Nghiên cứu các giải pháp tiết kiệm năng lượng nhiệt cho các hộ tiêu thụ hơi

Theo khảo sát thực tế thì việc sử dụng và tiết kiệm năng lượng hiệu quả vẫn còn ở mức khá thấp và tiềm năng tiết kiệm năng lượng ở các nhà máy công nghiệp, sản xuất khá lớn.. Để đạt được

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu của cá nhân, được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của thầy giáo TS Lê Đức Dũng

Các số liệu và những kết luận nghiên cứu được trình bày trong Luận văn này hoàn toàn trung thực và chưa từng được công bố dưới bất kỳ hình thức nào

Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của bản thân

Hà Nội, tháng 9 năm 2014

Học viên

Nguyễn Văn Dũng

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo TS Lê Đức Dũng người đã trực tiếp hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành Luận văn Với những sự chỉ dẫn, góp ý tận tình và những lời động viên của Thầy đã giúp tôi vượt qua nhiều khó khăn trong quá trình thực hiện Luận văn này

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn tới quý thầy cô Viện Khoa học & Công nghệ Nhiệt - Lạnh đã tạo điều kiện học tập, cung cấp tài liệu và truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Cảm ơn ban lãnh đạo Công ty C phần may xuất khẩu Hà Phong, Công ty c phần Năng Lượng Bách Khoa đã cung cấp thông tin và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình khảo sát, thực nghiệm

Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè trong lớp đã luôn bên cạnh động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện Luận văn

Hà Nội, tháng 9 năm 2014

Học viên

Nguyễn Văn Dũng

1

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 4

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 7

1.1 Vai trò của hơi trong công nghiệp 7

1.2 Đặc điểm của lò hơi công nghiệp 8

1.2.1 Sơ đồ sử dụng hơi điển hình trong công nghiệp 8

1.2.2 Phân loại lò hơi trong công nghiệp 10

1.3 Lò hơi và vấn đề tiết kiệm năng lượng trong ngành dệt may 11

1.3.1 Tình hình chung 11

1.3.2 Lò hơi trong ngành dệt may 12

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG HƠI TRONG CÔNG NGHIỆP 18

2.1 Công nghệ sản xuất hơi 18

2.1.1 Lò hơi ống lò và ống lửa 18

2.1.2 Lò hơi ống nước 19

2.1.3 Lò hơi đốt thủ công 20

2.1.4 Lò hơi công nghiệp loại ghi xích 22

2.1.5 Lò hơi LHG 23

2.2 Phân tích quá trình cháy của nhiên liệu trên ghi cố định 24

2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất lò và các biện pháp nâng cao hiệu suất lò hơi 28

2.3.1 Ảnh hưởng của thiết bị lò lên hiệu suất và biện pháp khắc phục 28

2.3.2 Ảnh hưởng của chế độ vận hành lò đến hiệu suất lò hơi 29

2.4 Các số liệu thực tế trong việc sử dụng hơi của một số hộ tiêu thụ 30

2.4.1 Công ty c phần bia VIAN 30

2.4.2 Nhà máy chế biến thức ăn thủy sản 34

2.4.3 Kết luận 37

CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU VÀ TÍNH TOÁN CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG NHIỆT TẠI CÔNG TY MAY 38

3.1 Giới thiệu chung về công ty 39

3.1.1 Thông tin chung 39

2

3.1.2 Tình hình hoạt động của công ty 39

3.2 Hiện trạng quản lý năng lượng 42

3.2.1 Chính sách năng lượng của doanh nghiệp 42

3.2.2 Cơ cấu t chức quản lý năng lượng 43

3.2.3 Cơ chế thúc đẩy để đạt được hiệu quả năng lượng cao hơn 43

3.2.4 Hệ thống thông tin, quản lý năng lượng 44

3.2.5 Tiếp thị tiết kiệm năng lượng 44

3.2.6 Đầu tư tiêu chuẩn bảo tồn năng lượng 45

3.3 Các giải pháp tiết kiệm năng lượng đã áp dụng 46

3.4 Hiện trạng tiêu thụ năng lượng của công ty 46

3.4.1 Các dạng năng lượng tiêu thụ 46

3.4.2 Dữ liệu tiêu thụ năng lượng 47

3.4.3 Nhận dạng tiềm năng tiết kiệm năng lượng 54

3.5 Nghiên cứu và tính toán các giải pháp tiết kiệm năng lượng nhiệt 55

3.5.1 Hệ thống sản xuất hơi nước 55

3.5.2 Hệ thống cung cấp hơi và các thiết bị sử dụng hơi 65

3.6 Các giải pháp tiết kiệm năng lượng nhiệt 69

3.6.1 Tăng cường bảo ôn cho lò hơi, van, đường ống dẫn hơi 69

3.6.2 Tận dụng nhiệt hơi thải lò đốt vải vụn để gia nhiệt nước cấp cho cụm lò hơi đốt than số 1 Error! Bookmark not defined 3.6.3 Tận dụng nước ngưng hồi về 73

3.6.4 Tận dụng nhiệt khói thải để gia nhiệt cho nước cấp 76

3.6.5 Hiệu chỉnh quá trình vận hành hệ thống lò hơi 79

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86

4.1 Kết luận 86

4.2 Kiến nghị 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

PHỤ LỤC 88

3

DANH MỤC BẢNG BIỂU SƠ ĐỒ

Bảng 1.1: Hiệu quả kinh tế khi thu hồi nước ngưng 13

Bảng 1.2: So sánh hiệu quả kinh tế khi sử dụng sóng siêu âm 14

Bảng 2.1: Tình hình tiêu thụ và chi phí năng lượng cho từng dạng năm 2012 32

Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật và thông tin hai lò hơi 33

Bảng 2.3: Kết quả đo đạc khu vực lò hơi 34

Bảng 2.4: Tình hình tiêu thụ và chi phí năng lượng cho từng dạng năm 2012 36

Bảng 3.1: Biểu giá điện cho các ngành sản xuất (có hiệu lực từ 01/08/2013) 46

Bảng 3.2: Bảng giá trung bình của các loại năng lượng 47

Bảng 3.3: Thống kê dữ liệu tiêu thụ điện trong giai đoạn 2011 ÷ 2013 38

Bảng 3.4: Thống kê dữ liệu tiêu thụ than trong giai đoạn 2011 ÷ 2013 49

Bảng 3.5: Thống kê dữ liệu tiêu thụ dầu DO và củi trong năm 2013 52

Bảng 3.6: Thống kê dữ liệu tiêu thụ năng lượng giai đoạn 2011 ÷ 2013 53

Bảng 3.7: Tình hình tiêu thụ và chi phí năng lượng cho từng dạng năm 2013 53

Bảng 3.8: Thông số kỹ thuật, vận hành lò hơi tại trạm số 1 của Công ty 55

Bảng 3.9: Thông số kỹ thuật, vận hành lò hơi tại trạm số 2 của Công ty 55

Bảng 3.10: Thông số khói thải tại một số lò hơi 56

Bảng 3.11: Thành phần than sử dụng đốt lò 57

Bảng 3.12: Bảng tính hiệu suất lò hơi 62

Bảng 3.13: Một số vị trí chưa bọc bảo ôn 69

Bảng 3.14: Mức độ phun nước: những hạt mịn trên độ ẩm bề mặt trong than 84

4

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Hệ thống sử dụng hơi điển hình trong công nghiệp………8

