制藥企業在蒸汽和空調系統的節能分析

文 _ 王濱江 上海海利生物技術股份有限公司 李軍 上海脈慧能源科技有限公司 張耀玲 上海海利生物技術股份有限公司

制藥企業在蒸汽和空調系統的節能分析

文 _ 王濱江 上海海利生物技術股份有限公司 李軍 上海脈慧能源科技有限公司 張耀玲 上海海利生物技術股份有限公司

根據《上海市節能和應對氣候變化“十二五”規劃》，在“十二五”期間，上海市單位生產總值能源消耗降低18%，企業在節能減排方面面臨巨大的壓力和挑戰。

制藥企業的能耗設備種類繁多，除了制冷系統、蒸汽系統、壓縮空氣系統外，還有多種制藥行業所獨有的純水系統、生產廠房的“微壓”控制系統?！端幤飞a質量管理規范（2010年修訂）》實施之后，對一些設備和生產條件提出了更高的要求，如何在滿足生產要求的前提下，盡可能的降低能源消耗，成了眾多制藥企業的難題。企業各種設備使用規律各不相同，且運行時間長短不一，有的設備每天24小時、全年365天運行，有的設備則需要定時運行。本文結合上海海利生物技術股份有限公司的設備使用情況，著重闡述蒸汽冷凝水回收、制冷系統的變頻控制節能措施。

1 現狀分析

工業蒸汽和純蒸汽是制藥企業不可或缺的生產條件，主要用于產品的加熱和設備的消毒。蒸汽主要由天然氣等燃料加熱產生，鍋爐每年消耗大量的燃料費用。目前很多企業將蒸汽產生的冷凝水直接排放，這不僅污染了環境，還損失了大量的熱量和寶貴的水資源。如果能夠進行回收利用，既可以產生經濟效益，也可以保護環境。

另外，空調系統每年也要消耗大量的電能。目前許多企業的水泵和風機仍采用定頻（工頻）方式運轉，無法根據環境溫度的變化做出相應的調節，導致了電能的大量消耗。如果可以采取變頻改造，將為企業減少電耗、降低企成本，提高競爭優勢。

為了實現企業的節能減排目標，本公司與英國斯派莎克公司和上海脈慧能源科技有限公司共同進行了一系列的節能改造，取得了顯著的節能效果。

2 節能措施分析

2.1 蒸汽冷凝水和不合格注射用水回收

制藥企業需要用大量的工業蒸汽和純蒸汽對原材料、器械和設備進行高溫滅菌。伴隨著工業蒸汽和純蒸汽的使用，會產生大量的高溫低壓的蒸汽凝結水。這部分高溫冷凝水在一般情況下，都是通過疏水閥作為廢水直接排到了室外。但是，這部分蒸汽凝結水處于汽水混合物狀態，溫度都在80℃左右，直接排放，就會使得這部分熱量白白浪費，同時也對周圍環境造成污染。

同時，作為制水設備的注射用水發生器和純蒸汽發生器是工業蒸汽使用量比較大的設備，并且注射用水發生器在生產過程中所產生的不合格注射用水就是高溫的純化水，水質比一般的鍋爐用軟化水要高很多，但是一般情況下也是白白排掉。所以我們把這部分不合格的水也進行了回收。

本項目有3臺2.5t/h的注射用水發生器和2臺1.5t/h的純蒸汽發生器，每天產生大量的高溫冷凝水和不合格注射水，將這些高溫水通過不銹鋼管道收集到專門用于回收高溫冷凝水的機械泵里，通過機械泵將收集的高溫冷凝水通過特制的陽離子軟水再處理裝置，輸送到鍋爐的軟水箱中，作為鍋爐生產工業蒸汽的料水使用。

收集到鍋爐軟水箱中的熱水溫度仍然可以維持在80℃以上，這樣用80℃熱水替代20℃的常溫水作為蒸汽燃氣鍋爐的原料水生產工業蒸汽，節約了鍋爐把水從20 ℃加熱到80 ℃的過程，縮短了將水加熱變為飽和工業蒸汽的過程，減少了鍋爐燃燒器的燃燒時間，從而節約了燃燒器運行所需要的天然氣用量，節能的效果十分明顯(見表1)。

表1 燃燒調整前后NOx變化

2.2 中央空調系統變頻節能

為保證上海海利生物技術股份有限公司凈化廠房正常生產所需要的凈化級別和潔凈度，中央空調必須進行連續運轉。因此，中央空調也是設備中的耗電大戶，對其進行節能改造十分重要。

中央空調主要有冷凍水及冷卻水系統和通風系統兩大部分組成。

一般中央空調系統設計時必須按天氣最熱、負荷最大的工況進行設計，并且一般還會留 10%～20% 設計余量。然而，實際上絕大部分時間空調是不會運行在滿負荷狀態下，這樣就存在較大的富余。

根據現場實際測試，中央空調設備90%的時間在70%負荷以下波動運行，所以實際平均負荷小于設備滿負荷，特別是冷氣需求量較少的情況下，主機實際負荷量就更低。這樣就使得空調機組的兩個水循環系統長期處于“大流量小溫差”的現象，使大量的電能白白浪費。造成實際需要負荷與最大功率輸出之間的矛盾，給中央空調使用單位造成巨額電費支出，增加了運營成本。

按照《藥品生產質量管理規范（2010年修訂）》的規定，凈化廠房必須24h保證規定的壓差，以保證進化廠房內的無菌狀態?？照{風機雖然單臺的功率不高，但是由于數量眾多，導致總的功率較大，二期廠房空調風機的總功率達到500kW。

上海海利生物技術股份有限公司現有3臺制冷量為1376kW的水冷螺桿冷水機組和3臺制冷量為385kW的低溫螺桿冷水機組。對相應的冷卻水泵、冷凍水泵和空調風機進行變頻改造，使得系統能夠根據環境溫度的變化自動調整，降低電機的電耗。

經過改造之后，每年節電130萬kWh，節省直接資金91萬元，1年內可以收回投資。

3 總結

與其它行業相比，制藥企業在空調和蒸汽系統的要求比較高，其所占企業的能耗比重也比較大。為了實現節能減排指標，降低企業運行成本，本文對制藥企業的蒸汽冷凝水、注射水廢水和空調系統進行了節能措施的闡述?？照{系統的水泵和風機進行變頻改造，使水泵和風機的轉速根據實際負荷的需要自動調節，從而降低電耗。

經過以上節能改造之后，蒸汽鍋爐的天然氣消耗費用每年可降低20萬元，空調系統的電耗每年可降低91萬元，兩項節能措施總計可以節約110萬元，投資回收在1年以內，節能效果非常顯著。