制藥企業(yè)藥渣的無害化能源化利用

文 // 郭其峰 鄭州大學(xué)綜合設(shè)計(jì)研究院有限公司

制藥企業(yè)藥渣的無害化能源化利用

文 // 郭其峰 鄭州大學(xué)綜合設(shè)計(jì)研究院有限公司

1 概述

目前，制藥企業(yè)的藥渣采用傳統(tǒng)的填埋、焚燒等方法處理，處理量極其有限，大量的藥渣存在著環(huán)保、物流和安全等方面的隱患。本文采用藥渣無害化能源化利用技術(shù)方案，將藥渣變?yōu)榍鍧嵞茉丛儆糜谏a(chǎn)環(huán)節(jié)，既符合國(guó)家的能源、環(huán)保和產(chǎn)業(yè)政策，又能節(jié)能降耗，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，對(duì)于制藥企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展具有較大的推動(dòng)作用。

為了便于進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析,我們以年產(chǎn)含水率60%的濕基中藥渣12000t為例。中藥渣能源化利用項(xiàng)目通過粉碎+蒸汽烘干的方式對(duì)濕基中藥渣進(jìn)行低成本干燥脫水，獲得的干基中藥渣采用氣化+燃燒的能源利用模式，即中藥渣在循環(huán)流化床中氣化制取高溫燃?xì)猓倮酶邷厝細(xì)庵苯尤紵a(chǎn)蒸汽。項(xiàng)目主要指標(biāo)如下：

（1）每年處理含水率60%的濕基中藥渣12000t；

（2）每年生產(chǎn)25387t蒸汽，其中中藥渣干燥用7243t，凈輸出18144t蒸汽用于工業(yè)生產(chǎn)，成為工業(yè)生產(chǎn)蒸汽需求的有效補(bǔ)充；

（3）項(xiàng)目?jī)糨敵稣羝杀?9元/t，與企業(yè)自產(chǎn)蒸汽綜合成本170元/t相比，年凈節(jié)約支出201萬元；

（4）按照100元/t的環(huán)保處理費(fèi)計(jì)，年節(jié)省中藥渣環(huán)保處理費(fèi)用120萬元。

2 中藥渣預(yù)處理工藝

中藥渣能否資源化利用，核心環(huán)節(jié)是前處理工藝中要兼顧能耗與環(huán)保，達(dá)到熱裂解氣化的要求。

中藥渣預(yù)處理工藝包括規(guī)模化粉碎和蒸汽烘干。通過預(yù)處理工藝，可以較低的成本得到顆粒粒徑≤10mm、含水率為25%的干基中藥渣。

2.1 規(guī)模化粉碎

根據(jù)中藥渣含水率高、富含纖維素等特點(diǎn)，項(xiàng)目?jī)?yōu)選了粉碎機(jī)的類型。此類粉碎機(jī)能耗低，噪聲小，對(duì)原料水份無要求，適合濕基藥渣，不會(huì)出現(xiàn)堵塞篩網(wǎng)等問題。此類粉碎機(jī)在很多大型工程中均得到了應(yīng)用驗(yàn)證，垃圾焚燒處理廠、生物質(zhì)電廠的建設(shè)項(xiàng)目中均選用了此類粉碎機(jī)。

利用濕藥渣進(jìn)行實(shí)際粉碎測(cè)試，濕藥渣可以破碎到5mm以下，完全滿足后續(xù)干燥脫水和氣化粒度的需求。

2.2 蒸汽烘干

蒸汽干燥具有熱效率高、設(shè)備體積小、尾氣少的優(yōu)點(diǎn)，因此本項(xiàng)目從環(huán)保節(jié)能角度采用蒸汽干燥。蒸汽烘干至含水率為25%，烘干熱源為本項(xiàng)目生產(chǎn)的蒸汽。

利用項(xiàng)目自身生產(chǎn)的蒸汽對(duì)中藥渣烘干，可以顯著降低中藥渣的干燥成本，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目本身能量的循環(huán)利用。

通過上述粉碎和干燥環(huán)節(jié)，將濕中藥渣變?yōu)榭梢詺饣脑希瑵M足后續(xù)能源化利用的需求。

3 工藝措施

3.1 熱裂解制氣

預(yù)處理后的干基藥渣通入循環(huán)流化床氣化爐中熱解氣化得到高溫燃?xì)狻?/p>

本項(xiàng)目所采用的生物質(zhì)氣化工藝具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

（1）氣化效率高

采用高速循環(huán)流化床技術(shù)，可根據(jù)爐內(nèi)氣化狀況進(jìn)行風(fēng)量與水蒸汽的主動(dòng)調(diào)控，氣化熱能轉(zhuǎn)化率達(dá)到85%，燃?xì)鉄嶂颠_(dá)5000kJ/Nm3以上，生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化利用效率高；