Hình 2.1: Lò hơi ống lửa 20

Hình 2.2: Lò hơi ống nước 20

Hình 2.3: Lò hơi đốt thủ công 22

Hình 2.4: Lò hơi ghi xích đốt than 23

Hình 2.5: Lò hơi LHG 24

Hình 2.6: Giản đồ quá trình cháy trên ghi cố định 26

Hình 2.7: Đặc tính về không khí trong một chu kỳ cháy nhiên liệu 27

Hình 2.8: Quy trình sản xuất bia của công ty 31

Hình 2.9: Hình ảnh lò hơi ống nước 32

Hình 2.10: Sơ đồ hệ thống cung cấp hơi 33

Hình 2.11: Sơ đồ quy trình sản xuất cám cá cùng với hệ thống hơi 35

Hình 2.12: Sơ đồ quy trình sản xuất cám cá cùng với hệ thống hơi 36

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình sản xuất 41

Hình 3.2 Biểu đồ kết quả điều tra đánh giá hệ thống quản lý năng lượng 45

Hình 3.3 Biểu đồ tiêu thụ điện năng trong giai đoạn 2011-2013 49

Hình 3.4: Biểu đồ t ng lượng điện tiêu thụ trong giai đoạn 2011-2013 49

Hình 3.5: Biểu đồ tiêu thụ than trong giai đoạn 2011- 2013 51

Hình 3.6: Biểu đồ t ng lượng than tiêu thụ trong giai đoạn 2011-2013 51

Hình 3.7: Biểu đồ chi phí các loại năng lượng năm 2013 54

Hình 3.8: Sơ đồ hệ thống lò hơi trạm lò số 1 65

Hình 3.9: Sơ đồ hệ thống lò hơi trạm lò số 2 66

Hình 3.10: Sơ đồ cấp hơi hệ thống nấu ăn 67

Hình 3.11: Sơ đồ phân phối hệ thống hơi nước 67

Hình 3.12: Sơ đồ nguyên lý phân phối hệ thống hơi nước 68

Hình 3.13: Bông thủy tinh cách nhiệt 71

Hình 3.14: Sơ đồ nguyên lý tận dụng nước ngưng 74

Hình 3.15: Sơ đồ lắp bộ hâm nước loại sôi 77

5

LỜI NÓI ĐẦU

Năng lượng có ý nghĩa hết sức quan trọng để phát triển kinh tế và kỹ thuật đối với mỗi quốc gia Nhu cầu sử dụng năng lượng ngày một tăng cao, các nguồn tài nguyên thiên nhiên dần dần cạn kiệt thì việc nghiên cứu các giải pháp tiết kiệm năng lượng đang là vấn đề cấp thiết và có ý nghĩa hết sức to lớn đến sự phát triển kinh tế

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp là sự gia tăng về sử dụng năng lượng Các ngành công nghiệp sản xuất và chế biến hiện đang tiêu thụ nhiều năng lượng nhất trong cơ cấu các nghành của Việt Nam Cụ thể, trong năm 2012 tiêu thụ năng lượng trong công nghiệp chiếm 39,9% trong t ng năng lượng tiêu thụ, tăng 30,6 % so với năm

2010 Tuy nhiên, năng lượng sử dụng chủ yếu ở dạng hóa thạch và đang có nguy

cơ cạn kiệt, hơn nữa lượng phát thải lớn ra môi trường trong năm 2010 của ngành công nghiệp chiếm tới 30,3% Mặt khác, việc sử dụng năng lượng ở nước

ta vẫn còn trong tình trạng lạc hậu, lãng phí Theo khảo sát thực tế thì việc sử dụng và tiết kiệm năng lượng hiệu quả vẫn còn ở mức khá thấp và tiềm năng tiết kiệm năng lượng ở các nhà máy công nghiệp, sản xuất khá lớn Chẳng hạn như công nghiệp xi măng, tiềm năng tiết kiệm năng lượng có thể lên tới 50%, nông nghiệp 50%, công nghiệp gốm 35%, dệt may 30%, phát điện than 25%, tòa nhà thương mại 25%, công nghiệp thép 20%, chế biến thực phẩm 20% và ngành xử

Việc đưa ra các giải pháp tiết kiệm năng lượng nhiệt cho các hộ tiêu thụ hơi

có ý nghĩa rất lớn trong đời sống kinh tế và xã hội Nó góp phần vào việc tiết kiệm năng lượng cho các nhà máy nói riêng và cho đất nước nói chung, đồng

Để đạt được mục tiêu trên thì luận văn cần giải quyết được các vấn đề sau:

T ng quan tình hình sử dụng năng lượng nhiệt (hơi) tại các nhà máy, xí nghiệp, cơ sở sản xuất, chế biến có sử dụng hơi như nhà máy bia, nhà máy chế biến thức ăn thủy sản, công ty dệt may Bằng cách thống kê các số liệu về hiện trạng sử dụng hơi tại các hộ tiêu thụ đó

Nghiên cứu các công nghệ sản xuất hơi, đánh giá được ưu nhược điểm của từng loại lò hơi, tìm giải pháp nâng cao hiệu quả làm việc của lò hơi

Nghiên cứu, tính toán các giải pháp tiết kiệm năng lượng nhiệt cho hộ tiêu thụ hơi

Với mục tiêu trên thì luận văn được thực hiện qua các chương với những nội dung như sau:

Chương 1: T ng quan

Chương 2: Công nghệ sản xuất và sử dụng hơi trong công nghiệp

Chương 3: Nghiên cứu và tính toán các giải pháp tiết kiệm năng lượng nhiệt tại công ty may

Chương 4: Kết luận và kiến nghị

7

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Vai trò của hơi trong công nghiệp

Lò hơi công nghiệp là thiết bị sử dụng nhiên liệu để đun sôi nước ở áp suất thấp (6 – 10 bar) để sinh hơi bão hòa phục vụ cho các yêu cầu về nhiệt trong nhiều lĩnh vực như sản xuất, chế biến Lò hơi đóng một vai trò quan trọng trong

sự phát triển của nền công nghiệp, góp phần tích cực vào sự phát triển của nền kinh tế quốc dân, nâng cao chất lượng cuộc sống và sinh hoạt của người dân Trong công nghiệp việc sử dụng lò hơi hiệu quả đem lại rất nhiều lợi ích như: chi phí nhiên liệu sử dụng cho lò hơi rẻ, tiết kiệm được năng lượng, sử dụng lò hơi có hiệu suất cao, sản lượng hơi n định, chất lượng tốt, an toàn khi sử dụng

vận hành, ít khói bụi khi hoạt động, đảm bảo vệ sinh môi trường [10]

Lò hơi là thiết bị có mặt gần như trong tất cả các xí nghiệp, nhà máy để sản xuất hơi phục vụ cho quá trình đun nấu, chưng cất các dung dịch, sấy các sản phẩm trong quá trình công nghệ ở nhà máy hóa chất, đường, rượu, bia, nước giải khát, thuốc lá, dệt, chế biến nông sản và thực phẩm Lò hơi chiếm khoảng 20 – 30% chi phí năng lượng Ví dụ: Công ty may mặc, công ty giặt khô họ sử dụng

lò hơi để cung cấp hơi cho hệ thống cầu là, hấp, nhuộm Nhà máy chế biến thức

ăn chăn nuôi gia súc, nhà máy bánh kẹo thì sử dụng lò hơi để sấy sản phẩm Một

số nhà máy thì sử dụng lò hơi để cung cấp hơi cho các hộ tiêu thụ (chủ yếu trong các khách sạn, nhà nghỉ) để phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt như: tắm giặt, xông

hơi, xông khô [10]

Trong các nhà máy bia để thực hiện quá trình nấu nguyên liệu (dùng hơi để gia nhiệt cho dịch), thanh trùng để bảo quản bia được lâu hơn khi đóng chai (bằng nước nóng để diệt men) và hệ thống cung cấp nước nóng cần phải có hệ thống cấp nhiệt

Tùy theo nhu cầu sử dụng hơi mà người ta tạo ra nguồn hơi có nhiệt độ và áp suất phù hợp để đáp ứng cho các loại công nghệ khác nhau Lò hơi được sử dụng trong các nhà máy công nghiệp, hơi sử dụng thường là hơi bão hòa Áp

8

suất hơi tương ứng với nhiệt độ bão hòa cần thiết cho các quá trình công nghệ, nhiệt độ thường từ 110 đến 1800C [10]

1.2 Đặc điểm của lò hơi công nghiệp

1.2.1 Sơ đồ sử dụng hơi điển hình trong công nghiệp

Trong công nghiệp hầu hết các nhà máy, công ty đều sản xuất và sử dụng hơi theo sơ đồ dưới đây:

