Đề tài Đánh giá tiềm năng tiết kiệm của Công ty Dệt Vĩnh Phú

bằng biến tần. Xen kẽ các động cơ xoay chiều có các động cơ một chiều dài hạn và ngắn hạn. Lượng điện năng tổn hao của công ty hàng năm ước tính khoảng từ 5 – 10 %. Đây là một con số khá lớn và cho thấy tiềm năng tiết kiệm năng lượng điện của công ty Dệt Vĩnh Phú là rất lớn. */ Tình hình hoạt động của các lò hơi năm 2003 Xí nghiệp động lực hiện có hai lò hơi ấn Độ một lò công suất 4 tấn hơi/h và một lò công suất 6 tấn hơi/h nhưng do các hoạt động sản xuất của nhà máy giảm nhiều nên hầu như chỉ có lò 4 tấn hơi/h hoạt động, lò 6 tấn hơi/h hoạt động rất ít. Hoạt động của các lò hơi của công ty Dệt Vĩnh Phú năm 2003 được trình bày trong bảng sau : Bảng II.14. Tình hình hoạt động của hai lò hơi trong năm 2003 Tên danh mục Đơn vị 6 tháng đầu năm 6 tháng cuối năm Cả năm Lò 4 tấn hơi/h Ca sản xuất 233 187 420 Lò 6 tấn hơi/h Ca sản xuất 45 5 50 Than cám sử dụng kg 1027837 647250 1675087 Hơi sx tấn 3275 1942 5217 Than bụi thu hồi tấn 199,6 137,79 337,4 Từ bảng số liệu trên có thể thấy thời gian hoạt động của hai lò hơi trong năm 2003 là rất ít, nhất là lò hơi năng suất 6 tấn hơi/h. Lò 4 tấn hơi/h chỉ hoạt động 420 ca tương đương với 3360 h so với 8760h trong một năm. Lò hơi 6 tấn hơi/h chỉ hoạt động 50 ca lò tương đương với 400h. Đó là do tình hình sản xuất của công ty gặp nhiều khó khăn, sản phẩm làm ra tiêu thụ chậm. Việc hoạt động cầm chừng của hai lò hơi sẽ làm gia tăng lượng nhiên liệu sử dụng cho quá trình nhóm lò. II.1.3.2. Tình hình sử dụng nhiên liệu Các loại nhiên liệu đang được sử dụng tại công ty dệt Vĩnh Phú là than cám Cẩm Phả, Quảng Ninh loại 4A, dầu DO trong đó than cám và dầu DO được cung cấp cho Xí nghiệp Động Lực để vận hành lò hơi sản xuất hơi cung cấp cho công đoạn hồ sợi của nhà máy Dệt. Trong đó dầu DO chủ yếu sử dụng để khởi động lò. Tình hình tiêu thụ nhiên liệu cho sản xuất hơi được thể hiện trong bảng sau : Bảng II.15. Tình hình tiêu thụ nhiên liệu của Công ty Dệt Vĩnh Phú năm 2003 [5] Từ bảng số liệu ta thấy rằng lượng hơi sản xuất ra năm 2003 là 5217 tấn, tiêu hao hết 1675 tấn than cám, giá than (chưa thuế) là 371428 (đ/tấn). Như vậy tiêu hao than cho một tấn hơi của công ty là 317 (kg than/tấn hơi). Trong khi đó định mức sản xuất công ty đề ra là 253 (kg than/1 tấn hơi). Tiêu thụ than thực tế lớn hơn định mức là 64 kg than/tấn hơi. Đây là một con số khá lớn. Như vậy có thể thấy tiềm năng TKNL tại đây là rất lớn. Số ca sản xuất của hai lò hơi 6 tháng cuối năm nhỏ hơn 6 tháng đầu năm rất nhiều. Đó là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến việc