節能減排指的是減少能源浪費和降低廢氣排放。我國“十一五”規劃綱要提出,“十一五”期間單位國內生產總值能耗比“十五”期末降低20%左右、主要污染物排放總量減少10%。2008年是我國實現“十一五”節能減排目標的關鍵一年,石油和醫藥化工行業屬高耗能行業,節能任務尤其艱巨。而且醫藥生產是一個多工序、多環節,技術工藝高度集中的大生產過程,要實現節能減排,必須樹立持續、高效、循環發展的意識,把循環發展作為一項重要的發展戰略來推進。
1 制藥企業潔凈廠房節能 藥廠潔凈室是能量消耗大戶,影響能耗的因素很多。僅以凈化空調系統為例,其高能耗主要表現在2個方面:其一是制冷負荷,藥廠潔凈室各類制冷負荷主要有新風、風機溫升、工藝設備、圍護結構、照明、人員等。其中,最重要的影響因素是新風、風機溫升和工藝設備3項,并以新風最大;其二是運行負荷,藥廠潔凈室風量比一般空調間大幾倍至幾十倍,風壓約占系統壓力的一半,所以藥廠潔凈室運行的風機動力負荷比一般空調動力負荷大3~30倍。藥廠潔凈室采取有力措施降低能耗,節約能源,已到了刻不容緩的地步。
1.1 藥廠潔凈室設計中的節能
1.1.1 設計合理的建筑布局 潔凈廠房以建造單層大框架正方形大面積廠房最佳,其顯著優點之一是外墻面積最小、能耗少,可節約建筑、冷熱負荷的投資和設備運轉費用[1~4]。減少潔凈空間體積特別是減少高級別潔凈室體積是實現節能的快捷有效的重要途徑,若減少潔凈體積30%可節能25%,應按不同的空氣潔凈度等級要求分別集中布置,盡最大努力減少潔凈室的面積。建立潔凈隧道或隧道式潔凈室來達到生產對高潔凈度環境要求和節能的雙重目的,潔凈工藝區空間縮小到最低限度,風量大大減少,如帶層流的稱量工作臺以及帶層流裝置的灌封機等都可以減少潔凈空間體積。使用低污染值的綠色環保材料,設計出低污染的系統,采用降低污染值的手段,使藥廠潔凈室具有很低的污染狀態,這也是減少新風負荷,降低能耗的很好出路之一。
1.1.2 設計合理的工藝條件
對空氣潔凈度等級標準的確定,一是按生產要求確定凈化等級;二是對潔凈要求高、操作崗位相對固定場所允許使用局部凈化措施;三是生產條件變化下允許對生產環境潔凈要求的調整。
溫度、相對濕度等參數根據制劑生產實際,只有少數工藝(如膠囊劑)對溫度或相對濕度有一定要求,其他均著眼于操作人員的舒適感。在保證潔凈效果的前提下,減少換氣次數;把最低照度從≥300lx降到1501x是合適的,可節約一半能量。工藝生產中應利用所有排風對新風預熱預冷,采用熱回收也是減少工藝負荷的積極而有效的節能手段。
1.1.3 設計合理的工藝裝備和空調凈化系統
藥廠潔凈室工藝裝備的設計和選型,在滿足機械化、自動化、程控化和智能化的同時,必須實現工藝設備的節能化。對較大型的潔凈車間的凈化空調系統的新風集中進行空氣凈化處理。為減少運行動力負荷應設計最佳而節能的空氣凈化系統運行方案,合理確定換氣次數、凈化風量只進行過濾處理再循環、減少系統和空調器的漏風量、減少風機電機溫升負荷和充分利用二次回風等,以及風管設計特別是縮短長度、簡化形狀、降低阻力均可減少能量消耗。#page#
1.2 固體制劑車間凈化空調系統節能
