nÂng cao kỸ nĂng ĐÁnh giÁ nĂng lƯỢng
TRANSCRIPT
NÂNG CAO KỸ NĂNG ĐÁNH GIÁ
NĂNG LƯỢNG
1
Dự án: Triển khai sáng kiến khu công nghiệp sinh thái
hướng tới mô hình khu công nghiệp bền vững tại Việt Nam
Công ty TNHH Trung tâm Sản xuất sạch hơn Việt Nam
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Giảm chi phí vận hành;
Giảm rủi ro phụ thuộc vào giá cả năng lượng;
Góp phần tăng cường an ninh năng lượng;
Tăng độ tin cậy của thiết bị và quy trình sản xuất;
Vị thế tốt hơn trong chuỗi sản xuất.
2
Lợi ích của sử dụng năng lượng hiệu quả
I. Sử dụng hiệu quả điện năng
II. Sử dụng hiệu quả nhiệt năng
3
Cường độ dòng điện (A), điện áp (V), điện trở (), tần sốdòng điện (Hz).
Công suất biểu kiến (kVA):
Một pha: kVA = (V x A)/1000
Ba pha: kVA = (3 x V x A)/1000
Công suất phản kháng (kVAr).
Công suất hữu dụng (kW):
Một pha: kW = (V x A x cos)/1000
Ba pha: kW = (3 x V x A x cos)/1000
Hệ số công suất: cos = kW/kVA
Điện năngCác khái niệm cơ bản
4
5
Điện năngCác khái niệm cơ bản
6
Điện năngCác khái niệm cơ bản
7
Điện năngCác khái niệm cơ bản
Điện năngCác tổn thất điển hình
8
TT Thiết bị điện % Tổn thất NL
khi đầy tải
1. Cầu dao ngoài trời ( 15 230 KV) 0,002 0,015
2. Máy phát điện 0,019 3,5
3. Cơ cấu đóng - gắt điện áp trung bình (55KV) 0,005 0,02
4. Bộ điện kháng giới hạn dòng điện 0,09 0,30
5. Máy biến thế 0,40 1,90
6. Cầu dao ngắt tải 0,003 0,025
7. Động cơ khởi động điện áp trung bình 0,02 0,15
8. Đường dây truyền tải điện nhỏ hơn 430 V 0,05 0,50
9. Cơ cấu đóng – ngắt điện áp thấp 0,13 0,34
10. Trung tâm điều khiển động cơ 0,01 0,40
9
TT Thiết bị điện % Tổn thất NL khi đầy tải
11. Dây cáp 1,00 4,00
12. Mô-tơ ( 1 - 10 HP) 14,0 35,0
13. Mô-tơ ( 10 - 20 HP) 6,0 20,0
14. Mô-tơ (200 – 1500 HP) 4,0 7,0
15. Mô-tơ từ 1500 HP trở lên 2,3 4,5
16. Bơm (ly tâm) 12,0 40%
17. Máy nén khí (ly tâm) 12,0 40%
18. Bộ chỉnh lu công suất lớn 3,0 9,0
19. Hộp biến tốc 6,0 15,0
20. Tụ điện ( W/KVAR) 0,50 6,0
Điện năngCác tổn thất điển hình
I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộ
I.2 Động cơ điện
I.3 Máy nén khí
I.4 Hệ thống chiếu sáng
I.5 Hệ thống điện lạnh
10
I. Sử dụng hiệu quả điện năng
11
Hóa đơn điện gồm:
Phí năng lượng – Là phí liên quan đến năng lượng thực tế hoặc
công suất hữu dụng (kWh) tiêu thụ trong một tháng/khoảng thời
gian tính tiền.
Phạt hệ số công suất (yêu cầu hiện nay cos ≥ 0,90)
Tính phí theo thời gian sử dụng trong ngày: các mức tính khác
nhau cho giờ cao điểm và giờ thông thường
Phạt do vượt mức yêu cầu trong hợp đồng (nếu có).
Công ty phải thường xuyên theo dõi hoá đơn tiền điện để
phát hiện ngay các bất hợp lý trong sử dụng điện
Hệ thống cung cấp điện nội bộHóa đơn tiền điện
12
Xác định tiền mua công suất phản kháng:
Tq = Ta x k% (đồng)
Trong đó:
Tq: Tiền mua công suất phản kháng (chưa có VAT).
Ta : Tiền mua điện năng tác dụng (chưa có VAT).
k : Hệ số bù đắp chi phí do bên mua điện sử dụng quá lượng
công suất phản kháng quy định (%).
Cần lắp tụ bù để tránh chi phí tiền điện quá cao do hệ số
cos thấp
Hệ thống cung cấp điện nội bộCông suất phản kháng
13
Hệ thống cung cấp điện nội bộCông suất phản kháng
14
Hệ thống cung cấp điện nội bộCách tính tụ bù
15
Hệ thống cung cấp điện nội bộCách tính tụ bù
Bảng tra tụ bù nền cho trạm biến áp không tảiDung lượng MBA
(KVAR)Po(W) Io(%) Pk(W) Uk(%)
Tụ 400V
(Kvar)
Tụ 440V
(Kvar)
50 250 2 750 4.4 1.00 1.21
75 350 2 1750 4.4 1.50 1.82
100 205 2 1258 6 2.00 2.42
160 280 2 1940 6 3.20 3.87
180 315 2 2185 6 3.60 4.36
250 340 2 2600 6 5.00 6.05
320 390 2 3330 6 6.40 7.74
400 433 2 3818 6 8.00 9.68
500 580 2 4810 6 10.00 12.10
560 580 2 4810 6 11.20 13.55
630 787 2 5570 6 12.60 15.25
750 855 2 6725 6 15.00 18.15
800 880 2 6920 6 16.00 19.36
1000 980 2 8550 6 20.00 24.20
1250 1020 2 10690 6 25.00 30.25
1500 1305 2 13680 6 30.00 36.30
2000 1500 2 17100 6 40.00 48.4016
17
Tụ bù tập trung tại
đầu nguồn
Hệ thống cung cấp điện nội bộCách lắp tụ bù
18
Tụ bù được nối với điện trở và điện kháng phóng điện
Bù tại đầu phụ tải
Hệ thống cung cấp điện nội bộCách lắp tụ bù
Biểu diễn công suất điện tiêu thụ
theo thời gian gọi là “Đồ thị phụ
tải”;
Đồ thị phụ tải giúp dự đoán nhu
cầu cao thấp của một bộ phận /
toàn bộ nhà máy / một mạng lưới
phân phối, từ đó có chiến lược tối
ưu hoá phụ tải để đạt hiệu quả
tiết kiệm điện cao.Ví dụ về đồ thị phụ tải theo ngày
ở một doanh nghiệp
19
I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộQuản lý phụ tải
Hệ số phụ tải: là tỷ số điện năng tiêu thụ trong một khoảng thời
gian đã cho với nhu cầu điện năng cần thiết nếu mức tải lớn
nhất (công suất thiết kế) được duy trì trong suốt khoảng thời
gian đó
Cần tính hệ số phụ tải tháng trong 12 tháng. Nếu hệ số phụ tải
thay đổi nhiều từ tháng này sang tháng khác thì cần xem xét lại
chế độ vận hành của các thiết bị.
Hệ số phụ tải (tháng) LF = KW Hóa đơn
CS TK x 10h x 26 ngày
20
I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộQuản lý phụ tải
Chiến lược quản lý phụ tải:
Chuyển tải không cần thiết và quy trình không liên tục
sang giờ thấp điểm.
Ngắt tải không cần thiết trong giờ cao điểm.