Hình 1.1: Hệ thống sử dụng hơi điển hình trong công nghiệp [10]

Quan sát hình 1.1 ta thấy hệ thống lò hơi, mạng nhiệt được phân ra thành các thành phần sau:

a Lò hơi:

Có nhiều loại lò hơi với các kết cấu khác nhau đã và đang được sử dụng trong các cơ sở sản xuất Nhìn chung, lò hơi có hai hệ thống cơ bản bao gồm: + Hệ thống cháy có nhiệm vụ t chức quá trình cháy nhiên liệu trong lò sao cho đạt mức cháy kiệt, tỏa ra nhiều nhiệt lượng nhất Hệ thống này gồm có buồng đốt và thiết bị đốt với nhiên liệu đốt có thể là than, dầu, khí, hoặc đôi khi

là nhiên liệu sinh khối

nhiệt ra ngoài môi trường, tận dụng nhiệt thừa của khói thải [10]

b Hệ thống phân phối hơi

Hệ thống gồm các đường ống, van và các thiết bị phụ có nhiệm vụ phân phối hơi nước tới các hộ tiêu thụ và giảm áp suất hơi nước đến áp suất cần thiết tại hộ tiêu thụ riêng biệt

Hệ thống này thường bị t n thất nhiệt qua vách ống dẫn ra môi trường bên ngoài và t n thất hơi qua các mối nối bị xì hở và các lỗ thủng trên đường ống do

ăn mòn, mài mòn

Giải pháp đối với hệ thống này là luôn luôn lưu ý đảm bảo việc bọc cách

nhiệt các đường ống, các van, cút nối với những kết cấu bao che đặc biệt [10]

c Các thiết bị sử dụng hơi nước

Là các thiết bị sử dụng nguồn nhiệt sinh ra từ hơi nước để phục vụ cho các nhu cầu cụ thể trong quá trình sản xuất của nhà máy như nấu trong các nồi nấu, trao đ i nhiệt để làm tăng nhiệt độ của môi chất khác, sấy trong các lô sấy của nhà máy giấy hay dệt nhuộm, v v

Đây là khu vực hơi nước được ngưng lại và trong quá trình ngưng, nó truyền một lượng nhiệt lớn cho mục tiêu sử dụng như sấy, nấu, gia nhiệt, v v Hiệu suất của các thiết bị sử dụng hơi này cũng góp một phần quan trọng vào hiệu suất chung của hệ thống lò hơi, mạng nhiệt

Đây cũng là nơi dễ bị đóng cáu cặn từ phía các môi chất sử dụng nhiệt nên cần phải được vệ sinh hợp lý cũng như ngăn chặn đóng cáu làm giảm hiệu suất

thiết bị [10]

d Hệ thống thu hồi nước ngưng

10

Hơi nước sau khi sử dụng và trao đ i nhiệt cho các nhu cầu cần thiết thì biến

đ i thành nước ngưng Nước ngưng này có nhiệt độ cao và là nước sạch có thể được đưa trở lại lò hơi để biến đ i thành hơi

Đây là hệ thống quan trọng góp phần tiết kiệm năng lượng cho toàn bộ hệ thống lò hơi, mạng nhiệt do nước ngưng hồi về là nước sạch không cần xử lý và

nó vẫn còn tồn trữ một lượng nhiệt tương đối lớn Nước thu hồi về sẽ được cấp vào lò cùng với một lượng nước b sung Thực tế cho thấy khi nhiệt độ nước cấp vào lò tăng lên 60C ta có thế tăng hiệu suất lên 1%, do đó có thể giảm đáng

kể nhiên liệu tiêu thụ

Trên đây là cấu tạo chung của hệ thống lò, mạng nhiệt và những cách thức cơ

bản để có thể sử dụng năng lượng một cách tiết kiệm và hiệu quả [10]

1.2.2 Phân loại lò hơi trong công nghiệp

Cùng với sự phát triển của kinh tế và công nghiệp, lò hơi ngày càng thay đ i

cả về mặt nguyên lý làm việc, về công suất, về thông số hơi, về cấu trúc do vậy hiện nay lò hơi rất đa dạng Để phân biệt lò hơi ta có thể tiến hành theo các

phương thức sau [13]:

a Theo nguyên lý hoạt động: lò hơi có 2 loại chính

+ Lò hơi ống lò ống lửa: Khói sinh ra khi đốt nhiên liệu trong buồng đốt được đi qua hệ thống ống để đun nóng nước bên ngoài

+ Lò hơi ống nước: Các ống chứa nước bao quanh buồng lửa hoặc bố trí thành cụm để nhận nhiệt từ khói ở phía bên ngoài

b Theo nguyên lý đốt của buồng lửa: lò hơi có thể được phân loại như sau

+ Buồng lửa đốt ghi cố định hoặc ghi xích chuyển động: nhiên liệu rắn được phân bố và đốt trên ghi lò để cung cấp nhiệt cho lò

+ Buồng lửa phun: nhiên liệu rắn, lỏng khí được phun vào buồng lửa hỗn hợp với không khí trong đó và cháy

+ Buồng lửa tầng sôi: các hạt nhiên liệu rắn với kích cỡ xác định ở trạng thái giống như hiện tượng “sôi ” trong buồng lửa khi bị không khí th i lên ở một tốc

độ nhất định

11

c Theo thông số hay công suất của lò hơi

+ Lò hơi công suất nhỏ thông số hơi thấp

+ Lò hơi công suất vừa và thông số hơi trung bình

Phương pháp phân loại lò hơi như trên chỉ thể hiện một vài đặc tính nào đó của lò hơi Để hiểu rõ hơn về cấu tạo cũng như ưu nhược điểm của các loại lò hơi trong công nghiệp, chúng ta tìm hiểu ở chương 2 “công nghệ sản xuất và sử dụng hơi trong công nghiệp”

1.3 Lò hơi và vấn đề tiết kiệm năng lƣợng trong ngành dệt may

1.3.1 Tình hình chung

Theo thống kê sơ bộ, Việt Nam hiện đang sử dụng hơn 2000 lò hơi các loại, chủ yếu trong lĩnh vực công nghiệp Các lò hơi này có công suất từ 1 tấn/giờ

đến 300 tấn/giờ Nhiên liệu chủ yếu là than, dầu, trấu và mùn cưa v v Các lò

hơi đã được sử dụng lâu năm (khoảng 8÷10 năm) với trang thiết bị còn thô sơ, lạc hậu nên mức tiêu hao năng lượng để sản xuất ra một đơn vị sản phẩm cao, sản lượng hơi thấp, lượng khí độc hại do đốt nhiên liệu phát thải vào môi trường khá lớn Hầu hết các nhà máy đều chưa có các biện pháp để nâng cao hiệu suất

sử dụng tiết kiệm và hiệu quả năng lượng đối với lò hơi [10]

Thực tế quan sát được tại các nhà máy có sử dụng lò hơi như sau:

+ Do các lò hơi được sử dụng lâu năm nên phần lớn bảo ôn đường ống phân phối hơi đều bị hỏng dẫn đến rò rỉ hơi, gây thất thoát nhiệt lớn làm gia tăng chi phí năng lượng

+ Nhiệt độ khói thải ở đuôi lò cao nhưng chưa có giải pháp tận dụng mà thải toàn bộ ra môi trường bên ngoài gây nên tình trạng lãng phí năng lượng

+ Không khí cấp cho quá trình cháy chưa được gia nhiệt hoặc được gia nhiệt nhưng nhiệt độ tăng lên không đáng kể

+ Một số nhà máy có sử dụng lò hơi với nhiên liệu là hỗn hợp giữa than, trấu, vỏ hạt điều…thì tỷ lệ trộn nhiên liệu chưa được tính toán và điểu chỉnh sao cho tối ưu nhất

12

+ Nhiệt độ khói thải lò hơi cao (250÷3000C), nồng độ bụi sau ống khói thường cao hơn mức cho phép, gây ô nhiễm môi trường về mặt phát thải nhiệt + Công tác t chức, vận hành lò hơi chưa tốt

Với những thực trạng nói trên, vấn đề đặt ra cho các doanh nghiệp, nhà máy, các cơ sở sản xuất là phải thực hiện đánh giá hiện trạng sử dụng năng lượng của đơn vị mình bằng hình thức kiểm toán năng lượng

Vậy kiểm toán năng lượng là gì? Vì sao phải kiểm toán năng lượng?