tiêu hao than cho một tấn hơi của 6 tháng cuối năm 2003 (333,3 kg than/tấn hơi) cao hơn 6 tháng đầu năm 2003 (313,8 kg than/tấn hơi). Chương III. Đánh giá tiềm năng tiết kiệm năng lượng tại Công ty Dệt Vĩnh Phú III.1. Phương pháp luận kiểm toán SXSH – TKNL Trong những năm vừa qua phương pháp luận SXSH đã được Chương trình môi trường liên hợp quốc UNEP và Chương trình phát triển công nghiệp liên hợp quốc UNIDO xây dựng và triển khai tại nhiều quốc gia trên thế giới. SXSH – TKNL dựa trên nền tảng chính về SXSH nhưng trong đó chú trọng nhiều hơn về các dạng sử dụng năng lượng trong công nghiệp. Phương pháp luận về SXSH và TKNL đòi hỏi việc triển khai đánh giá SXSH – TKNL phải trải qua 6 giai đoạn trong đó có 18 nhiệm vụ phải thực hiện. Bước 1 : Chuẩn bị NV 1 : Lập nhóm SXSH-TKNL. NV 2 : Liệt kê các công đoạn của quá trình sản xuất. NV 3 : Xác định công đoạn sinh nhiều chất thải, lãng phí năng lượng. Bước 2 : Phân tích các công đoạn NV 4 : Chuẩn bị sơ đồ công nghệ. NV 5 : Tính cân bằng vật chất và cân bằng năng lượng. NV6 : Định giá dòng thải, năng lượng tổn thất. NV 7 : Xác định nguyên nhân sinh dòng thải và tổn thất năng lượng. Bước 3 : Đề xuất các cơ hội SXSH-TKNL. NV 8 : Đề xuất các cơ hội SXSH-TKNL. NV 9 : Lựa chọn cơ hội có nhiều khả năng thực hiện được. Bước 4 : Lựa chọn các giải pháp SXSH-TKNL. NV 10 : Đánh giá khả thi kỹ thuật của cơ hội SXSH -TKNL. NV 11 : Đánh giá khả thi kinh tế của cơ hội SXSH -TKNL. NV 12 : Đánh giá lợi ích môi trường của cơ hội SXSH -TKNL. NV 13 : Lựa chọn giải pháp SXSH và TKNL. Bước 5 : Thực hiện các giải pháp SXSH -TKNL. NV 14 : Chuẩn bị thực hiện. NV 15 : Thực hiện. NV 16 : Quan trắc và đánh giá kết quả. Bước 6 : Duy trì công tác SXSH -TKNL. NV 17 : Duy trì các giải pháp SXSH -TKNL. NV 18 : Lựa chọn trọng tâm kiểm toán mới. Quay về NV2 (Do SXSH-TKNL là một quá trình liên tục) Tóm tắt lại phương pháp như sau : 5. Thực hiện các giải pháp SXSH-TKNL 1. Khởi động 2. Phân tích các công đoạn 3. Xây dựng các công đoạn 4. Lựa chọn các giải pháp SXSH-TKNL 6. Duy trì SXSH-TKNL Hình III.1. Sơ đồ quá trình kiểm toán SXSH-TKNL III.2. Triển khai đánh giá SXSH – TKNL tại công ty Dệt Vĩnh Phú. III.2.1. Cân bằng vật liệu của Nhà máy Sợi. Đặc điểm nổi bật của công ty dệt Vĩnh Phú là cùng một thời điểm các thiết bị đều được tham gia vào quá trình sản xuất nhiều loại sản phẩm. Vì vậy trọng điểm của cân bằng vật chất của quá trình kéo sợi được lựa chọn là dây chuyền sản xuất sợi Ne – 32. Đây là dây chuyền sản xuất có khối lượng sản phẩm lớn nhất của công ty và sợi Ne – 32 là sản phẩm chiếm tỉ trọng lớn nhất trong các loại sản phẩm