1 概述
目前，制药企业的药渣采用传统的填埋、焚烧等方法处理，处理量极其有限，大量的药渣存在着环保、物流和安全等方面的隐患。本文采用药渣无害化能源化利用技术方案，将药渣变为清洁能源再用于生产环节，既符合国家的能源、环保和产业政策，又能节能降耗，发展循环经济，产生良好的经济效益和社会效益，对于制药企业的持续健康发展具有较大的推动作用。
为了便于进行经济效益分析，我们以年产含水率60%的湿基中药渣12000t为例。中药渣能源化利用项目通过粉碎+蒸汽烘干的方式对湿基中药渣进行低成本干燥脱水，获得的干基中药渣采用气化+燃烧的能源利用模式，即中药渣在循环流化床中气化制取高温燃气，再利用高温燃气直接燃烧生产蒸汽。项目主要指标如下：
(1)每年处理含水率60%的湿基中药渣12000t;
(2)每年生产25387t蒸汽，其中中药渣干燥用7243t，净输出1814 4t蒸汽用于工业生产，成为工业生产蒸汽需求的有效补充;
(3)项目净输出蒸汽成本59元/t，与企业自产蒸汽综合成本170元/t相比，年净节约支出201万元;
(4)按照100元/t的环保处理费计，年节省中药渣垃圾处理费用120万元。
2 中药渣预处理工艺
中药渣能否资源化利用，核心环节是前处理工艺中要兼顾能耗与环保，达到热裂解气化的要求。中药渣预处理工艺包括规模化粉碎和蒸汽烘干。通过预处理工艺，可以较低的成本得到颗粒粒径≤10mm、含水率为25%的干基中药渣。
2.1 规模化粉碎
根据中药渣含水率高、富含纤维素等特点，项目优选了粉碎机的类型。此类粉碎机能耗低，噪声小，对原料水份无要求，适合湿基药渣，不会出现堵塞筛网等问题。此类粉碎机在很多大型工程中均得到了应用验证，垃圾焚烧处理厂、生物质电厂的建设项目中均选用了此类粉碎机。利用湿药渣进行实际粉碎测试，湿药渣可以破碎到5mm以下，完全满足后续干燥脱水和气化粒度的需求。
2.2 蒸汽烘干
蒸汽干燥具有热效率高、设备体积小、尾气少的优点，因此本项目从环保节能角度采用蒸汽干燥。蒸汽烘干至含水率为25%，烘干热源为本项目生产的蒸汽。利用项目自身生产的蒸汽对中药渣烘干，可以显著降低中药渣的干燥成本，同时也实现了项目本身能量的循环利用。通过上述粉碎和干燥环节，将湿中药渣变为可以气化的原料，满足后续能源化利用的需求。
3 工艺措施
3.1 热裂解制气
预处理后的干基药渣通入循环流化床气化炉中热解气化得到高温燃气。
本项目所采用的生物质气化工艺具有以下技术特点：
(1)气化效率高
采用高速循环流化床技术，可根据炉内气化状况进行风量与水蒸汽的主动调控，气化热能转化率达到8 5%，燃气热值达5000kJ/Nm3以上，生物质能的转化利用效率高;
(2)显热高效利用
采用空气预热器设计对燃气高温显热回收，提高气化剂温度，使气化更稳定高效;
(3)工艺环保洁净
气化过程仅产生燃气和灰烬残余物。密闭灰仓与加湿处理设计，使环境无扬尘，排灰方便。
3.2 蒸汽生产
气化炉输出的高温燃气直接通入高温燃气蒸汽锅炉燃烧生产蒸汽。利用气化系统生成的高温燃气直接燃烧，能量转化效率提高;高温燃气中的焦油和含碳颗粒完全燃烧，洁净无污染;整个系统工艺简洁，省去了燃气净化设备的投资。
3.3 项目工艺流程图(图1)
3.4 热解气化与直接燃烧路线比选
中药渣等生物质为原料时，气化+燃烧的能源利用模式与锅炉直接燃烧方式相比，优势明显。中药渣等工业残渣在锅炉中直接燃烧面临2个问题：①中药渣碱金属含量较高，高温直接燃烧时，碱金属将析出并与炉膛内金属壁发生化学反应，对锅炉水冷壁和过热器等造成高温腐蚀;②中药渣燃烧后灰渣的熔点较低，锅炉炉膛内燃烧温度高于灰渣的熔点，面临严重的结焦、结渣问题，清理非常困难。
气化+燃烧的能源利用模式解决了上述问题：①生物质循环流化床气化炉规模适度，一般年消耗5000～10万t料，适合中药渣的处理规模;②循环流化床中全面采用耐火材料布置，没有水冷壁等金属材料，不会出现碱金属腐蚀。气化后碱金属随灰渣一起除去，输出的高温燃气中彻底解决了碱金属腐蚀这个问题;③气化反应温度低于灰渣熔融温度，不会发生结焦结渣;④燃气燃烧充分，洁净无污染，不需后续环保处理;⑤高温燃气蒸汽锅炉炉型可根据系统的蒸汽产量灵活选择。
4 废弃物环保处理
4.1 废水
烘干后，中药渣含水率由60%降到25%。烘干过程中产生的蒸汽进入水膜除尘系统，冷凝降温后产生废水约0. 67t/ h。压滤废水和烘干废水的量非常少，与厂内生产环节产生的废水成分一致，可直接输入厂内污水处理站进行处理，达标后排放。
4.2 废气
燃气燃烧非常洁净，不含硫。所以生成的烟气经简单处理后即可达到国家烟气排放标准。
4.3 灰渣
按照中药渣气化后灰分含量6%计算，产生灰渣约3.24kg/h。灰渣是天然的钾肥，可以做农田肥料、药材种植肥料;也可与工厂生产产生的废煤渣一起按固体废弃物用于建筑材料。
5 经济效益分析
5.1 经济效益(表1)
6 结论
药渣的无害化能源化利用技术，可最大程度地实现中药渣的无害化、减量化、能源化，并且可以做到药渣完全可控，无流出做他用的风险，从环保角度以及安全角度来讲是可行的。按照年处理中药渣12000t的规模，可制备生产用蒸汽18144t，实现蒸汽节支201万元，并可节省中药渣处理费用120万元，总计每年可获得综合收益321万元，以投资额960万元计算，三年内即可收回投资，经济效益比较理想，因此，建议制药企业对本技术进行推广应用。
原标题：科技丨【原创】制药企业药渣的无害化能源化利用
