báo cáo đề án kiểm toán năng lượng nhà máy giấy hòa khánh

báo cáo đề án kiểm toán năng lượng nhà máy giấy hòa khánh

BÁO CÁO ĐỀ ÁN

KIỂM TOÁN NĂNG LƯỢNG NHÀ MÁY GIẤY HÒA KHÁNH

TÓM TẮT

Với sự hỗ trợ của Ban Giám đốc Nhà máy giấy Hòa Khánh, chúng tôi đã tiếnhành tìm kiếm và nghiên cứu các giải pháp tiết kiệm năng lượng Công tác nàynhằm phân tích, nhận dạng và đưa ra phương án thực hiện các giải pháp tiết kiệmnăng lượng khả thi cho Nhà máy, nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng,TKNL, giảm chi phí sản xuất, giảm ô nhiễm môi trường

Thời gian thực hiện kiểm toán năng lượng tại Nhà máy từ ngày 16/4/2010 22/4/2010 với sự phối hợp của các cán bộ kỹ thuật của Nhà máy

-Tất cả các số liệu sử dụng trong báo cáo kiểm toán đều được thu thập và đolường tại chỗ bằng các thiết bị đo đếm, bản câu hỏi và thông qua thảo luận với cán

bộ vận hành trong thời gian khảo sát

Báo cáo kiểm toán năng lượng tổng thể này giúp xây dựng một cái nhìn tổngthể về hiện trạng tiêu thụ năng lượng trong các bộ phận và công đoạn sản xuất khácnhau trong Nhà máy

Qua đợt kiểm toán năng lượng này, các cơ hội tiết kiệm năng lượng đã đượcphát hiện, nghiên cứu phân tích Các kết quả phân tích đánh giá đều dựa trên tìnhtrạng vận hành và chế độ hoạt động hiện nay của Nhà máy

Các giải pháp đưa ra đều có vốn đầu tư thấp và thời gian thu hồi vốn ngắn

Để thực hiện trọn bộ các giải pháp TKNL này, vốn đầu tư của Nhà máy là 617,7 triệu đồng, trong khi lợi ích đem lại hàng năm lên đến 445,399 triệu đồng Như vậy

thời gian thu hồi vốn khoảng 17 tháng

Về điện năng, mỗi năm công ty tiết kiệm được khoảng 5,92% Xét về chi phí năng lượng, mỗi năm công ty tiết kiệm một khoản lên đến 10,82% Vậy hiệu quả về

kinh tế là rất lớn

Các giải pháp về tiết kiệm năng lượng đã nhận dạng được trình bày trongbảng dưới đây

1

BẢNG TÓM TẮT CÁC CƠ HỘI TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG

ST

Đầu tư (triệu đồng)

Năng lượng tiết kiệm

Chi phí tiết kiệm (triệu đồng/năm)

Thời gian hoàn vốn đơn

I THÔNG TIN CHUNG VỀ DOANH NGHIỆP

 Tên doanh nghiệp: Nhà máy giấy Hòa Khánh –

 Địa chỉ liên lạc: khu công nghiệp Hoà Khánh

 Số cán bộ công nhân viên: 150 người

 Nguyên liệu chính: Giấy vụn các loại

 Sản phẩm chính: Giấy bao bì carton

 Công suất thiết kế: 20.000 tấn

 Sản lượng năm cơ sở: 13.482 tấn/ năm

 Tiêu thụ năng lượng các loại:

 Than (tấn): 986 tấn/năm

 Điện: 1.256.864 kWh/năm

 Số ca làm việc trong ngày: 3 ca

 Thời gian vận hành trong năm (ngày/năm): 300 ngày/năm

3

Biểu đồ sản lượng giấy thành phẩm trong năm 2009

Hình 2.1 - Biểu đồ sản lượng giấy thành phẩm các tháng trong năm 2009

Qua biểu đồ, chúng ta nhận thấy tình hình sản xuất của Doanh nghiệp có nhữngbiến động nhất định Vào những tháng cuối năm (tháng 11 và 12) sản lượng giấy tănglên tới cực đại, điều này là do vào những tháng cuối năm, doanh nghiệp đẩy mạnh sảnxuất, thị trường cần cung nhiều Ngoài ra, sản lượng giấy thành phẩm trong tháng 01 -

