蒸汽蓄热器是一种以提高蒸汽使用可靠性和经济性为目标的高效节能减排设备，在系统负荷减少时从锅炉吸收多余蒸汽，并在系统负荷增加时送出蒸汽，能够稳定锅炉负荷，改善锅炉运行条件，确保锅炉效率不受影响。制药提取设备是指用于从天然植物、动物或矿物等原料中提取有效成分的设备，能够通过适当的溶媒和工艺，将原料中的目标成分高效、安全地提取出来，为后续的药物制备提供基础。研究与应用蒸汽蓄热器的制药提取设备节能技术，对于推动制药行业可持续发展、降低能源消耗、提高经济效益、促进技术创新和产业升级，具有重要意义。

蓄热器能够稳定锅炉的负荷，使锅炉在一个相对稳定的状态下运行，进而改善锅炉的运行条件，能够确保锅炉的效率不受影响，在锅炉蓄热器中，存在变压式和定压式两类，变压式蓄热器的工作压力会随着所储存热量的变化而变化，这种蓄热器中最为典型的就是蒸汽蓄热器，蒸汽蓄热器能够根据实际情况调整其工作压力，确保锅炉的稳定运行，能够高效地回收热量，从而进一步提升能源利用效率，正是由于其在节能和环保方面的显著效果，蒸汽蓄热器得到了广泛的推广和应用，根据实际工程案例的统计，蒸汽蓄热器的使用一般可以节省 5%~20%的燃料消耗，节能效果显著；与变压式蓄热器不同，定压式蓄热器的工作压力保持恒定，这种蓄热器中最常用的是给水蓄热器，给水蓄热器通过维持一个恒定的工作压力，确保锅炉的稳定运行和燃烧效率。

2.1 充分利用余热

在蒸汽蓄热器的工作过程中，可将产生的余热通过专门设计的系统进行回收（表1），通过设备内部的热交换器或管道网络，将产生的热量再次导回至生产过程中，如预热新鲜流体或冷却工艺中需要的液体，将余热有效再利用，减少额外能源的消耗。

利用蒸汽蓄热器产生的高温热量，可以用于热水供应、加热设备、蒸馏过程，或者其他需要加热的生产工艺，将余热导入这些工艺中，避免使用额外能源，提高能源利用效率。有些先进的制药提取设备可以利用余热来驱动热力发电装置，将高温余热转化为电能，用于驱动设备或供应其他电能需求，提高整体能源利用效率，降低设备运行的能耗成本^[1]。

2.2 平衡负荷波动

针对设备运行过程中负荷波动的情况，可以建立一套负荷管理和调节系统，该系统可以监测设备负荷变化情况，并根据实时数据对设备运行进行调节，使设备在不同负荷下的工作状态更加稳定和高效，减少能源浪费，提高设备运行的稳定性，负荷管理和调节系统作用效果（表2）^[2]。

表2 负荷管理和调节系统作用效果

利用先进智能控制系统，根据负荷变化情况对设备进行智能控制和调整，智能控制系统可以自动识别负荷变化的趋势，通过动态调整设备运行参数、蒸汽供应等方面来实现平衡负荷波动，在负荷变化时提供足够的热能，同时避免能源的过度消耗，在面对负荷波动时，备用能源和储能技术可以作为一个重要的应对措施，如采用储能设备存储在负荷较低时产生的多余能源，并在负荷上升时释放能源以维持设备的稳定运行。备用能源也可以作为备用选项，在主要能源供应不足时提供支持^[3]。

2.3 优化蒸汽供应

通过对蒸汽供应系统进行优化，可以提高蒸汽的稳定供应和利用效率，包括检查和改进供气管道、阀门和连接件，确保其运行畅通和密封性良好，减少蒸汽泄漏和能源损失，安装蒸汽流量计和压力传感器等监测设备，实时监测和调整蒸汽供应，使其更加精确和高效，确保供应的蒸汽质量优良，安装蒸汽质量检测装置和提升蒸汽净化设备，有效减少蒸汽中的杂质和凝结水含量，保障提取设备在工作时获得高质量的蒸汽，提高生产效率并降低能耗，蒸汽质量控制效果如表3 所示^[4]。其中，1 bar 等于 0.1 MPa。

