制藥企業藥渣的無害化能源化利用

文 // 郭其峰 鄭州大學綜合設計研究院有限公司

制藥企業藥渣的無害化能源化利用

文 // 郭其峰 鄭州大學綜合設計研究院有限公司

1 概述

目前，制藥企業的藥渣采用傳統的填埋、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方案，將藥渣變為清潔能源再用于生產環節，既符合國家的能源、環保和產業政策，又能節能降耗，發展循環經濟，產生良好的經濟效益和社會效益，對于制藥企業的持續健康發展具有較大的推動作用。

為了便于進行經濟效益分析,我們以年產含水率60%的濕基中藥渣12000t為例。中藥渣能源化利用項目通過粉碎+蒸汽烘干的方式對濕基中藥渣進行低成本干燥脫水，獲得的干基中藥渣采用氣化+燃燒的能源利用模式，即中藥渣在循環流化床中氣化制取高溫燃氣，再利用高溫燃氣直接燃燒生產蒸汽。項目主要指標如下：

（1）每年處理含水率60%的濕基中藥渣12000t；

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

（3）項目凈輸出蒸汽成本59元/t，與企業自產蒸汽綜合成本170元/t相比，年凈節約支出201萬元；

（4）按照100元/t的環保處理費計，年節省中藥渣環保處理費用120萬元。

2 中藥渣預處理工藝

中藥渣能否資源化利用，核心環節是前處理工藝中要兼顧能耗與環保，達到熱裂解氣化的要求。

中藥渣預處理工藝包括規模化粉碎和蒸汽烘干。通過預處理工藝，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 規模化粉碎

根據中藥渣含水率高、富含纖維素等特點，項目優選了粉碎機的類型。此類粉碎機能耗低，噪聲小，對原料水份無要求，適合濕基藥渣，不會出現堵塞篩網等問題。此類粉碎機在很多大型工程中均得到了應用驗證，垃圾焚燒處理廠、生物質電廠的建設項目中均選用了此類粉碎機。

利用濕藥渣進行實際粉碎測試，濕藥渣可以破碎到5mm以下，完全滿足后續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、設備體積小、尾氣少的優點，因此本項目從環保節能角度采用蒸汽干燥。蒸汽烘干至含水率為25%，烘干熱源為本項目生產的蒸汽。

利用項目自身生產的蒸汽對中藥渣烘干，可以顯著降低中藥渣的干燥成本，同時也實現了項目本身能量的循環利用。

通過上述粉碎和干燥環節，將濕中藥渣變為可以氣化的原料，滿足后續能源化利用的需求。

3 工藝措施

3.1 熱裂解制氣

預處理后的干基藥渣通入循環流化床氣化爐中熱解氣化得到高溫燃氣。

本項目所采用的生物質氣化工藝具有以下技術特點：

（1）氣化效率高

采用高速循環流化床技術，可根據爐內氣化狀況進行風量與水蒸汽的主動調控，氣化熱能轉化率達到85%，燃氣熱值達5000kJ/Nm3以上，生物質能的轉化利用效率高；

（2）顯熱高效利用

采用空氣預熱器設計對燃氣高溫顯熱回收，提高氣化劑溫度，使氣化更穩定高效；

（3）工藝環保潔凈

氣化過程僅產生燃氣和灰燼殘余物。密閉灰倉與加濕處理設計，使環境無揚塵，排灰方便。

3.2 蒸汽生產

氣化爐輸出的高溫燃氣直接通入高溫燃氣蒸汽鍋爐燃燒生產蒸汽。

利用氣化系統生成的高溫燃氣直接燃燒，能量轉化效率提高；高溫燃氣中的焦油和含碳顆粒完全燃燒，潔凈無污染；整個系統工藝簡潔，省去了燃氣凈化設備的投資。

3.3 項目工藝流程圖（圖1）

圖1

3.4 熱解氣化與直接燃燒路線比選

中藥渣等生物質為原料時，氣化+燃燒的能源利用模式與鍋爐直接燃燒方式相比，優勢明顯。

中藥渣等工業殘渣在鍋爐中直接燃燒面臨2個問題：①中藥渣堿金屬含量較高，高溫直接燃燒時，堿金屬將析出并與爐膛內金屬壁發生化學反應，對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較低，鍋爐爐膛內燃燒溫度高于灰渣的熔點，面臨嚴重的結焦、結渣問題，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生物質循環流化床氣化爐規模適度，一般年消耗5000～10萬t料，適合中藥渣的處理規模；②循環流化床中全面采用耐火材料布置，沒有水冷壁等金屬材料，不會出現堿金屬腐蝕。氣化后堿金屬隨灰渣一起除去，輸出的高溫燃氣中徹底解決了堿金屬腐蝕這個問題；③氣化反應溫度低于灰渣熔融溫度，不會發生結焦結渣；④燃氣燃燒充分，潔凈無污染，不需后續環保處理；⑤高溫燃氣蒸汽鍋爐爐型可根據系統的蒸汽產量靈活選擇。

4 廢棄物環保處理

4.1 廢水

烘干后，中藥渣含水率由60%降到25%。烘干過程中產生的蒸汽進入水膜除塵系統，冷凝降溫后產生廢水約0.67t/h。壓濾廢水和烘干廢水的量非常少，與廠內生產環節產生的廢水成分一致，可直接輸入廠內污水處理站進行處理，達標后排放。

4.2 廢氣

燃氣燃燒非常潔凈，不含硫。所以生成的煙氣經簡單處理后即可達到國家煙氣排放標準。

4.3 灰渣

按照中藥渣氣化后灰分含量6%計算，產生灰渣約3.24kg/h。

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

5 經濟效益分析

5.1 經濟效益（表1）

表1

6 結論

藥渣的無害化能源化利用技術，可最大程度地實現中藥渣的無害化、減量化、能源化，并且可以做到藥渣完全可控，無流出做他用的風險，從環保角度以及安全角度來講是可行的。按照年處理中藥渣12000t的規模，可制備生產用蒸汽18144t，實現蒸汽節支201萬元，并可節省中藥渣處理費用120萬元，總計每年可獲得綜合收益321萬元，以投資額960萬元計算，三年內即可收回投資，經濟效益比較理想，因此，建議制藥企業對本技術進行推廣應用。