制药企业在蒸汽和空调系统的节能分析

时间：2024-08-31

文 _ 王滨江上海海利生物技术股份有限公司李军上海脉慧能源科技有限公司张耀玲上海海利生物技术股份有限公司

制药企业在蒸汽和空调系统的节能分析

文 _ 王滨江上海海利生物技术股份有限公司李军上海脉慧能源科技有限公司张耀玲上海海利生物技术股份有限公司

根据《上海市节能和应对气候变化“十二五”规划》，在“十二五”期间，上海市单位生产总值能源消耗降低18%，企业在节能减排方面面临巨大的压力和挑战。

制药企业的能耗设备种类繁多，除了制冷系统、蒸汽系统、压缩空气系统外，还有多种制药行业所独有的纯水系统、生产厂房的“微压”控制系统。《药品生产质量管理规范（2010年修订）》实施之后，对一些设备和生产条件提出了更高的要求，如何在满足生产要求的前提下，尽可能的降低能源消耗，成了众多制药企业的难题。企业各种设备使用规律各不相同，且运行时间长短不一，有的设备每天24小时、全年365天运行，有的设备则需要定时运行。本文结合上海海利生物技术股份有限公司的设备使用情况，着重阐述蒸汽冷凝水回收、制冷系统的变频控制节能措施。

1 现状分析

工业蒸汽和纯蒸汽是制药企业不可或缺的生产条件，主要用于产品的加热和设备的消毒。蒸汽主要由天然气等燃料加热产生，锅炉每年消耗大量的燃料费用。目前很多企业将蒸汽产生的冷凝水直接排放，这不仅污染了环境，还损失了大量的热量和宝贵的水资源。如果能够进行回收利用，既可以产生经济效益，也可以保护环境。

另外，空调系统每年也要消耗大量的电能。目前许多企业的水泵和风机仍采用定频（工频）方式运转，无法根据环境温度的变化做出相应的调节，导致了电能的大量消耗。如果可以采取变频改造，将为企业减少电耗、降低企成本，提高竞争优势。

为了实现企业的节能减排目标，本公司与英国斯派莎克公司和上海脉慧能源科技有限公司共同进行了一系列的节能改造，取得了显著的节能效果。

2 节能措施分析

2.1 蒸汽冷凝水和不合格注射用水回收

制药企业需要用大量的工业蒸汽和纯蒸汽对原材料、器械和设备进行高温灭菌。伴随着工业蒸汽和纯蒸汽的使用，会产生大量的高温低压的蒸汽凝结水。这部分高温冷凝水在一般情况下，都是通过疏水阀作为废水直接排到了室外。但是，这部分蒸汽凝结水处于汽水混合物状态，温度都在80℃左右，直接排放，就会使得这部分热量白白浪费，同时也对周围环境造成污染。

同时，作为制水设备的注射用水发生器和纯蒸汽发生器是工业蒸汽使用量比较大的设备，并且注射用水发生器在生产过程中所产生的不合格注射用水就是高温的纯化水，水质比一般的锅炉用软化水要高很多，但是一般情况下也是白白排掉。所以我们把这部分不合格的水也进行了回收。

本项目有3台2.5t/h的注射用水发生器和2台1.5t/h的纯蒸汽发生器，每天产生大量的高温冷凝水和不合格注射水，将这些高温水通过不锈钢管道收集到专门用于回收高温冷凝水的机械泵里，通过机械泵将收集的高温冷凝水通过特制的阳离子软水再处理装置，输送到锅炉的软水箱中，作为锅炉生产工业蒸汽的料水使用。

收集到锅炉软水箱中的热水温度仍然可以维持在80℃以上，这样用80℃热水替代20℃的常温水作为蒸汽燃气锅炉的原料水生产工业蒸汽，节约了锅炉把水从20 ℃加热到80 ℃的过程，缩短了将水加热变为饱和工业蒸汽的过程，减少了锅炉燃烧器的燃烧时间，从而节约了燃烧器运行所需要的天然气用量，节能的效果十分明显(见表1)。

表1 燃烧调整前后NOx变化

2.2 中央空调系统变频节能

为保证上海海利生物技术股份有限公司净化厂房正常生产所需要的净化级别和洁净度，中央空调必须进行连续运转。因此，中央空调也是设备中的耗电大户，对其进行节能改造十分重要。

中央空调主要有冷冻水及冷却水系统和通风系统两大部分组成。

一般中央空调系统设计时必须按天气最热、负荷最大的工况进行设计，并且一般还会留 10%～20% 设计余量。然而，实际上绝大部分时间空调是不会运行在满负荷状态下，这样就存在较大的富余。

根据现场实际测试，中央空调设备90%的时间在70%负荷以下波动运行，所以实际平均负荷小于设备满负荷，特别是冷气需求量较少的情况下，主机实际负荷量就更低。这样就使得空调机组的两个水循环系统长期处于“大流量小温差”的现象，使大量的电能白白浪费。造成实际需要负荷与最大功率输出之间的矛盾，给中央空调使用单位造成巨额电费支出，增加了运营成本。

按照《药品生产质量管理规范（2010年修订）》的规定，净化厂房必须24h保证规定的压差，以保证进化厂房内的无菌状态。空调风机虽然单台的功率不高，但是由于数量众多，导致总的功率较大，二期厂房空调风机的总功率达到500kW。

上海海利生物技术股份有限公司现有3台制冷量为1376kW的水冷螺杆冷水机组和3台制冷量为385kW的低温螺杆冷水机组。对相应的冷却水泵、冷冻水泵和空调风机进行变频改造，使得系统能够根据环境温度的变化自动调整，降低电机的电耗。

经过改造之后，每年节电130万kWh，节省直接资金91万元，1年内可以收回投资。