Vận hành máy phát tại nhà máy hoặc máy phát chạy
bằng diezen trong giờ cao điểm.
Lắp đặt thiết bị điều chỉnh hệ số công suất.
21
I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộQuản lý phụ tải
Sụt áp đường dây (Rơi áp đường dây) gây ra tổn thất điện.
Tổn thất đường dây: U.I = RI2
Trong đó:
U: Sụt áp đường dây nội bộ (V)
I: Cường độ dòng điện (A)
R: Điện trở dây truyền tải nội bộ ()
22
I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộĐiện áp
Điện áp mạng hạ áp: cần duy trì đúng định mức với dao
động 5%
Điện áp cao: Gây ra tình trạng quá tải, hiệu suất và cos của
động cơ giảm mạnh, dòng khởi động và mô men quay tăng lớn.
Điện áp thấp: Tổn thất đường dây RI2 cao (do cường độ dòng
điện cao khi cùng công suất sử dụng), quá nhiệt động cơ, hiệu
suất giảm trầm trọng.
23
I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộĐiện áp
24
Điện áp cấp cao hơn tiêu chuẩn 10% sẽ gây ra tổn thất như sau:
• Động cơ điện 3 pha tăng tiêu thụ điện 1-2%.
• Điều hòa nhiệt độ tăng tiêu thụ điện 5%
• Đèn huỳnh quang (đèn tuýp) tăng tiêu thụ điện 8,1%
• Đèn halogen tăng tiêu thụ điện 17%
• Đèn thủy ngân tăng tiêu thụ điện 20%
• Đèn compact không tăng tiêu thụ điện nhưng giảm tuổi thọ 45%
(nhanh cháy đèn hơn).
• Các thiết bị điện tử (máy tính, máy photo...) tăng tiêu thụ điện 1%.
• Tủ lạnh tăng tiêu thụ điện 5%
• Tủ đá tăng tiêu thụ điện 10%
I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộĐiện áp
25
Điện áp cấp thấp hơn tiêu chuẩn 5% sẽ gây ra tổn thất như sau:
• Tổn thất đường dây RI2 tăng gần 12%.
• Động cơ điện 3 pha tăng tiêu thụ điện 2-4%.
• Dòng khởi động động cơ cảm ứng, mô men quay giảm và làm
tăng khả năng bị quá tải động cơ khi khởi động 10%
• Nhiệt độ động cơ tăng 5% – nhanh hỏng động cơ do quá nóng.
• Đèn sợi đốt giảm độ sáng 20%
• Đèn huỳnh quang giảm độ sáng 5%
• Các loại đèn khác bị giảm độ sáng 15%
I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộĐiện áp
Lệch pha điện áp dây:
Trong đó, UKCB: độ lệch pha (%)
UD: điện áp dây (V)
UTB: điện áp dây trung bình của 3 pha (V)
TB
MaxTBD
KCBU
UUU
*100
26
I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộĐiện áp
Ảnh hưởng của không cân bằng pha điện áp:
Gây ra mất cân bằng dòng điện giữa các dây pha;
Mô men quay không đều;
Rung động cơ;
Quá nóng 1 hoặc 2 cuộn trong 3 cuộn dây pha của
động cơ (nóng không đều dễ gây cháy động cơ);
Mô men hữu ích trên trục giảm;
Hiệu suất động cơ giảm trầm trọng.
27
I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộĐiện áp
Tác động của mất cân bằng điện áp đối với động cơ không
đồng bộ (BEE India, 2004)
Ví dụ 1 Ví dụ 2 Ví dụ 3
% mất cân bằng điện áp* 0,30 2,30 5,40
Mất cân bằng cường độ (%) 0,4 17,7 40,0
Tăng nhiệt độ (oC) 0 30 40
28
I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộĐiện áp
29
THDu - Hài điện áp
• ≤ 5%: bình thường, không có nguy cơ trục trặc;
• 5 to 8%: hài đáng kể, một số trục trặc là có thể;
• ≥ 8%: hài cao, trục trặc là có thể xảy ra. Cần phân tích chuyên sâu
và lắp đặt các thiết bị giảm thiểu được yêu cầu.
THDi - Hài dòng điện.
• ≤ 10%: bình thường, không có nguy cơ trục trặc;
• 10 to 50%: hài đáng kể với nguy cơ tăng nhiệt độ và gây ra nhu cầu
quá cỡ cáp điện và nguồn,
• ≥ 50%: hài cao, trục trặc là có thể xảy ra. Cần phân tích chuyên sâu
và lắp đặt các thiết bị giảm thiểu được yêu cầu.
I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộSóng hài
30
Ảnh hưởng của sóng hài
• Tổn thất năng lượng: tăng tổn thất năng lượng (do hiệu ứng Joule) trên
dây dẫn và thiết bị.
• Phí đăng ký cao hơn: hài dòng điện có thể làm mức công suất cần thiết
cao hơn và do đó chi phí sẽ cao hơn. Hơn nữa, có thể bị Sở điện lực phạt do
sóng hài cao.
• Quá cỡ thiết bị
Hài dòng cao nên yêu cầu thiết bị cấp điện cao hơn (máy phát điện, máy biến áp và
UPS) (cỡ nguồn điện phải lớn hơn)
Dây dẫn phải có kích thước phù hợp với dòng điện có hài dòng cao.
Ngoài ra, do hiệu ứng bề mặt (skin efect), điện trở của dây dẫn sẽ tăng theo tần số.
Để tránh tổn thất quá cao do hiệu ứng Joule, cần phải tăng kích cỡ dây dẫn.
Dòng điện cao của sóng hài trong dây dẫn trung tính có nghĩa là cũng phải tăng cỡ
dây trung tính.
• Giảm thời gian sử dụng của thiết bị: Khi hài điện áp đạt 10%, thời gian
sử dụng của thiết bị giảm đáng kể: 32.5% đối với thiết bị 1 pha; 18% đối với
thiết bị 3 pha và 5% đối với máy biến áp
I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộSóng hài
31
I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộLệch dòng khi mắc dây trục song song
32
I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộLệch dòng khi mắc dây trục song song
33
I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộLệch dòng khi mắc dây trục song song
34
I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộLệch dòng khi mắc dây trục song song
35
I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộLệch dòng khi mắc dây trục song song
Lắp đặt máy biến áp phụ gần nơi tiêu thụ để giảm tổn thất đường
dây;
Xác định các máy biến áp non tải và phân bố lại phụ tải để đạt
được điều kiện tối ưu;
Phân bố đều phụ tải trên cả 3 pha, tránh hiện tượng lệch pha;
Sử dụng dây truyền tải có tiết diện phù hợp;
Cung cấp đúng điện áp định mức, tránh điện áp quá cao hoặc quá
thấp;
Thường xuyên bảo dưỡng mạng lưới điện nội bộ: các mối ghép
nối, các vị trí tiếp xúc, rò rỉ điện, thay thế tụ bù già (hỏng), tránh
mất pha...
Lắp tù bù cos tại tủ phân phối điện của đầu xưởng thay cho vị trí
tại máy biến áp.
14
I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộCác cơ hội tiết kiệm điện
I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộ
I.2 Động cơ điện
I.3 Máy nén khí
I.4 Hệ thống chiếu sáng
I.5 Hệ thống điện lạnh
37
I. Sử dụng hiệu quả điện năng
Động cơ điện là thiết bị điện
cơ học giúp chuyển điện năng
thành cơ năng;
Động cơ sử dụng khoảng 70%
của toàn bộ tải điện trong
ngành công nghiệp sử dụng
năng lượng hiệu quả sẽ giảm
giá thành sản xuất.