Kiểm toán năng lượng là cốt lõi cho một chương trình tối ưu hóa hiệu quả

Đó là sự phân tích việc sử dụng năng lượng một cách toàn diện tại cơ sở sản xuất để có được những thông tin cần thiết

Để sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trước tiên cần đánh giá đúng hiện trạng sử dụng năng lượng

Mục tiêu của kiểm toán năng lượng là đánh giá thực trạng sử dụng năng lượng, sau đó xác định các giải pháp giảm tiêu thụ năng lượng, giảm các chi phí vận hành

Kiểm toán năng lượng giúp giảm tiêu hao năng lượng tại các hệ thống sản xuất và sinh hoạt trong khi vẫn duy trì hoặc cải thiện công suất dây chuyền, năng suất lao động, sức khỏe con người, an toàn môi trường sống, môi trường làm việc

Kiểm toán năng lượng tập trung xác định cơ hội tiết kiệm năng lượng và tiềm năng cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng

Quá trình kiểm toán năng lượng gồm hai hoạt động riêng rẽ nhưng lại có mối quan hệ mật thiết với nhau Đó là kiểm toán năng lượng sơ bộ và kiểm toán năng

lượng chi tiết [4]

1.3.2 Lò hơi trong ngành dệt may

Công nghệ dệt may có vai trò đáng kể trong nền kinh tế của các nước phát triển và nó là một trong những ngành quan trọng nhất của các nước đang phát triển và chậm phát triển vì ngành dệt may không chỉ mang lại nguồn thu nhập

Tuy là ngành mang lại kim ngạch xuất khẩu cao nhưng hiện nay ngành kinh

tế thu hút được nhiều lao động này vẫn nằm trong tình trạng lấy công làm lãi, vì hiệu quả kinh tế không cao Chi phí về điện và nhiệt khá cao, qua khảo sát ngành dệt may đang lãng phí năng lượng khoảng 20% - 25%, trong đó chi phí về nhiệt chiếm khoảng 12% Để cùng làm ra một sản phẩm có giá trị như nhau nhưng các doanh nghiệp Việt Nam phải tiêu tốn năng lượng gấp 1,5 – 1,7 lần so với các doanh nghiệp của Trung Quốc, Thái Lan Như vậy, nếu có các giải pháp tiết kiệm và sử dụng năng lượng một cách hiệu quả thì các ngành công nghiệp

có sử dụng nhiệt nói chung và ngành dệt may nói riêng sẽ tiết kiệm được một

khoản chi phí không hề nhỏ [10]

Thực tế cho thấy đã có rất nhiều công ty, nhà máy, xí nghiệp sản xuất đã áp dụng thành công các giải pháp tiết kiệm năng lượng và đem lại hiệu quả kinh tế khá cao Các bảng dưới đây là những số liệu thực tế về hiệu quả kinh tế của các công ty khi áp dụng một số giải pháp tiết kiệm năng lượng:

Bảng 1.1: Hiệu quả kinh tế khi thu hồi nước ngưng ở HTX Dệt – May Duy

Trinh [11]

3 Lượng nhiên liệu tiết kiệm được trong 1 giờ 9,6 kg/h

6 Lượng nhiên liệu tiết kiệm trong một năm 24.567 kg

14

8 Số tiền tiết kiệm trong một năm 37,83 Triệu đồng

Bảng 1.2: So sánh hiệu quả kinh tế khi sử dụng sóng siêu âm để xử lý cáu

cặn trong lò hơi thay thế biện pháp sử dụng hóa chất ở Công ty dệt Sài Gòn [11]

Biện pháp sử dụng hóa chất

đồng

2 Lượng nhiên liệu sử dụng trong một năm 64.800.000 lít

Biện pháp sử dụng sóng siêu âm

đồng

6 Lượng nhiên liệu sử dụng trong một năm 62.856.000 lít

8 Lượng nhiên liệu tiết kiệm được trong 1 năm 1.944.000 lít

9 Số tiền tiết kiệm được trong một năm 29,16 Tỷ đồng

Nhận xét: Qua bảng so sánh trên chúng ta thấy được lợi ích thu được từ

những giải pháp tiết kiệm năng lượng, chúng không những tiết kiệm được chi phí sản xuất nhằm hạ giá thành sản phẩm, tăng sức cạnh tranh mà còn giảm bớt chi phí đầu tư cho các công trình cung cấp năng lượng, giảm sự phát sinh chất thải và bảo vệ tài nguyên môi trường

Như vậy để thực hiện tiết kiệm năng lượng trong lò hơi chúng ta phải thực

hiện các giải pháp như sau [11]:

15

- Kiểm soát hệ số không khí thừa: Mục đích cuối cùng của việc kiểm soát

mức độ không khí thừa là phải xác lập được một quy trình kiểm soát lượng không khí thừa và xác định hiệu quả của quá trình này Muốn vậy cần phải xác định nồng độ O2 trong khói thải nhờ sử dụng bộ phân tích khói hoặc máy phân tích O2 (có thể đo liên tục mà không cần lấy mẫu khói thải) Để đạt được hiệu quả kinh tế cao nhất trong việc kiểm soát hệ số không khí thừa thì cần phải lưu ý các vấn đề sau:

+ Vỏ bọc lò và ống khói phải kín và không có nguồn gió khác luồn vào hoặc thoát ra

+ Bộ đốt phải hoạt động tốt

- Kiểm soát nhiệt độ khói thải: Nhiệt độ khói thải ảnh hưởng rất lớn đến

hiệu suất lò hơi Nhiệt độ khói thải càng cao thì t n thất nhiệt q2 càng lớn Tuy nhiên khi nhiệt độ khói thải quá thấp sẽ gây đọng sương hơi nước và hơi axitsunfuric trong khói, gây ra hiện tượng ăn mòn ở bề mặt đốt phần đuôi Vì vậy để duy trì nhiệt độ khói thải tối ưu trong vận hành cần phải tiến hành các biện pháp sau:

+ Thường xuyên vệ sinh các bề mặt đốt lò hơi

+ Duy trì hệ số không khí thừa ở mức tối ưu

+ Phân tích nước cấp thường xuyên để có biện pháp hiệu chỉnh kịp thời chất lượng nước cấp nhằm tránh hiện tượng đóng cáu trên các bề mặt truyền nhiệt làm cản trở truyền nhiệt

+ Phải kiểm tra nồng độ oxy trước và sau bộ sấy không khí mỗi tháng để kiểm tra độ kín của bộ sấy

- Thu hồi nước ngưng: Việc thu hồi nước ngưng sẽ là cơ hội tối ưu hóa hoạt

động của lò hơi và mang lại cơ hội tiết kiệm sau:

+ Giảm lượng nước b sung do đó giảm được chi phí cho việc xử lý nước cấp cho lò hơi

+ Giảm nồng độ tạp chất trong nước lò do đó giảm lượng nước xả đáy và giảm năng lượng tiêu hao cho xả đáy

16

+ Tận dụng được lượng nước ngưng để nâng cao được nhiệt độ nước cấp mà không tốn thêm năng lượng

+ Có khả năng nâng cao công suất mà không cần cung cấp thêm năng lượng

- Sản xuất hơi bằng nhiệt thải: Các lò hơi công suất nhỏ được thiết kế trước

đây thường có nhiệt độ khói thải rất cao do người ta chưa quan tâm đến vấn đề tiết kiệm năng lượng Vấn đề đặt ra là xác định được phương cách tận dụng nhiệt trong khói thải một cách hợp lý, kinh tế Các phương cách tận dụng nhiệt như sau:

