技术问答

空气冷却温度由加热后温度确定。一般发酵温度30℃左右，加热后空气温度通常在40℃～50℃之间，由于饱和湿空气升温15℃左右（同压力下），相对湿度可在50%以下，考虑到空气总管温度下降、空气气水夹带（过饱和）等因素，实际加热幅度在20℃～25℃左右，据此推算冷却温度在15℃～30℃之间。具体冷却温度要根据发酵产品和工艺、冷却水条件确定。
空气冷却温度不是越低越好，温度越低所需冷却介质冷量越多，运行费用越高；另外，冷却温度越低空气中绝对含水量越低，空气进发酵罐和发酵液混合后在发酵同温度下成饱和状态，发酵尾气中水份带走越多，发酵罐液位会下降，对长周期发酵产品尤为明显，对发酵生产不利。所以在满足膜过滤器和发酵工艺条件下，空气冷却温度适度即可。

冷却器出水多少与冷却后空气温度有关，更与空压机吸入口大气温度、相对湿度和压缩前后空气压力有关。后者条件可确定压力露点。冷却后温度低于压力露点，即有冷凝水析出。冷却温度一定时，当气候干燥或空气压力（压缩后，下同）低，压力露点低，冷凝水就少；当大气湿度大或空气压力高，压力露点高，冷凝水就多。
因此冷凝水的多少并不能直接反映冷却器工作状态的优劣。一定的空气工况（压力露点一定），冷却温度越低，冷却器出水越多，但运行费用越高。
需要注意的是，在冬季，空气还未到冷却器，前面管道、储气罐中就可能有冷凝水析出。冷却器出水量减少，属于正常。

换热管由于本身质量问题如加工损伤，焊接问题如气孔、夹渣、砂眼等，还有使用中的热应力等都是换热管泄漏的可能因素。而新型换热器换热管为优质304不锈钢无缝管，耐压、耐温、耐腐蚀。壳程风速采用低流速，管程采用短管立式排列，热应变量小，不易损坏，使用安全；
相对化学反应罐，发酵空气系统温度（200℃以下）、压力（0.35MPa表压以下）条件温和且变化幅度小，也没有震动、疲劳失效等，因此在保证设计准确、制造和检验质量规范、按规定使用时，冷却器可长期可靠运行，不会发生泄漏。

卧式气液分离器排液口出水少有下列几方面因素：
2.4.1 进入分离器的水量少
空气冷却后温度没有达到露点以下，或相差不大，总的冷凝水不多。
另外，空气冷却后产生的冷凝水大部分在冷却器底部排出了，只有少量细雾状的水随空气夹带入分离器。
2.4.2 分离器排水方式
分离器底部排水方式有常开和间隙两种。当水量很少，排水阀又常开时，由于内外压力差，排液管道内从高压至低压突变时，水发生汽化现象，可能看不到液态的水排出；如果间隙（可以自控）排水，就可明显看到液态的水。
2.4.3 气候因素
气候干燥，冷却器内也很少出水，分离器更少甚至没有；夏季气温高，冷却器出口和分离器内空气温度有差异，空气被加热，其中的液态水又汽化了，分离器排水口出水减少甚至没有水出来。冷却器出口和分离器进口距离长时，夏天高温水汽化现象尤为明显，如同阳光下的浓雾，很快消散。

除水后的湿空气需要加热，以降低相对湿度。采用的热源传统的常用蒸汽，出于节能考虑，还可采用热空气和热水等。几种热源对比见下表。

分析上表，表面上看，热空气热源加热器换热效率相对低，换热面积大，一次性投资成本有所增加，而实质上换来的是长年的生产稳定、系统安全可靠运行及极低的运行费用。而且这种设备增加费用远小于运行成本节约费用。最重要的是：空气系统只要空压机正常，系统稳定运行就有保证，不受空气系统以外的因素或意外影响，如当蒸汽或热水作热源时，若中断供应即影响系统运行。且空气加热器内冷热空气壳程与管程基本无压差，彻底消除了换热管结垢、开裂漏汽漏水，严重影响生产的事故。

