藥企蒸汽余熱回收研究

方自廣

(國藥集團國瑞藥業有限公司， 安徽 淮南 232001)

隨著我國經濟與社會發展進入大量消耗能源階段，不管是大中型企業還是微型企業，我國各類型企業幾乎都面臨能源緊缺問題，而能源緊缺又致使能源價格上漲，高昂的運轉成本極大地影響著企業的健康發展。同時，在生態發展的大背景下，如何在發展經濟的同時實現對環境的保護，也是企業面臨的難題。因此，如何節能環保、降低運轉成本是現代企業必須思考的課題，制藥企業也不例外。

一、制藥企業蒸汽余熱的回收的價值

充分回收并再利用好生產過程中產生的余熱資源，對與企業來說，不僅能夠有效節約資源，而且還能實現環境保護義務，有著非常重要的意義。一方面，制藥企業在生產過程中產生的蒸汽余熱，通過回收設備形成的凝結水，是處置過的軟化水，接近蒸餾水的水質，一般不需要處置可直接回收進鍋爐再使用，而這些高溫凝結水的循環使用不僅可以大量節約水資源的使用，還相對減少了天然氣、煤炭等燃料資源以及電力資源等的使用，實質上是減少了企業的生產成本，提高了經濟效益，因此具有蒸汽余熱較高可利用價值，是一個潛力很大的余熱資源。另一方面，做好蒸汽余熱的回收與再利用工作，減少了可能含有污染物的余熱熱能的肆意排放，能有效減少對周圍環境的污染，一定程度上起到美化環境的作用；同時，減少熱能的無規則、無秩序排放，還能減少對周邊動植物，甚至是對人類的損害，降低安全事故發生率?？傊?，做好蒸汽余熱的回收與再利用工作，不僅能降低企業各類產品的生產成本，提高企業的經濟效益，還能保護當地生態環境，提高企業的社會影響力，助力制藥企業實現經濟效益與社會效益的雙贏。

二、制藥企業蒸汽余熱回收存在的問題

由于思想上對蒸汽余熱回收與再利用的重要性認識不足，以及缺乏節能觀念與節能管理人才，許多建廠較早的制藥企業在建廠初期未安裝蒸汽余熱回收裝置或安裝的回收設備回收方式較為落后，因而整體回收效果并不理想。隨著時代發展，越來越多的制藥企業充分認識到做好蒸汽余熱回收與再利用工作的重要性，紛紛安裝了回收與再利用設備。但總體來看，盡管投入很大，實際效果卻仍不理想，深入探究下來，主要問題出在回收與再利用系統的設備使用上。

(一) 換熱設備違反規定，未安裝蒸汽疏水閥

蒸汽疏水閥是蒸汽系統和冷凝水系統的一個物理分割點，也是這兩個系統的壓力分割點，主要用來提高蒸汽系統換熱的穩定性。蒸汽疏水閥工作是否可靠，不僅影響換熱設備效率，也影響冷凝水系統的安全可靠。蒸汽疏水閥泄漏將導致冷凝水回收系統背壓的波動，造成冷凝水排放和回收困難，也易導致水錘、振動、噪音等問題。因此，疏水閥是否高效影響著換熱器的熱輸出能力和加熱效率。但當前部分藥機企業違反了《中華人民共和國節約能源法》，生產的換熱設備沒有安裝疏水器，而制藥企業也沒有嚴格對設備進行驗收，導致設備無法進行蒸汽的回收再利用。

(二) 換熱設備疏水閥存在泄漏嚴重、堵塞或旁通閥常開等問題

目前國內疏水閥主要有兩大類：熱動力型和機械型，使用效果普遍不理想。熱動力型疏水器，由于結構和動作原理原因，水、汽同排，誤動作多，無水情況下也會排汽，造成大量生蒸汽的浪費，泄漏率達到6 %～10 %，且易損壞，使用壽命短。機械型疏水閥(如杠桿全浮球、倒吊桶等)也因設計上存在的問題，在使用時極易受到磨損，久之就會導致損害，造成蒸汽泄漏，大致來說，泄漏率在3 %～6 %之間。因此，蒸汽余熱回收設備必須選擇好的疏水器，這對于節約蒸汽非常重要。另外，有的制藥企業使用的換熱設備雖安裝了疏水器，但是操作人員為升溫快會把旁通打開，導致蒸汽不經過疏水器直接從旁通流走，形成蒸汽浪費。

