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1、大型发酵罐的节能措施摘 要 :阐述了大型发酵罐的两种节能措施 , 一是在原系统中增设变频器 , 二是对搅拌器进行优化组合 , 实 验表明节能效果明显 ,发酵罐电能节省为 30 %以上。关键词;发酵罐 ;节能措施;发酵罐节能冀能化工设备有限公司发酵罐制作专家()1 抗生素生产特点及现状抗生素的生产是采用纯种培养 ,菌种一般是好氧随着能源资源的日益短缺 ,国家把节约能源 作为的 ,也就是微生物在生长过程中需要不断地消耗氧可持续发展的很重要的一项内容 ,企业也 把节能挖潜分。在发酵初期 ,细胞数量较少 ,需氧量也就较少 ,到作为降低成本 ,提高利润的最直 接手段。对于抗生素了发酵后期 ,随着细胞数量
2、的增多 ,需氧量也随之增生产企业 ,随着生产规 模的日益扩大，其主要设备发大，而细胞的摄氧率除了跟通氧量有关外，还跟搅拌200m3，而目前 发酵罐大多情况是采用机械搅拌来强快。因此 ,发酵的前期和后期对搅拌转速的要求是不化无菌 空气和培养液的混合 ,使空气中的氧充分地被同的。一般地 ,前期所需的搅拌转速较低 ,后期所 需搅拌转速较高。而目前很多发酵罐的搅拌转速是恒消耗大量的电能 ,据统计 ,发酵罐的电能消 耗占发酵定的，且处于较高转速，这样必定会造成电能的大量成本的20 %30 %。发酵罐体积 愈大 ,所需的电机功浪费。据文献报道 ,变频器具有很好的调速和节能作率也愈大 ,如何在不影 响微生物
3、生长的基础上 ,降低用 ,因此 ,我们想通过增加变频器系统来达到节能的搅拌功率就成 了我们所追求的目标。根据目前在线目的 ,通过实测 ,结果很满意。使用的发酵罐来看 ,还有相当潜力可挖 ,通过方案论证和实验检测发现以下两种措施在发酵罐的2 增设变频器面具有明显的节能效果 :一是增设变频器系统 ,二是对原有的搅拌器进行重新优化组合。两台50m3发酵罐，生产莫能霉素，搅拌电机功率165kW，台以较高转速定速运行，另一台增设 变频器 ,一个发酵周期为 15d ,两台设备同时运行 ,每天记录两台的电能消耗 ,结果如下表 :表 1 两台发酵罐电能消耗对比定速搅拌消变频调速搅拌实际节省耗电能/ kWh消耗
4、电能/ kWh电能/ kWh第一天2 4131 562851第二天2 3681 634734第三天2 4571 695762第四天2 5611 782779第五天2 4381 831607第六天2 5981 945653第七天2 6342 123511第八天2 8412 442399第九天2 9122 661251第十天2 9342 802132第十一天3 0162 93482第十二天3 0683 00464第十三天3 1493 10346第十四天3 2023 11686第十五天3 2643 16896合计41 85535 8026 053程中转速变化愈大 ,节能效果愈明显 ;14. 46 %
5、 ,效果明显 ,说明此措施切实可行。3 对搅拌器进行重新优化 发酵罐上常用的搅拌器是旋桨式搅拌器和涡轮式搅拌器 ,这两种搅拌器各有特色 :旋桨式搅拌器 由于叶片的结构 ,物料流向主要为轴向 ,泵出物料量大 ,整体混合程度好 ,所需功率小 ,但剪切 力较小 ,对气泡的细化和分散作用弱 ,在发酵中不利于氧的传递 ;涡轮式搅拌器由于它的结构 , 对物料的剪切效果较好 ,适宜分散和细化气泡 ,有利于氧的传递 ,因此涡轮式搅拌器大量地应用 于发酵罐中 ,但涡轮式搅拌器耗用电机功率大 ;在相同条件下 ,涡轮式搅拌器的功率消耗是旋桨 式搅拌器的56倍，在大型发酵罐中一般装有24层的搅拌器，如何合理组合各种搅
6、拌器充 分利用各自特点扬长避短 ,既有良好的搅拌效果 ,又能将功率消耗降低到最小 ,就成了我们追求 的另一个目标。而我们传统的发酵罐大多采用单一的涡轮式搅拌器 ,虽然剪切力大 ,但能耗也很大 ,因此急需进行改造 ,经重新优化后 ,节能效果明显 ,且搅 拌效果也有提高。下面以50m3发酵罐为例进行说明。50m3发酵罐其罐体直径3 000mm，罐体直筒长度 为 7 000mm ,搅拌器直径为 1 000mm ,搅拌器间距 2 000mm ,底层离罐底为 1 000mm ,液面高度为 7 050mm , 罐内设 3层搅拌器 ,三层搅拌器的组合方案为第 1、2 层 （从上往下数）采用旋桨式搅拌器 （如
7、下图示） ,它的 主要作用是将罐内的物料从上至下进行大循环 ,结果 使罐内气液混合均匀 ,物料流向为轴向下压 ,起到延 长气泡跑出液面的作用 ,第三层 （即底层）采用涡轮式 搅拌器 ,它的主要作用是细化和分散气泡 ,因空气从 底部进入 ,首先由该搅拌器进行气体处理。3层搅拌 器中 ,第 3层搅拌器功率较大 ,其余两层搅拌器的功 率较小 ,因此 ,总功率消耗较少。01图1液豆-T醪换热器洞轮式挝捋器叫体进口的发酵罐示意图这种搅拌器的优化组合应用于莫能霉素的生产 , 以50m3发酵罐为例，搅拌原功率为200kW，对搅拌器 进行优化组合后 ,搅拌功率降低至 165kW ,节能效率 达 15 %以上 ,节能效果好。4结语具体措施节能挖潜与降低成本始终是企业发展的永恒主题 , 我们通过对原有发酵系统进行改造 ,增加变频器 和优化搅拌器组合 ,使综合节能达 30 %以上 ,一台 50t 发酵罐1a运行下来可节约15万元，给企业带来了丰厚 :大型发酵罐的节能的利润 ,同时也为国家缓和电力紧张局势做出了贡献。参 考 文 献 1 宫锡坤.生物制药设备与车间工艺设计J .沈阳药科大学,1998, 2 张涛，方正俊.变频器在水厂的应用J .变频器 世界 ,2005 , (1) . 3 胡建成.搅拌器优化组合在大型发酵罐中的应用 J .化工机械 ,2004 , (1)
大型发酵罐的节能措施
