大，有冷媒存在对环境也有一定的影响。此外，设备庞杂、管线长、阀门多、操作繁琐、事故多发，容易导致净化系统失效。与传统模式相比，WLKJ—2系列自冷组合式压缩空气净化器，集表面化学、材料科学、空气动力学、流体力学、热能工程及自动控制于一身，通过单一的组合式装置，即可具有传统模式净化装置的功能并更胜一筹。该设备的另一显著特点是能耗低、无噪音、无污染、过滤介质易得价廉、可长期连续使用（连续使用，保质期最短一年）。现已广泛应用于化工、医药、食品、发酵、冶金、电子、机械精密仪器、医疗等领域。该净化器可与空气压缩机直接配套使用，亦可安装在压缩空气分支管上，供需要高洁净度空气的岗位或设备使用。无论空气压缩机中排出的气体中含油水多少，通过该装置的净化后，均可满足压缩空气高质量的规定。因此，WLKJ-2系列自冷组合式压缩空气净化器是当前净化器市场上的环保、节能型最新产品。

参考文献俞俊棠抗生素生产设备北京化学工业出版社1982李艳发酵工业概论北京中国轻工业出版社1999发酵染菌的防治-2发酵工业是运用某种特定的微生物在一定的环境中进行新陈代谢，从而获得某种产品。现代发酵工业规定纯种培养，不仅斜面、种子和培养基以及发酵罐、管道等须经严格灭菌除去各种杂菌，并且在需氧发酵中通入的空气也需通过除菌解决。只有这样，才干保证生产不受杂菌污染，从而保证生产菌的旺盛生长。染菌的结果，轻者影响产量或产品质量，重者导致倒罐，甚至停产。工业发酵中污染杂菌导致的损失是十分惊人的，所以必须认真对待除菌。发酵时感染杂菌，可引起下列后果：1)

产生菌和杂菌同时在培养基中生长，结果丧失了生产能力；2)

在连续发酵过程中，杂菌的生长速度有时会比产生菌生长得更快，结果使发酵罐中以杂菌为主了；3)

杂菌会污染最终产品，如生产单细胞蛋白时，从发酵液中分离出的细胞夹杂有杂菌；4)

杂菌所产生的物质，使目的产物的提取发生困难；5)

杂菌降解了所需要的产物；6)

发酵时如污染噬菌体，可使产生菌发生溶菌现象。二

染菌的检查、因素分析和防治措施1

染菌的检查与判断1)

显微镜检查：通常用革兰氏染色法。先用低倍镜观测生产菌的特性，然后再用高倍镜观测是否有杂菌存在。根据生产均与杂菌的特性区别，判断是否染菌。必要时，可进行芽孢染色和鞭毛染色。2)

平板划线培养或斜面培养检查法3)

肉汤培养检查法：此法常用于检查培养基和无菌空气是否带菌，也可用于噬菌体检查，此时使用生产菌作为指示菌。此外，还可以从发酵过程的异常现象来判断是否染菌，如溶解氧、pH值、排气中CO2含量和菌体酶活力等变化来判断。2

发酵染菌率和染菌因素分析发酵染菌率：指一年内发酵染菌的批数与总投料发酵批数之比。发酵染菌率是在发酵罐中发生的染菌率，种子罐培养时发生的染菌若不接入发酵罐、不导致发酵染菌的不在计算之列。由于各种发酵的菌种、培养基、产品性质、发酵周期、生产环境条件、设备和管理技术水平等不同，染菌率有很大差别。3

杂菌污染途径及防止杂菌污染途径及防止1)

种子带菌。因素重要有：培养基及用品灭菌不彻底；菌种在移接过程中受污染；菌种在培养或保藏过程中受污染等。2)

无菌空气带菌。杜绝无菌空气带菌，必须从空气净化流程和设备的设计、过滤介质的选用和装填、过滤介质的灭菌和管理等方面完善空气净化系统。3)

培养基和设备灭菌不彻底导致染菌。因素重要有：原料性状影响灭菌效果；实罐灭菌时未能充足排出罐内空气；培养基连续灭菌时，蒸汽压力波动大，培养基未达成灭菌温度，导致灭菌不彻底而污染；设备、管道存在“死角”。4)

设备渗漏引起染菌。发酵设备、管道、阀门、的长期使用，由于腐蚀、磨擦和振动等因素，往往导致渗漏。5)