+ Sản xuất hơi bằng cách lắp thêm bộ phận sinh hơi sử dụng khói thải ở đầu

ra của buồng đốt

+ Lắp đặt thiết bị hâm dầu để cung cấp cho lò hơi

Tuy nhiên trong thực tế phần lớn các quy trình công nghệ đều cần hơi nước nên biện pháp thường áp dụng nhất là thiết bị sinh hơi bằng nhiệt khói thải không có buồng đốt

- Gia nhiệt nước cấp cho lò: Gia nhiệt nước cấp cho lò hơi sẽ giảm được

lượng oxy trong nước, do đó giảm được sự ăn mòn Có thể sử dụng một trong các phương pháp sau:

+ Tái sử dụng nước ngưng

+ Đặt bộ hâm nước của lò hơi

+ Sử dụng các quá trình trao đ i nhiệt khác

- Bảo ôn (cách nhiệt) cho lò hơi: Cần phải kiểm tra thường xuyên lớp bảo

ôn và phải tiến hành b sung, sữa chữa kịp thời để giảm t n thất do tỏa nhiệt ra môi trường

Tuy nhiên, khi bọc cách nhiệt cần phải xác định được chiều dày tối ưu của lớp cách nhiệt

- Thay thế lò hơi: việc thay thế lò hơi sẽ mang lại hiệu quả kinh tế và tiết

kiệm năng lượng trong các trường hợp sau:

+ Lò hơi đang sử dụng cũ và có hiệu suất thấp thì thay bằng lò hơi có hiệu suất cao hơn

17

+ Lò hơi có công suất không phù hợp (lớn hơn so với yêu cầu) sẽ khởi động lâu hơn, luôn chạy non tải nên hiệu suất sẽ thấp hơn, tiêu tốn nhiều nhiên liệu hơn

+ Thay thế bằng lò hơi đốt các loại phụ phẩm phế thải từ nông nghiệp, như nhiên liệu sinh khối, các chất thải như trấu, vỏ cà phê sẽ góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đồng thời góp phần tiết kiệm năng lượng truyền thống đang

ngày càng cạn kiệt [11]

18

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG HƠI TRONG

CÔNG NGHIỆP

2.1 Công nghệ sản xuất hơi

Trong công nghiệp người ta sử dụng rất nhiều loại lò hơi với kiểu dáng và năng suất khác nhau phù hợp với từng mục đích sử dụng Nhưng đa phần hơi được sử dụng đều là hơi bão hòa vì nó có tính n định cao, nhiệt độ và áp suất phù hợp với nhiều quy trình công nghệ Các loại lò hơi thường được sử dụng trong công nghiệp như:

2.1.1 Lò hơi ống lò và ống lửa

a Lò hơi ống lò

Lò hơi đơn giản nhất có một bình hình trụ, khói đốt nóng ngoài bình Để tăng

bề mặt truyền nhiệt của lò, người ta có thể tăng số bình của lò

Ưu điểm:

+ Không đòi hỏi nhiều về bảo ôn buồng lửa

+ Có thể tích chứa nước lớn

Nhược điểm:

+ Khó tăng bề mặt truyền nhiệt theo yêu cầu công suất

+ Có sản lượng hơi bé khoảng 2÷2,5 t/h

b Lò hơi ống lửa

Trong loại lò này ống lò được thay bằng ống lửa với kích thước bé hơn (50÷150 mm) Nồi hơi ống lửa thường được sử dụng với công suất thấp và trung bình Nhiên liệu sử dụng cho lò hơi là nhiên liệu lỏng hoặc khí Có cấu tạo như hình 2.1

Ưu điểm: có những ưu điểm n i bật hơn lò hơi ống lò

+ Bề mặt truyền nhiệt lớn hơn lò hơi ống lò

+ Hạn chế tăng công suất và chất lượng hơi theo yêu cầu

+ Khó khử cáu bẩn do tro bám vào bề mặt ống

+ Hiệu suất nồi không cao

2.1.2 Lò hơi ống nước

Ở lò hơi ống nước, nước cấp qua các ống đi vào tang lò hơi, nước được đun nóng bằng khí cháy và chuyển thành hơi ở khu vực đọng hơi trên tang nồi hơi Cấu tạo như hình vẽ 2.2 dưới đây:

+ Sửa chữa dễ dàng do buồng lửa tương đối rộng

+ Hiệu suất cháy cao do sử dụng thông gió cưỡng bức, cảm ứng và cân bằng

21

cung cấp Van cấp nước (3) để cấp nước vào nồi hơi; (5) buồng lửa; ghi lò (4) cố định, đỡ nhiên liệu cháy, đồng thời có khe hở để không khí cấp từ (6) buồng cấp không khí và nhận tro, xỉ; cửa gió (7) và cửa cấp nhiên liệu (8); ống khói (9) Nguyên lý làm việc: Than được đưa vào trên ghi gặp lớp nhiên liệu đang cháy sẽ nhận nhiệt và nhiệt độ tăng lên, nước trong nhiên liệu bay hơi, nhiên liệu khô dần Tiếp theo là chất bốc thoát ra gặp oxy trong không khí sẽ bốc cháy Nhiên liệu khi đạt đến nhiệt độ cháy sẽ bốc cháy Các loại than ít chất bốc (than gầy, than antraxit quá trình cháychủ yếu diễn ra trên mặt ghi, các loại dễ cháy khác thì cháy trong buồng lửa Để duy trì quá trình cháy người ta cấp không khí

từ dưới ghi lên Hiệu suất cháy của nhiên liệu phụ thuộc vào tỷ lệ giữa khí và nhiên liệu, chiều dày lớp nhiên liệu trên ghi Chiều dày lớp nhiên liệu được lựa chọn theo loại nhiên liệu sử dụng Theo kinh nghiệm thiết kế vận hành lò hơi dạng này thì than antraxit với kích thước hạt từ 2-5 mm lớp than trên ghi cố định dày từ 60-120 mm; than don tối đa khoảng 200 mm, than bùn khoảng từ 300-

900 mm, gỗ bã mía khoảng 600-1500 mm

Hình 2.3: Lò hơi đốt thủ công [3]

Ưu điểm: Do cấu tạo rất đơn giản, không có các chi tiết chuyển động, nên rẻ

tiền Vận hành dễ dàng, đơn giản, luôn có lớp tro xỉ trên mặt ghi ngăn cách lớp than cháy nên ghi lò ít bị hư hỏng

22

Nhược điểm: Công suất bị hạn chế (nhỏ hơn 2 T/h); Hiệu suất thấp và khó

nâng cao Vận hành nặng nhọc

2.1.4 Lò hơi công nghiệp loại ghi xích

Thuộc loại lò hơi công suất nhỏ hoặc trung bình Cấu tạo thân lò gồm 2 loại: loại t hợp ống nước và ống lửa công suất từ 1-6 tấn/h và loại ống nước có công suất 6-50 tấn/h

Cấu tạo gồm: trống (1), van hơi chính (2), đường cấp nước (3), ghi lò dạng

xích (4), buồng lửa (5), hộp tro xỉ (6), hộp gió (7) cấp gió cấp 1 qua ghi cho lớp nhiên liệu trên ghi, phễu than (8), ống khói (9), bộ sấy không khí (10), quạt (11), quạt khói (12), bộ hâm nước (13), dàn ống nước xuống (14), ống góp dưới (15), dàn ống nước lên (16), dãy phestôn (17) và bộ quá nhiệt (18)