03 đạt mức tối thiểu, điều đó là do nhà máy đang trong giai đoạn sửa chửa bảo dưỡngthiết bị và nghỉ tết cuối năm

II.2 Quy trình sản xuất

2.2.1 Sơ đồ quy trình sản xuất

Hoạt động sản xuất giấy các sản phẩm giấy của Nhà máy được thực hiện theoquy trình sau đây:

5

Hình 2.2 – Quy trình công nghệ của nhà máy

2.2.2 Đánh giá về tình trạng môi trường

Nhà máy Giấy Tân Long sản xuất Giấy đã gây ô nhiễm môi trường, tuy nhiên ởmức độ vừa phải Các nguồn gây ô nhiễm chính bao gồm:

- Khí thải: Nhà máy sử dụng 03 lò hơi ống lửa đốt than cục, nhiệt độ khói saukhi ra ống khói rất cao làm ảnh hưởng môi trường và thất thoát nhiệt

- Nước thải: Nước sản xuất sau khi qua sử dụng một phần sử dụng lại, phần cònlại thất thoát qua đường nước thải, lan tràn lên mặt đất gây ảnh hưởng môi trường

- Chất thải rắn: Chất thải rắn từ Nhà máy chủ yếu là xỉ than, các phế phẩm từquá trình lựa chọn và phân loại giấy phế liệu Xỉ than không được xử lý đổ bừa bộntrên mặt đất gây mất mỹ quan và gây ô nhiễm môi trường

Nguyên liệuChọn lọc

Máy xeoGuồng bột

Thành phẩmNghiền

Phân loạiNhập kho

III HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG

III.1 Hệ thống cung cấp năng lượng

3.1.1 Hệ thống cung cấp năng lượng điện

Hiện nay, Nhà máy mua điện của EVN ở cấp 6kV thông qua 1 trạm biến áp là

560 kVA với đơn giá tiền điện được tính theo đơn giá mới ở mức ba giá như sau:

 Giờ cao điểm : 1.900 VND/kWh

a ) Gồm các ngày từ thứ Hai đến thứ Bảy

+ Từ 09h30 đến 11h30 (02h)

+ Từ 17h00 đến 20h00 (03h)

b ) Ngày Chủ nhật : không có giờ cao điểm

 Giờ thấp điểm : 540 VND/kWh

Tất cả các ngày trong tuần: từ 22h00 đến 04h ngày hôm sau

3.1.2 Hệ thống cung cấp năng lượng than

Hiện nay, nhu cầu năng lượng than được Nhà máy mua trực tiếp từ Công ty thanNông Sơn Than được vận chuyển bằng đường bộ cung cấp đến Nhà máy

Loại than tiêu thụ tại Nhà máy là than cục 3 Đơn giá than trung bình là 2.800VNĐ/kg và lượng than tiêu thụ trung bình hàng tháng là 80 tấn

III.2 Nhu cầu năng lượng

3.2.1 Nhu cầu điện năng

Nhóm kiểm toán tiến hành đo tại Nhà máy từ 10 giờ ngày hôm trước đến 9 giờngày hôm sau Điện năng sử dụng cho các thiết bị được phân tích một cách chi tiết vàcặn kẽ Việc phân tích này dựa trên sự khảo sát đo đạc thực tế và những thông tin thuthập từ cán bộ quản lý và công nhân làm việc tại Nhà máy

Bảng 3.1 - Số liệu phụ tải trong 1 ngày khảo sát

Giờ trong ngày Điện năng tiêu thụ Giờ trong ngày Điện năng tiêu thụ

Biểu đồ phụ tải điện đã chỉ rõ tình trạng tiêu thụ điện toàn doanh nghiệp mộtcách tổng quát Có thể thấy rằng nhu cầu điện của doanh nghiệp biến đổi theo từng thờiđiểm, phụ thuộc vào tình hình sản xuất.

