摘要：提高能源利用率、降低综合能耗既是循环经济与环境保护的发展要求，也是制药企业未来能够立足市场的一项核心竞争力。制药企业的主要能源消耗包括水、电、天然气。文章分别从充分利用蒸汽资源、冷凝水回收、减少电力损耗、优化生产环节的设计与安排，以及加强企业能耗管理等多个方面，深入分析和阐述了节能降耗的实用措施，为制药企业提供实现绿色制造转型的思路和方向。

　　关键词：制药生产；能耗管理；节能降耗

　　0引言

　　医药制造业作为资源能源密集型产业，其绿色发展备受关注。《中医药发展战略规划纲要(2016—2030年)》明确指出：“要促进中药工业转型升级，实施中药绿色制造工程，建立中药绿色制造体系。”绿色制造理念要求在产品制造的全过程综合考虑环境影响和资源效益，确保产品从设计、生产、储存、运输、使用到最终报废处理，都能实现节能减排目标，将环境污染和生态影响降至最低，能源消耗减到最少，资源能源利用率提到最高。

　　节能降耗不仅符合绿色制造的发展理念，也是制药企业在激烈行业竞争中立足的核心竞争力之一。根据《药品生产质量管理规范(2010年)》(GMP)的相关规定，医药制造需确保洁净及适宜的温湿度环境，以保障产品质量，防止污染和交叉污染。因此，制药企业通常配备空调净化系统、蒸汽加热系统、纯化水系统和压缩空气系统等，这些系统需不间断运行，成为主要的能耗环节，涉及水、电、天然气等资源的消耗。本文基于制药生产经验，从多个角度针对制药企业的节能降耗工作，提出实用性的实施意见。

　　1利用蒸汽资源

　　蒸汽是制药行业广泛使用的加热介质，具有热值高、传热快、便于管道输送和易于工业控制等优点。燃气锅炉燃烧天然气产生热能，加热水产生蒸汽，用于加热各类设备或介质，如提取罐、浓缩罐、湿热灭菌柜和暖通空调等。从能耗成本来看，天然气在生产能源消耗中占比较大，对本公司而言，这一比例高达60%。因此，提高蒸汽利用率，即意味着更有效地利用天然气。

　　1.1加强输送管道保温

　　蒸汽从锅炉到使用设备需经过较长的管道和多个阀门，为减少能源损耗，应重视输送管道的保温工作。保温材料需具备导热系数小、轻质、耐温、耐湿、厚度适中且坚固的特点，一般还需加装如镀锌铁皮包裹的保护层。若选择填埋地下，管道深度或埋管厚度应大于当地冬季冻土层，以防冷凝水结冰损伤管道，影响蒸汽传输效果。

　　1.2及时维护管路

　　为减少蒸汽输送过程中的损失，应及时发现并处理管道泄漏。小泄漏点如3 mm小孔，在0.6 MPa蒸汽系统中，一年漏汽量可达420 t，相当于标准煤60 t，折合人民币3万元[1]。若采用燃气锅炉，按每吨蒸汽燃料费用计算(燃气锅炉/燃煤锅炉=408/160=2.55，能源价格随市场波动略有调整)[2]，则一个3 mm小孔的损失将高达7.65万元。因此，日常巡视发现管路漏点后，维护部门应立即检修，降低能源浪费。

　　企业应根据当地气候、一次性投入费用和后期维护便利性，选择合适的蒸汽管路传送和保温方式。如填埋地下，需搭建管道井，并预留人员进出维修的操作空间。为方便维护保养，现今更多企业选择高架架空方式安装蒸汽管路。

　　1.3合理利用疏水阀

　　相较于管路泄漏后的修补，更重要的是预防泄漏。蒸汽输送和使用过程中产生的冷凝水易导致管道水击和腐蚀，带来安全隐患，降低蒸汽换热设备效率。安装合适的疏水阀，及时排空管路中的冷凝水，可保证蒸汽品质，减少冷凝水造成的阻力。正确选择和安装疏水阀，节能效果可达10%～40%[3]。

　　疏水阀要安装在管路的最低点，以保证冷凝水能够及时排出。其种类较多，选择时需考虑用汽设备的工艺要求、安装前后压差、单位时间冷凝水量、安装环境(是否有水击或有腐蚀性、是否低温冷冻)等因素[4]。热动力圆盘式疏水阀、机械型杠杆浮球式疏水阀是制药企业比较常用的疏水阀。

