Bảo toàn năng lượng sử dụng hợp lý, tiết kiệm và hiệu quả trong công nghiệp phần 1

Các biện pháp yêu cầu đầu tư dài hạn đòi hỏi chi phí đầu tư vơi thơi gian hoàn vốn trên 1 năm: các biện pháp này bao gồm việc thay động cơ quá cũ và dư công suất bằng động cơ hiệu suất c

GVC ThS NGUYỄN XUÂN PHÚ (Chủ biên)

Đất nước chúng ta dang ỏ trong quá trình phát triển và hội nhập với nên kinh tè thè giới Nguồn nàng lượng không nhiêu, song hiệu suất sử dụng nàng lương của chúng ta hiện rất thấp Do vậy, Chính phủ đã ban hành nghị định sô 102/2003/NĐ-CP ngày 03/9/2003 vê sư dụng năng lượng và hiệu quả nhằm giảm giá thành sân phẩm, lâng sức cạnh tranh và đảm bảo sự phát hiển bèn vững của

xã hội, góp phân thực hiện Công ước quốc tế vê bảo vệ môi trường.

Sứ dụng năng lượng một cách hợp lý, tiết kiệm và hiệu quả còn gọi tắt là tiết kiệm năng tượng, thực chát là tìm cách sứ dụng năng lượng theo yêu cáu của sản xuất một cách hợp lý, nhờ các biện pháp bố trí lại sản xuất, nghiên cứu quì trình công nghệ, sử dụng tối da nguồn năng lượng lự nhiên như năng lượng mặt trời, chiếu sáng, thông gió tự nhiên, lợi dụng chất lỏng chất khí thải còn chứa nhiệt năng v.v Trong trường hợp càn thiết, tính toán dâu lư đổi mới và kết họp công nghệ hiện dại với các thành tựu của thiết bị mới để giảm tiêu thụ năng lượng và nâng cao hiệu suất v.v

Nhằm dáp ứng dược yêu câu thực tê trên, chúng tôi biên soạn cuốn sách với mong muôn dóng góp phân nhỏ bé của mình vào sự nghiệp chung này.

Cuốn sách gôm 7 chương và một sô phụ lục, trình bày thực trạng sân xuất với những kết quả dã đạt dược trong triển khai kiểm toán năng lượng ỏ một sô doanh nghiệp, những vân đè cơ bản vê bảo toàn năng lượng trong hệ thống nhiệt,

hệ thòng lạnh, hệ thống diện, hệ thống chiếu sáng Chủng tôi cũng trình bày những nét chính trong phân tích kinh tê các dự án.

Phân công biên soạn như sau:

GVC - ThSỈ - Nguyễn Xuân Phú biên soạn các chương 4, 5, các phụ lục 5, 6,

Cuốn sách được biên soạn trong thời gian ngắn, chắc chắn sẽ còn nhiêu thiếu sót; chúng tôi mong muốn bạn đọc góp ý kiến xây dựng để lân tái bản sau được hoàn chỉnh hơn.

7 2006Các tác giả

CHƯƠNG

LƯỢNG TRONG SẢN XUÂT TẠI VIỆT NAM

Tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường đang là vấn đề thời sự có tính toàn cầu Ớ Việt Nam, các khảo sát thực tế cho thấy, tính hiệu quả của việc khai thác và sử dụng năng lượng hiện đang còn ỏ mức khá thấp

Ví dụ, suất tiêu hao năng lượng (kgOE/USD) trong lãnh vực công nghiệp của Việt Nam cao hơn từ 2,4 đến 3,6 lần so với các nước trong khu vực Tương tự, trong phạm vi các tòa nhà, chỉ số tiêu thụ điện tính trên 1 m2 sàn cao hơn từ 30%-50% so với các công trình cùng loại ở các nước châu

Ă có áp dụng các biện pháp tiết kiệm năng lượng

Việc khai thác năng lượng không hiệu quả không chỉ gây ra các tổn thất về mặt kinh tế, mà còn góp phần hủy hoại môi trường Thật vậy, theo các số liệu thống kê, ở các nước châu Au, để sản xuất ra 1 kWh điện ngươi ta đã thải vào môi trường 0,6 kg CO2, thành phần chủ yếu gây ra hiệu ứng nhà kính làm gia tăng nhiệt độ của bầu khí quyển Ớ Việt Nam hàm lượng COo thai ra tính trên 1 kWh điện sản xuất được chắc chắn sẽ cao hơn

NGHIỆP

Tuy vấn đề tiết kiệm và sử dụng hiệu quả năng lượng là vấn đề bức thiết và có tính cách sống còn đốì với các doanh nghiệp Việt Nam, rất ít doanh nghiệp nhận thức được điều này hay không biết phải thực hiện như thế nào Nhận thức dược điều này, TP.HCM đã đi dầu cả nước về những sáng kiến trong việc hỗ trự và tư vân cho các doanh nghiệp Bắt đầu từ một đề tài NCI£H nhằm triển khai cong tác kiểm toán năng lượng và thực hiện các biện pháp tiết kiệm năng lượng tại 10 doanh nghiệp trên địa bàn Thành Phô, một dự án nhằm hỗ trợ các doanh nghiệp tiết kiệm năng lượng đang được triển khai Đến nay đã có trên 80 doanh nghiệp được hỗ trợ trong công tác kiểm toán năng lượng nhằm tìm ra các giải pháp tiết kiệm năng lượng Dựa trên kết quả kiểm toán năng lượng tại trên 80 doanh nghiệp và kết quả thực hiện một số biện pháp tại 15 doanh nghiệp

- 1

-trên địa bàn Tp Hồ Chí Minh, các biện pháp TKNL có thể được chia ra làm 3 nhóm như sau:

Các biện pháp yêu cầu đầu tư ngắn hạn (không đòi hói chi phí đầu

tư hoặc chi phí rất thấp với thời gian hoàn vốn < 3 tháng): các biện pháp này bao gồm việc thay đổi cách quản lý và điều hành sản xuất; thực hiện biện pháp cân đong đo đếm mức tiêu hao năng lượng, nguyên liệu, thành phẩm, phế phẩm ; giảm bớt đèn chiếu sáng dư hay không cần thiết; bảo ôn các dường ống hơi nóng và lạnh Nếu thực hiện các biện pháp này không thôi, các doanh nghiệp Việt Nam đã có thể tiết kiệm đến 15% mức tiêu thụ năng lượng hiện nay

Các biện pháp yêu cầu đầu tư trung hạn (đòi hỏi chi phí đầu tư với thời gian hoàn vốn từ 3 tháng đến 1 năm): các biện pháp này bao gồm việc sắp xếp tổ chức lại dây chuyền cho hợp lý; lắp đặt hệ thống thu hồi nước ngưng để câp nước cho lò hơi; thay bóng đèn huỳnh quang Ộ32 bằng bóng Ộ26 hay bóng đèn Compact; tự động hóa điều khiển các hệ thống lạnh nhằm giảm tiêu hao năng lượng;

sử dụng biến tần cho các động cơ có nhu cầu thay đổi tải liên tục Nếu thực hiện các biện pháp này, các doanh nghiệp Việt Nam có thể tiết kiệm từ 15% đến 30% mức liêu thụ năng lượng hiện nay