(三) 采用開式水箱回收高溫冷凝水，導致低壓蒸汽和乏汽利用率較低

第一，開式水箱設計的排氣口無過濾裝置，是與大自然界直接連通的，形成的凝結水在水箱里會因氣壓下降二次產生大量閃蒸汽；而汽化潛熱又使攜帶大量高品質熱能的二次汽排到大自然然中，既造成大量能源浪費也造成許多優質水資源浪費。而且這種形式的蒸汽直接對著大自然排放，每日煙霧繚繞，不僅影響制藥企業的良好形象，有時還可能會造成熱污染，產生安全事故。第二，開式水箱凝結水泵易汽濁，故設計的容積都很大，以便充分降低凝結水溫度，但這樣又進一步造成熱能被浪費；另外，開式水箱的凝結水泵與水箱是分開設計安裝的，所以開式水箱整體占地面積很大。第三，開式水箱與大自然界直通，導致原本已除氧的凝結水會再次溶氧，不但水箱和凝結水管路會因氧腐蝕縮短使用壽命，而且無形中增加了后續除氧成本。另外，部分企業使用的蒸汽回收系統多為動態兩相流，在運轉過程中形成的水擊強度很大，經常造成設備和蒸汽管道產生劇烈的震動，存在明顯的安全隱患。

三、提高制藥企業蒸汽余熱回收的措施

(一) 使用回收效率較高的閉式回收方式

市場上常見的蒸汽余熱回收方式主要有三種，開式回收方式、無泵回收方式與閉式回收方式，通過比較這三種回收方式的優缺點可以發現，使用閉式回收方式其投資能迅速得到有效回收，滿足制藥企業節能環保、經濟效益與社會效益雙贏目標，因此制藥企業應采用閉式回收方式。閉式回收有三種形式：熱泵回收、壓縮機回收和高溫閉式回收。熱泵回收、壓縮機回收是在水泵沒有解決汽蝕問題前出現的產品，熱泵回收可以實現二次蒸汽的回收利用，適用于用熱設備有不同壓力與有溫度參數要求的場合，如造紙(有溫度曲線要求)、化工(有不同加熱溫度要求)等；壓縮機回收是用機械的技術解決流體的問題，應用場合受影響，主要用于用熱設備是單一參數的場合，如紙板線等。高溫閉式回收由回收主機、回收附件組成，可以應用不同的場合，適應性最強，穩定性最佳，回收率最高。 回收主機內帶有消汽蝕裝置，徹底解決了水泵汽蝕問題，能把100 ℃～180 ℃的冷凝水直接送往鍋爐，造價也最高?；厥崭郊ā皽p壓器”“共網器”“集中疏水器”“自力提升器”“消音器”“汽水分離器”等?；厥罩鳈C的形式有多種，但基本原理差別不大，都具有消汽蝕功能，使用電能做動力。只是在設備外型、體積、價格(同配置有關)、是否保溫與控制系統等方面存在不同。實踐中發現，回收主機體積越小越好，具有保溫與變頻控制功能更佳(連續給省煤器供水，可提高省煤器效率，減少鍋爐排煙熱損失)。

(二) 制定可靠的回收方案

選擇合適的蒸汽余熱回收方式只是第一步，要想實現節能環保目標，達成經濟效益與社會效益的雙贏局面，制藥企業還應制定出可靠的回收方案。

1.方案設計。首先，按照企業實際情況選用合適的機組。根據上述問題分析，建議制藥企業應使用蒸汽雙效型或熱水型溴化鋰吸收式冷水機組。作為高真空設備，機組的連接件、焊接處如遇外力很容易導致使用問題。因此，制藥企業在使用該機組必須嚴格按照藥機企業的產品說明書的要求運輸、拆裝，在此過程中絕對不可有敲打、碰撞等行為。其次，選擇安裝使用壽命長、節約效果好、容易清洗、體積小且安裝費用低的汽水換熱器。市場上換熱器型號很多，如管殼式、列管式、板式等，而若要做好蒸汽余熱回收，制藥企業應采用汽水換熱器設備。所謂汽水換熱器，即能夠將甲設備蒸汽里富含的熱量交換到乙設備水中并使水溫升高的設備，本是板式換熱器在供暖方面的一個重要應用。使用汽水換熱器，蒸汽充分加熱后可以凝結成為符合上述選用的熱水機組工作溫度要求的熱水，并為熱水型吸收式機組提供熱源。