38
I.2 Động cơ điện
Chú ý nhãn động cơ: Công suất nhãn là công suất trên trục.
Đánh giá tải của động cơ: Đo tải của động cơ như là một chỉ số
đánh giá hiệu suất của động cơ. Khi tải tăng, hệ số công suất và hiệu
suất của động cơ tăng lên tới giá trị tối ưu ở quanh mức đầy tải.
Trong đó: = Hiệu suất vận hành của động cơ tính bằng %
Mức tải = Công suất ra chiếm % công suất thiết kế
Pi = Công suất ba pha tính bằng kW
Tải = Pi x
kWh nhãn
39
I.2 Động cơ điệnĐánh giá tải động cơ
3 phương pháp xác định tải động cơ cho động cơ vận hành riêng lẻ:
Đo công suất đầu vào: Mức tải là tỷ số giữa công suất đầu vào (đo bằngbộ phân tích công suất) và công suất định mức ở mức tải 100%;
Đo cường độ dòng điện:o Tải được xác định bằng cách so sánh cường độ dòng điện với cường độ
dòng điện định mức.
o Sử dụng khi không xác định được hệ số công suất và chỉ có sẵn giá trịcường độ dòng điện, hoặc khi phần trăm tải xuống tới 50%;
o Không sử dụng khi phần trăm tải dưới 50%.
Phương pháp trượt: o Xác định tải bằng cách so sánh mức trượt khi động cơ đang hoạt động với
mức trượt động cơ ở đầy tải;
o Có độ chính xác hạn chế;
o Chỉ có thể sử dụng với máy đo tốc độ gốc (không cần sử dụng bộ phân tíchcông suất)
40
I.2 Động cơ điệnĐánh giá tải động cơ
41
ĐO CÔNG SUấT VÀO
Mức tải được đo theo ba bước.
Bước 1. Xác định công suất đầu vào sử dụng phương trình sau:
Trong đó,
Pi = Công suất ba pha tính bằng kW
V = Điện áp hiệu dụng, giá trị trung bình giữa hai dây của ba pha
I = Dòng điện hiệu dụng, giá trị trung bình của ba pha
PF= Hệ số công suất, số thập phân
Bước 2. Xác định công suất định mức bằng cách lấy giá trị trên nhãn động cơ hoặcsử dụng phương trình sau:
Trong đó,
Pr = Công suất vào ở mức đầy tải định mức, kW
HP= Mã lực ghi trên nhãn động cơ
r= Hiệu suất ở mức đầy tải (giá trị trên nhãn động cơ hoặc lấy từ bảng hiệusuất động cơ)
Bước 3. Xác định phần trăm tải sử dụng phương trình sau:
Trong đó,
Mức tải= Công suất ra chiếm % công suất thiết kế
Pi = Công suất ba pha đo được bằng kW
Pr = Công suất đầu vào ở mức đầy tải theo thiết kế tính bằng kW
1000
3xPFxIxVPi
r
r xhpP
7457.0
%¶ 100xP
PiiT
r
I.2 Động cơ điệnĐánh giá tải động cơ
42
I.2 Động cơ điệnĐánh giá tải động cơ
43
Đo cường độ dòng điện: Tải được xác định bằng
cách so sánh cường độ dòng điện và điện áp
đo được với cường độ dòng điện và điện áp
định mức (đến 50% tải)
Trong đó:
I, V = Cường độ dòng điện và điện áp đo được
(trung bình của 3 pha)
Ir Vr = Cường độ dòng điện và điện áp định mức
Mức tải = Công suất ra chiếm % công suất thiết kế
Tải = I x V x 100%Ir x Vr
Quan hệ giữa năng lượng, dòng điện,
hệ số công suất và tải của động cơ
I.2 Động cơ điệnĐánh giá tải động cơ
44
Phương pháp trượt: so sánh mức trượt khi động cơ đang hoạt
động với mức trượt động cơ ở đầy tải.
Trong đó:
Slip = Tốc độ đồng bộ - Tốc độ đo được (vòng/phút)
Ss = Tốc độ đồng bộ (vòng/phút)
Sr = Tốc độ ghi trên nhãn động cơ (vòng/phút)
Mức tải = Công suất ra chiếm % công suất thiết kế
Tải = Slip x 100%
Ss - Sr
I.2 Động cơ điệnĐánh giá tải động cơ
Chọn động cơ có công suất phù hợp yêu cầu sử dụng.;
Sử dụng động cơ hiệu suất cao;
Hạn chế vận hành động cơ khi không tải hoặc non tải;
Thường xuyên bảo dưỡng động cơ: dây curoa, dầu bôi trơn;
Không nên dùng động cơ quấn lại;
Bù công suất phản kháng khi cos thấp;
Duy trì điện áp cung cấp cho đông cơ ở mức ± 5% định mức;
Cân bằng cung cấp 3 pha cho động cơ;
Lắp khởi động mềm, biến tần hoặc bộ tự động kiểm soát năng
lượng khi cần thiết.
45
I.2 Động cơ điệnCác cơ hội tiết kiệm điện
I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộ
I.2 Động cơ điện
I.3 Máy nén khí
I.4 Hệ thống chiếu sáng
I.5 Hệ thống điện lạnh
46
I. Sử dụng hiệu quả điện năng
Báo cáo năm 2003 của Cơ quan Năng lượng Mỹ cho thấy, 70 – 90% khí
nén bị tổn thất dưới dạng nhiệt, ma sát, tiếng ồn và do sử dụng không
đúng. Vì vậy, máy nén và hệ thống khí nén là những khu vực quan trọng
để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trong các nhà máy công
nghiệp.
47
I.3 Máy nén khí
Chi phí vận hành một hệ thống khí
nén đắt hơn nhiều so với chi phí mua
máy nén.
Tiết kiệm năng lượng nhờ cải tiến hệ
thống chiếm khoảng 20 - 50% tiêu
thụ điện.
Quản lý hệ thống khí nén hợp lý có
thể giúp tiết kiệm năng lượng, giảm
khối lượng bảo dưỡng, rút ngắn thời
gian ngừng vận hành, tăng sản
lượng và nâng cao chất lượng sản
phẩm.
48
I.3 Máy nén khí
Thường xuyên kiểm tra rò rỉ khí nén tại các vị trí bích nối
ống, van, các dụng cụ khí nén không sử dụng (gây tổn thất
40-50% năng lượng).
Rò rỉ (%) = [(Tx100)/(T+t)]
Trong đó: T = thời gian đóng tải (thời gian máy chạy, phút)
t = thời gian ngừng tải (thời gian máy dừng, phút)
Mức rò rỉ của hệ thống (m3/phút) = Q × T / (T + t)
49
I.3 Máy nén khíRò rỉ khí nén
Thường xuyên kiểm tra rò rỉ khí nén tại các vị trí bích nối ống,
van, các dụng cụ khí nén không sử dụng (gây tổn thất 40-50%
năng lượng);
Thường xuyên bảo dưỡng bộ lọc khí cấp (tổn thất áp suất
250mm H2O trên bộ lọc HS máy nén giảm 2%);
Giảm nhiệt độ khí cấp 4oC tăng 1% hiệu suất;
Giảm áp 1 bar ở máy nén khí giảm tiêu thụ điện 6 – 10%;
Nếu sử dụng nhiều máy nén khí nên bố trí các máy công suất lớn
chạy đầy tải, một máy công suất nhỏ nhất dùng để điều chỉnh tải;
Sử dụng đúng chủng loại dầu bôi trơn.