若用热水加热，最需要考量系统可靠性，能否保证热水的不间断供应。如果外源热水由蒸汽转化而来，那么不如考虑直接采用蒸汽源空气加热器。

有人提出用热水收集空气热量以替代蒸汽，即冷却器第一级热水出，经储水罐，水泵，补偿换热器后进入加热器做热源，热交换后回到冷却器做第一级冷却介质，形成循环。虽不失为利用空气废热的一种方法，但存在许多缺点，具体如下：
1、系统复杂，导致可靠性不高，配套设施投资多。需要建立配套热水循环系统（水池、水泵及自控系统等），为了调试运行方便，循环水储存罐必须有足够的体积。水泵也必须有备用的，具有故障自动启动功能。若水泵及自控故障影响系统连续运行，波及发酵生产，轻者造成损失，重者全线停产。
2、系统总体换热效率低。空气热焓小，携带热量有限，要经过气到水，水到气两次热交换，加上热水管路（包括水泵，贮水罐）热量散失大，总体热损失明显。这也是该系统需要另外配套蒸汽换热器来调节水温的原因，也使得系统臃肿，可靠性降低，维护成本增加。
3、热水结垢。超过60℃的热水很容易结垢，因此加热器比冷却器更容易结垢，更容易影响换热效果。必须做好热水水质处理和换热器清洗工作。
4、热水泄漏风险大。气液交换管程壳程存在较大压差，加热器作为预处理系统的最后一关，一旦热水泄漏，出口空气相对湿度升高甚至过饱和带水，将对后续膜过滤器产生严重影响，无法保证过滤器的除菌效果，增加发酵染菌的几率。而SAS系统中空气循环，加热器冷热气体热交换无压差，杜绝管子破裂泄露，系统安全可靠。
5、热量转换滞后、空气质量不稳定。因发酵生产需要空气流量变化时，或气候因素空气温度变化时，冷却器出来的热水热量也相应发生变化，但由于热水循环系统复杂，热交换环节多，反馈调整变化的速度滞后于空气加热的要求，造成加热后空气温度波动、相对湿度间歇性不稳定，从而影响膜过滤器的使用寿命和除菌效果，严重时甚至染菌。
所以使用热水源空气加热器存上述多方面安全隐患。尤其是循环水泵及自控故障直接影响系统运行，波及发酵生产，轻者造成损失，重者全线停产。使用热水源空气加热器要特别慎重。从生产安全性来考虑，热水源空气加热器存在很大风险，不建议采用。

综上，空气加热采用系统内热空气热源优于蒸汽及热水热源。这一点已得到众多工程案例印证。

作为热源，热空气温度越高，其它温度参数不变，则传热平均温差（推动力）就大，面积可减小，造价就低。从这点来说，空压机不要随带后冷却器，热空气先用来加热，再统一考虑冷却。
一般，空压机出口温度都在100℃以上，完全可以作为加热器热源。具体还要视冷却后的空气温度和要求的加热幅度。温度低于100℃且要求加热幅度大，造价增加将会比较明显，但这种增加相比节约的蒸汽费，完全可以接受。性价比优良。

根据传热公式， Q=K×A×Δt 
其中： Q：传热热负荷
K：总传热系数
A：传热面积
Δt：传热平均温差
可知与Q直接相关的是温差Δt，而不是某一流体进出口的温度，也即我们要考察温差问题：冷湿空气的加热温差、热源的温度下降幅度以及两者组成的计算平均温差。
冬季热源空气温度可能比较低，但冬季气候相对干燥，压力露点低，若非要析出冷凝水，空气冷却后温度将会很低，在要求与夏季相同的加热幅度时，平均温差Δt和热负荷Q两者均不会与夏季相应数据相差多少，因此冬季基本也能满足加热要求。
如果冬季冷却器无冷凝水析出，空气相对湿度又合乎要求，那后面加热完全是多余的。如空压机进口空气0℃，相对湿度80%，压缩后0.2MPa，压力露点12.7℃，冷却到40℃，相对湿度仅20%，不用加热，进过滤器、发酵罐完全没有问题。——冬季加热问题，很多时候是个伪命题。

阻力大小都是相对而言的，相比蒸汽源或其他热源，热空气源加热器确实要大一些。然而阻力大小与换热效率、造价是矛盾的。一定量的换热流体，阻力大，说明流速大，对流传热系数大，总K值大，换热面积可缩小，造价相应减小，但同时空压机电耗增加。反之，阻力小，流速小，换热效率降低，换热面积增加，设备体积扩大，造价增加。但只要以阻力损失为首先控制目标，经科学设计，综合平衡，总可以找到一个最优点，换热效率最高，造价和运行费用相平衡。所以热空气源加热器阻力可以控制在合理范围内。
不仅控制加热器的阻力，整个节能空气预处理系统的空气阻力控制在0.01MPa以内，相比传统系统，阻力只有传统的10％～50％。

不同空压机出口温度不同，有高有低。但通常都不需要全部热空气去加热冷湿空气，一部分需要走旁通管道，直接进冷却器。另外不同季节，空压机出口温度也有不同，走旁通管的流量也不同。
因此，可在旁通管道上设置调节阀，实现流量分配和阻力平衡。通过实践证明，平时不需要频繁操作调节阀，在季节变化时适度调节一下即可。至于调节方式，人工、自控都行。

由于热空气源加热器，管程、壳程都是同压力的空气，因此除了设备壳体，内部所有部件基本是无压差运行的，不会有任何泄漏的可能。另外，空气相对水干净，相比冷却器，换热管不易结垢，一般无需清洗。
冷湿空气被加热，热空气降温但一般不会冷凝，因此设备内部运行时是干燥的，即使碳钢制也不会腐蚀。当然有条件还是采用不锈钢好。
所以，热空气源加热器内部无需清洗维护，做好设备外部保养即可，是安全可靠的换热器。