3.2.2 Nhu cầu năng lượng than

Tại Nhà máy hiện có 3 lò hơi kiểu đứng đốt than, hầu hết các lò có công suấtnhỏ, tiêu hao nhiên liệu lớn, nhiệt độ khói thải rất cao Dưới đây là lượng than tiêu thụtrung bình của các lò hơi tại Nhà máy

Bảng 3.2 - lượng than tiêu thụ trung bình của các lò hơi tại Nhà máy.

TT Tên gọi lò hơi Công suất (kg/h) Lượng than tiêu thụ (kg than)

III.3 Tiêu thụ năng lượng và sản phẩm

Nhà máy chuyên sản xuất, gia công và kinh doanh giấy cuộn, thùng cartong cácloại Nguồn năng lượng sử dụng chủ yếu là điện, than

Qua quá trình khảo sát, chúng tôi nhận thấy lượng nước cần thiết để cung cấpcho quá trình sản xuất là không lớn, hầu hết Nhà máy đã tự xử lý nước thải và đưa vàotái sử dụng Vì vậy, trong phần đánh giá chúng tôi chỉ đi sâu vào phân tích hiện trạng

sử dụng điện và than tại Nhà máy

3.3.1 Tiêu thụ điện năng và sản phẩm

Điện năng tiêu thụ trung bình hàng tháng tại Nhà máy là 104.000kWh Chi phítiền điện trung bình 113,7 triệu đồng/tháng

Sản lượng giấy thành phẩm và lượng điện tiêu thụ của các tháng trong năm

2009 được thể hiện ở các bảng dưới đây:

Bảng 3.3 - Sản lượng giấy và chi phí điện trong năm 2009

Điện năng tiêu thụ,kWh Sản lượng giấy, tấn

Hình 3.2 - Biểu đồ sản lượng giấy và chi phí điện trong năm 2009

Qua biểu đồ, chúng ta nhận thấy cả hai đường đặc tính có những sai lệch nhấtđịnh, điều đó là do khi thống kê số liệu lượng sản phẩm và lượng điện năng tại Nhàmáy không thống nhất

3.3.2 Tiêu thụ than và sản phẩm

11

Lượng than tiêu thụ hàng tháng bình quân tại Nhà máy là 80 tấn Chi phí do tiêuthụ than khoảng 229 triệu đồng/tháng.

Sản lượng giấy thành phẩm và lượng than tiêu thụ của các tháng trong năm

2009 được thể hiện ở các bảng dưới đây:

Bảng 3.4 - Sản lượng giấy và chi phí than trong năm 2009

Biểu đồ so sánh than tiêu thụ và sản lượng giấy

Sản lương giấy, tấn Than tiêu thụ, tấn

Hình 3.3 - Biểu đồ sản lượng giấy và chi phí than trong năm 2009

Qua biểu đồ, chúng ta nhận thấy lượng than tiêu thụ và sản lượng giấy thànhphẩm tại doanh nghiệp tương đối ổn định, điều đó là do doanh nghiệp đã có cácphương pháp thống kê, quản lý một cách hợp lý vận hành tốt

III.4 Cân bằng năng lượng điện

Tại xưởng sản xuất của Nhà máy, hệ thống điện được sử dụng để cấp điện chocác động cơ máy nghiền, máy xeo và các thiết bị tiêu thụ điện khác, cụ thể theo bảngsau:

13

Bảng 3.5 - Danh mục các thiết bị sản xuất tiêu thụ điện

Hình 3.4 – Cân bằng năng lượng

Bảng sau đây so sánh giữa phần trăm công suất vận hành và phần trăm điệnnăng tiêu thụ của từng hộ sử dụng điện