Các biện pháp yêu cầu đầu tư dài hạn (đòi hỏi chi phí đầu tư vơi thơi gian hoàn vốn trên 1 năm): các biện pháp này bao gồm việc thay động cơ quá cũ và dư công suất bằng động cơ hiệu suất cao có công suất phù hợp hơn; sử dụng năng lượng mặt trơi nhằm cung cấp nhu cầu nước nóng cho doanh nghệp; sử dụng các bồn tích trừ lạnh để giảm tải điện tiêu thụ giơ cao điểm cho các hệ thông lạnh; thay đổi thiết bị và máy móc đã quá cũ và lạc hậu Nếu thực hiện các biện pháp này, các doanh nghiệp Việt Nam có thể tiết kiệm từ 30% đến 45% mức tiêu thụ năng lượng hiện nay

Các cơ hội tiết kiệm năng lượng tại các doanh nghiệp nói trên nằm trong 2 khâu chính: khâu quản lý và khâu kỹ thuật

*

1 Khản quản lỷ

Trong khâu quản lý, hầu hết các doanh nghiệp nói trên đều không quan lâm lắm đến vấn đề quản lý năng lượng trước khi nhóm kiểm toán đến Các doanh nghiệp đều không có người đặc trách theo dõi việc tiêu thụ và tiêu hao năng lượng hàng tháng, chưa đề ra được định mức sử dụng

năng lưựng và suất tiêu hao năng lượng để từ đó có những quy định, quy phạm cụ thể để công nhân làm theo.

Một vấn đề phổ biến khác tại các doanh nghiệp là không có hệ thống cân đong, đo đếm nguyên liệu cũng như nhiên liệu tại các khâu hay công đoạn sản xuất Điều này dẫn đến việc không thể bắt công nhân tiết kiệm năng lượng vì không thể dựa trên một chuẩn nào cả Nghiêm trọng hơn, diều này dần đến tình trạng mất cân đối giữa các công đoạn mà không thể phát hiện lừ nhiều năm tại một số doanh nghiệp

Tại các doanh nghiệp, tất cả các hoá đơn năng lượng đều do Phòng Kê Toán - Tài Vụ quân lý Điều này dẫn đến thực trạng là Bộ phạn kỹ thuật không có số liệu nào để theo dõi việc tiêu thụ năng lượng hàng tháng nhằm phát hiện kịp thời những đột biến trong hoá đơn năng lượng để có biện pháp khắc phục sớm

Tại một số' doanh nghiệp, Ban Giám Đốc chưa thật sự coi trọng vấn đề quan lý và tiết kiệm năng lượng Đây là yếu tố mang tính quyết định đến

sự thành bại của chương trình tiết kiệm năng lượng của doanh nghiệp

2 Khâu kỹ thuật

Trong khâu kỹ thuật, các cơ hội tiết kiệm năng lượng (TKNL) được phát hiện và dề xuất trong tất cả các hệ thông cung cấp năng lượng chính cho doanh nghiệp, bao gồm hệ thống nhiệt - lạnh, hệ thống điện, hệ thống nước

Điều dáng lưu ý trong hệ thống nhiệt - lạnh của các doanh nghiệp là vấn dề bao ôn (bọc cách nhiệt) Hệ thông bảo ôn của các doanh nghiệp phần lơn là không có (như trong trương hợp Công Ty Dệt Sài Gòn, các dầu lò của máy ép trong các nhà máy nhựa) hoặc lớp bảo ôn đã quá cũ và

hư (như trong trường hợp Công Ty VISSAN và Khách sạn PALACE) Đây là các cơ hội TKNL nên được thực hiện ngay do chí phí cải tạo tháp nhưng hiệu quả kinh tế cao Hơn thế nữa, đó là vấn dề an toàn lao động

và vệ sinh môi trương của doanh nghiệp Vân đề phổ biến khác trong hệ thống nhiệt là không thu hồi nươc ngưng sau khi hơi nươc được sử dụng Điều này dẫn đến sự lãng phí rất lớn không những về mặt năng lượng (vì nươc ngưng có nhiệt độ khoảng 75 - 90°C khi thu hồi) mà cơn lãng phí nguồn nước câp rất quý cho lò hơi (vì nước ngưng là nước tinh khiết không cần qua xử lý khi đưa vào lò hơi) Việc lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa các bẫy hơi (cốc ngưng) không đúng quy cách cũng là vấn đề khá phổ biến trong hệ thống nhiệt của các doanh nghiệp

- 3

-Trong hệ thống điện, tình trạng sử dụng động cơ non tải là rất phổ biến Điều này không chỉ làm các động cơ hoạt động với hiệu suất thấp

mà còn đưa đến tình trạng hệ sô' công suất cos(p của doanh nghiệp rấp thấp nếu không có hệ thống tu bù Thêm vào đó, chế độ bảo dưỡng các động cơ cũng rất kém Hệ thống chiếu sáng cũng là vấn đề lãng phí khá phổ biến Việc sử dụng đèn huỳnh quang chủ yếu cho chiếu sáng với việc thiết kế, lắp đặt không đúng quy cách dẫn đến lãng phí rất lớn Hơn nữa, chiếu sáng tự nhiên không dược lưu tâm từ khâu thiết kế ban đầu đến việc

sử dụng hiện tại dẫn đến việc phải sử dụng hệ thông đèn hầu như mọi lúc, mọi nơi

Vấn đề sử dụng nước cũng rất lãng phí tại các doanh nghiệp Cho dù doanh nghiệp sử dụng nước thủy cục hay nước giếng tự cung cấp, các doanh nghiệp hầu như đều không xếp nước vào dạng năng lượng để có kế hoạch tiết kiệm hay tái sử dụng Đây cũng là vấn đề cần được doanh nghiệp quan tâm hơn

1.3 CÁC BIỆN PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG ĐÃ TIẾN

HÀNH TẠI CÁC DOANH NGHIỆP

Sau khi công tác kiểm toán năng lượng được triển khai, một số biện pháp TKNL đã được thực hiện tại các doanh nghiệp, dưới 3 hình thức:

■ Các doanh nghiệp tự thực hiện các biện pháp thuộc:

Khâu quản lý như: cân đong sản phẩm và phế phẩm (trường hợp Công Ty Mai Lan), cài đặt lại nhiệt độ hệ thống nước nóng cũng như nhiệt độ phòng (trường hợp Khách sạn Palace), lập các biểu

đồ theo dõi tình hình sử dụng điện nước suất tiêu hao điện năng từng phân xưỏng (Công ty Sản xuất hàng tiêu dùng Bình Tiên Bid’s)

Hĩnh l.ỉ Biếu đồ theo dõi tình hình sửdụní> diện nước tại Coni' Ty Bid's

Hình 1.2 Các van, mặt hích đã đưực bảo ôn sau kiểm toán tại Coni' 7’ v Bin's.