固體制劑車間凈化空調系統的能耗一直是困擾制藥企業的問題。主要是由于固體制劑車間在藥品生產過程中會產生大量粉塵,室內空氣均需經過濾或除塵處理后排至室外,因此造成固體制劑車間的凈化空調系統均是大新風比甚至是全新風系統。由于凈化空調系統送風量較大,因此為處理新風所需的制冷、加熱、加濕造成的能量消耗在整個生產過程中所占的比例大約在65%~70%左右,凈化空調系統的能耗已成為制約生產的大問題,節能措施日益受到重視。
上海慶安藥業有限公司易地擴建改造項目固體制劑車間采用在凈化空調系統的回風系統中增加了二級過濾:中效空氣過濾器和(亞)高效空氣過濾器,在發塵量較大的局部產塵點設置了空氣循環式單機除塵機組,機組內設置有二級過濾處理:袋式(桶式)除塵過濾器和(亞)高效空氣過濾器[5]。其能耗大幅下降,達到了節能的目的。
針對生產過程中所產生的粉塵粒徑,選擇滿足除塵效率的除塵器,或在回風系統中適當增加滿足過濾效率的空氣過濾器,使經過除塵處理和空氣過濾器過濾后的空氣不再對整個生產區域形成交叉污染的危險性,則原先需要大量直接排放至室外的空氣就可以通過回風的形式循環使用,使固體制劑車間凈化空調系統的能耗大幅下降,達到節能的目的。
大幅度地降低空調系統的新風比,使能量得到充分回收,系統可節約能耗50%左右。同時,空調機采用變頻調速控制技術,可使風機在實際工作狀態下的運行功率遠小于額定功率,可減少約30%以上的電能,節能效果十分明顯。
2 中藥制藥企業節能 中藥制造業與煉油、化工、輕工、冶金等工業一樣,屬于高能耗、高物耗(特別是水資源)、以熱加工為主的過程工業,能耗費約占總生產成本的20%~40%。如何根據市場和外界的變化,動態地協調安排時間、設備、中間儲運、勞動力、物資和能源的使用,通過先進的過程技術改造傳統中藥產業,降低生產能耗,提高生產效率,降低生產成本,提高中藥企業的市場競爭力,推進我國中藥制造業的現代化、產業化、國際化已成為當務之急。
2.1 蒸汽的綜合利用
蒸汽鍋爐煙氣余熱利用是在排煙管道上安裝“省煤器”,用煙氣中的廢熱加熱進入鍋爐的軟化水,可以使進入鍋爐的軟化水溫提高20~30℃,節約燃料費用5%以上[6]。
從疏水閥排出的冷凝水是軟化水,且水溫達到98℃,含有大量的熱能,收集起來再送到鍋爐房,只要經過簡單的處理,即可泵入鍋爐循環蒸發使用。將蒸汽冷凝水回收到鍋爐再利用,每年節約鍋爐運行費用可達10%。循環冷卻水經過冷凝、冷卻器后,水溫一般均提高10~15℃,冷卻水水溫比自來水水溫要高,用于洗衣可以提高衣服的洗凈度,當然工作服有潔凈度要求時最后要用純凈水清過。
2.2 現代化連續中藥生產線節能
中藥生產線常采用多功能提取罐的間歇式提取和料盤式熱風烘箱浸膏干燥,其中插入外循環升膜蒸發器等3大系列設備。#page#
無論在多功能提取罐中增加各種攪拌器、熱回流或超聲波設備,但均未能從根本上脫離間歇提取方式:間歇地加藥材、加水、過濾和現場敞開式排渣等。既不符合GMP又影響設備效率,而且使提取設備和操作平臺龐大,相應增加了廠房和布置用地。因此,間歇式提取是造成目前中藥生產線高能耗的“罪魁禍首”,要降低能耗,首要的是改間歇式提取為連續多級逆流提取。
在連續化中藥生產流程中可采用折流式連續逆流提取機[7~8]m長的提取機機身縮短至5~7m之內,從藥材進口到廢渣出口都在此范圍內,既有利于操作管理,又方便廠房的平面和豎向布置。,該提取機適用于以水或乙醇等為溶劑的中藥材提取,均能以較短停留時間、較低溫度和較少溶劑投加量取得很好的提取效果。折流式和非折流式連續逆流提取機均是螺旋推料連續逆流提取機,但折流式優點是其整機長度僅為非折流式的1/4~1/3,使20多