表3 蒸汽质量控制效果

合理调整蒸汽的压力和温度，根据实际工作需要和提取设备的特性，通过设定合适的蒸汽压力和温度，实现蒸汽的节能供应，分析生产需求和设备性能，确保在不影响生产的情况下调整蒸汽参数，降低能源消耗^[5]。

改技术能够实现蒸汽能量的高效利用和负荷的灵活调节，提高制药提取设备的能源利用效率，其应用过程如图1 所示^[6]。

图1 基于蒸汽蓄热器的制药提取设备节能技术应用过程

3.1 关闭截止阀

当截止阀 B 关闭时，锅炉与蓄热器之间的连接状态变为串联，使锅炉产生的蒸汽流动路径将变得有序、特定。蒸汽首先通过 1# 点，然后受到截止阀 A 的调控，继续通过止回阀 A 进入蓄热器的饱和水空间，在饱和水空间里，蒸汽与饱和水进行充分的热交换，确保蒸汽的饱和状态；随后，蒸汽进入蓄热器的饱和汽空间，此区域存储了大量的饱和蒸汽，随时配备为用户提供所需的热能，经过与饱和汽的交互，蒸汽继续通过止回阀 C和截止阀 C，这两个阀门确保蒸汽的定向流动并维持系统的稳定性；最终，蒸汽到达 2# 点，并供给用户使用。

在此过程中，蓄热器发挥关键作用。当用户的热需求减少或锅炉的蒸发量增加时，锅炉产生的蒸汽量会超过用户的消耗量，这种供需不平衡会导致 1#、2#、3#点的压力上升，即 P1、P3、P2 的压力增加。由于蓄热器内部始终储存有饱和蒸汽和饱和水，其温度和压力之间存在固定关系。因此，当蓄热器内 3#点的压力上升时，其内部的饱和蒸汽/水的温度也会相应上升，多余的蒸汽将被储存在蓄热器内部。蓄热器的这种特性使系统保持稳定的压力和温度，确保用户随时都能获得稳定可靠的蒸汽供应。这样蓄热器就能发挥缓冲和调节的作用，保证整个系统的稳定和高效运行^[7]。

3.2 打开截止阀

当截止阀 B 打开时，锅炉与蓄热器的连接方式变为并联状态。在此状态下，如果系统负荷平衡，蒸汽会直接通过主路径送往用户，无需经过蓄热器。此时，蓄热器处于闲置状态，不参与蒸汽的传输。然而，一旦系统负荷超出锅炉的蒸发量，这种平衡状态就会被打破。压力点 P1、P2、P3 的压力会开始下降，随着压力的下降，蓄热器内存储的饱和蒸汽或水的温度也会相应下降。同时因压力下降而从饱和水中蒸发出的水蒸汽，会通过 C 阀门和 C 截止阀进入用户系统。这些额外的蒸汽有助于补偿因负荷超出而产生的压力下降，减轻对系统的影响。因此，并联状态下的蓄热器能够作为一种备用能源，帮助维持系统的稳定和正常运行。

需要注意的是，如果 A 止回阀关闭不严，那么在压力急剧下降的情况下，可能导致蓄热器内的饱和水被冲出，这将会产生危险的水击现象，对设备和系统造成损坏，甚至威胁人员安全。确保 A 止回阀的严密关闭非常重要。在系统负荷小于锅炉蒸发量的情况下，压力则会呈现相反的趋势，导致 P2、P3、P1 上升，当蓄热器上部汽空间的压力小于 P2、P1 时，部分蒸汽会逆流经过 A止回阀进入蓄热器，这些进入蓄热器的蒸汽会与蓄热器内的水进行热交换，使部分蒸汽凝结成为饱和水，这一过程不仅有助于提高蓄热器内的压力和温度，还为系统储存了多余的蒸汽。在这种情况下 C 阀门只能排出蒸汽，无法让蒸汽进入，但是如果压力差足够大，蒸汽将会逆着压力梯度，穿过 A 止回阀进入蓄热器^[8]。

本文通过实验研究和理论分析，证实了基于蒸汽蓄热器的制药提取设备节能技术的有效性和可行性，该技术能够显著降低设备能耗，提高能源利用效率，为制药企业的节能减排和可持续发展提供支持。应继续深入研究该节能技术的优化和改进，推动其在制药行业的广泛应用，实现绿色、低碳、可持续发展的目标。