Các biện pháp đơn giản, dễ thực hiện như: bọc bảo ôn lại các đường ống, cải tạo lại hệ thông chiếu sáng (trường hợp Công Ty WEC Sài Gòn, Công Ty VISSAN, Công ty Dệt Sài Gòn, Bill’s, Công Ty Chế Tạo Máy Sài Gòn) Đây là các biện pháp TKNL đơn giản, không cần chi phí đầu tư hay đầu tư rất thấp

- 5

-■ Các doanh nghiệp giao cho nhóm kiểm toán trực tiếp thực hiện các biện pháp TKNL Thường các biện pháp này đòi hỏi việc thiết kế

và tính toán kỹ thuật mà bản thân doanh nghiệp không đủ sức thực hiện Đây là trường hựp đa số doanh nghiệp đã tiến hành, bao gồm:

Công Ty Giấy An Bình với hệ thống biến tần cho các máy xeoCông Tỵ Nhựa Chí Thanh với hệ thống bảo ôn và lắp biến tần cho máy ép nhựa

Công Ty Dệt Sài Gòn với hệ thống bẫy hơi để thu hồi nước ngưng

và bọc bảo ôn lại đường ống hơi

Khách sạn Palace với hệ thông tự động hoá hệ thống lạnh trung tâm nhằm giảm tiêu thụ điện năng

Công Ty Nhựa Trường Thịnh vơi hệ thống bảo ôn các đầu gia nhiệt tại các máy ép nhựa, máy ó keo

Công Ty May Garmex Sài Gòn vơi hệ thống tiết kiệm điện EMC cho máy may

■ Các doanh nghiệp giao cho nhóm kiểm toán thực hiện thử trên một máy cụ thể, sau đơ doanh nghiệp sẽ tự lắp đặt và nhân rộng cho các máy còn lại, bao gồm:

Công ty Nhựa Đô Thành vơi hệ thống biến tần cho máy ép nhựaCông Ty Nhựa Bông Sen với hệ thống bảo ôn và lấp biến tần cho máy ép nhựa Sau 1 máy mẫu, công ty đã tự đầu tư lắp cho 8 máy còn lại

Nhù Máy Đay Indira Gandhi vơi hệ thống biến tần cho máy kéo sợi Sau khi thử nghiệm thành công trên 1 máy, nhà máy đã đăng

ký đề tài NCKH để tiếp tục mơ rộng và triển khai các biện pháp khác

1.4 TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG GIÚP TĂNG NĂNG SUÂT

*

vơi hiện trạng sử dụng năng lượng tại các doanh nghiệp Việt Nam như phân tích trên, việc TKNL sẽ giúp các doanh nghiệp giảm chi phí sấn xuất. Hơn thê nữa, việc TKNL còn giúp các doanh nghiệp tăng năng suất

ỉ ao động.

Lấy ví dụ của Công Ty Giây Xuân Đức: Trước năm 2000, các máy xeo giấy của Công Ty sử dụng hệ thống truyền động bằng một động cơ

chính Các lô sây muốn quay liên tục cần phải có cơ cấu truyền động để tạo sự làm việc đồng bộ giữa các lô, nhà thiết kế dựa trên tính toán cơ khí động học phân bô sô' vòng quay trên từng trục lô, sau đó dùng cơ cấu truyền động đai xích để dẫn động chúng.

Nhươc điểm của cách truyền độìĩịỉ, này là:

Tiêu hao rất nhiều điện năng; điều chỉnh bằng vs chỉ giới hạn tốc

độ làm việc từ 900 đến 1050 vòng / phút, tổn thất điện năng do phát nóng, động cơ làm việc vơi công suất lớn, cồng kềnh

Phải dùng bộ đổi tốc và hệ thông truyền động phức tạp chiếm không gian lơn, khó thao tác khi cần phải xử lý 1 bộ phận nào dó trong hệ thông

Hiệu suất truyền động thấp (hiệu suất làm việc dến lộ cuộn dầu còn 50% hiệu suất động cơ)

Khoảng điều chỉnh bé, khả năng thay đổi vận tốc chậm vì hệ thống truyền động nặng nề phải tăng hoặc giảm tốc từ từ

Khó bảo trì sửa chữa từng phần, khi muốn sửa chừa phải dừng toàn

bộ hệ thống, khó sửa chữa khi tháo lắp

Tính đồng bộ tức thời không cao, có tiếng động do truyền động giữa các bộ phận vơi nhau

7

-Hình ỉ.3 Sơ đồ truyền động hằng động cơ chính máy xeo.

(Trước khi biến tần)

Vào năm 2000, Công Ty đã nghiên cứu ứng dụng hệ thống truyền động đơn lẻ và biến tần cho từng động cơ Trong một hệ thống máy xeo bao gồm các chi tiết quay cần có động cơ truyền động như: lô sấy (gồm 3

lô sấy); lô ép lươi, lô cuộn đầu Mỗi lô làm việc sẽ được truyền động bằng

1 động cơ (động cơ có bộ đổi tốc và truyền động cho lô làm việc bằng một bánh răng ăn khớp trực tiếp)

Mỗi động cơ truyền động có công suất bé hơn động cơ truyền động chính ở trên; Mỗi động cơ được điều chỉnh bằng 1 dàn phím nhấn chọn số vòng quay, sau đó được đưa về 1 bộ điều chỉnh cho cả hệ thống; số vòng quay làm việc có khoảng điều chỉnh rộng và rất cơ động

Ưu nhược điểm:

Lắp đặt động cơ đơn giản, thuận tiện trong bảo trì sửa chữa.

Mạch điều khiển hiện đại, nhạy, động cơ làm việc êm, nhẹ nhàng

Dễ dàng tách động cơ không làm việc ra khỏi hệ thống điều khiển trung tâm khi không có nhu cầu sử dụng hoặc cần thiết trong sửa chữa

Cải thiện hiệu suất truyền động trên trục công tác gần bằng với công suất trên trục động cơ, không bị tổn thất cơ do truyền động qua nhiều cơ cấu truyền động trung gian

* Nhươc điểm:

Giá thành cao, chi phí đầu tư ban đầu lớn

Điều chỉnh bằng mạch điện tử và hệ thống điều chỉnh trung tâm nên rất khó trong sửa chữa bảo trì mạch, và khi có sự cố trên mạch tốn chi phí bảo trì cao

Tuổi thọ chưa xác định chính xác, cho đến nay đã có nhiều đơn vị ứng dụng biến tần truyền động đơn lẽ với thời gian vận hành ổn định khoảng 2 năm và vẫn đang hoạt động tốt

-9-Động cơ

5 HP

Bánh răng thẳng

Hình ỉ.4 Sơ đồ truyền động đơn lé sau khi láp hiên tần.

Tóm lại, so với hệ thống điều chỉnh bằng VSD thì hệ thông điều chỉnh bằng thay đổi tần số cung cấp cho động cơ kết hợp truyền động đơn lẽ có nhiều ưu việt hơn cá Kết quả đem lại là khâ năng tiết kiệm điện năng, thơi gian hoàn vốn khi đầu tư thiết bị không lâu Chính lợi thê đó mà ngày càng nhiều các công ty hoạt đọng trong lãnh vực sân xuất nói chung và ngành giây là điển hình ứng dụng rộng rãi hệ thông truyền động đơn lẽ có biến tần

Sự thay đổi này đã đem lại hiệu quả tiết kiệm năng lượng rất lơn Hơn nữa, nhơ tối ưu hóa được tốc độ của các lô sấy bằng biến tần, năng suấí giấy của Cong Ty cũng tăng lên.