Nguyên lý làm việc của lò hơi ghi xích: Than từ phễu cấp than được rót lên ghi với một chiều dày được điều chỉnh sẵn và chuyển động cùng ghi vào buồng lửa Tại đây nhiên liệu nhận được nhiệt bức xạ từ ngọn lửa, vách tường, cuốn lò Nhiên liệu được sấy nóng, khô dần và chất bốc thoát Chất bốc và cốc cháy tạo thành tro xỉ và được gạt xỉ thải ra ngoài Chiều dày lớp nhiên liệu trên mặt ghi cũng được lựa chọn hợp ly cho mỗi loại nhiên liệu Ví dụ: Than cám antraxit, than đá: 150-200 mm; than nâu 200-300 mm; than bùn 700-1000 mm; củi gỗ 400-600 mm; Không khí cấp vào buồng lửa thường chia thành gió cấp 1 cấp từ dưới ghi lên và gió cấp 2 cấp phía trên lớp nhiên liệu Tỷ lệ giữa gió cấp 1 và cấp 2 cũng được tính toán lựa chọn phù hợp Thông thường gió cấp 2 chiếm

khoảng 8-15%, tốc độ gió cấp 2 ra khỏi vòi phun thường khá cao từ 50-80 m/s

+ Cấp than và thả xỉ hoàn toàn tự động

+ Hoạt động với nhiệt độ và áp suất n định

+ Có thể đốt được nhiều loại nhiên liệu khác nhau

+ Vận hành, bảo trì đơn giản

+ Có thể đáp ứng theo nhiều chế độ hơi

Nhược điểm:

+ Công suất lò vẫn hạn chế (dưới 100 tấn/h)

+ Yêu cầu về nhiên liệu cao, đặc biệt là độ ẩm không được vượt quá 20%, độ tro cũng không được vượt quá 20-25%, nhiệt độ nóng chảy của tro xỉ cũng không được quá thấp Nếu thấp hơn 1200 0C tro xỉ nóng chảy sẽ bọc các hạt than chưa cháy

+ Kích cỡ hạt cũng đòi hỏi cao, không được quá lớn hoặc quá nhỏ

2.1.5 Lò hơi LHG

Lò hơi LHG là loại lò hơi đang được sử dụng khá nhiều ở nước ta, do Trung Quốc chế tạo Có cấu tạo như hình vẽ 2.5

24

Lò hơi LHG gồm các bộ phận sau:

1- Thân nồi; 2- Hộp lửa có lót

lớp bảo vệ gạch chịu lửa;

3- Chùm ống lửa; 4- Hộp khói;

5- Buồng lửa; 6- Ống lửa lớn;

7- Ghi lò; 8- Cửa lò; 9- Ống khói

10- Cửa người chui;

11- Vành sắt bảo vệ đáy nồi

Ưu điểm:

+ Làm việc tương đối n định, do

lò hơi có dung tích chứa nước và

mm, gia công đòi hỏi máy ép công suất lớn

+ Hiệu suất khó nâng cao do q2 khó giảm vì tkt cao (khoảng 3000C), q4 cao

do thể tích buồng lửa bị hạn chế và ghi lò cố định vốn có mâu thuẫn giữa thông gió và lọt nhiên liệu, đồng thời t n thất nhiệt q5 từ các hộp lửa 2, hộp khói khá lớn

+ Nồng độ bụi sau ống khói thường cao hơn mức cho phép Ngoài ra, còn gây ô nhiễm môi trường về mặt phát thải nhiệt, nhiệt độ khói thải > 2500C

+ Không có tuần hoàn mà chỉ có đối lưu tự nhiên

2.2 Phân tích quá trình cháy của nhiên liệu trên ghi cố định

Nhiên liệu mới đưa vào trên lớp nhiên liệu cũ đang cháy Ở đây, nó được sấy nóng cho tới lúc bốc cháy chủ yếu nhờ nguồn nhiệt đối lưu của sản phẩm cháy

Hình 2.5: Lò hơi LHG [1]

để oxy hóa cacbon, tạo thành CO và CO2, dưới tác dụng của nhiệt độ cao CO2 bị cacbon hoàn nguyên thành CO Vì vậy theo chiều đi lên lượng CO2 giảm dần còn lượng CO tăng lên Do đó phản ứng hoàn nguyên là phản ứng thu nhiệt, nên nhiệt độ cũng giảm dần theo chiều cao và được thể hiện cụ thể trên hình 2.6 [13]

Hình 2.6: Giản đồ quá trình cháy trên ghi cố định [13]

1- Vùng ngọn lửa trên lớp; 2- Vùng nhiên liệu mới; 3- Vùng cháy cốc; 4- Vùng tạo xỉ

26

Kích thước của vùng oxy hóa và vùng hoàn nguyên phụ thuộc chủ yếu vào tính chất nhiên liệu (chất bốc, cỡ hạt, độ tro), vào chiều dày lớp nhiên liệu và vào chế độ nhiệt độ của buồng lửa Để nhiên liệu cháy được hoàn toàn với suất sinh nhiệt cao nhất thì cần phải giảm tới mức tối thiểu thành phần CO trong sản phẩm cháy, nghĩa là giảm tới mức tối thiểu chiều dày của lớp hoàn nguyên Lớp nhiên liệu càng dày thì lớp hoàn nguyên càng lớn, t n thất nhiệt càng nhiều Nhưng lớp nhiên liệu quá mỏng thì nhiệt thế thể tích trên ghi sẽ bé, nhiệt lượng sinh ra sẽ thấp, điều kiện bốc cháy nhiên liệu sẽ bị xấu đi

Việc đưa nhiên liệu vào buồng lửa có tính chất định kỳ nên quá trình cháy của nhiên liệu cũng xảy ra định kỳ Chu kỳ cháy phụ thuộc vào tính chất nhiên liệu và cấu tạo buồng lửa, thường kéo dài từ 5÷10 phút Trong toàn bộ một chu

kỳ cháy, yêu cầu không khí cấp cho các giai đoạn cháy khác nhau Được thể hiện qua hình 2.7 [13]

Hình 2.7: Đặc tính về không khí trong một chu kỳ cháy nhiên liệu [13]

Ta thấy càng về cuối giai đoạn cháy, các đường cong 1, 2 càng giảm dần đi

do yêu cầu về không khí giảm Nhưng thực tế nếu không khí đưa vào lò không được điều chỉnh thì sẽ biểu thị theo đường cong 3, có xu hướng tăng dần về cuối

1- Biểu thị lượng không khí lý thuyết cần thiết

2- Lượng không khí cần để cháy cốc

3- Lượng không khí đưa vào khi không có điều chỉnh

4- Lượng không khí đưa vào khi

mở cửa lò

27

chu kỳ do lớp nhiên liệu cháy kiệt dần và làm giảm trở lực trên đường không khí

đi qua Như vậy, sẽ có một phần không khí thừa (vùng A) Mặt khác, do việc tiếp xúc giữa nhiên liệu và không khí không đầy đủ nên lượng không khí thực tế

có thể sử dụng được lại xảy ra theo đường cong 5, nghĩa là vẫn có vùng thiếu không khí (vùng B) Đường cong 4 biểu thị lượng không khí đưa vào đã tăng lên đột ngột do lùa trực tiếp qua cửa lò khi mở cửa để nạp nhiên liệu

Qua đồ thị về đặc tính không khí của một chu kỳ cháy ta thấy việc cung cấp không khí bằng phương pháp điều chỉnh có nhược điểm là ở đầu chu kỳ cháy lượng không khí cần nhiều thì lại cung cấp ít, gây t n thất q3 Ở cuối chu kỳ cháy, lượng không khí cần ít lại cung cấp nhiều làm tăng t n thất do khói thải q2 Qua việc phân tích cấu tạo và quá trình làm việc của buồng lửa ghi thủ công

ta thấy có những ưu nhược điểm sau:

+ Do thao tác bằng tay nên cường độ lao động của công nhân đốt lò còn cao

vì vậy đòi hỏi phải hạn chế kích thước của buồng lửa Do đó, hạn chế công suất của buồng lửa

+ Nhiên liệu cung cấp vào buồng lửa có tính chất định kỳ làm cho sản lượng hơi sản xuất bị dao động

+ Mỗi lần nạp nhiên liệu vào phải mở cửa lò, do đó không khí lạnh lọt vào buồng lửa nhiều, làm giảm nhiệt nhiệt độ buồng lửa, ảnh hưởng đến quá trình cháy và truyền nhiệt, đồng thời làm cho các phần tử tiếp xúc với ngọn lửa (kim

Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất lò hơi, nhưng có thể phân thành