Bảng 3.6 - Điện năng và công suất điện tiêu thụ trong thời gian khảo sát

Hệ thống bơm nước 7% 6%

Các hộ tiêu thụ có công suất vận hành bé nhưng tiêu thụ điện nhiều là do chúng

có thời gian vận hành dài (hệ thống máy xeo) Ngược lại các hộ tiêu thụ có công suấtvận hành lớn thường có thời gian vận hành ngắn hơn (vận hành gián đoạn không liêntục) (máy nghiền)

15

IV CÁC CƠ HỘI TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG – ECO

IV.1 Cơ hội 1 (ECO1): Thay bóng đèn huỳnh quang thông thường T10 bằng bóng đèn huỳnh quang tiết kiệm điện T5

a Hiện trạng

Hệ thống chiếu sáng tiêu thụ khoảng 1% tổng điện năng tiêu thụ của toàn Nhàmáy Các bộ đèn chiếu sáng hiện nay là loại 40W và chấn lưu sắt từ Tổng số bóng đènhiện nay là 100 bóng Bảng dưới đây thống kê chi tiết số lượng đèn trong các khu vực

Bảng 4.1 - Thống kê đền chiếu sáng trong các khu vực

(bóng)

Sử dụng (giờ/ngày)

b Phương án cải thiện

Các bộ đèn huỳnh quang truyền thống T10-40W sử dụng chấn lưu sắt từ nhưhiện nay, nên thay chúng bằng thế những bộ đèn huỳnh quang T5 – 28W và chấn lưuđiện tử có hiệu quả chiếu sáng cao, ít tổn hao:

Những ưu điểm của bộ đèn huỳnh quang sử dụng chấn lưu điện tử:

- Không cần “chuột”, khởi động tức thì ngay khi bật đèn

- Hệ số công suất gần như bằng 1, do đó dòng điện chạy trên dây dẫn điện bé hơn,làm dây điện “mát” hơn

- Không có tiếng ồn, giảm bớt sự phát tán nhiệt

- Tiêu tốn ít điện năng hơn các bộ đèn truyền thống

- Hoạt động ngay cả trong trường hợp điện áp thấp, làm gia tăng tuổi thọ bóngđèn

c Lợi ích – chi phí

Bảng 4.1.2 sau đây so sánh hiệu quả của đèn T10-40W sử dụng chấn lưu thường

Bảng 4.2 – Đánh giá lợi ích và chi phí của phương án chiếu sáng

13 Điện năng tiêu thụ trong1 năm kW 18.720 11.520

16 Số tiền tiết kiệm trong 1 năm VND 8.179.200

20 Giá trị hiện tại thuần (NPV) VND 21.584.186

Như vậy, giải pháp thay thế các bóng đèn huỳnh quang 40W chấn lưu sắt từbằng bộ đèn huỳnh quang tiết kiệm năng lượng T5-28W với chấn lưu điện tử sẽ giúptiết kiệm mỗi năm 7.200kWh điện, tương đương với 8,179triệu VNĐ

Theo như tính toán thì thời gian hoàn vốn giản đơn là 13 tháng, như vậy thờigian hoàn vốn nhanh, vốn đầu tư thấp và lượng điện năng tiết kiệm được hàng năm làđáng kể

17

IV.2 Cơ hội 2 (ECO2): Lắp đặt thiết bị Powerboss cho động cơ máy nghiền thuỷ Lực 30kW

a Hiện trạng

Qua khảo sát, chúng tôi nhận thấy các động cơ máy nghiền luôn hoạt động ở chế

độ non tải, công suất trung bình động cơ đạt được là 50% so với công suất định mức,động cơ hoạt động với tải thay đổi và không sử dụng hết công suất động cơ Vì vậyđộng cơ sẽ tiêu thụ một lượng điện năng lớn, điều này gây tổn hao về điện năng, làmcos động cơ thấp, một phần điện năng sẽ chuyển thành nhiệt làm nóng cuộn dây vàlàm rung roto, dẫn đến động cơ phát ra tiếng ồn, già hoá chất cách điện, mài mòn cơkhí ảnh hưởng đến tuổi thọ động cơ Hiện tại Nhà máy đang sử dụng nhiều máy nghiềnthuỷ lực trong đó có 02 máy nghiền giấy đang hoạt động 12h/ngày công suất định mứcmỗi máy là 30kW và 01 máy nghiền hoạt động 24h/ngày có công suất định mức là75kW