Sau đây là sản lượng giấy của Công Ty sản xuất được trước và sau khi tiến hành TKNL cho các máy xeo giấy:

Bảng 1.1 Sản lưựng giấy của Công Ty sản xuất được trước và sau khi tiến hành TKNL cho các máy xeo giấy

Tên sản phẩm Trước khi lắp biến tần Sau khi lắp biến tần

Giây Carton 4T/ngày * 300 = 1200 T/năm 5T/ngày * 300 = 1500

T/nămGiây Duplex 5T/ngày * 300 = 1500 T/năm 6T/ngày * 300= 1800

1.5. ỉ Hệ thống truyền động cũ

1.5.1 ĩ Mô tá hệ thống truyền động chính

Từ pulli động cơ truyền động lên trục chính qua cơ cấu căng đai vơi tỷ số truyền 1:3 Trục chính qua một số các thiết bị truyền động khác để kéo sợi đay đã qua công đoạn ghép thành các bobin nho

- 11

-ỉ 5 -ỉ.2 Nhươc điểm của hệ ỉhốn.íỉ cữ

Đối với từng loại đay khác nhau thì yêu cầu một tốc độ quay khác nhau của động cơ Với hệ thống truyền động cũ thì khi cần thay đổi tốc độ vòng quay của động cơ thì công nhân vận hành phải “chêm cúi’’ vào Việc “chêm cúi” này gây ảnh hưởng không tốt đến máy như mòn đai, giảm tuổi thọ động cơ, giảm tuổi thọ thiết bị, giảm năng suất hoạt động V.V Đôi khi việc “chêm cúi ” cũng không thể giảm tốc độ vòng quay động cơ đến mức cần thiết

1.5.2 Hệ thống truyền động mới

1.5.2 ỉ Mô tả hệ thống

Lắp thêm thiết bị Biến tần cho động cơ của máy

1.5.2.2 Ưu điểm cửa hê thống mới

Có thể thay đổi vô cấp tốc độ quay của động cơ nên không phải

“chêm cúi” khi cần thay đổi tôc độ

- Tăng năng suất đầu ra

- Tránh được tình trạng mòn đai

- Tắt hẳn động cơ khi thay các bobin

Thao tác vận hành nhẹ nhàng hơn

*

1.5.3 Kết quả đo đạc được khi lắp Biến tần

- Máy kéo sợi 16E (gọi tắt là máy 16E): có lắp Biến tần

- Máy kéo sợi 16J (gọi tắt là máy 16J): không lắp Biến tần

Hình ỉ.5 Máy kéo sợi trưâc khi lắp biến tần tại nhả máy Indira Gandhi.

Sau đây là đồ thị biểu diễn suất tiêu hao năng lượng trước và sau khi lắp Biến tần: (chỉ lấy các ngày điển hình từ ngày 07/06/02 đến hết ngày 12/06/02)

tần)

Hình 1.6 Đồ thị biếu diễn suất tiêu hao năng lượng trước và sau khi lắp Biến tần

Việc lắp biếu tần cho các máy kéo sợi đem lại hiệu quả về năng lượng rất cao, suất tiêu hao năng lượng giảm so với các máy không lắp Biến tần

là 22% Mặt khác theo sự phản hồi từ phiá các công nhân thì hầu hết công nhân trong xưởng rất thích được sử dụng Biến tần vì như vậy họ sẽ dễ dàng tăng năng suất dẫn tới tăng thu nhập, giảm được việc đứt sợi dẫn đến tăng chất lượng sản phẩm.

2 BẢO TOÀN NÃNG LƯỢNG - 13

-1.6 TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG GIÚP CẢI THIỆN MÔI TRƯỜNG

VÀ ĐIỀL' KIỆN LAO ĐỘNG

Ngoài việc tăng năng suất và chất lượng sản phẩm như đã đề cấp bôn trên, việc TKNL còn giúp các doanh nghiệp cải thiện được môi trường làm việc của người công nhân, dẫn dến nâng suất lao động cũng tăng lên

Ta xem trường hợp Của Công Ty cổ Phần May Thêu Giày Dép WEC Saigon: Dựa trên kết qua kiểm toán và các kiến nghị do nhóm kiểm toán đưa ra, Xí Nghiệp dã chủ động cải tạo lại hệ thống chiếu sáng của phân xưởng Cụ thể, xí nghiệp đã:

Hạ độ cao của máng đèn từ 2,2 m trước đây xuống còn 1,8m

Bố trí bóng đèn vuông góc với bàn máy của người công nhân thay

vì bố trí song song như trước đây Với cách bố trí này, ánh sáng được lập trung ngay tại vị trí chân vịt máy may, tránh không bị

“khuất bóng” như cách bồ' trí cũ

Lắp chụp đèn phản quang cho tất cả các bóng Điều này giúp ánh sáng được tập trung xuống vị trí làm việc, không bị phân tán như trước đây

Lắp mỗi bóng đèn một công tắc Điều này giúp người công nhân khi bước ra khói máy may là có thể tắt đèn ngay khi không cần dùng, giúp tiết kiệm hơn nữa điện năng tiêu tốn cho chiếu sáng.Các hình dưới đây cho thấy cách bố trí hệ thông chiếu sáng trước và sau khi thực hiện biện pháp TKNL Với biện pháp này, Xí nghiệp đã giảm được 1/3 sô' bóng đèn dùng cho phân xưởng may, từ 307 bóng xuống còn 198 bóng Vì vậy, diện năng tiêu thụ dùng cho chiếu sáng phân xưởng cũng giảm được 33%

Hình ỉ 7 Cách hô ỉ ri hónịỉ đèn trước khi kiêm toán tại Cônịị ỉ y \VEC Sài Gòn

MỘI hiệu qua khác của việc giam số bóng đòn của phân xưởng nói trên là việc giám nhiệt độ của môi trường làm việc Chúng ta biết cứ mỗi bóng đèn neon 032 khi làm việc sẽ thai ra một nhiệt lượng là 30W, cộng với nhiệt lượng 10W do chấn hiu (Ballast) thải ra Vì vậy việc tiết giam

100 bóng tại phan xưởng may đã giúp giam 1 nhiệt lượng khoáng 4 kW,

vì vạy nhiệt độ không gian phân xưởng đã giảm từ 1-1,5 °C Điều này

có ý nghĩa râì lờn cho công nhân may, giúp họ giâm bứt mệt mỏi và tăng năng suâì lao dộng

- 15

-Hình 1.8 Cách hố trí bóng đèn salt khi kiếm toán tại Công Ty WEC Sài Còn.

Một lợi ích khác của việc TKNL là cải thiện điều kiện làm việc cho người công nhân Tại rất nhiều doanh nghiệp, các bề mặt nóng của thiết

bị không được bảo ôn Điều này không những dẫn tới lãng phí năng lượng

mà còn dễ gây tai nạn cho người lao động do bị phỏng khi tiếp xúc các bề mặt này Hãy xem ví dụ sau lại Công Ty Nhựa Chí Thanh: trước đây, phần đầu lò các máy ép phun của Công Ty hoàn loàn không bọc bảo ôn, nhiệt dộ bề mặt đo được là 200°C Sau khi tiến hành KTNL, nhóm Kiểm Toán đã tiến hành bọc bảo ôn cho đầu lò của 1 máy ép nhựa Sau đây là kết quả tiêu thụ điện năng trước và sau khi bảo ôn:

• Trước khi lắp bảo ôn:

•

Lượng điện tiệu thụ (KWh)

Thời gian hoạt động (giờ)

Số lượng thành phẩm (Kg)

Suất tiêu hao năng lượng (KWh/Kg)

17/08/2001 03 32 6 48,4 0,66

• Sau khi lắp bảo ôn

Vậy sau khi lắp bảo ôn thì suất tiêu hao năng lượng giảm đi:

Lượng điện tiệu thụ (KWh)

Thời gian hoạt động (giờ)

Số lượng thành phẩm (Kg)

Suất tiêu hao năng lượng (KWh/K

-Hình 1.9 Phần xylanh gia nhiệt của máy ép nhựa tại Nhà máy Chí

Thanh trước và sau khi bọc bảo ôn.