được sản xuất tại Công ty. Sơ đồ chi tiết dây chuyền công nghệ sản xuất sơị Ne – 32 được mô tả theo sơ đồ sau đây : Sợi rối, bông bụi. Chải bông Bông mui, bụi, quét nhà. Ghép sợi Kéo sợi thô Kéo sợi con Đánh ống Xơ ngắn, bông bụi Đầu sợi thô và một số bông loại. Bông hút mối, bông cuộn suốt, bông bảng dạ, bông quét nhà. Điện môtơ Điện môtơ Điện môtơ Điện môtơ Sợi Ne- 32 Điện môtơ Bông nguyên liệu Khí nén Khí nén Khí nén Khí nén Khí nén Hình III.2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất sợi Ne – 32 . Cân bằng vật liệu của quá trình kéo sợi thể hiện trong bảng sau : III.2.2. Cân bằng vật liệu và cân bằng năng lượng của Xí nghiệp động lực Xí nghiệp Động Lực là bộ phận có nhiệm vụ sản xuất hơi nước bão hoà cung cấp cho các hoạt động sản xuất của công ty. Hiện tại Xí nghiệp có hai lò hơi ấn Độ năng suất 4 tấn hơi/h và 6 tấn hơi/h. Đây là loại lò tầng lỏng, nhiên liệu sử dụng chủ yếu là than cám 4A Quảng Ninh, ngoài ra còn sử dụng than hoa và dầu DO để nhóm lò. Trong năm 2003 thì chỉ có lò năng suất 4 tấn hơi/h là hoạt động chủ yếu (420 ca sản xuất/năm) còn lò năng suất 6 tấn hơi/h hoạt động rất ít (50 ca sản xuất/năm). Vì vậy em lựa chọn lò hơi năng suất 4 tấn hơi/h làm trọng tâm để tính cân bằng vật liệu và cân bằng nhiệt. Sơ đồ khối lò hơi được thể hiện như trong hình dưới đây : Buồng đốt Khí nóng Trao đổi nhiệt Hộ tiêu thụ (Công đoạn hồ sợi) Bể chứa Xử lý nước bằng trao đổi ion Không khí Than Nước máy Nước ngưng Hình III.3. Sơ đồ khối hệ thống lò hơi III.2.1.1. Cân bằng vật liệu của lò hơi 4 tấn hơi/h Cân bằng vật liệu nhằm xác định một cách chính xác các nguồn thải, từ đó tìm ra các nguyên nhân gây tổn thất nhiên liệu và các biện pháp khắc phục các tổn thất đó. Đồng thời từ cân bằng vật liệu ta có thể định giá được dòng thải và xác định tiềm năng tiết kiệm tài chính từ việc giảm các dòng thải. Lò hơi (t0 = 8500C) Khói lò (CO2,SO2,H2O,N2, O2 dư ,bụi ....) Xỉ (Cdư , tro ....) Nước Nước xả đáy Than cám(C,H,O,S..) Không khí (N2+O2) Hơi bão hoà Hình III.4. Sơ đồ cân bằng vật liệu của lò hơi Các phản ứng xảy ra khi đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu : C + O2 CO2 S + O2 SO2 2H + 1/2O2 H2O Khi nhiên liệu cháy không hoàn toàn thì có thêm phản ứng tạo CO như sau : 2C + O2 2CO Bảng III.1. Đặc tính nhiên liệu than cám của lò hơi 4 tấn hơi/h [5] Thành phần Phần trăm (%) C H S O W Chất bốc A 69,53 0,44 0,73 3,39 10,0 3,7 25,0 Trong đó C, H, S, O, W, A lần lượt là cacbon, hydro, lưu huỳnh, oxy, độ ẩm và độ tro. a/ Tính thể tích không khí lý thuyết. Lượng không khí lý thuyết được tính theo công thức sau : V0 = 0,0889(Clv + 0,375 Slv) + 0,265 Hlv – 0,0330 Olv (m3 tc/kg) [7] Trong đó : Clv : phần trăm cacbon có trong than (%) Slv : phần trăm lưu huỳnh có trong than (%) Hlv : phần trăm hydro có trong than (%) Olv : phần trăm oxy có trong than (%) Thay số vào ta có lượng không khí lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn một kg than là : V0 = 0,089 (69,53 + 0,375 . 