Bảng 4.3 - Các thông số đo đạc động cơ máy nghiền Thuỷ Lực

lượng

CS định mức P 1 (kw)

b Phương án cải thiện

Hệ thống điều khiển động cơ Powerboss là một thiết bị dùng phần mềm điềukhiển có tính năng liên tục giám sát tình trạng tải của động cơ và cấp vừa đủ điện năngcần thiết cho động cơ thực hiện tác vụ Có thể thấy điều này qua việc giảm kW/giờ ởđồng hồ đo Bởi vì trong một giây, chương trình điều khiển kiểm tra thay đổi của tải

trước khi lắp đặt Powerboss sau khi lắp đặt Powerboss

Hình 4.1 – Số liệu khảo sát động cơ máy nghiền 30kW

Lượng tiết kiệm tính toán được : ( 14,9 - 12,3 )/14.9*100%  17,5 %

Hình 4.2 – Thông số đo đạc của đông cơ máy nghiền 75kW

Với động cơ máy nghiền 75kW, ta thấy hệ số cos thấp hơn so với động cơ máynghiền 30kW, do đó khi lắp đặt Powerboss tỉ lệ tiết kiệm sẽ cao hơn do tỉ lệ cos tăngnhiều so với khi lắp đặt tại động cơ máy nghiền 30kW

Do đó, chúng tôi tạm tính tỉ lệ tiết kiệm chung cho giải pháp này 17,5%

c Lợi ích – chi phí

- Chi phí đầu tư: C = 103.000.000 VNĐ

Powerboss cho động cơ máy nghiền thuỷ lực 30kW

23.700.000 VNĐ/cái * 2 cái = 47.400.000 VNĐ

19

Powerboss cho động cơ máy nghiền thuỷ lực 75kW: 55.600.000 VNĐ/cái

- Lượng tiền tiết kiệm: B = 72.000.000 VNĐ

o Lượng điện năng tiết kiệm trong 1 giờ:

Qua khảo sát và thu thập thông tin từ cán bộ quản lý, chúng tôi nhận thấy mỗingày các động cơ máy nghiền 30kW hoạt động khoảng 12giờ và động cơ máynghiền 75kW hoạt động 24h, 1 năm hoạt động 300 ngày

Tổng lượng điện tiết kiệm trong 1 năm là:

D = (14,9*17,7%*2*12 + 37,8*17,7%*24)*300 = 66.402 kW/h

Vậy lượng tiền tiết kiệm trong 1 năm là:

B = 66.402* 1086 = 72.000.000 VNĐ/năm(Giá điện trung bình của Nhà máy là 1086 đồng/kWh)

- Thời gian hoàn vốn: T = C/B = 103.000.000 / 72.000.000  17 tháng

Đối với cơ hội này lợi ích không chỉ tiết kiệm điện mà còn là cơ hội để bảo vệđộng cơ, tăng tuổi thọ của thiết bị Do vậy, chúng tôi kiến nghị nên triển khai giải phápnày

IV.3 Cơ hội 3 (ECO3): Tận dụng nhiệt khói thải lò hơi để hâm nóng nước cấp cho lò hơi

a Hiện trạng

Qua khảo sát, hiện nay các lò hơi tại doanh nghiệp có nhiệt độ khói thải rất cao.Điều này gây tổn thất nhiệt và ảnh hưởng môi trường