Ngoài việc giảm được chi phí năng lượng, việc bọc bảo ôn cho đầu

lò còn tránh cho công nhân bị phỏng do chạm phải, giảm được tai nạn lao động Công nhân khi làm việc trên máy cảm thây thoải mái hơn do nhiệt

độ xung quanh giam và an tâm hơn cỉo không sợ bị phỏng, kết quâ là năng suất lao động tăng lên

1.7 TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG GIÚP GIẢM CHI PHÍ SẨN XLÂTCác chi phí trong quá trình sản xuất bao gồm:

Chi phí nguyên vật liệu

Chi phí nhân công

Chi phí năng lượng

Chi phí khấu hao nhà xưởng, thiết bị máy móc

Chi phí quản lý

Chi phí quảng cáo,

Chi phí vận chuyển, bao bì

Trong các chi phí trên, chí có chi phí năng luỢng là có thể giảm và giảm dáng kể đôi vơi các doanh nghiệp Việt Nam Sau dây là kết qua tại một sô công ty, xí nghiệp đã tiến hành các biện pháp TKNL

1 Công Ty Giấy Mai Lan

Sau khi thực hiện 1 số biện pháp TKNL thuộc khâu quản lý, suất tiêu hao năng lượng dã giâm đáng kể: điện năng tiêu thụ từ 1826 kWh/tấn thành phẩm (TTP) năm 2000 xuồng còn 1334 kWh/tan thành phẩm (TTP) vào tháng 10/2001: dầu tiêu thụ từ 481 lít/TTP năm 2000 xuốhg còn 405 lít/TTP lừ tháng 10/2001 Báng sau đây cho thấy suất năng lượng tiêu thụ trên 1 lân thành phẩm của Công Ty kể tìí khi thực hiện chương trình TKNL

Thơi gian Tiêu hao diện

19-10/2001 1334 405 1,14

2 Công Ty Giây Bình An

Sau khi lắp biên tần cho các lô sây như trường hợp Công Ty Xuân Đức, lượng điện tiết kiệm hằng năm cho mỗi máy xeo giây là 90.720 kWh, tiền tiết kiệm điện mỗi năm khoảng 76.839.000VND

3 Công Ty Nhựa Bông Sen

Sau khi lắp biến tần và bọc bảo ôn đầu lò, điện năng tiêu thụ cho 1 máy ép đùn giâm 27% tiết kiệm hằng nãml lượng điện năng là 22.1 10 kWh tương đương khoáng liền là 18.727.170 VND

Hình 1.10

Hình ỉ ỉ ĩ Máy ép đùn trước và sau khi tiến hành học báo ôn và lắp biến tần.

4 Công Ty Dột Sài Gòn

Sau khi bọc bảo ôn lại đường ống dẫn hơi, lượng dầu tiết kiệm được trong một năm là 23,9%, tức 36.492 lít dầu/năm, tương đương số tiền là 89.406.458 VND Cũng tại Công Ty này, sau khi thay cốc ngưng (bẫy hơi) mới, lượng dầu tiết kiệm được trong một năm là 12,1%, tức khoảng 18.475 lít dầu/năm, sô' liền tiết kiệm được là 45.263.750VND

- 21

-Hình 1.12 Một cụm van trước và sau khi học bao ôn tại Câng Tỵ Dệĩ Sài Gòn.

5 Khách sạn Palace

Sau khi lắp hệ thống tự động hóa việc thay đổi lưu lượng bơm nước giải nhiệt bình ngưng và bơm nước lạnh, điện năng tiêu thụ cho hệ thông lạnh trung tâm giảm 15,4%, tương đương số tiền là 148.000.000 VND hằng năm Sau dây là sơ đồ nguyên lý của hệ thống (ự động hoá khách sạn Palace

Cảm biếnnhiệt độ (At) Bơm nước giải nhiệt 15Hp (2 cái)

6 Công Ty VISSAN

Với biện pháp tháo bớt 1 bóng đèn huỳnh quang trong máng bóng đôi, Công Ty đã giam được 1.100 bóng, và sô' liền tiết kiệm điện năng do việc giảm số bóng này là 365.000.000 VND

7 Nhà máy Linh Xuân

Sau khi thực hiên việc thu hồi nước ngưng, lượng nước cấp lò hơi tiết kiệm 30 m3/ngày ờ nhiệt độ từ 850C đến 900C Tiền tiết kiệm trong năm

2000 do việc thu hối nước ngưng là 396.000.000 VNĐ

8 Công ty Sản xuất Hàngtiêu dùng BITI’S

Đã thực hiện biện pháp TKNL về hệ thống chiếu sáng tại các phân xưởng của 11 tháng của năm 2003, tiết kiệm được lượng điện năng là 62.820 Kwh tương dương sô' liền tiết kiệm được 65.961.000 VNĐ

9 Công Ty DAEDONG - Miền Dông

Thay 1456 bóng đèn đốt lim 60W bằng bóng đèn điện tử Compact 15W, hàng năm tiết kiệm được 72.880.000 VNĐ, vơi thơi gian hoàn vốn cho việc đầu tư bóng đèn là 6 tháng

Đồng thời, Công ty cũng đã dùng mái tôn ngăn hương gió nóng quẩn ở tháp giải nhiệt máy lạnh trung lâm Thực hiện biện pháp này, hàng nấm Công ty tiết kiêm được khoáng 47.880.000VNĐ vơi số vô'n dầu tư khoảng 5.000.000 VNĐ, thơi gian hoàn vốn cho biên pháp này là 1.5 tháng

Hình 1.14 Mái tôn dã dược ngăn luồng gió nóng cửa c/nạt giải nhiệt tại

Câng ty DAEDONG - Miền Đỏng.

- 23

-10 Công Ty cổ Phần Nhựa Trường Thịnh

Việc bảo ôn các máy ó keo, máy kéo ống, máy ép phun đã giúp Công ty tiết kiệm hàng năm sô tiền điện là 32.900.000 VNĐ

Hình 1.15 Bọc bao ôn các đầu gia nhiệt máy ó keo tại Công Tỵ Nhựa

Trường 'Thịnh.

11 Công Ty TNHH Vĩnh Khánh

Việc cai tạo lại hệ thống chiếu sáng và láp biến tần cho các máy ép

đã giúp doanh nghiệp giảm khoảng 71.000.000 VNĐ tiền điện mỗi năm.Các biện pháp TKNL mà các doanh nghiệp nói trên đã thực hiện lifting đối đơn giản về mặt kỳ thuật, dễ thực hiên, không làm anh hưởng đến sản xuất, không đòi hỏi chi phí đầu tư hay đầu tư ngắn hạn, thơi gian hoàn vốn đều dưới 1 năm

đó, hơi nước được truyền tải từ lò hơi đến các quy trình công nghệ bằng các đương ông lơn Hệ thông truyền lải sẽ câp hơi nươc đốn lừng phần của thiết bị Các bẫy hơi gắn trên thiết bị sẽ tách và đưa nước ngưng vào các đương nươc hồi về để cấp trở lại cho lò hơi.

Bơ m nư đc

cấ p

Nhiên liệ u khí hoặ c dầ u

Quạ t gió

Nư ớ c xả lò

Bộ lọ c gióCác lò hơ i kiể u ố ng nư ớ c

-25-ở phần này chúng ta sẽ nghiên cứu các hệ thông, lò hơi, hơi nước và nước ngưng để tìm hiểu xem năng lượng được tiêu thụ và Lãng phí như thố nào, cũng như các cơ hội nhằm giâm năng lượng tiêu thụ và chi phí.