連續(多級)逆流提取機的設備提取效率比間歇式多功能提取罐高許多倍,夾套加熱改用低壓蒸汽,使提取機屬非壓力容器設備,再因設備結構緊湊、用材合理,使折流式逆流提取機制作費用大幅下降,其造價約是同規格處理量多功能提取機價格的1/3~1/2,規格越大降幅越大,而且設備支架平臺和廠房也相應大幅度節省,節省的基本建設的總費用十分可觀。
2.3 中藥雙效節能濃縮器
雙效濃縮設備由于其高效節能的特點,其在中藥生產企業中得到了廣泛的使用。但是目前在國內的中藥生產企業中,雙效濃縮器的使用大部分都是手動操作的。正是由于這種原因,使得藥液的濃縮效果會因操作人員不同而產生偏差,最終造成濃縮效果不穩定,進而對下一步的生產工序造成影響,所以在雙效濃縮器中實現自動控制將有利于保證中藥生產過程的相對穩定性,提高中藥生產的效率,降低生產成本。
雙效自控系統采用下位機
PLC控制,上位機通過組態軟件監控[9]?,F場儀表采集控制參數信號,通過PLC分析數據后,按照一定的控制流程,將控制指令返回至現場
控制元件,實現雙效的自動控制。該系統已經投入到生產中,經過長時間的生產檢驗,各項參數正常,生產效率得到有效的提高。該系統的控制技術已經相當成熟,特別是自動
控制系統的運作相當穩定,只要在設備及儀表等硬件的選型上能夠進行正確配置,該系統的應用前景相當廣闊。
3 其他制藥設備節能 3.1 新型節能高效噴射真空泵
大抽速水噴射泵具有節水、節油、節電作用,通過實際工業應用,在許多工藝條件下比水環式真空泵節電30%~60%,比機械式真空泵節油100%,比上述兩種泵節水70%以上。
汽水串聯噴射真空泵主要優點是只需抽吸比較小的氣量(水蒸氣或蒸汽、空氣混合氣體),可先用水噴射泵做前級泵,抽到2600Pa后再開蒸汽噴射泵提高真空度,即可達到高真空蒸餾的目的。
新型節能高效多級蒸汽噴射真空泵比傳統的多級蒸汽噴射真空泵節約工作蒸汽60%以上,節約冷卻水30%,實現了純低位(地面)安裝,既降低了運行費用,又節省了基建投資和安裝費用,給用戶帶來了很大的經濟效益,這一改進將多級蒸汽噴射真空泵向前發展了一大步[10]。#page#
3.2 循環供水系統加裝節能電濾波器
在循環水供電系統中共安裝了3只節電濾波器,其中在低壓配電室低壓母線、循環水泵啟動柜負荷出線、冷卻塔風機電機接線端各并聯1只[11]。安裝節電濾波器后,對用水量及用電量進行統計分析發現,節電濾波器投運后,其節電效果在一定時間范圍內有上升趨勢,從5.07%上升至2l%~37%,經2個月正常運行表明,節電濾波器節電率隨使用時間的推移保持恒定值約為15%。
4 結語 制藥行業節能優先不僅是解決短期能源供應短缺的需要,更是為我國建設全面小康社會進而實現現代化提供能源保障的長期戰略選擇。我們只有切實轉變發展觀念,開創新的發展模式,走科技含量高、經濟效益好、資源消耗低、環境污染少、人力資源優勢得到充分發揮的新型工業化道路,才有可能實現在經濟平穩較快增長的同時,使我國的能源消耗明顯下降。我國提高能源效率潛力巨大,只要認真努力,就一定可以達到“十一五”計劃要求的節能降耗目標。