Bảng 4.4 - Các thông số đo đạc tại lò hơi

TT Tên gọi lò hơi Công suất (kg/h) Nhiệt độ khói thải, o C

Lượng than tiêu thụ, kg

Lưu lượng khói thải (m3/ h)

o Chi phí đầu tư: C = 55.000.000 VNĐ

- Vật liệu: 53.000.000 đồng, trong đó:

o Bộ trao đổi nhiệt ống đồng:45.000.000 đồng

o Bơm nước nóng tuần hoàn: 5.000.000 đồng

- Nhân công + vật tư phụ: 3.000.000 đồng

- Tổng chi phí: 55 triệu đồng

o Lượng tiền tiết kiệm: B = 72.576.000 VNĐ

- Tổng lưu lượng khói thải của 3 là hơi là: 5.515 m3/h

- Lượng nhiệt để gia nước thành hơi bão hoà

Nhiệt trị thấp nhiên liệu của than Qlv t = 28.000 kj/kg

Giả sử hiệu suất của lò hơi là 100% khi đó suất tiêu hao nhiên liệu là

B1=Q/Qlv t =2267/2800=0.081 (kg/s)

- Khi có thiết bị trao đổi nhiệt nhiệt độ nước đạt 70oC

I1:Entropi của nước ở nhiệt độ 700C, tra bảng ta có

Với thời gian hoạt động ngày 4 tiếng thì 1 năm sẽ tiết kiệm được 25.920

Kg than Với đơn giá than là 2.800 đ/kg thì một năm sẽ tiết kiệm được số tiền là

= 25.920*2800= 72.576.000

Như vậy sau 10 tháng sẽ hoàn vốn

Cơ hội này có vốn đầu tư thấp và thời gian hoàn vốn đơn nhỏ hơn 2 năm nênkhông cần phải đánh giá các chỉ tiêu kinh tế khác

21

IV.4 Cơ hội 4 (ECO4): Thay lò hơi mới

a Hiện trạng

Qua khảo sát, hiện nay các lò hơi tại doanh nghiệp có chế độ cháy không ổnđịnh, nhiệt độ khói thải rất cao Điều này gây thất thoát năng lượng, tổn thất nhiệt vàảnh hưởng môi trường

b Phương án cải thiện

Đầu tư mới lò hơi đốt than kiểu nằm công suất 2 tấn hơi/giờ

Lò hơi mới theo thiết kế:

- Lò hơi mới công suất 2 tấn/h loại 3pass thay cho 2 lò hơi 1tấn/h

o Do lò hơi mới có lắp thêm ống nước phía trước, đường khói đi lại 3 vòngtuần hoàn nên tiêu thụ than ít hơn

- Số liệu than tiêu thụ: 250kg/h

- Lưu lượng khí thải của là: 2.400 m3/h

- Nhiệt độ khí thải là: 110 0C

c Lợi ích – chi phí

Chi phí đầu tư: C = 450.000.000 VNĐ

Lượng tiền tiết kiệm: B = 292.320.000 VNĐ

Lương than tiêu thụ của 2 lò 1tấnhơi/h là: 310 kg/h

Khi lò hơi mới được đầu tư thay thế cho 2 lò 1tấnhơi/h bằng 1 lò 2tấnhơi/h, Lương than tiêu thụ của lò mới 2tấnhơi/h là: 250kg/h

Lượng than tiết kiệm trong một giờ (theo thiết kế) :

310 – 250 = 60 kgThời gian hoạt động: 6h/ngày

Lượng than tiết kiệm trong 1 ngày:

(310 – 250) * 6 = 360 kg

Số ngày họat động/ năm của lò là: 290 ngày

Vậy lượng than tiết kiệm trong 1 năm là:

360 * 290 = 104.400 kgLượng tiền tiết kiệm trong một năm:

B = 104.000 * 2800 = 292.320.000 VNĐThời gian hoàn vốn: T = C/B

T = 450.000.000 /292.320.000 = 1,53 năm ( 19 tháng)