50
I.3 Máy nén khíCác cơ hội tiết kiệm điện
Tổn thất rò rỉ khí nén tại P = 7,8 at
Đường kính lỗ
thủng (mm)
Mất mát khí nén
(lít/phút)
Tổn thất điện
(kWh/năm)
Tổn thất tiền
(đồng/năm)
0,4 14 635 635.000
0,8 51 2500 2.500.000
1,6 204 10.800 10.800.000
3,2 821 43.800 43.800.000
6,4 3277 174.100 174.100.000
9,5 7375 392.000 392.000.000
51
I.3 Máy nén khíRò rỉ khí nén
Nhiệt độ vào
(o C)
Chu chuyển không khí
tương ứng
Tiết kiệm điện
(%)
10,0 102,2 + 1,4
15,5 100,0 Không
21,1 98,1 - 1,3
26,6 96,3 - 2,5
32,2 94,1 - 4,0
37,7 92,8 - 5,0
43,3 91,2 - 5,8
Ảnh hưởng của nhiệt độ khí vào tới mức tiêu thụ điện của máy nén:
52
Nguồn: Confederation of Indian Industries
I.3 Máy nén khíCác cơ hội tiết kiệm điện
Sụt áp suất qua bộ lọc khí
(mm cột nước)
Tăng mức tiêu thụ điện (%)
0 0
200 1,6
400 3,2
600 4,7
800 7,0
Tác động của sụt áp qua bộ lọc khí vào tới mức tiêu thụ điện:
53
Nguồn: Confederation of Indian Industries
I.3 Máy nén khíCác cơ hội tiết kiệm điện
Giảm áp suất Tiết kiệm điện (%)
Từ
(bar)
xuống đến
(bar)
Làm mát bằng
nước 1 cấp
Làm mát bằng
nước 2 cấp
Làm mát bằng
khí 2 cấp
6,8 6,1 4 4 2,6
6,8 5,5 9 11 6,5
Tác động của việc giảm áp suất cấp tới mức tiêu thụ điện:
54
Nguồn: Confederation of Indian Industries
I.3 Máy nén khíCác cơ hội tiết kiệm điện
Tác động của việc giảm áp suất cấp tới mức tiêu thụ điện:
55
Nguồn: Confederation of Indian Industries
Đường kính ống
danh nghĩa (mm)
Sụt áp (bar) trên
100 m
Tổn thất điện tương
ứng (kW)
40 1,80 9,5
50 0,65 3,4
65 0,22 1,2
80 0,04 0,2
100 0,02 0,1
I.3 Máy nén khíCác cơ hội tiết kiệm điện
I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộ
I.2 Động cơ điện
I.3 Máy nén khí
I.4 Hệ thống chiếu sáng
I.5 Hệ thống điện lạnh
56
I. Sử dụng hiệu quả điện năng
Hệ thống chiếu sáng bao gồm tất cả những bộ phận cần thiết để phân
phối đạt độ sáng cần thiết: công tắc kiểm soát năng lượng, hệ thống
dây điện, ổn áp, chụp đèn, hình dáng phòng v.v…
Hệ thống dây điện
Kiểm soát
ánh sáng
Khu vùc yªu cÇu
TrÇn nhµ §Æt cè ®Þnh
C«ng t¾c
Têng
Sµn
Chôp ®Ìn
Khu vùc lµm viÖc
§iÖ
n n
¨ng v
µo
57
I.4 Hệ thống chiếu sáng
Thay thế bóng đèn dây tóc bằng đèn tuýp sẽ giảm được 75-
80% tiêu thụ năng lượng chiếu sáng;
Thay đổi từ đèn tuýp thường - chấn lưu sắt từ sang đèn tuýp
hiệu suất cao - chấn lưu điện tử sẽ giảm 40-50% năng lượng;
Sử dụng chao đèn inox giúp giảm số lượng bóng đèn chiếu
sáng;
Chiếu sáng đúng yêu cầu sử dụng, tránh thừa độ sáng;
Tắt đèn chiếu sáng khi không sử dụng (nghỉ ăn ca);
Tận dụng tối đa ánh sáng tự nhiên thay cho chiếu sáng điện.
58
I.4 Hệ thống chiếu sángCác cơ hội tiết kiệm
I.1 Hệ thống cung cấp điện nội bộ
I.2 Động cơ điện
I.3 Máy nén khí
I.4 Hệ thống chiếu sáng
I.5 Hệ thống điện lạnh
59
I. Sử dụng hiệu quả điện năng
Hệ thống làm lạnh có một số chu trình trao đổi nhiệt, như minh hoạ ở
hình vẽ. Nhiệt năng chuyển từ trái sang phải, được trích từ không gian
và đưa vào các cửa ra qua các chu trình trao đổi nhiệt:
60
I.5 Hệ thống điện lạnh
61
Hệ thống điện lạnh
61
Có xu hướng áp dụng biên độ an toàn cao cho việc vận
hành ảnh hưởng đến áp suất hút của máy nén/ điểm thiết
lập của thiết bị bay hơi. VD: Cần làm lạnh ở 15oC sẽ cần môi
chất lạnh ở nhiệt độ thấp hơn, từ 6oC đến 10oC;
Nhiệt độ môi chất lạnh quyết định áp suất hút tương ứng của
chất lạnh quyết định điều kiện đầu vào cho máy nén lạnh;
Áp dụng lực phát động tốt ưu/tối đa (chênh lệch nhiệt độ) có
thể giúp đạt được áp suất hút cao nhất có thể tại máy nén,
và giảm thiểu tiêu thụ năng lượng định cỡ chính xác diện
tích truyền nhiệt của bộ trao đổi nhiệt, thiết bị bay hơi và hợp
lý hoá yêu cầu về nhiệt độ để đạt giá trị cao nhất có thể;
Tăng nhiệt độ thiết bị bay hơi thêm 1oC tiết kiệm 2-3%
năng lượng tiêu thụ.
62
I.5 Hệ thống điện lạnhTối ưu hóa bộ trao đổi nhiệt
Tác động của nhiệt độ thiết bị bay hơi tới mức tiêu thụ năng lượng
của máy nén:
Nhiệt độ thiết bị
bay hơi (0C)
Công suất lạnh*
(tấn)
Tiêu thụ năng
lượng cụ thể
Mức tăng
kW/tấn (%)
5,0 67,58 0,81 -
0,0 56,07 0,94 16,0
-5,0 45,98 1,08 33,0
-10,0 37,20 1,25 54,0
-20,0 23,12 1,67 106,0
Nhiệt độ bình ngưng 400C
63
I.5 Hệ thống điện lạnhTối ưu hóa bộ trao đổi nhiệt
Tác động của nhiệt độ bình ngưng tới mức tiêu thụ năng lượng:
Nhiệt độ ngưng
(0C)
Công suất làm lạnh
(tấn)
Tiêu thụ năng
lượng cụ thể
(kW / TR)
Mức tăng kW/TR
(%)
26,7 31,5 1,17 -
35,0 21,4 1,27 8,5
40,0 20,0 1,41 20,5
Máy nén pittông sử dụng môi chất lạnh R22.
Nhiệt độ thiết bị bay hơi -100C
64
I.5 Hệ thống điện lạnhTối ưu hóa bộ trao đổi nhiệt
65
Tác động của sự biến đổi trong nhiệt độ bình ngưng/bay hơi đối với mức tiêu
thụ năng lượng:
• Hệ thống nén lạnh 02 cấp: áp suất hút tăng từ (-29oC) lên (-23oC) giúp tiết
kiệm năng lượng 8%.