（2）顯熱高效利用

采用空氣預(yù)熱器設(shè)計(jì)對(duì)燃?xì)飧邷仫@熱回收，提高氣化劑溫度，使氣化更穩(wěn)定高效；

（3）工藝環(huán)保潔凈

氣化過程僅產(chǎn)生燃?xì)夂突覡a殘余物。密閉灰倉與加濕處理設(shè)計(jì)，使環(huán)境無揚(yáng)塵，排灰方便。

3.2 蒸汽生產(chǎn)

氣化爐輸出的高溫燃?xì)庵苯油ㄈ敫邷厝細(xì)庹羝仩t燃燒生產(chǎn)蒸汽。

利用氣化系統(tǒng)生成的高溫燃?xì)庵苯尤紵芰哭D(zhuǎn)化效率提高；高溫燃?xì)庵械慕褂秃秃碱w粒完全燃燒，潔凈無污染；整個(gè)系統(tǒng)工藝簡(jiǎn)潔，省去了燃?xì)鈨艋O(shè)備的投資。

3.3 項(xiàng)目工藝流程圖（圖1）

圖1

3.4 熱解氣化與直接燃燒路線比選

中藥渣等生物質(zhì)為原料時(shí)，氣化+燃燒的能源利用模式與鍋爐直接燃燒方式相比，優(yōu)勢(shì)明顯。

中藥渣等工業(yè)殘?jiān)阱仩t中直接燃燒面臨2個(gè)問題：①中藥渣堿金屬含量較高，高溫直接燃燒時(shí)，堿金屬將析出并與爐膛內(nèi)金屬壁發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對(duì)鍋爐水冷壁和過熱器等造成高溫腐蝕；②中藥渣燃燒后灰渣的熔點(diǎn)較低，鍋爐爐膛內(nèi)燃燒溫度高于灰渣的熔點(diǎn)，面臨嚴(yán)重的結(jié)焦、結(jié)渣問題，清理非常困難。

氣化+燃燒的能源利用模式解決了上述問題：①生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化爐規(guī)模適度，一般年消耗5000～10萬t料，適合中藥渣的處理規(guī)模；②循環(huán)流化床中全面采用耐火材料布置，沒有水冷壁等金屬材料，不會(huì)出現(xiàn)堿金屬腐蝕。氣化后堿金屬隨灰渣一起除去，輸出的高溫燃?xì)庵袕氐捉鉀Q了堿金屬腐蝕這個(gè)問題；③氣化反應(yīng)溫度低于灰渣熔融溫度，不會(huì)發(fā)生結(jié)焦結(jié)渣；④燃?xì)馊紵浞郑瑵崈魺o污染，不需后續(xù)環(huán)保處理；⑤高溫燃?xì)庹羝仩t爐型可根據(jù)系統(tǒng)的蒸汽產(chǎn)量靈活選擇。

4 廢棄物環(huán)保處理

4.1 廢水

烘干后，中藥渣含水率由60%降到25%。烘干過程中產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入水膜除塵系統(tǒng)，冷凝降溫后產(chǎn)生廢水約0.67t/h。壓濾廢水和烘干廢水的量非常少，與廠內(nèi)生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢水成分一致，可直接輸入廠內(nèi)污水處理站進(jìn)行處理，達(dá)標(biāo)后排放。

4.2 廢氣

燃?xì)馊紵浅崈簦缓颉Ｋ陨傻臒煔饨?jīng)簡(jiǎn)單處理后即可達(dá)到國(guó)家煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 灰渣

按照中藥渣氣化后灰分含量6%計(jì)算，產(chǎn)生灰渣約3.24kg/h。

灰渣是天然的鉀肥，可以做農(nóng)田肥料、藥材種植肥料；也可與工廠生產(chǎn)產(chǎn)生的廢煤渣一起按固體廢棄物用于建筑材料。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

5.1 經(jīng)濟(jì)效益（表1）

表1

6 結(jié)論

藥渣的無害化能源化利用技術(shù)，可最大程度地實(shí)現(xiàn)中藥渣的無害化、減量化、能源化，并且可以做到藥渣完全可控，無流出做他用的風(fēng)險(xiǎn)，從環(huán)保角度以及安全角度來講是可行的。按照年處理中藥渣12000t的規(guī)模，可制備生產(chǎn)用蒸汽18144t，實(shí)現(xiàn)蒸汽節(jié)支201萬元，并可節(jié)省中藥渣處理費(fèi)用120萬元，總計(jì)每年可獲得綜合收益321萬元，以投資額960萬元計(jì)算，三年內(nèi)即可收回投資，經(jīng)濟(jì)效益比較理想，因此，建議制藥企業(yè)對(duì)本技術(shù)進(jìn)行推廣應(yīng)用。