操作失误和技术管理不善也会引起染菌。如移种时或发酵过程罐内压力跌零，使外界空气进入而染菌；泡沫顶盖而导致污染；压缩空气压力忽然下降，使发酵液倒流入空气过滤器而导致污染等等。对噬菌体的防治措施1)

定期检查噬菌体并采用有效措施消灭噬菌体。当发酵生产中已经发现了噬菌体的危害后，应立即在车间的各个工段及发酵罐的空气过滤系统、发酵液和排气口、污水排放处以及车间周边的环境中进行取样检测，从中找出噬菌体较集中的地方继而采用相应的措施。如对种子室和摇床间可采用甲醛熏蒸及紫外线解决的方法消灭噬菌体和杂菌。对常用器皿及发酵罐体表面，可采用新洁而灭及石炭酸溶液喷雾或擦洗。发酵系统则可采用改善空气过滤装置和蒸汽灭菌的方法。2)

检查生产系统，消除各种不安全因素。在发酵生产中，当连续发生噬菌体污染后，往往在空气过滤装置及发酵罐底部、内壁、夹层以及管道和阀门接口等处容易存在蒸汽不能直接进入灭菌的死角，必须及早查出隐患，定期更换空气过滤器中过滤材料并改善工艺和设备，杜绝发酵液中的活菌和也许存在的噬菌体向周边的环境排放，彻底消除各种不安全因素，保证生产的正常进行。3)

选育抗噬菌体菌株和轮换使用生产菌株。选育抗噬菌体菌株是一种有效的手段，所获得的抗性菌株既要有较全面的抗性，并能保持原有的生产能力。对有的菌种在选育中很难做到既有抗性又能保持原有的生产能力。在也许情况下，针对噬菌体对侵染寄主具有专一性的特点，采用轮换使用生产菌株的方法，也可防止噬菌体的蔓延和危害，使生产得以正常进行。4)

应急的挽救措施。在发酵生产中发现了噬菌体污染时，一方面必须取样检查，并根据各种异常现象作出对的的判断，尽也许快地采用相应的挽救措施。常用的应急方法有以下几种：①

加入少量药物用以阻止噬菌体吸附或克制噬菌体蛋白质的合成及增殖。前者多系螯合剂如草酸及柠檬酸等；后者是一些抗生素，仅合用于耐药的生产菌株，由于成本较高，无法在较大的发酵罐中使用。②

当生产进行中污染了噬菌体时，可补入适量的新鲜发酵培养基或促使菌种生长的生长因子（如玉米浆、酵母膏等），有助于菌种生长，克制噬菌体的增殖，使发酵得以顺利进行。③

大量补接种子液或重新接种抗性菌种培养液，以便继续发酵制终点，防止倒灌，尽也许地减少因噬菌体污染所导致的损失。在补种之前也可对已感染了噬菌体的的发酵液低温灭菌。空气除菌设备摘要纠错编辑摘要空气除菌设备以优异的聚偏二氟乙烯（PVDF）微孔滤膜作为过滤介质，采用特殊的折叠及热熔工艺制成，具有过滤精度高、流量大、耐温性好、疏水性强、负静电性强、节点少、安装更换方便等特点，是空气净化、除菌系统抱负的过滤设备，可广泛用于发酵工业空气的无菌过滤及电子工业、生物工程、精密机械仪器等行业的气体净化。空气除菌设备-简介

空气除菌设备在发酵工业中，绝大多数是运用好气性\o"微生物"微生物进行纯种培养，\o"空气"空气则是微生物生长和代谢必不可少的条件。但空气中具有各种各样的微生物，这些微生物随着空气进入培养液，在适宜的条件下，它们会迅速大量繁殖，消耗大量的\o"营养"营养物质并产生各种\o"代谢"代谢产物；干扰甚至破坏预定发酵的正常进行，使发酵产率下降，甚至彻底失败。因此，无菌空气的制备就成为发酵工程中的一个重要环节。空气净化的方法很多，但各种方法的除菌效果、设备条件和经济指标各不相同。实际生产中所需的除菌限度根据发酵工艺规定而定，既要避免染茵，又要尽量简化除菌流程，以减少设备投资和正常运转的动力消耗。合理选择除菌方法，决定除菌流程以及选用和设计满足生产需要的除菌设备等。空气除菌设备-原理