2.方案優勢。首先，實現節能經濟效益目的。凝結水本質上是一種高溫水，當高溫蒸汽溫度降低釋放其潛熱能量而轉變為凝結水狀態時，部分潛熱能量仍保留在凝結水中，如肆意把這種凝結水排放掉，將浪費約四分之一的總余熱能量，而在具體工作時，很可能還需要燃燒更多的燃料加熱低溫的補充水來彌補這些浪費掉的熱能。工廠生產所需熱水與冬季供暖循環系統熱水溫度一般在40 ℃～50 ℃之間，而作為高溫水，凝結水的溫度遠高于50 ℃。高溫凝結水含有大量潛在可利用熱能，利用上述設計方案加以充分回收再利用，可提高企業采暖與熱水循環系統中的回水溫度，回水溫度提高了，蒸汽的使用量自然相應減少，進而與生產蒸汽有關的能源，如天然氣、煤炭、水電等自然也隨之減少。其次，達成環保社會效益目的。企業鍋爐燃燒多使用煤炭等，排放的煙氣中含有不少有害氣體，如NOX、SOX、VCOX等，環境污染大，一直是民眾詬病之處。實現了節能，減少了煤炭等鍋爐燃料的使用，很明顯也就減少了上述有害氣體或溫室氣體的排放。企業廢氣排放量得到有效降低，既能改善當地空氣質量，也能有效提升企業形象，實現環保社會效益。

3.設計方案的注意事項。使用熱回收冷水機組時，一是消毒管道上不能留冷風口，以保證消毒管道溫度。換熱器要安裝在離消毒管道出口最近、溫度最高的地方，因為越近溫度越高換熱效果越好。二是必須保證熱回收冷水機組在制冷工況下的正常運行，冷凝熱的回收是有條件的，要綜合考慮制冷量和熱回收量之間的關系。三是為了防止熱回收換熱器中的水產生結垢現象，應該對自來水的進水進行軟化處理?？梢赃x用電子除垢器、電子水處理儀、靜電水處理儀等不改變水的成分的物理方法，做到既簡便又安全。四是應注意飲用水的加熱不宜采用冷凝熱，因為一旦發生制冷劑泄漏事故水質將收到嚴重污染，而且當水溫升高時，水中的細菌繁殖能力增強可能使細菌數量超標等。

四、制藥企業蒸汽余熱回收實例

為檢測以上設計方案的可行性，下面以某企業的實例進行說明。第一，方案設計。按上述設計方案，某制藥企業根據目前所需采暖與熱水循環換熱面積，在7.2 m3的地下蒸汽凝結水池中設計安裝了2套汽水換熱器，這兩套汽水管板換熱器的換熱面積一個為50 m2(DN80)，另一個為30 m2(DN50)，達到所需換熱面積的三倍，分別應用于企業的生產區采暖系統與熱水循環系統回水管道加熱。為防止換熱器堵塞，在地下蒸汽凝結水池最低點及地面以上設置安裝了排污閥，在遇到緊急情況時，可通過關閉進出閥門、打開旁通閥方式，切斷換熱器與有關系統的聯系，實現維持系統循環需求、保障采暖(或生產熱水)正常運行目的。第二，企業投資回報率。安裝2臺汽水換熱器全部工程造價為17.4萬元，安裝之后企業每年節能天然氣1.4萬m3、電2 066 kW/h、水125 t，設備使用3年節約的能源即可抵消全部投資，后續使用所節約能源轉化為凈收益。第三，環境保護與社會效益。年均減少大氣污染物煙塵4 kg、二氧化硫8.82 kg、氮氧化物47.6 kg、廢氣14.34萬m3。綜上可見，此設計方案有具有一定的可行性。

五、結語

快速發展促使我國能源消費量大幅增加，為保證企業經濟持續快速健康發展，必須合理有效利用能源，不斷提高能源利用率。制藥廠蒸汽余熱的回收再利用及其設備管理能夠降低生產成本、提高利潤、減少能耗與污染物排放，對其提高現代化管理水平、躋身競爭激烈的國際市場作用不可忽視。做好余熱能量的回收與再利用，不但有助于企業實現經濟效益與社會效益的雙贏，對我國資源循環利用和環境保護也具有積極意義。