• Tủ đông gió, IQF: áp suất hút tăng từ (-40oC) lên (-34oC) giúp tiết kiệm
năng lượng 12%.
Cách hiệu chỉnh hệ thống lạnh: mỗi lần cài đặt tăng nhiệt độ bay hơi lên 01 độ
và theo dõi nhiệt độ máy lạnh/kho lạnh (sản phẩm đông lạnh). Đến khi máy/kho
(sản phẩm) bắt đầu tăng nhiệt độ thì hạ 01 độ là đạt nhiệt độ vận hành tối ưu.
VD: đang đặt nhiệt độ (-45oC) ta tăng dần nhiệt độ -44,-43...-37. Tại -37oC thấy
nhiệt độ sản phẩm bắt đầu tăng thì ta hạ lại nhiệt độ -38oC (đây là nhiệt độ vận
hành tối ưu)
Dự án SUPA: đặt nhiệt độ quá thấp:
• Kho lạnh (-21,5oC) ÷ (-22oC) (tối ưu -20oC) tiềm năng tiết kiệm 3-4%
• Hệ IQF (-45 ÷ -40oC) (tối ưu -38oC)
tiệm năng tiết kiệm 5-15%
I.5 Hệ thống điện lạnhTối ưu hóa bộ trao đổi nhiệt
Bảo trì hiệu quả là yếu tố then chốt giúp tối ưu hoá mức
tiêu thụ năng lượng;
Ống bình ngưng bị tắc nghẽn khiến máy nén phải làm việc
nhiều hơn. Một lớp cặn bám dày 0,8 mm trong ống bình
ngưng sẽ làm tăng mức tiêu thụ năng lượng lên tới 35%;
Thiết bị bay hơi bị tắc nghẽn (do dầu bôi trơn đóng cặn
trong phần lấy khí vào) sẽ làm tăng mức tiêu thụ năng
lượng;
Việc lựa chọn, định cỡ và bảo trì tháp giải nhiệt cũng rất
quan trọng. Cứ mỗi mức giảm nhiệt độ nước từ tháp giải
nhiệt là 0,55oC sẽ làm giảm tiêu thụ năng lượng xuống 3%.
66
I.5 Hệ thống điện lạnhBảo trì bề mặt trao đổi nhiệt
Điều kiệnT bay
hơi (0C)
T ngưng
(0C)
Công suất
làm lạnh*
(tấn)
Suất tiêu
hao năng
lượng
(kW/tấn)
Tăng
kW/tấn
(%)
Bình thường 7,2 40,5 17,0 0,69 -
Bình ngưng bẩn 7,2 46,1 15,6 0,84 20,4
Thiết bị bay hơi
bẩn
1,7 40,5 13,8 0,82 18,3
Thiết bị bay hơi và
bình ngưng bẩn
1,7 46,1 12,7 0,96 38,7
Tác động của bảo trì không phù hợp tới mức tiêu thụ năng lượng
của máy nén:
Hệ thống máy nén pittông 15 tấn
67
I.5 Hệ thống điện lạnhBảo trì bề mặt trao đổi nhiệt
68
Dự án SUPA: Bảo dưỡng rất kém (dầu máy / không khítrong ống ngưng)
• Dầu máy: Tổn thất điện năm 1: 7% năm 2: 5%; từ năm 32%/năm (thường mất 20-30% nếu không bảo dưỡng bêntrong ống ngưng).
• Không khí trong ống ngưng: Tăng P do K2 1,35 kg/cm2
gây ra tổn thất 10% năng lượng và 5% năng suất máy nén(Nhiệt độ ngưng 29,4oC và P ngưng tăng từ 11,71 kg/cm2
lên 13,06 kg/cm2).
I.5 Hệ thống điện lạnhBảo trì bề mặt trao đổi nhiệt
69
Cách xác định lượng không khí trong tác nhân lạnh:
• Kiểm tra áp suất ngưng tụ và nhiệt độ tác nhân lạnh ra khỏi
dàn ngưng.
• So sánh với số liệu trong bảng chuẩn nhiệt độ/áp suất của
NH3. Hiệu số giữa hai áp suất chính là áp suất không khí.
• VD: nhiệt độ NH3 là 29,4oC về lý thuyết áp suất sẽ là 11,71
kg/cm2. Thực tế thiết bị đo báo áp suất là 13,06 kg/cm2 như
vậy quá áp do không khí sẽ là 1,35 kg/cm2. Tổn thất năng
lượng là 10% và công suất máy nén giảm 5%.
• Chú ý: không phải chỉ một mình không khí gây ra tăng áp
suất. Bề mặt ống ngưng bẩn, trong ruột ống ngưng bị
nghẽn do dầu bẩn cũng làm tăng áp suất.
I.5 Hệ thống điện lạnhBảo trì bề mặt trao đổi nhiệt
70
Vấn đề phá băng kho lạnh:
• Các dàn bay hơi trong kho lạnh ở vị trí khác nhau có nhu
cầu thời gian phá băng khác nhau.
• Thông thường dàn bay hơi phía trong thường chỉ cần 1/3
thời gian so với dàn gần cửa. Nhưng công nhân thường
cài đạt thời gian như nhau cho tất cả dàn bay hơi gây ra
tổn thất năng lượng cao.
• Tối ưu hóa thời gian phá băng giúp giảm nhiều năng
lượng: hãy cài đặt thời gian phá băng của các dàn khác
nhau (dàn bên trong ít thời gian hơn dàn gần cửa)
• VD: kho lạnh 11600m2 do tối ưu hóa phá băng đã giảm
23% năng lượng điện lạnh cho kho.
I.5 Hệ thống điện lạnhBảo trì bề mặt trao đổi nhiệt
71
Mở cửa kho lạnh khi xuất nhập SP sẽ gây ra tổn thất nhiệt lạnh cao.
Cần hạn chế mở cửa thấp nhất khi có thể: cửa mở sẽ làm tăng tiêu thụ
năng lượng máy lạnh lên gấp đôi.
Sử dụng mành nhựa có thể hạn chế 80% tổn thất.
Tổn thất tính như sau:
Q: Lưu lượng dòng khí (m3/s)
C: hệ số = 0,692
A: diện tích cửa mở (m2)
H: chiều cao cửa (m)
I và o: KLR không khí trong và ngoài kho lạnh
I.5 Hệ thống điện lạnhTổn thất do mở cửa kho lạnh
72
Lượng không khí tính theo công thức:
Tổn thất công suất lạnh tính theo công thức
Trong đó:ha,o và ha,I là enthalpi của không khí ngoài và trong kho lạnh
Quy đổi về công suất điện: q/COP = q/2,8
Thường với kho lạnh -18oC thì q = 45 – 50 kW/m2 cửa mở; tương
đương 16,1 – 17,9 kWh điện/m2 cửa mở.
I.5 Hệ thống điện lạnhTổn thất do mở cửa kho lạnh
Công suất làm lạnh giảm 6% với mỗi mức tăng nhiệt độ
ngưng lên 3,5°C;
Nhiệt độ ngưng giảm 5,5°C sẽ giúp giảm tiêu thụ năng
lượng máy nén từ 20–25%;
Giảm 0,55°C ở nhiệt độ nước làm mát tại đầu vào của
bình ngưng sẽ giúp giảm tiêu thụ năng lượng của máy
nén 3%;
1 mm cặn đóng trên ống bình ngưng có thể làm tăng mức
tiêu thụ năng lượng lên 40%;
Nhiệt độ thiết bị bay hơi tăng 5,5°C sẽ giúp giảm mức tiêu
thụ năng lượng của máy nén 20–25%.