2.1 CÁC NGUYÊN TAC p h â n t í h NÃNG l ư ợ n g đ ô 5 6 ớ 5 l ò

HƯI

Lò hơi là một thiết bị cơ khí lơn, được dùng để lấy năng lượng từ nhiên liệu và chuyển vào hơi nươc Các lò hơi quản lý một lượng lơn năng lượng nhiệt và tiêu thụ một lượng điện năng đáng kể trong quá trình vận hành

Do đơ, chỉ cần vài phần trăm nhỏ cai thiên về hiệu suất lò hơi cũng mang lại mức tiết kiệm năng lượng đáng kể

2.1.1 Cân bằng vật chất và năng lượng đôi với lờ h(ĩi

Để xác định hiệu quâ hoạt động của lò hơi ta nên biết được các luồng năng lượng và vật chất đi vào và ra khỏi lò hơi

Các luồng vật chất và năng lượng đi vào lò hơi là:

Nhiên liệuKhông khíNươc cấpCông suất cơ của các bơm, quạt

Các luồng vật chất và năng lượng ra khỏi lò hơi là:

Hơi nước hoặc nước

Xả đáy và các rò rỉTruyền nhiệt bức xạ và đối lưuKhơi thải và các chất rắnTro

Để định lượng các luồng năng lượng, cần phải tiến hành đo lương và lập sơ đồ cân bằng vật chất và năng lượng đối vơi lơ hơi một cách có hệ thống

Tổn thất Tổn Ihât do Không khí qua tro bức xạ nhiệl Mwtf lượng vào

Nũng tượng ra

Hì:; 2.2 Dòng vật chất và núng lượng trong một hệ thông Scín xuất lìí/i nước

Lượng nhiệt sinh ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu lò hơi được chia thành hai phần: một để cung câp cho nuơc biến thành hơi vơi thông sô' đã cho là nhiệt có ích, một phần mất đi trong quá trình làm việc của lò hơi gọi là tẩn thất nhiệt, ứng vơi 1 kg nhiên liệu rắn, lỏng hay 1 m3 liêu chuẩn nhiên liệu khí cháy trong lò hơi ở điều kiên vận hành quy định ta

có phương trình cân bằng nhiệt tổng quát:

Qđv - Q] + Q2 + Q3 + Q.ị + Ọí + Qó + Q7 kJ/kg

Trong đó: Qđv - lượng nhiệt đưa vào lò ứng vơi 1 kg nhiên liệu

Q1 - lượng nhiệt hữu ích dùng để san xuất hơi

Q2 - tổn thất nhiệt do khơi thải

Q3 - tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về hơa học.Q.ị, - tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về cơ học

Qs - tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra môi trương

Qô, - tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoàiQ7*7 tổn thất nhiệt do xả đáy lò

Biểu diễn dưới dạng phần trăm ta có:

100 = qi + q2 + q.3 + q4 + q.5 +qỏ + q?, %

Ổt/r

-27-Như vậy ta có hiệu suất lò hơi là: /7 = “-100%

Qdv

Hay: 77 = qi = 100 - (q2 + q.3 + q4 + qs +qỏ + q?)%

2.1.2 Các tổn thất nhiệt ciia lò hơi

a) Tốn that do khói thdì mang đi

Không khí đưa vào lò hơi có nhiệt độ vào khoảng 25 4- 40(lC trong khi đó khói thải ra ống khói thường có nhiệt độ lơn hơn ioo‘’c, đối vơi những lò hơi nhơ không cơ hề mặt đốt phần đuôi thì cơ the lên đến 300 4- 400”C Như vậy cần phải chi phí một lượng nhiệt để đô't nóng không khí lạnh đến nhiệt độ của khơi thải, tổn thất này là tổn thất do khí thai mang

ra ngoài:

Q? =(i,h-ikl )(!“)■ kJ/kg

Trong dơ: ilh, ikki - là entanpi của khơi thài và không khí lạnh

q4 - tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về cơ học.Như vậy hai yếu tố ảnh hưởng đến q2 là: nhiệt độ khói thải và hệ số không khí thừa ơ đầu ra ống khói lò hơi Trên thực tế khi nhiệt độ khói thải tăng lên I2(>c đến I5°c thì q2 tăng khoảng l%

Nhiệt độ của khói càng giảm thì tổn thất q2 càng nhỏ Tuy nhiên khi nhiệt độ khơi thải quá thấp có thể gây hiện tượng ngưng đọng nước trong khói thải và nước ngưng dễ hòa tan vơi so2, SO3 tạo thành H2SO4 gây hiện tượng ăn mòn kim loại Vì vậy việc lựa chọn nhiệt độ khơi thải phải dựa trên cơ sở phân tích kinh tế kỹ thuật

Khi hệ sô' không khí thừa càng lơn sẽ làm cho nhiệt độ cháy trong buồng lửa lò hơi giảm xuống làm giảm luồng nhiệt hấp thụ bằng bức xạ của lò hơi và làm tăng nhiệt độ khói thải sau buồng lửa Hệ số không khí thừa lớn sẽ làm tăng thể tích khói thải do đó làm tăng tổn thất nhiệt q2 Vì vậy trong vận hành người ta cố gắng để giảm hệ sô' không khí thừa tơi trị sô' tối thiểu

Tổn thất q2 là tổn thất lớn trong lò hơi, nó thường chiếm khoảng 5% 4- 15%

b) Tổn thất do cháy không hoàn toàn về mặt hóa hoc

Khi nhiên liệu cháy không hoàn toàn thì trong khói thải ra còn có các chất cháy không hoàn toàn như: co, H2, CH4 Những khí này có thể

cháy để sinh ra nhiệt nhưng chúng chưa cháy và đã được đưa ra ngoài theo khói thải gây nên tổn thất nhiệt gọi là tổn thất do cháy không hoàn toàn về mặt hóa học Q3 và được xác định theo công thức:

Trong đó: a - hệ số không khí thừa tại điểm xác định co

Các yếu tô' ảnh hưỏng đến tổn thất nhiệt q3 là: Hệ số không khí thừa, nhiệt độ buồng lửa và hình thức xáo trộn giữa không khí và nhiên liệu trong buồng lửa Thông thường khi hệ số không khí thừa a lớn thì tổn thất q3 giảm nhưng q2 tăng, tuy nhiên nếu a quá lớn thì dẫn đến nhiệt độ buồng lửa quá thấp thì q3 cũng tăng Vì vậy phải chọn a sao cho tổng tổn ’ thất q2+ q3 là nhỏ nhất Theo kinh nghiệm ta có thể chọn:

- Đối với nhiên liệu lỏng và khí: a = 1,05 4- 1,15

- Đô'i với các loại buồng lửa phun: a = 1,15 4- 1,25

- Đô'i với các loại buồng lửa ghi: a = 1,3 4- 1,5

Mặc dù Hệ số không khí thừa của tất cả các buồng lửa lò hơi đều lớn hơn 1 song vẫn tồn tại tổn thất q3 vì trong buồng lửa có sự phân bô' không đều của không khí Thông thường tổn thất q3 = 2% 4- 3%

c) Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ hoc

Nhiên liệu đưa vào lò hơi có một phần chưa cháy đã bị loại ra ngoài gây nên tổn thất cháy không hoàn toàn về mặt cơ học Q4 Thông