　　此外，疏水阀的正确使用也至关重要。在实际操作过程中，用汽岗位刚开始启动时，由于管路可能还存有大量的冷凝水，单靠疏水阀难以将冷凝水全部排尽，这时需要岗位工人将旁通阀打开，而岗位工人由于无法判断冷凝水是否提前排尽，常常为了操作方便，半开旁通阀加热，甚至为了能够尽快完成工序升温，在整个操作过程旁通阀均为开启状态。这样会导致蒸汽直接排出，造成能源的极大浪费。企业可在疏水阀前端安装视镜，帮助岗位工人判断管路中的冷凝水是否排出，及时关闭旁通阀，避免资源的浪费，同时提高加热效率。

　　1.4协调用汽岗位

　　在日常生产管理方面，司炉工与用汽岗位的有效配合也能使蒸汽得到更好利用。蒸汽从产生到使用有一段距离，往往在设备停用蒸汽时，管道内仍存有较大的蒸汽压力，这时就要考虑停炉与设备停用汽的最优间隔时间，建立良好的沟通。提前停炉，最大化利用管道剩余的蒸汽，完成设备工序加热。以本公司为例，在按照产品工艺要求进行加热提取过程中，待加热时长剩余0.5 h时，观察供汽压力仍能达到0.6 MPa。

　　岗位人员即通知司炉工停汽，利用管道内蒸汽可持续加热至工序结束，此时供汽压力降至设备最低用汽压力0.2 MPa。

　　规范锅炉起炉压力和停炉压力，减少起炉次数，也可以达到充分利用蒸汽的效果。这是因为燃烧器在每次启动前，为了防止炉膛内原来积存的可燃性气体遇到明火时爆燃，会进行预吹风，根据每种锅炉型号不同，需预吹风时间在30 s到2 min不等[5]。冷空气温度年平均约20℃,而炉膛温度约900℃,甚至更高，温差相当大。一台1 t锅炉每小时鼓风量约需1 000 m3。如1台锅炉每小时启停一次，一天相当于不停地向锅炉鼓吹半小时冷空气，导致大量热能损耗。且频繁起炉，原蒸汽输送管道剩余的蒸汽还未能充分利用又有新的蒸汽补充进来，会造成多余的蒸汽损失。

　　企业可结合生产能耗经验，估算用汽工序设备所需的蒸汽量，适当降低锅炉起炉压力和提高停炉压力。生产部门与能源供应部门可通过试验，结合实际生产期间统计的天然气使用情况，确定各用汽工序的设备单独用汽或同时用汽所需的起炉压力和停炉压力。该操作能够大大减少起炉次数，避免频繁起炉，做到充分合理用汽，降低天然气消耗量。本公司将原来起炉及停炉压力分别为固定的0.2 MPa、0.5 MPa，后经过验证调整为当煎煮单独工序用汽时，起炉压力0.2 MPa、停炉压力0.4 MPa；当煎煮、浓缩合并用汽时，起炉压力0.2 MPa、停炉压力0.45 MPa。一次操作节省天然气200 m3，折合费用近1 000元。

　　2冷凝水回收

　　通过蒸汽对加热器进行加热，蒸汽同时放热冷凝，产生的冷凝水通过疏水阀排走。而实际上，蒸汽冷凝后的冷凝水含有很高的热量，一般占到蒸汽总热量的20%～30%，也就意味着，冷凝水的回收利用将使天然气耗用量节省20%～30%[6]。蒸汽冷凝水的温度甚至可以达到80℃,其含有的杂质少、硬度低，无需再做软化处理，因此可以作为锅炉的补水水源。通过加装储存池、泵等设备对其进行储存，回收的热量用于锅炉给水，可使锅炉补水温度由20℃提高至70℃,这些高温冷凝水的循环使用不仅大量节约了水资源，还大大节省了锅炉的天然气耗用量及用电量，还能减少余热以及排放污染物对周围环境的影响。