热水作热源，有其优点。比如换热效率高，单体设备造价较低。但我们必须考虑以下问题及隐患：
a、热水来源，空气预处理系统内部还是外源热水？
前者来自本系统内的冷却器，需要建立配套热水循环系统（水池、水泵及自控系统等），为了调试运行方便，循环水储存罐必须有足够的体积。水泵也必须有备用的，具有故障自动启动功能。既要考虑配套系统的造价问题，也要考虑自控系统的可靠性。若水泵及自控故障直接影响系统运行，波及发酵生产，轻者造成损失，重者全线停产。
外源热水，可能不需要配套投入。但最需要考虑的是外源系统的可靠性，能否保证热水的不间断供应。如果外源热水由蒸汽转化而来，那么不如考虑直接采用蒸汽源空气加热器。
b、热水结垢问题
超过60℃的热水很容易结垢，因此加热器比冷却器更容易结垢，更容易影响换热效果。必须做好热水水质处理和换热器清洗工作。
c、评估热水泄漏的影响
如热水作为加热热源，需要评估其泄漏产生的影响。加热器作为预处理系统的最后一关，一旦热水泄漏，出口空气相对湿度升高甚至过饱和带水，将对后续膜过滤器产生严重影响，无法保证过滤器的除菌效果，增加发酵染菌的几率。这个将对整个生产造成比较严重的影响。
所以使用热水源空气加热器存上述多方面安全隐患。尤其是循环水泵及自控故障直接影响系统运行，波及发酵生产，轻者造成损失，重者全线停产。使用热水源空气加热器要特别慎重。

好气性发酵，从发酵罐罐底通入无菌空气，从罐顶排气，这种排气又称发酵尾气。尾气包含空气成分，也包括发酵罐内各种代谢产物，特别是尾气中的泡沫，是个气液固三相混合物。

发酵产品多种多样，不同的产品，尾气成分不一样。但必将影响生产和生态环境、影响生产经济技术指标，因此必须要加以处理。

根据尾气处理的目标或要求，处理方法分为如下几种：
①旋风分离器开放式处理
②高效旋击分离器半封闭处理
③喷淋吸收处理
④臭氧氧化处理，或光催化氧化处理
⑤引入锅炉燃烧处理
第①种，旋风分离器开放式处理，发酵罐的尾气通入旋风分离器，液体成分从分离器底部排出，至排污沟渠、管道或储存罐，气体成分从分离器顶部排出，至大气环境或进入下一级处理设备。
不同于旋风分离器的开放处理，第②种，高效旋击分离器把分离下来的液体成分回流入发酵罐，气体成分排空或进入下一级处理，因此属半封闭处理。当然，高效旋击分离器结构与旋风分离器也完全不一样。
前面两种处理方法常作为尾气一级处理，后面三种作为二级处理。采用哪种二级处理方法，应分析发酵尾气成分，因地制宜。有锅炉的单位，把发酵尾气管道接至锅炉引风机，通入锅炉燃烧，是一种很彻底的解决方法。

不会。从高效旋击分离器的设计、制造，到安装、使用的各个环节都有相应的规范来保证使用过程中的不染菌。
设备设计以发酵罐结构、发酵工艺为依据；制造用不锈钢，精密加工，内外抛光，不易结料，不存在灭菌死角；安装有图纸，使用时包括清洗、灭菌有相应的操作规程。
不仅是一台高效旋击分离器设备，还包括配套的管道阀门安装，以及操作规程，组成一个高效的、不会染菌的发酵尾气分离回收处理系统。

发酵没有逃料要具体分析。如发酵定容是否过低？消泡剂用量是否过多？如果确实发酵罐装料系数很高，而发酵本身也不易产生泡沫，那么安装尾气处理设备——高效旋击分离器直接经济性不高。但从环保角度考量，因高效旋击分离器气液分离效率高达98％～99.99％，可将自发酵罐底部进入的空气，经发酵液层后尾气中夹带的液雾去除掉，杜绝发酵培养基带出。且使发酵活菌体排放密度大幅减少(可比未安装设备时尾气活菌体排放量减少4个数量级)，发酵环境改善，不易产生噬菌体，发酵生产稳定。此系统设备可作为发酵尾气无菌无味环境治理的一级装置，大大减轻两级除味杀菌处理负担。所以从生产稳定产生间接效益和环保效益来考量，发酵尾气安装高效旋击分离器还是必要的。国外环保要求高的国家每台发酵罐尾气中均安装类似高效旋击分离器的设备。这是个方向。

旋流混合器设备制造精细，内外抛光，内部流线型结构，不留死角，本身不会染菌。放罐后，需要及时用水冲洗或浸泡、蒸汽吹扫，该工作与发酵罐清洗同步进行，灭菌也与发酵罐同步。
需要注意的是通向旋流混合器的空气管道必须设置旁路蒸汽和水接管（通常都有）。