3 BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG

-29-thường nhiên liệu lọt ra ngoài theo 3 đường là: lẫn theo xỉ, lọt qua ghi lò

và bay theo khói

Như vậy yếu tô" ảnh hưởng đến tổn that q4 chủ yếu là câu tạo lò hơi, ngoài ra chế độ gió cũng ảnh hưởng đến q4 Ớ những lò ghi tổn thất q4 lớn hơn ở những lò đốt kiểu phun

d) Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra môi trường xung Cfuanh

Bề mặt xung quanh lò hơi có nhiệt độ lởn hơn nhiệt độ môi trường xung quanh gây nên tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt từ lò hơi đến môi trường xung quanh Q5

Tổn that Q5 phụ thuộc vào nhiệt độ và diện tích xung quanh của lò hơi Nếu nhiệt độ càng cao thì Q5 càng lớn vì vậy người ta phải bọc bảo

ôn xung quanh lò hơi để nhiệt độ mặt ngoài thâ"p xuống gần nhiệt độ môi trường, về lý thuyết, lò hơi càng lớn thì kích thưóc càng tăng do đó Q5 tăng, tuy nhiên độ tăng kích thước của lò hơi chậm hơn độ tăng sản lượng hơi nên trên thực tế trị số Q5 ứng với 1 kg nhiên liệu sẽ giảm dần Trên hình 2.3 trình bày quan hệ giữa tổn that Q5 và sản lượng lò hơi

Hình 2.3 Xác định cp theo san lượng D

Ị - cho lò có bề mạt đốt phần đuôi lò; 2 - cho lò không có bề mặt đốt phần

đuôi lò.

e) Tổn thất do xỉ mang ra ngoài

Tổn that này chủ yếu tính cho các lò hơi đốt than, nhất là lò thải xỉ lỏng Các lò hơi đô"t nhiên liệu lỏng, khí coi như tổn that đo xỉ mang ra ngoài q6 = 0

ở những lò ghi hoặc lò phun bột than nhiệt độ của xỉ thải tương đối cao, với lò ghi là 600 4- 700°C, lò phun là 1300 4- 1400°C trong khi nhiệt

độ của nhiên liệu đưa vào là 20 4- 40(1C Như vậy cần tốn 1 lượng nhiệt để nâng cao nhiệt độ của xỉ gọi là tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài Qfi

Ta có: Q, = a_.—77-.C t , kJ/kg

6 n 100Trong đó: cx - tỷ nhiệt của xỉ (kJ/kg.°c)

t - nhiệt độ của xỉ

f) Tổn thất do xả đáy lò hơi

Trong quá trình lò hơi hoạt động, hầu hết các tạo chất trong nước

sẽ không bốc theo hơi mà tích tụ lại trong nước lò, do đó để đảm bảo chát lượng nước lò hơi trong phạm vi cho phép ngươi ta phải tiến hành biện pháp xả đáy nước lò hơi Việc xả đáy nước lò hơi gây nên tổn thất nhiệt

do nước cấp đưa vào có nhiệt độ tháp (thường dươi 10()"C) được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi của lò và xả ra ngoài Q7

Ta có: Q7 = Dxả Co (Txả - Tnc)

Trong đó Dxà - Lưu lượng xả đáy

C() - Nhiệt dung riêng của nướcTXẩ - Nhiệt độ nước xả

Tnc - Nhiệt độ nước cấp

Tổn thất nhiệt do hệ thong ống dần hơi

Khi hơi được dẫn từ lò hơi qua hệ thông ống dẫn tới hộ tiêu thụ sẽ xuất hiện các tổn that năng lượng Các tổn thất này bao gồm:

Tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh

Tổn thất nhiệt lượng do trở lực của hệ thống ống dẫn

Tổn thất do rò rỉ hơi

Như vậy* các yếu tố ảnh hương đến tổn thất nhiệt trên ống dẫn hơi

là kích thước đường ống, việc bố trí hệ thống ống, việc bảo ôn ống và bố trí thiết bị kíp trên đường ống dẫn hơi

h) Tổn thất tai hộ tiêu thu

Tại hộ tiêu thụ ngoài lượng nhiệt có ích cung câp cho thiết bị còn

có một lượng tổn thát do các yếu tố sau:

-31

Tổn thất do hơi chưa trao đổi nhiệt tối đa đã theo nước ngưng xả

ra ngoài thiết bị sử dụng hơi

- Tổn thất do không thu hồi được nước ngưng hoặc nước ngưng không được thu hồi hoàn toàn

- Tổn that do tỏa nhiệt ra môi trường của thiết bị

Như vậy các yếu tô' ảnh hưởng đến tổn thất nhiệt tại hộ tiêu thụ là đặc điểm của quá trình công nghệ (xét khả năng thu hồi ngưng), việc bô' trí các thiết bị đo lường, bẫy hơi (Steam Trap), các biện pháp bảo ôn thiết bị

và kích thước của thiết bị dùng hơi

2.1.3 Tính toán hiệu suất lò hơi

Hiệu suất lò hơi có thể xác định bằng phương pháp trực tiếp (phương pháp đầu vào - đầu ra) cần trực tiếp đo lường nhiệt lượng đầu vào và đầu

ra, phương pháp này có thể kiểm tra hiệu suất lò hơi một cách nhanh nhất (chỉ dùng trong trường hợp có quyết định đầu tư một hệ thông lò hơi mới), hoặc bằng phương pháp gián tiếp (phương pháp tổn thất nhiệt) cần trực tiếp đo đạc năng lượng tổn thất Phương pháp thứ 2 chỉ ra các nơi có tổn thất nhiệt, sô' lượng và tiềm năng hạn chê' tổn thất Phương pháp này có ít sai số trong đo đạc hiệu suất và thường thực tê' hơn

a) Phương pháp đầu vào - đầu ra

Hiệu suất của lò hời = Năng lượng hữu ích / Năng lượng đầu vào

Năng lượng đầu vào bao gồm:

■ Nhiên liệu đầu vào

■ Các nguồn khác như:

Năng lượng của không khí vào

Năng lượng của hơi nước trong không khí vào

Năng lượng cấp cho các thiết bị phụ trợ

Năng lượng hữu ích bao gồm:

■ Nhiệt cảm của nước cấp thực sự bốc hơi

■ Nhiệt ẩn của nước cấp thực sự bô'c hơi

■ Quá trình qúa nhiệt của hơi nước

b) Phương pháp tổn thất nhiệt

Hiệu suất của lò hơi là một số đo phần nhiệt năng đưa vào lò hơi được biến đổi một cách hiệu quả thành nhiệt năng hữu ích.