3 yếu tố chính: thiết bị lò, chế độ vận hành và chất lượng nhiên liệu Ở đây chúng ta sẽ phân tích 2 yếu tố chủ yếu là thiết bị lò và chế độ vận hành Yếu tố nhiên liệu phụ thuộc vào khách quan, tốt nhất là dùng nhiên liệu có đặc tính gần với nhiên liệu thiết kế

2.3.1 Ảnh hưởng của thiết bị lò lên hiệu suất và biện pháp khắc phục

+ Các bề mặt truyền nhiệt như: các dàn ống sinh hơi, dàn ống quá nhiệt, dàn ống bộ hâm và bộ sấy không khí Khi các bề mặt chịu nhiệt này bị bám bẩn hoặc đóng cáu cặn sẽ dẫn đến hệ số truyền nhiệt kém, nhiệt độ khói thải cao, t n thất nhiệt q2 tăng, dẫn đến hiệu suất lò giảm

Biện pháp khắc phục: Vệ sinh định kỳ các bề mặt chịu nhiệt, xử lý cáu cặn đường ống và sử dụng nước cấp cho lò đạt tiêu chuẩn thiết kế

+ Thân lò và đuôi lò: khi thân lò và đuôi lò không kín, gió lạnh sẽ lọt vào buồng lửa và đuôi lò làm tăng hệ số không khí thừa Ngoài ra, nó còn làm cho quá trình cháy không n định

Biện pháp khắc phục: thường xuyên kiểm tra độ lọt gió vào buồng lửa và đuôi lò để xác định điểm rò lọt gió và có các biện pháp xử lý kịp thời

+ Quạt gió: Khi quạt gió không đủ năng suất và áp lực sẽ dẫn đến hiện tượng thiếu gió cấp vào lò Điều này dẫn tới hiện tượng cháy không hoàn toàn về hóa học, t n thất q3, q4 tăng cao, hiệu suất lò và công suất lò đều suy giảm

Biện pháp khắc phục: Định kỳ đo năng suất và áp lực của quạt xem có đủ năng lực hay không Nếu không đủ phải tìm nguyên nhân có thể do roto quạt hoặc do lắp đặt không đạt yêu cầu kỹ thuật

29

+ Vòi đốt dầu hoặc khí: Đối với lò hơi đốt dầu hoặc khí vòi phun ảnh hưởng rất lớn đến quá trình cháy Khi vòi phun bị mài mòn, bị bám bẩn hoặc tắc cục bộ thường dẫn đến khả năng tán sương kém hoặc hỗn hợp với gió không tốt Dẫn đến giảm hiệu suất lò

Biện pháp khắc phục: Định kỳ vệ sinh, kiểm tra vòi đốt, nếu không đạt yêu cầu thì phải thay thế

+ Hệ thống bảo ôn: Gồm thân lò, đường khói, đường ống hơi, nước nóng, dầu nóng nếu không đạt yêu cầu sẽ dẫn đến tăng t n thất ra môi trường xung quanh q5 Thiết bị bảo ôn tốt phải đảm bảo bề mặt ngoài có nhiệt độ < 500C + Đối với lò hơi đốt than công suất nhỏ cần lưu ý về ghi lò Nếu bề mặt ghi không đạt yêu cầu kỹ thuật sẽ dẫn đến hiện tượng lọt than qua ghi nhiều hoặc phân phối gió không đều Điều này dẫn đến tăng t n thất nhiệt cơ học q4, làm hiệu suất lò suy giảm

Biện pháp khắc phục: Kiểm tra, thay thế kịp thời các bề mặt ghi bị rụng hoặc

bị hỏng

2.3.2 Ảnh hưởng của chế độ vận hành lò đến hiệu suất lò hơi

Thông thường các lò hơi công suất bé được trang bị rất ít đồng hồ đo các thông số vận hành lò như: Lưu lượng hơi sản xuất, lưu lượng nhiên liệu tiêu thụ, lưu lượng gió cấp vào lò, nồng độ O2 trong khói thải, nhiệt độ khói thải Hơn nữa công nhân vận hành thường chỉ quan tâm vận hành an toàn chứ ít khi quan tâm đến việc vận hành sao cho kinh tế nhất – hiệu suất cao nhất

Chế độ vận hành tối ưu thể hiện ở những mặt sau:

+ Lò vận hành ở chế độ thiếu gió hoặc thừa gió: Khi vận hành ở chế độ thiếu gió, t n thất nhiệt cháy không hoàn toàn về mặt hóa học (q3) và cơ học (q4) tăng cao Khi vận hành ở chế độ thừa gió sẽ tăng t n thất theo khói thải q2 và năng lượng điện tiêu tốn cho quạt gió, quạt khói Trong cả 2 trường hợp đều làm giảm hiệu suất lò

30

+ Phân phối gió không hợp lý: Việc phân phối gió không hợp lý với từng giai đoạn gây ra hiện tượng thiếu gió cục bộ khu vực này nhưng lại thừa gió cục bộ ở khu vực khác Điều này làm tăng t n thất nhiệt q2, q3 và q4

Để hiểu rõ hơn về vấn đề này chúng ta sẽ đi tìm hiểu và phân tích việc sử dụng năng lượng đối với khu vực lò hơi của 2 công ty dưới đây:

2.4 Các số liệu thực tế trong việc sử dụng hơi của một số hộ tiêu thụ

Vì điều kiện thời gian không cho phép nên trong bài luận văn này tôi chỉ đưa

số liệu thực tế trong việc sử dụng hơi của một vài nhà máy đã khảo sát

2.4.1 Công ty cổ phần bia VIAN

Địa chỉ: Đường C Loa – Xã Uy Nỗ - Đông Anh – Hà Nội

Sản phẩm chính: chuyên sản xuất kinh doanh nước giải khát như: Bia hơi, bia chai, nước đá viên, nước khoáng đóng chai

Sơ đồ dây chuyền công nghệ và quy trình sản xuất bia của công ty được mô

tả trong hình vẽ sau:

Năng lượng sử dụng Quy trình thực hiện Thiết bị tiêu thụ năng lượng chính

Chiếu sáng Điện

Hơi

Nồi cháo, nồi Malt, nồi hoa

Chiếu sáng Cầu trục Điện

Hơi

Tank Chiếu sáng

31

Nhận xét:

+ Công ty đã quan tâm đến các vấn đề năng lượng, đã có các văn bản chính sách về tiết kiệm và sử dụng năng lượng hiệu quả Tuy nhiên, chưa đề ra các mục tiêu về việc xây dựng bộ phận quản lý năng lượng, chưa có hệ thống theo dõi giám sát chi tiết tại các phân xưởng

+ Chủ yếu các hoạt động về quản lý năng lượng mới dừng lại ở những ghi chép của cán bộ vận hành, vấn đề t chức và tuyên truyền còn kém do ban quản

lý năng lượng làm việc không thường trực, cán bộ quản lý năng lượng còn kiêm nhiệm nhiều việc nên chưa quan tâm đến vấn đề đào tạo và tuyên truyền

 Tình hình tiêu thụ và chi phí năng lượng cho từng dạng năm 2012

Bảng 2.1: Tình hình tiêu thụ và chi phí năng lượng cho từng dạng năm 2012 [6]

Điện năng 1.512.600 kWh 1.853.618.600 81,46

T ng 2.275.547.600 100,00

 Các thiết bị tiệu thụ năng lượng chính:

Trong công ty có rất nhiều thiết bị tiêu thụ năng lượng nhưng trong bài luận

văn này chúng ta chỉ tìm hiểu về “Lò hơi và hệ thống cung cấp hơi”

Hiện tại công ty đang sử dụng 2 lò hơi với công suất 2 tấn hơi/giờ để cung cấp hơi cho toàn nhà máy Hai lò hơi đốt than này đã được sử dụng được khoảng gần 10 năm Dưới đây là thông tin chi tiết về 2 lò hơi của công ty:

32

Hình 2.9: Hình ảnh lò hơi ống nước [6]

ảng 2.2: Th ng số thuật và th ng tin hai lò hơi

Loại lò hơi (kiểu ống nước) LT2/8E LT2/8E2 Công suất thiết kế (Tấn/giờ) 2T/h 2T/h