空气除菌设备发酵工厂采用的空气过滤设备大多数是深层\o"过滤器"过滤器和玻璃纤维过滤纸过滤器，所用的过滤介质一般是\o"棉花"棉花、\o"活性炭"活性炭，也有用玻璃纤维、\o"焦炭"焦炭和超细\o"玻璃纤维"玻璃纤维、维\o"尼龙"尼龙等。对不同的材料、不同规格、不同填充情况，都会得到不同的过滤效果。

空气溶胶的过滤除菌原理与通常的过滤原理不同样，一方面是由于空气溶胶中气体引力较小，且微粒很小，常见悬浮于空气中的微生物粒子在0．5~2μm之间，深层过滤所用的过滤介质----棉花的纤维直径一般为16~20μm，填充系数为8％时，棉花纤维所形成的孔隙为20~50μm；\o"超细玻璃纤维滤板"超细玻璃纤维滤板因纤维直径很小，为1~1．5μm，湿法抄制紧密度较大，所形成的网格孔隙为0．5~5μm。微粒随气流通过滤层时，滤层\o"纤维"纤维所形成的网格阻碍气流直线前进，使气流无数次改变运动速度和运动方向，绕过纤维前进。这些改变引起微粒对滤层纤维产生惯性冲击、重力沉降、阻拦、布朗扩散、静电吸引等作用而将微粒滞留在纤维表面上。一、惯性捕集作用

在过滤器中的滤层交错着无数的纤维，仿佛形成层层的网格，随着纤维直径减小，充填\o"密度"密度的增大，所形成的网格就越紧密，网格的层数也就越多，纤维间的间隙就越小。当带有微生物的空气通过滤层时，无论顺纤维方向流动或是垂直于纤维方向流动，仅能从纤维的间隙通过。由于纤维交错所阻迫，使空气要不断改变运动方向和速度才干通过滤层。当微粒随\o"气流"气流以一定速度垂直向纤维方向运动时，因\o"障碍"障碍物(\o"介质"介质)的出现，空气流线由直线变成曲线，即当气流忽然改变方向时，沿空气流线运动的微粒由于惯性作用仍然继续以直线前进。惯性使它离开主导气流；走的是\o"虚线"虚线的轨迹。气流宽度以内的粒子，与介质碰撞而被捕集。这种捕集由于微粒直冲到纤维表面，因摩擦粘附，微粒就滞留在纤维表面上，这称为\o"惯性冲击滞留作用"惯性冲击滞留作用。

惯性捕集是空气过滤器除菌的重要作用，其大小取决于颗粒的动能和纤维的阻力，也就是取决于气流的流速。惯性力与气流流速成正比，当流速过低时，惯性捕集作用很小，甚至接近于零；当空气流速增至足够大时，惯性捕集则起主导作用。

二、拦截捕集作用

气流速度减少到惯性捕集作用接近于零时，此时的气流速度为临界速度。气流速度在临界速度以下时，微粒不能因惯性滞留于纤维上，捕集效率显著下降。但实践证明，随着气流速度的继续下降，纤维对微粒的捕集效率又回升，说明有另一种机理在起作用，这就是\o"拦截捕集作用"拦截捕集作用。

微生物微粒直径很小，质量很轻，它随低速气流流动慢慢靠近纤维时，微粒所在的主导气流流线受纤维所阻，从而改变流动方向，绕过纤维前进，而在纤维的周边形成一层边界滞流区。滞流区的气流速度更慢，进到滞流区的微粒慢惕靠近和接触纤维而被粘附滞留，称为拦截捕集作用。空气除菌设备三、扩散捕集作用

直径很小的微粒在很慢的气流中能产生一种不规则的运动，称为\o"布朗扩散"布朗扩散。扩散运动的距离很短，在较大的气流速度和较大热纤维间隙中是不起作用的，但在狠慢的气流速度和较小的纤维间隙中，扩散作用大大增长了微粒与纤维的接触机会，从而被捕集。

四、重力沉降作用

微粒虽小，但仍具有重力。当微粒重力超过空气作用于其上的浮力时，即发生一种沉降加速度。当微粒所受的重力大于气流对它的拖带力时，微粒就发生沉降现象。就单一重力沉降而言，大颗粒比小颗粒作用显著，一般50μm以上的颗粒沉降作用才显著。对于小颗粒只有气流速度很慢时才起作用。重力沉降作用一般是与拦截作用相配合，即在纤维的边界滞留区内。微粒的沉降作用提高了HYPERLINK"javascrip