Tổn thất năng lượng trong lò hơi:

Hiệu suất toàn bộ của lò hơi:

q = Nhiệt năng chứa trong hơi sử dụng/ Nhiệt năng đưa vào theo

nguyên liệuT| = Ms * (AHS - AHWI)/(MF * AHc)Trong đó:

r| Hiệu suất của lò hơi

Ms Lưu lượng hơi nước

MF Lượng nhiên liệu

AHs Enthalpy hơi nước

AHwi Enthalpy nước câp

AHc Enthalpy của nhiên liệu đốt

, , ' ; Tổn thất qua ống khói Tôn that do bức (thường khoang 15-20%)

xạ từ lò hơi (thường khoang : 2-5%)

Cung câ’p

nguyên liệu rắn

Tro và nhiên liệu không cháy hết (thường khoảng 2-5%)

Tổn thất do nước xà lò (tthường khoảng 2-5%

lượng nước cấp)

Hình 2.4

Từ công thức tính hiệu suất trong mục 1.1 bên trên, gọi chung q3 và q4

là % nhiên liệu không đốt cháy hoàn toàn và xem q6 = 0, hiệu suất của lò hơi có thể xác định bằng phần trăm như sau:

-33-Hiệu suất lò hơi = 100% - (% tổn thất qua ông khói) - (% nhiên liệu

cháy không hoàn toàn) - (% tổn thâì do tỏa nhiệt ra môi trường) - (% tổn thát do nước xả lò)

■ Tổn thát nhiệt cần phải được cực tiểu hóa

■ Tổn thất qua ống khói do:

Sấy khô khói thảiHơi nước trong khói thải

■ Tổn thất của quá trình đốt do:

Đốt không hoàn toàn (nghĩa là lượng không khí thừa không thích hợp)

Kiểm soát lượng không khí thừa

■ Tổn thát do tỏa nhiệt ra môi trường do:

Tốn thất nhiệt qua lớp cách nhiệt của lò hơiTổn thất do bức xạ khá ổn định ở các tốc độ cháy khác nhau: tỷ lệ tổn thất bức xạ tăng ở tốc độ cháy chạm

■ Tổn thất nước:

Nước xả lòThải bỏ nước ngưng có thể thu hồi dược

VÍ DỤ 2.1: Tính toán tổn thất qua ống khói

a Xác định % tổn thất hiệu suất qua ống khói cho lò hơi đốt dầu theo các điều kiện sau:

+ Nhiệt độ thực của khói thải: 240°C

Hình 2.5. Tổn thất hiệu suất qua ổng khói của lò hơi đốt dầu

a Nhiệt độ khói thải: 240°C » 464()F Tra đồ thị Hình 2.4, ta được:+ Không khí dư = 58%

+ Tổn thất qua ông khói = 11%

b Nhiệt độ khói thải: 2oo"c ® 392°F Tra đồ thị Hình 2.5, ta có:+ % thể tích Ơ2 trong khói thải = 4 %

+ Tổn thất qua ống khói = 7 %

VÍ DỤ 2.2: Tính hiệu suất lò hơi

Dầu được sử dụng đốt một lò hơi để sản xuất 10.000kg hơi/giờ

Không có tuần hoàn nước ngưng

Tổn thất do bức xạ = 5% nhiệt năng đưa vào

Nước xả lò = 4% lượng nước cấp

Sử dụng hiệu suất đốt cháy đối với hệ số không khí 58% và nhiệt độ khói thải là 240°C (xem ví dụ trước)

- 35

-Giả thiết:

1 Giá dầu = 4,00 USD/GJ

2 Sô' giờ vận hành trong năm = 6.000 giờ/năm

3 Nhiệt độ nước cấp cho lò = 25°c

4 Ap suất hơi = 900 KPag

Hãy tìm:

a Hiệu suất của lò hơi và giá hơi nước

b Hiệu suất mới của lò hơi và giá mới của hơi nước nếu:

Nước xả lò giảm được tới 2%

Không khí dư được giảm tới 20% và nhiệt độ khói thải là 200°C

Tổn thất do bức xạ được giảm tới 1%

GIẢI:

a Sản lượng hơi = 10.000 kg/giờ

Enthalpy của nước (25°C) = 105 KJ/kg

Enthalpy của nước (180(lC) = 763 KJ/kg

Enthalpy của hơi nước (180°C) = 2778 KJ/kg

Tổng lượng nước yêu cầu = 10.000 X 1,04 = 10.400 Kg/giờ

Hiệu suất của lò hơi = 100% - 11% - 5% - 1% = 83%

Nhiệt năng cung cấp từ dầu = 26.993.200 ì 0,83 = 32.521.928 KJ/giờGiá hơi nước = 32.521.928 X 4 X 6000/ 1.000.000 = 780.526 ƯSD/năm

b Tổn thất qua nưởc xả lò = 0,5%

Tổn thất do bức xạ = 1%

Tổn thất qua ông khói= 7 %

Hiệu suất của lò hơi = 100% - 7% - 1% - 0,5% = 91,5%

Nhiệt cần thiết cho hơi nước

= 10.000 X (2778 - 763) + 10.200 X (763 - 105) = 26.861.600 KJ/giờNhiệt năng cung cấp từ dầu = 26.861.600/ 0,915= 29.356.940 KJ/giờGiá hơi nước = 29.356.940 X 4 X 6000 / 1.000.000 = 704.566 USD/nămTiềm năng tiết kiệm = 780.526 USD - 704.566 USD = 75.960 USD/năm = 10,8 %

2.2 CÁC Cơ HỘI TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG ĐÔI VỚI LÒ HƠI

Từ việc phân tích các tổn thất nhiệt bên trên, ta có các biện pháp tiết kiệm trong hệ thống lò hơi như sau:

Kiểm soát hệ số không khí thừa

Kiểm soát nhiệt độ khói thải của lò hơi

Tận dụng nhiệt thải của khói thải

Kiểm soát lưu lượng xả đáy lò hơi

Thu hồi nước ngưng

Cách nhiệt cho lò hơi

2.2 ỉ Kiểm soát hệ số không khí thừa

Như trên ta đã phân tích, lượng không khí thừa sè ảnh hường lớn đến tổn thất lò hơi do đó việc kiểm soát mức độ không khí thừa (hay % O2) trong khói sẽ là cơ hội rât tốt để tiết kiệm năng lượng trong lò hơi Mục đích cuối cùng của việc kiểm soát mức độ không khí thừa (gió dư) là phải xác lập được 1 quy trình kiểm soát lượng gió dư và xác định hiệu quả của quá trình này

Để xác lập được hiệu quả cũng như mức độ tiết kiệm nhiên liệu thì chúng ta cần phai xác định được các yếu tô'sau:

+ Tỷ lệ oxy về thể tích trong khói thải lò hơi

+ Nhiệt độ của khói thải

+ Loại nhiên liệu đốt

-37-Để đo nồng độ oxy trong khói thải người ta sử dụng bộ phận tích khói hoặc máy phân tích oxy có thể đo một cách liên tục mà không cần lấy mẫu khói thải.

Nhiệt độ khói thải có thể đo được như việc lắp đặt cặp nhiệt điện hoặc một nhiệt kế bên trong đường khói

Việc phân tích để tìm ra chỉ số không khí thừa tới việc có thể thực hiện trên cơ sỏ đo tỷ lệ oxy và nhiệt độ khói thải cùng với các đặc tính của nhiên liệu đốt

Mức độ không khí thừa tốỉ líu cho quá trình đốt phụ thuộc vào loại nhiên liệu và cho theo bảng dưới đây (Bảng 2.1)

Bảng 2.1 Tỷ lệ không khí dư tối ưu

Loại nhiên liệu Phương pháp đốt

Tỷ lộ không khí dư tối ưu (%)

Tỷ lệ o 2 tối ưu (% theo thể tích)

Khí thiên nhiên Không khí dư thấp 0.4 - 0.2 0.1 - 0.5

Để đăm bảò độ an toàn cho các diều kiện dầu ra, các yêu cầu về không khí dư có thể lớn hơn giá trị tối ưu dược nêu Trường hợp này có thể xảy ra khi phụ tai lò lớn hơn mức thiết kế Nếu có thể, nên kiểm tra đồ thị hiệu qua của nhà vận hành cung cấp Nếu không có, nên giảm lượng không khí

dư đến mức tối thiếu mà vẫn đảm bảo được kết quả dầu ra.