Thông số hơi ( 0C, Bar) 1740C/6 bar 1750C/6 bar

Đã lắp đặt thiết bị TKNL chưa? Chưa Chưa

Nồi Malt

CIP

Nồi Cháo

Hình 2.10: Sơ đồ hệ thống cung cấp hơi

1- Bộ quá nhiệt

2- Bộ hâm nước

3- Bộ sấy không khí

4- Dàn ống sinh hơi

33

Tùy nhu cầu sử dụng các lò được vận hành sao cho đáp ứng nhu cầu của các khu vực sử dụng hơi Hơi sinh ra có áp suất và nhiệt độ cao được đưa chung vào bình góp có thể tích 2m3 Từ bình góp hơi được phân phối đến các khu vực tiêu thụ Chủ yếu hơi được sử dụng trong quá trình nấu bia và CIP sản phẩm

 Nhận diện tiềm năng tiết kiệm cho lò hơi:

Theo khảo sát sơ bộ thì khu vực lò hơi có tiềm năng tiết kiệm nhất Sử dụng tia hồng ngoại và cặp nhiệt độ ta đo được kết quả như sau:

Bảng 2.3: Kết qua kiểm tra, đo đạc khu vực lò hơi

8 Nhiệt độ nước ngưng xả thải oC 90 - 95

Từ kết quả đo trên ta thấy nhiệt độ khói lò cao chưa được tận dụng gây lãng phí về mặt năng lượng rất lớn dự kiến đề xuất giải pháp lắp bộ gia nhiệt nước cấp ở đuôi lò

Ngoài ra, nồng độ O2 trong khói thải cao hơn nhiều so với khuyến nghị (nồng độ O2 trong khói thải 6,1-7,9% đối với lò hơi đốt than) chứng tỏ lượng than tiêu hao lớn và đây cũng là một trong những nguyên nhân gây ra hiện tượng van an toàn thường xuyên được xả ra ngoài gây lãng phí lớn cần kiểm soát lượng không khí cấp cho lò phù hợp để quá trình vận hành được tối ưu hơn

Dự kiến đề xuất giải pháp lắp biến tần điều chỉnh hoạt động hệ thống quạt hút lò hơi để điều chỉnh lượng hơi theo nhu cầu và giảm tỷ lệ không khí dư

34

Mặt khác, trên các đường ống phân phối hơi tại bộ phận thanh trùng sản phẩm và vỏ bình chứa nước ngưng tại bộ phận lò hơi đã được sử dụng lâu năm Tuy nhiên, chưa được bảo ôn vì thế đang xảy ra hiện tượng rò rỉ hơi, gây thất thoát nhiệt lớn làm gia tăng chi phí năng lượng của công ty

Dự kiến đề xuất giải pháp bảo ôn đường ống phân phối hơi tại bộ phận thanh trùng sản phẩm và bình chứa nước ngưng để nâng cao chất lượng đường ống và

vỏ bình chứa để giảm thất thoát nhiệt, nâng cao hiệu suất sử dụng hơi

 Đề xuất các giải pháp tiết kiệm năng lượng cho khu vực lò hơi

+ Bảo ôn lại hệ thống đường ống phân phối hơi tại bộ phận thanh trùng sản phẩm và bảo ôn lại bình chứa nước ngưng tại bộ phận lò hơi đảm bảo quá trình cung cấp hơi

+ Lắp 2 bộ gia nhiệt nước cấp ở đuôi lò hơi nhằm tận dụng khói thải có nhiệt

độ cao gia nhiệt cho nước cấp từ đó tiết kiệm nhiên liệu đốt cho lò hơi

2.4.2 Nhà máy chế biến thức ăn thủy sản

Địa chỉ: TP Vinh – Nghệ An

Sản phẩm chính là thức ăn cho Tôm và Cá

Những nét cơ bản về nhà máy:

+ T ng công suất thiết kế 220.000 tấn/ năm, gồm 3 phân xưởng

+ Nhà máy có 3 lò hơi chạy nhiên liệu rắn (than, trấu, vỏ hạt điều) Do tình hình suy thoái nên hiện nay chỉ chạy 1 lò với công suất thiết kế là 15 tấn/h + Sản phẩm chính là cám cá và cám tôm Cám cá lại bao gồm nhiều loại cá khác nhau Tương tự vậy, cũng có nhiều loại thức ăn cho tôm khác nhau

Sơ đồ dây chuyền công nghệ và quy trình sản xuất cám cùng với hệ thống hơi

35

Mixer 2

DE Cooler

Mixer 2

EX

DE Cooler

0,5÷0,6 t/h 1,5÷2 bar

Condensate

Notes:

BIN: Raw material bin

DE: Dryer and Cooker

HDB: Holding bin before

drying and cooking

DE: Dryer and Cooker

36

Hình 2.12: Sơ đồ quy trình sản xuất cám cá cùng với hệ thống hơi [7]

 Tình hình tiêu thụ và chi phí năng lượng cho từng dạng năm 2012

Bảng 2.4: Tình hình tiêu thụ và chi phí năng lượng cho từng dạng năm 2012 [7]

Điện 28.775.200 kWh 38.271,016 1.330 VND/kW

Trấu ép viên 164.827 GJ 13.059,078 79.229 VND/GJ

Vỏ hạt điều 34.311 GJ 3.313,584 96.575 VND/GJ

 Thực tế tốt nhất quan sát được tại nhà máy

+ Nhà máy đã lắp đặt bộ thu hồi nhiệt từ khí thải để hâm nóng nước cấp vào

lò và khí vào lò

+ Nhà máy cũng có thu hồi nước ngưng để tái sử dụng nước và tận dụng nhiệt Nước cấp vào lò gồm có nước mát từ hệ thống cấp nước, nước ngưng thu hồi được đưa vào cùng một bể chứa, sau đó nước từ bể này trước khi vào lò sẽ được tăng nhiệt độ tại bộ thu hồi nhiệt từ khí thải

+ Nhà máy đã trang bị máy đo khí thải xách tay khá tốt (TESTO 350XL), có thể lấy nhiều thông số từ khí thải

+ Nhà máy đã có ý thức trộn các loại nhiên liệu theo tỷ lệ, nhưng chưa tính toán tối ưu

 Các cơ hội tiết kiệm năng lượng

+ Tăng hiệu suất lò hơi bằng cách dùng biến tần điều khiển quạt gió lò Bằng cách điều khiển quạt gió lò và quạt hút khói qua tín hiệu hàm lượng oxy trong khí thải, có thể làm giảm hàm lượng oxy này xuống, đồng thời bảo đảm lượng

CO đạt tiêu chuẩn môi trường

37

+ Xác định tỷ lệ phối trộn nhiên liệu tối ưu và có thể thay đ i nhiên liệu nếu cần thiết

+ Sửa chữa bẫy hơi bị hư hỏng và khắc phục rò rỉ hơi

+ Lắp đặt van điện từ điều khiển cấp hơi tự động cho các hệ thống sấy cám (nhiệt độ sấy cám duy trì ≤ 1000C)

+ Lắp đặt công tơ hơi, ghi nhật ký vận hành hàng ngày để phát hiện và xử lý nhanh các vấn đề trong hệ thống hơi

+ Các bẫy hơi cần được kiểm tra thường xuyên để tránh hiện tượng không tách được hơi và nước ngưng làm mát cho hơi nước xuất hiện trong đường ống nước ngưng, gây t n thất hơi

2.4.3 Kết luận

Qua việc khảo sát tình hình thực tế hoạt động của 2 công ty trên ta thấy các công ty vẫn chưa chú trọng đến việc tiết kiệm và sử dụng năng lượng hiệu quả Nếu có cũng chưa đưa ra được các biện pháp tối ưu nhất cho việc sử dụng năng lượng Vì vậy, việc đưa ra các giải pháp tiết kiệm và sử dụng năng lượng hiệu quả là vấn đề cấp thiết và cần phải được áp dụng rộng rãi trong toàn quốc