73
I.5 Hệ thống điện lạnhCác cơ hội tiết kiệm điện
74
• Bảo ôn lạnh: Bảo ôn tất cả các đường ống lạnh, sử dụng độ dày bảo ôn một
cách kinh tế để giảm thiểu nhiệt thu; và chọn cách bảo ôn thích hợp. Che chắn
xung quanh.
• Giảm thiểu tải nhiệt: Bằng các biện pháp làm mát mái, sơn mái, chiếu sáng
hiệu quả, sử dụng màng chống bức xạ mặt trời, etc.
• Giảm thiểu tải nhiệt của quá trình: – Tối ưu hoá lưu lượng
– Tăng diện tích trao đổi nhiệt để chấp nhận được chất tải lạnh nhiệt độ
cao hơn
– Tránh những lãng phí như thu nhiệt, tổn thất nước làm lạnh, dòng không
làm việc.
– Thường xuyên làm sạch / khử cặn của bộ trao đổi nhiệt
• Thay hoặc làm sạch bộ lọc và thường xuyên làm sạch thiết bị bay hơi,
và ống xoắn giàn ngưng.
• Thường xuyên làm sạch bộ ổn định nhiệt và thay thế nếu cần.
• Nếu máy nén hoạt động không tốt, cần gọi ngay cho nhân viên dịch vụ.
• Tránh không mở cửa kho thường xuyên.
I.5 Hệ thống điện lạnhCác cơ hội tiết kiệm điện
75
• Đảm bảo là ánh nắng mặt trời và nhiệt không chiếu trực tiếp vào khuvực kho lạnh, nhất là vào các buổi chiều.
• Đường ống thoát nước bị tắc nghẽn thường là do tảo bám bên trongống. Loại bỏ nấm mốc bằng cách sử dụng chất khử trùng (tham khảonhà cung cấp). Đảm bảo rằng bề mặt của giàn lạnh hoặc giàn bay hơiphải sạch để không khí có thể tự do lưu thông.
• Kiểm tra máy làm lạnh theo chỉ định của nhà sản xuất. Thông thường, việc kiểm tra nên được thực hiện hàng quý.
• Kiểm tra định kỳ rò rỉ chất lạnh.
• Kiểm tra áp suất hoạt động của máy nén.
• Kiểm tra mức dầu và áp suất.
• Kiểm tra điện áp và ampe của động cơ.
• Kiểm tra thiết bị khởi động điện, côngtăctơ, và rơ le
• Kiểm tra khí nóng và hoạt động non tải.
• Sử dụng thông số nhiệt độ làm mát phụ và quá nhiệt để đạt hiệu suấtmáy làm lạnh tối đa
I.5 Hệ thống điện lạnhCác cơ hội tiết kiệm điện
76
1. Rò rỉ điện
• Trên 90% các công ty đều có rò rỉ điện 10-60V
• Tổn thất điện 200 – 400 triệu đồng/năm.
• Nguy cơ tai nạn điện cao.
Dự án SUPA: các vấn đề về điện
77
2. Mở cửa kho lạnh 24/24:
70% các công ty có mở cửa kho lạnh
thường xuyên.
Tổn thất điện: 500 triệu – 3 tỷ đồng/năm
(cửa 2x3m: tổn thất 100 kW/h).
Tăng các chi phi: khấu hao (400-600
triệu/năm), bảo dưỡng (20 triệu/năm), nước
dàn ngưng (30-50 triệu/năm)…
Nhiệt độ kho lạnh không đảm bảo: âm 14
÷ 15oC: nguy cơ hỏng sản phẩm – tỷ lệ tái chế
cao).
Các chi phí khác: chi phí điện phá băng
thường xuyên hơn do mở cửa nên kho lạnh
có độ ẩm cao hơn, sửa chữa vặt, dầu máy,
dây cu-roa (nếu chạy máy pitton)…
Dự án SUPA: các vấn đề về điện
78
3. Không bảo dưỡng hệ thống dàn ngưng, tháp giải nhiệt thường xuyên:
• 50-60% các công ty gần như không bảo dưỡng dàn ngưng.
• Tổn thất điện 20-50% tiêu thụ điện lạnh (= 15 – 35% tổng tiêu thụ điện
toàn công ty - Tương đương 1- 2 tỷ/năm).
• Tăng các chi phi: khấu hao, nước dàn ngưng, sửa chữa vặt, dầu máy,
dây cu-roa…
Dự án SUPA: các vấn đề về điện
79
4. Sử dụng sai máy IQF và máy
tái đông:
• Dùng máy IQF và Tái đông làm kho lạnh
lưu trữ tạm thời sản phẩm do không có
kho lạnh chờ đông - hoặc do công nhân
lười + ẩu: Tổn thất điện rất cao do mở
cửa cạnh máy nhiều, Hơi nước vào buồng
máy đóng băng ống truyền nhiệt (giảm
hiệu suất máy), Mất đối lưu không khí
trong buồng máy làm giảm hiệu suất máy.
• Chạy liên tục 24 giờ mới xả đá trong khi
qui định vận hành là 12 giờ xả đá một lần.
• Không đo nhiệt độ sản phẩm nên đặt nhiệt
độ quá thấp (-45oC).
Dự án SUPA: các vấn đề về điện
80
5. Dàn ngưng: Sau khi bảo dưỡng không lắp lại tấm chắn một bên
làm hỏng phân bố đều gió và giảm hiệu suất làm
mát nước. Hãy lắp lại và theo dõi áp suất ngưng.
6. Khi bảo dưỡng dùng búa tạ đập cặn bể tôn chứa nước tuần
hoàn: thủng bể.
Dự án SUPA: các vấn đề về điện
81
7. Các vấn đề khác: 80-90% công ty đều có các hiện tượng dưới đây
• Điện áp cấp cao/thấp hơn tiêu chuẩn 6-10%.
• Khu vực xưởng chế biến được làm mát bằng điều hòa không khí nhưng công
nhân thường xuyên mở cửa thông ra ngoài.
• Vận hành tủ đông tiếp xúc không tốt gây ra lãng phí điện lạnh: thời gian nạp
liệu cho tủ đông tiếp xúc quá dài trong khi đó công nhân mở cửa cả hai bên.
• Cửa kho lạnh bị cong vênh và hở hai cạnh bên (tương đương mở cửa thường
xuyên).
• Kho lạnh luôn được bật đèn chiếu sáng.
• Tiếp xúc điện kém (mo-ve điện) nhiệt độ tiếp điểm đo được lên tới 70 - 100oC
(tổn thất điện, dễ gây mất pha, nguy cơ cháy nổ...
• Động cơ máy nén pitton có dây cu - roa chùng.
• Bể ngâm nguyên liệu trong xưởng không đậy nắp nên sẽ tan đá nhanh.
• Nhiều dây điện truyền tải nội bộ đang bị quá tải nóng 60-80oC.
• Dây điện của máy nén trục vít bị gió nóng 75oC thổi vào nên sẽ quá nhiệt và
nhanh lão hóa.
• Kho đá vảy thường xuyên mở cửa và rơi vãi đá khá nhiều
• Điều hòa nhiệt độ khu văn phòng đặt quá thấp (17 - 21oC): tốn điện sinh hoạt.