　　如果企业并非自建锅炉房，无法回收作为锅炉用水，可以通过加装换热器回收冷凝水的余热，或给各水循环系统补水。由于制药工厂多采用低压蒸汽，一般为0.3～0.6 MPa，且蒸汽使用点多而分散，因此可以结合不同类别冷凝水回收系统的特点，综合考虑回收目的是回收水还是热值，选择合适的冷凝水回收系统组合方案[7]。需要注意的是，利用疏水阀自身的背压或加装水泵将冷凝水打入回收罐，由于蒸汽使用点的压力不同，不同压力需连接单独的回收管。

　　除了各加热设备的蒸汽冷凝水外，制药企业尤其是中药企业往往需要提取浓缩药材，通常有大量浓缩冷凝后的蒸馏水。该蒸馏水温度也会达到50℃以上，在连续生产过程中，可以回收该蒸馏水代替饮用水直接用于提取工序投料使用，一方面可以节约水资源，另一方面提取工序使用该蒸馏水将大大减少煎煮加热时间，天然气耗用量也随之降低。

　　3减少用电损耗

　　电能使用过程中会有一定的损耗。一部分是由于用电设备本身的性能差、电能与其他能量之间的转换传递效率低、传递次数过多导致的设备损耗；另外一部分是人员操作水平低或节能意识差、产品工艺参数设计不合理、各工序之间配合不协调等导致的管理损耗。将用电损耗降得越低，电能利用率就越高，使用的有效电能越多，同样的用电量，可实现的工作就越多。

　　3.1用电设备的节能改造

　　当前制药企业中有很多设备老旧、耗电多、用电效率低，如变压器、电动机、电加热设备、风机、水泵等，对这些设备进行更新，替换为节能型机电产品，或利用节能新技术实现同样的功能，对减少生产线整体的用电损耗有重要的作用。

　　结合当前技术水平合理用电，减少供电线路和变压器的电能损耗，适当考虑更新替换高耗能设备，采用节能型照明设备，在大电流的交流接触上安装节电消声器(即直流无声运行)等。当无法做到更新替换时，还可考虑进行变频改造。在合理使用变压器、电动机等设备的基础上，还可以加装无功补偿设备，以提高功率因数。企业内部的无功补偿设备一般应装在负载侧，如在负载侧装设电容器、同步补偿器等，可减小电网中的无功电流，从而降低线路损耗。

　　推广和应用新技术，降低电耗定额。例如，一些大型用电加热设备，可以改为先用空气能加热到一定的热值，再使用电直接加热，能节省一大部分的电力消耗。远红外加热技术能够直接作用于被加热物体，大大增加其所吸收的能量，具有升温速度快，加热效率高的特点，配合使用耐火纤维材料，节电效果会更佳。另外，电磁加热也逐渐被制药企业应用，它的原理是采用磁场感应涡流加热，当电流通过线圈时产生磁场，磁场内部的磁力线通过导磁滚筒时即产生涡流，使滚筒本身高速发热，进而加热滚筒内的物料。电磁加热技术也具有电热效率高的优点，同时其安全、洁净，当磁场内部的磁力线通过非导磁物体时，不会产生涡流，也就不产生热量，因此该技术安全性高，加热过程无烟、无火。以上工艺设备的变更，需参照已上市中药/化学药品药学变更研究技术指导原则开展相关的对比研究工作，及时与药监部门沟通交流，完成变更的年度报告、备案或补充申请工作。

　　3.2节能运行方式

　　制药企业为满足洁净的生产环境，保证药品质量，生产及辅助设备均需要保持较长的运行时间，尤其是净化空调系统，有些企业可能需要持续运行，每年会消耗大量的电能。因此在设备选型时应尽量避免使用高电功率的设备设施。而针对已有的大功率设备，应在符合产品注册工艺的前提下，尽量缩短运行时间。

　　在运行使用方面也有可观的节能空间，如净化空调系统运行使用期间，在符合GMP要求的情况下，可通过控制新风和回风的比例，适当减少新风，节省冷量；使用热交换器利用排风预冷或预热新风；合理选择室内温湿度，避免房间过冷或过热能耗浪费；空调关机前，可先关闭制冷或制热，利用余量维持房间的温度[8]。可将送风管道、循环系统和排风设备分别设定多种模式进行节能优化，包括高速运行、低速运转、值班运行和关机模式，提高净化空调系统的运行效率。

