生物质锅炉热效率下降导致制药厂能源成本增加

在制药行业，稳定且高效的能源供应是保障生产流程顺畅、产品质量达标的关键要素。生物质锅炉凭借其环保特性与对可再生能源的利用优势，在制药厂中广泛应用，承担着为药品生产过程提供蒸汽、热能等关键能源支持的重任。然而，近年来诸多制药厂面临着生物质锅炉热效率下降的问题，这一状况正持续推动能源成本不断攀升，给企业运营带来沉重压力。深入探究热效率下降的根源及其对能源成本的影响机制，对制药厂优化能源管理、提升经济效益与可持续发展能力具有重要意义。

一、制药厂中生物质锅炉的重要作用与常见类型

（一）重要作用

制药生产涵盖众多复杂工序，从原料预处理、药品合成反应到成品的干燥、灭菌等，每一环节都高度依赖稳定的热能供应。例如在药品干燥工序中，控制的蒸汽温度与流量能确保药品含水量达标，避免药品因干燥过度或不足而影响质量与保质期；在灭菌过程中，高温高压的蒸汽是杀灭有害微生物、保障药品安全性的关键。生物质锅炉作为制药厂的主要热源设备，其稳定运行与高效性能直接决定了制药生产的连续性与产品品质的稳定性。

（二）常见类型

制药厂常用的生物质锅炉类型多样，其中SZL系列双锅筒纵置式链条炉排生物质锅炉较为典型。该类型锅炉结构紧凑，采用链条炉排实现生物质燃料的连续稳定燃烧。燃料在炉排上依次经历预热、干燥、燃烧和燃尽阶段，燃烧产生的高温烟气冲刷锅炉受热面，包括水冷壁、对流管束等，使管内的水受热汽化为蒸汽，为制药生产提供所需热能。此外，还有 DZL系列单锅筒纵置式链条炉排生物质锅炉等，它们都以良好的燃料适应性，能使用如木屑、秸秆、稻壳等多种生物质燃料，满足制药厂不同规模与生产需求。

二、生物质锅炉热效率下降的表现

（一）表现形式

生物质锅炉热效率下降时，直观的表现为燃料消耗增加但蒸汽或热能产出却未相应提升。例如，原本一定量的生物质燃料能满足某段时间内特定生产工序的蒸汽需求，热效率下降后，相同时间内需要投入更多燃料才能维持蒸汽供应，且蒸汽压力与温度的稳定性变差，频繁出现波动，难以精准满足制药工艺对蒸汽参数的严格要求。同时，锅炉尾部排出的烟气温度升高，表明烟气携带的热量未被充分利用，造成能源浪费。

三、热效率下降的原因分析

（一）燃料相关因素

1. 燃料质量不稳定：生物质燃料来源广泛，不同批次燃料在成分、热值与水分含量上差异显著。高水分燃料不仅着火困难，燃烧过程中水分蒸发还会吸收大量热量，降低炉膛温度，使燃烧速度减慢，单位时间内释放热量减少，导致蒸汽产量降低。例如，当燃料水分含量从正常的15% - 20%升高至30% - 40%时，锅炉热效率可能下降 5% - 10%。此外，燃料杂质如砂石、金属碎屑等，会阻碍燃料均匀燃烧，造成局部燃烧不充分，增加固体不完全燃烧热损失，降低热效率。

2. 燃料供应不均匀：若燃料供应系统出现故障，如螺旋给料机堵塞、输送带打滑等，会导致进入炉膛的燃料量时多时少。燃料供应不足，燃烧强度减弱，蒸汽产量减少；供应过多则可能引发燃烧不完全，未燃尽燃料随烟气排出，增加能源浪费。某制药厂因螺旋给料机叶片磨损，导致燃料供应不均匀，在一个月内燃料消耗增加了10%，热效率下降约8%。

（二）燃烧过程问题

1. 风量控制不当：合理的风量配比是生物质燃料充分燃烧的关键。在 SZL 锅炉中，一次风负责输送燃料与提供初始燃烧氧气，二次风用于扰动炉内气流、促进完全燃烧。一次风量过大，燃料燃烧速度过快，火焰不稳定易脱火，导致燃烧不完全；一次风量过小，燃料缺氧燃烧缓慢。二次风量过大，会带走过多热量降低炉膛温度；过小则无法有效扰动气流。例如，某制药厂因一次风调节阀门故障，一次风量突然增大，锅炉热效率在短时间内下降了6%，蒸汽产量明显减少。