Dự án SUPA: các vấn đề về điện
82
I. Sử dụng hiệu quả điện năng
II. Sử dụng hiệu quả nhiệt năng
II.1 Quá trình cháy
II.2 Lò hơi
II.3 Mạng nhiệt
83
II. Sử dụng hiệu quả nhiệt năng
Quá trình cháy là phản ứng oxi hoá nhanh nhiên liệu tạo ra
nhiệt (hoặc nhiệt và ánh sáng)
Các phản ứng khi đốt nhiên liệu:
o Cháy hoàn toàn
C + O2 CO2 + 8084 kCal/kg carbon
o Cháy không hoàn toàn
C + 1/2O2 CO + 2430 kCal/kg carbon
o Hydro cháy
H2 + 1/2O2 H2O + 28922 kCal/kg hydrogen
o Lưu huỳnh cháy
S + O2 SO2 + 2224 kCal/kg lưu huỳnh
Mỗi kg carbon cháy không hoàn toàn (tạo ra CO) gây tổn thất
5654 kCal
84
II.1 Quá trình cháy
CÁC SỐ LIỆU QUÁ TRÌNH CHÁY TRÊN LÝ THUYẾT
Nhiên liệu kg không khí cần/kg
nhiên liệu
CO2 % trong khí lò đạt
được trên thực tế
Nhiên liệu rắn
Bã mía
Than (bitum)
Than non
Vỏ trấu
Gỗ
3,3
10,7
8,5
4,5
5,7
10-12
10-13
9 -13
14-15
11,13
Nhiên liệu lỏng
Dầu đốt
Dầu ít lưu huỳnh
13,8
14,1
9-14
9-14
85
II.1 Quá trình cháy
Khái niệm không khí dư: để cháy tối ưu thì lượng khí cấp phải
lớn hơn lượng khí lý thuyết.
Hệ số không khí dư (=lượng thực tế/lý thuyết)
quá lớn: không khí dư hấp thụ nhiệt, tăng lượng khói thải
tăng tổn thất nhiệt do khói lò
quá nhỏ (<1) cháy không hoàn toàn, CO trong khói lò cao
tạo khói, mồ hóng bám vào ống truyền nhiệt, Tkhói lò cao, hiệu
suất nồi hơi giảm
thích hợp?
86
II.1 Quá trình cháy
Hệ số không khí dư thích hợp:
87
Nhiên liệu O2
(% trong khói lò)
Khí 1,1 2,2
Dầu FO 1,2 4,0
Củi 1,3 4,5
Than:
o Dạng bột 1,25 - 1,3 4,3 - 4,9
o Lò ghi xích 1,35 - 1,4 5,5 - 6,0
o Nạp thủ công 1,4 - 1,6 6,1 - 7,9
II.1 Quá trình cháy
CÁC MỨC KHÍ DƯ ĐIỂN HÌNH VỚI CÁC LOẠI NHIÊN LIỆU KHÁC NHAU
Nhiên liệu Các loại lò đốt hoặc buồng đốt Khí dư
(% theo khối
lượng)
Than nghiền Lò nước làm mát hoàn toàn để loại bỏ xỉ hoặc tro khô 15-20
Lò nước làm mát một phần để loại bỏ tro khô 15-40
Than Buồng lửa ghi cố định 30-60
Buồng lửa ghi di động nước làm mát 30-60
Lò ghi xích và lò ghi di động 15-50
Buồng lửa nhiên liệu cấp dưới 20-50
Dầu nhiênliệu
Lò đốt dầu 15-20
Lò đốt đa nhiên liệu và ngọn lửa bằng 20-30
Khí tự nhiên Lò đốt áp suất cao 5-7
88
II.1 Quá trình cháy
Lò hơi là một thiết bị giúp đưa nhiệt của quá trình đốt cháy cho
nước cho đến khi nước được đun nóng chuyển thành hơi.
Hệ thống lò hơi bao gồm:
Hệ thống nước cấp: Cấp nước cho lò hơi và tự động điều
chỉnh nhằm đáp ứng nhu cầu hơi.
Hệ thống hơi: Thu gom và kiểm soát hơi do lò hơi sản xuất ra.
Một hệ thống đường ống dẫn hơi tới vị trí cần sử dụng.
Hệ thống nhiên liệu: Bao gồm tất cả các thiết bị được sử dụng
để tạo ra nhiệt cần thiết.
89
II.2 Lò hơi
Các tổn thất chính của lò hơi:
Lò hơi
Nhiệt tổn thất (NTT) qua khói lò, Qkl
NTT do hơi nước trong khói lò, Qhn
NTT do độ ẩm của nhiên liệu, Qw
NTT do độ ẩm trong không khí, Qkkw
NTT do nhiên liệu không cháy, Qtr
NTT do bức xạ, Qbx
NTT do nước xả đáy, Qxđ
Nhiệt có trong hơi, Qhbh
Nhiệt của nhiên liệu Qnl
100%
12,7%
8,1%
1,7%
0,3%
2,4%
2%
72,8%
Nhiệt của KK vào
90
II.2 Lò hơi
Tổn thất năng lượng của lò hơi được chia thành 2 dạng:
Tổn thất tránh được; và
Tổn thất không tránh được.
Mục đích của sử dụng năng lượng hiệu quả là tìm giải
pháp để giảm các tổn thất có thể tránh được, ví dụ như:
Tổn thất về bức xạ
Tổn thất về xả đáy
Tổn thất do quá trình trao đổi nhiệt và cháy không hoàn
toàn
91
II.2 Lò hơi
Tỉ lệ hoá hơi:
Tỉ lệ hoá hơi là lượng hơi sinh ra trên một đơn vị nhiên liệu
được sử dụng. Một số tỉ lệ hoá hơi điển hình như sau:
Lò hơi đốt than làm việc ở áp suất 10 bar: 6
Lò hơi đốt dầu làm việc ở áp suất 10 bar: 13
nghĩa là:
Đốt 1 tấn than có thể sinh ra 6 tấn hơi nước;
Đốt 1 tấn dầu FO có thể sinh ra 13 tấn hơi nước.
92
II.2 Lò hơi
Nhiệt độ khói lò và tổn thất nhiệt:
Nhiệt độ khói lò ảnh hưởng đến tổn thất nhiệt?
o Tk.lò cao tổn thất khói lò lớn
o Tk.lò thấp độ ẩm khói lò cao, độ ẩm kết hợp với SO2, SO3 tạo
axit gây ăn mòn ống khói
Nhiệt độ tối ưu?
o nên: Tk. lò duy trì 180 - 200oC
93
II.2 Lò hơi
Tận thu nhiệt của khói lò:
Khói lò có lượng nhiệt rất lớn có thể tận thu:
o Gia nhiệt nước cấp cho nồi hơi
o Sấy nóng không khí trước khi cấp vào buồng lửa
Tác dụng:
o Giảm nhiệt độ khói thải, giảm tổn thất nhiệt do khói lò
o Tăng nhiệt độ của nước cấp
o Tăng hiệu suất và giảm được nhiên liệu sử dụng
94
II.2 Lò hơi
95
Các giải pháp sử dụng hiệu quả NL Kiểm soát nhiệt độ khói lò: Càng thấp càng tốt. Nhiệt độ khí lò
cao hơn mức 200°C cho thấy tiềm năng thu hồi nhiệt thải. Nhiệt độ
khói lò giảm 220C sẽ tăng hiệu suất lò hơi 1%.
Đun nóng sơ bộ nước cấp sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt: Thu
hồi nhiệt từ khí lò. Nhiệt độ nước cấp tăng 60C sẽ tiết kiệm 1%
nhiên liệu.
Sấy nóng sơ bộ không khí cấp cho lò: Là lựa chọn thay thế cho
đun nóng sơ bộ nước. hiệu suất nhiệt lên 1 %, khi tăng nhiệt độ khí
cấp lên 200C.
Hạn chế tối đa quá trình cháy không hoàn toàn.