　　4生产合理设计安排

　　生产排产的合理设计安排，直接影响了水、电、汽等的使用与损耗。设计之初，应对工艺路线、设备选型、设备产能等多方面进行计算，根据产出数量以及能耗指标进行对比分析，选择匹配合适的生产设备和参数。对于已有的生产线，应注重日常的数据积累和经验分析，根据最优的设备产能与效能，在自变量和因变量中找到双方的关系，以期达到生产能耗最低、收益最大的最佳效果。

　　可以从某一个工序入手，例如，针对需要通过加热处理的工序，如提取、配液；清洁时消耗大的工序，如粉碎。在考虑工艺合理的情况下，应尽量集中批次或结合设备产能合并至大批量生产，减少高耗能工序的操作时间。特别是蒸汽的利用，单个体的使用与多个体的使用有很大的差异，合理安排多个工序同时使用，可减少单位产值的使用成本。例如，采用蒸汽单独加热提取，与提取合并浓缩、蒸汽灭菌、配液等工序，其消耗的天然气差值不大。

　　此外，一些地区执行用电高峰、低谷期不同用电单价，生产用电可以进行有效的时间规划。协调设备检修、生产轮班时间，在保证生产接续性符合GMP及产品注册工艺的前提下避免高峰时期用电。

　　5加强能耗管理

　　能源管理部门应联合生产部门进行全面的能耗计量统计，每个生产周期结束，列出每个车间、每个工序设备及辅助设施的能耗量，从设备设施单元之间的横向及不同生产周期的纵向分析能源利用情况，使节能措施有的放矢。针对高耗能设备，应想办法进行改造或淘汰更换。例如，对于热交换需求不高的设备，可考虑将蒸汽加热改为电加热；对于电功率大的设备，可进行变频改造。生产部门也可以结合其能耗数据，制定更节能的排产计划。

　　要确保考核有据可依，应基于各车间、各产品工序的年度消耗量，与历年数据进行对比分析，从而制定出合理的预算能耗量，以此作为节能降耗工作的考评依据。从公司管理层至基层员工，全面提升节能降耗的意识是实现能源节约的关键所在。特别是基层员工的积极参与，往往能为企业节能目标的实现带来显著且意想不到的效果。基层员工是直接操作和使用能源的主体。因此，可以通过加强宣传教育、组织专业培训、设定阶段性节能目标以及实施相应的奖惩措施，来开展能耗定额考核。这一系列举措促使员工从被动转为主动，逐步引导公司全体员工积极投身于节能工作之中。

　　6结语

　　节能是我国的一项长期战略方针，并已明确纳入相关法律法规，全社会均负有节约能源的责任。对于包括制药企业在内的所有工业企业而言，节能是一项需要不断精进和完善的工作。制药企业在确保药品质量的前提下，应当加强节能减排核心技术的研发力度，通过实施设备节能改造、应用先进的节能技术、选择优化的生产流程以及运用科学的管理手段等多项措施，最大限度地减少能源的使用，从而推动实现绿色制造。这不仅能够助力企业达成经济效益与社会效益的双重提升，促进制药企业的可持续发展，而且对我国资源的循环利用和环境保护事业也具有极其积极和深远的意义。

　参考文献：

　　[1]杨磊，龙海亭.浅谈生物制药企业蒸汽系统节能技术[J].医药工程设计，2007，14(2)：14-16.

　　[2]张胜.浅谈蒸汽冷凝水在制药企业的管理与回收应用[J].广东化工，2013，7(40)：126-127.

　　[3]刘大明，曹帅，石棣，等.浅谈生物制药厂房的蒸汽输送系统[J].甘肃科技纵横，2011，40(5)：36-37.

　　[4]陈秉春.制药换热设备疏水阀的合理选配[J].医药工程设计，2008，29(2)：32-35.

　　[5]李钰.燃气锅炉的节能运行与控制技术探析[J].新型工业化，2022，12(3)：177-179,184.

　　[6]汪浩.制药企业蒸汽冷凝水回收方案的选择[J].化工与医药工程，2016，37(2)：52-54.

　　[7]蒋树杨.制药工厂凝结水回收系统设计探讨[J].化工与医药工程，2019，40(3)：24-29.

　　[8]王巍.药企制冷净化空调系统的运行节能[J].机电信息，2011(17)：57-63.