2. 炉膛温度波动：制药厂生产负荷变化频繁，如不同时间段药品生产线开启数量不同，对蒸汽需求波动大。锅炉需频繁调整燃料供应与燃烧工况以适应需求，若调整不及时或不合理，就会引发炉膛温度大幅波动。温度过高，燃料燃烧剧烈但可能不完全，产生过多高温烟气带走大量热量；温度过低，燃烧减弱，蒸汽产量与热效率降低。此外，外界环境温度变化也有影响，冬季散热快，炉膛温度相对低，需增加燃料维持热效率；夏季则相反，若不及时调整，易导致蒸汽压力过高，影响热效率与生产安全。

（三）设备故障与维护缺失

1. 受热面积灰与结垢：长期运行中，生物质燃料燃烧产生的灰分含有碱性物质与粘性成分，易在受热面黏附形成积灰。积灰导热系数远低于金属受热面，阻碍热量传递，降低热效率。水中钙、镁等离子受热后会在受热面形成水垢，其导热性能极差，严重影响传热效果。某制药厂一台生物质锅炉运行半年后未清理，受热面积灰与结垢严重，热效率较初始值下降了 12%，蒸汽压力波动大，影响生产。

2. 水位控制系统故障：水位控制系统失常会导致锅筒水位不稳定。水位过高，蒸汽带水，降低蒸汽品质与热传递效率；水位过低，易引发干锅事故，损坏受热面，影响热效率与锅炉安全。当水位传感器故障，无法准确反馈水位，或水位调节阀门卡涩、关闭不严时，都会造成水位失控，间接导致热效率下降。

3. 其他设备部件损坏：如安全阀泄漏，蒸汽持续泄漏使锅炉压力难以维持，为保证生产需消耗更多燃料提升压力；引风机故障，影响烟气排出，使炉膛内气体流动不畅，燃烧不充分，热效率降低。这些设备部件损坏虽单独影响有限，但长期积累或多个部件同时故障，会对热效率产生显著负面影响。

四、热效率下降对制药厂能源成本的影响

（一）燃料成本增加

热效率下降意味着将相同量的水转化为蒸汽或提供相同热量需要消耗更多燃料。以某中型制药厂为例，其生物质锅炉热效率从82%降至75%，每月蒸汽产量需求恒定为1000吨。在热效率为82%时，每月消耗生物质燃料150吨；热效率降至75%后，每月燃料消耗增加至 170 吨。假设生物质燃料价格为800元/吨，每月仅燃料成本就增加了（170-150）×800 = 16000元，一年累计增加20余万元。

（二）辅助能源消耗上升

为弥补热效率下降导致的蒸汽或热能不足，制药厂可能需启动备用能源设备，如燃油锅炉或电加热设备，这显著增加了辅助能源消耗成本。部分制药厂为稳定蒸汽压力，在生物质锅炉热效率下降时，开启电加热辅助设备，每小时耗电量达500 度，按工业用电1元/度计算，每小时增加电费成本500元。此外，引风机、给水泵等设备为维持锅炉运行，在热效率下降时需消耗更多电能，进一步加重能源成本负担。

（三）设备维护与更换成本提高

热效率下降往往伴随设备运行异常，如受热面结垢可能引发局部过热，加速金属材料老化、磨损，增加设备维修频率与成本。某制药厂因受热面积灰结垢严重，导致对流管束局部过热变形，一次维修更换费用高达5万元。长期热效率低下还可能缩短锅炉整体使用寿命，提前引发设备更换需求，新锅炉采购、安装及调试费用高昂，给企业带来巨大经济压力。

生物质锅炉热效率下降是由燃料质量不稳定、供应不均匀，燃烧过程中风量控制不当、炉膛温度波动，以及设备故障与维护缺失等多因素交织导致的复杂问题。这一现象对制药厂能源成本产生了燃料成本增加、辅助能源消耗上升、设备维护与更换成本提高等多方面负面影响，严重削弱了企业经济效益与市场竞争力。