Kiểm soát khí dư: Giảm khí dư đi 5% sẽ tăng hiệu suất lò hơi 1%
(hoặc giảm lượng oxy trong khói lò 1% sẽ tăng hiệu suất lò hơi 1%).
Giảm thiểu tổn thất nhiệt do bức xạ và đối lưu.
Kiểm soát xả đáy tự động: Mỗi 10% xả đáy ở lò hơi 15kg/cm2 sẽ
dẫn đến tổn thất hiệu suất là 3 %.
96
Giảm tổn thất do cặn và muội: Nhiệt độ khí lò thải cao với mức khí dư bình
thường cho thấy hoạt động truyền nhiệt kém. Lớp muội dày 3 mm sẽ làm tăng
mức tiêu thụ năng lượng lên 2,5 %. Một lớp cặn có thể gây tổn thất 5 – 8%
năng lượng.
Giảm áp suất lò hơi: Có thể tiêt kiệm 1-2% nhiên liệu. Nên giảm áp suất theo
từng giai đoạn, và không nên giảm nhiều hơn 20 %.
Thiết bị kiểm soát tốc độ vô cấp lắp cho quạt, quạt thổi và máy bơm:
Nếu lò hơi có mức tải thay đổi, nên xem xét khả năng thay van điều tiết bằng
thiết bị kiểm soát tốc độ vô cấp.
Kiểm soát tải lò hơi: Hiệu suất tối đa của lò hơi đạt được ở mức 2/3 đầy tải.
Lịch trình vận hành lò hơi chuẩn: Hiệu suất tối ưu khi hoạt động ở mức 65-
85 % đầy tải, vận hành ít lò hơi ở mức tải cao hơn sẽ hiệu quả hơn là vận
hành nhiều lò hơi ở mức tải thấp.
Thay thế lò hơi: Nên thay thế lò hơi nếu lò hơi đang sử dụng là
o Cũ và không hiệu quả
o Không thể sử dụng nhiên liệu thay thế rẻ tiền hơn.
o Kích cỡ quá to hoặc quá nhỏ so với các yêu cầu hiện tại
o Được thiết kế không phù hợp với các điều kiện tải lý tưởng
Các giải pháp sử dụng hiệu quả NL
Hệ thống phân phối hơi: là điểm kết nối quan trọng giữa thiết
bị phát hơi và thiết bị sử dụng hơi.
97
II.3 Mạng nhiệt
Lợi ích của việc bảo ôn nhiệt:
Tiết kiệm được nhiệt lượng
Giữ ổn định nhiệt độ môi trường làm việc
An toàn cho quá trình vận hành
98
II.3 Mạng nhiệt
Tổn thất đường ống:
Nhiệt tổn thất ra môi trường qua bề mặt ống dẫn hơi có thể
được tính theo công thức đơn giản như sau:
Trong đó:
S = Tổn thất nhiệt qua bề mặt ống, kcal/h.m2
Tbm = Nhiệt độ bề mặt ống, oC
Tmt = Nhiệt độ của môi trường xung quanh, oC
mtbmmtbm TT
20
TT10S
99
II.3 Mạng nhiệt
Tổn thất nhiệt trong một đơn vị thời gian:
Q = S.A
Trong đó:
Q = Nhiệt tổn thất theo đơn vị thời gian, Kcal/h
A = Diện tích bề mặt ống, m2
100
II.3 Mạng nhiệt
Tổn thất nhiệt qui đổi ra nhiên liệu:
Trong đó:
mnl = Lượng nhiên liệu tổn thất trong năm, kg
= Số giờ lò đốt hoạt động trong năm, h
lh = Hiệu suất của lò hơi, %
qnl = Nhiệt trị của nhiên liệu
lhnl
nlq
Qm
.
.
101
II.3 Mạng nhiệt
Rò rỉ hơi: nếu các chỗ rò rỉ phát hiện được bằng mắt thường thì cần
phải khắc phục ngay. Ngoài lãng phí nhiệt, rò rỉ hơi còn dẫn tới giảm áp
suất. Lượng hơi rò rỉ phụ thuộc vào kích thước lỗ rò và áp lực hơi.
102
TTĐường kính lỗ rò
(mm)
Tổn thất hơi hàng năm
Áp suất 3,5kg/cm2 Áp suất 7,0kg/cm2
tấn USD tấn USD
1 1,5 29 667 47 1.081
2 3,0 116 2.668 198 4.439
3 4,5 232 5.336 433 9.959
4 6,0 465 10.695 767 17.641
II.3 Mạng nhiệt
L
Rò rỉ hơi
103
II.3 Mạng nhiệt
0
2
4
6
8
10
12
14
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
NhiÖt ®é nưíc ngưng
% n
hiª
n liÖ
u tiÕ
t kiÖ
m
100
75
50
25
% nưíc ngưng ®ưîc thu håi
Thu hồi nước ngưng
104
II.3 Mạng nhiệt
Sửa chữa ngay tất cả các chỗ rò rỉ hơi và nước ngưng;
Tập hợp các yêu cầu sửa chữa rò rỉ hơi bắt buộc phải dừng
dây chuyền để khắc phục lập kế hoạch triển khai hợp lý;
Sử dụng tua bin hơi đối áp để tạo ra áp suất hơi thấp hơn;
Sử dụng phương pháp khử quá nhiệt hơi hiệu quả hơn;
Đảm bảo kiểm soát hợp lý nhiệt độ của quá trình;
Duy trì áp suất hơi thấp nhất có thể;
Giảm lãng phí nước nóng xả bỏ;
Bỏ hoặc cách ly những đường ống hơi thừa;
Loại bỏ đúng cách nước ngưng khỏi quá trình và thiết bị gia
nhiệt;
105
II.3 Mạng nhiệt
Thu hồi nước ngưng đưa quay lại lò hơi hoặc tái sử dụng
trong quá trình;
Gia nhiệt sơ bộ nước cấp cho lò hơi với hơi giãn áp và nước
ngưng. Nếu cách này không được, có thể gia nhiệt bằng hơi
từ nồi hơi nhờ phương pháp phun hơi;
Thu hồi nhiệt từ xả đáy lò hơi liên tục;
Thường xuyên kiểm tra hoạt động của bẫy hơi;
Giảm thiểu nước ngưng trong ống;
Loại bỏ không khí có trong hơi (một lớp màng không khí dày
0,25mm sẽ gây trở kháng cho quá trình trao đổi nhiệt tương đương
với một bức ngăn bằng đồng dày 330mm);
106
II.3 Mạng nhiệt
Thường xuyên kiểm tra các bẫy hơi và sửa chữa ngay những
bẫy hỏng;
Xem xét việc thu hồi theo ống thông khí ra ngoài;
Tận dụng hơi thải để gia nhiệt cho nước;
Sử dụng thiết bị làm lạnh hấp thụ để ngưng tụ hơi thải trước khi
đưa nước ngưng trở lại lò hơi;
Xây dựng chương trình bảo trì hiệu suất hơi. Bắt đầu với việc
kiểm toán năng lượng và đưa chương trình này vào làm một
phần của chương trình quản lý năng lượng liên tục của công ty;
107
II.3 Mạng nhiệt
108
Cảm ơn quý vị đã dành thời gian theo dõi
và
Hy vọng sẽ hợp tác trong tương lai!
P228B, Tòa nhà Thư viện Tạ Quang Bửu, Trường Đại học Bách Khoa
Hà Nội; Số 1 Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội
ĐT: (84-24) 3868 4849; Fax: (84-24) 3868 1618;
Email: [email protected]; Website: www.vncpc.org