0,73) + 0,265. 0,44 – 0,0330. 3,39 = 6,2103 (m3 tc/kg than) Hoặc L0 = 0,115 (Clv + 0,375 Slv ) + 0,342 Hlv – 0,0431 Olv (kg/kg than) [7] Thay số vào ta có : L0 = 0,115 (69,53 + 0,375. 0,73 ) + 0,342. 0,44 – 0,0431. 3,39 = 8,1348 (kg/kg than) b/ Tính thể tích sản phẩm cháy. Sản phẩm của quá trình cháy hoàn toàn nhiên liệu bao gồm khí CO2, SO2, N2, O2 và H2O. Khi đốt cháy một kg nhiên liệu rắn thì lượng khí RO2, N2, H2O sinh ra là : VRO2 = VCO2 + VSO2 = 1,866 (Clv + 0,375 Slv) / 100 (m 3 tc/kg than) [7] = 1,866. (69,53 + 0,375. 0,73) / 100 = 1,3025 ( m 3 tc/kg than) V0N2 = 0,79. Vo + 0,8 N/100 (m 3 tc/kg than ) [7] = 0,79. 6,2103 = 4,9061 ( m 3 tc/kg than) VoH2O = 0,111. Hlv + 0,0161.V0 [7] = 0,111. 0,44 + 0,0161. 6,2103 = 0,1488 (m 3 tc/kg than) Thể tích khói khô lý thuyết : Vokkhô = VRO2 + V0 N2 = 1,3025 + 4,9061 = 6,2086 (m 3 tc/kg than) Thể tích khói lý thuyết : VKo = VRO2 + V0N2 + V0H2O = 1,3025 + 4,9061 + 0,1488 = 6,3574 (m 3 tc/kg than) c/ Thể tích thực tế của sản phẩm cháy : Thể tích hơi nước : VH2O = VOH2O + 0,0161 (a - 1)Vo (m 3 tc/kg than) [7] Với a : hệ số không khí dư VH2O = 0,1488 + 0,0161. (3,29 - 1). 6,2103 = 0,3778 (m 3 tc/kg than) Thể tích khói thực : Vk = V0kkhô + VH2O + (a-1) Vo (m 3 tc/kg than) [7] = 6,2086 + 0,3778 + (3,29 - 1). 6,2103 = 20,8080 (m 3 tc/kg than) Hàm lượng tro bay theo khói (theo thể tích khí). (g/m3 tc) [7] Trong đó : ab là tỷ lệ tro bay (ab = 0,4) Alv là độ tro của nhiên liệu (Alv = 250 (g/kg than) . Vk là thể tích khói sinh ra tính cho 1 kg nhiên liệu. = 4,8058 (g/m3 tc) III.2.1.2. Cân bằng nhiệt của lò hơi 4 T/h. Nhiệt tổn thất qua khói lò Q2 Than cám Lò hơi (t0 = 850 0C) Tổn thất do nhiên liệu cháy không hoàn toàn về hoá học Q Tổn thất nhiệt qua tro Q6 Không khí Tổn thất qua bức xạ và đối lưu Q5 Tổn thất do nhiên liệu cháy không hoàn toàn Q4 Hình III.5. Sơ đồ cân bằng nhiệt của lò hơi Lập cân bằng nhiệt của lò hơi là xác định sự cân bằng giữa nhiệt đưa vào lò hơi và lượng nhiệt sử dụng hữu ích, các tổn thất nhiệt Q2 , Q3 , Q4 , Q5 , Q6 . Từ cân bằng nhiệt ta có thể xác định được hiệu suất lò hơi và lượng tiêu hao nhiên liệu. Các kết quả hoạt động của lò hơi 4 tấn hơi/h được thể hiện trong bảng sau : Bảng III.2. Các kết quả thu được tại lò hơi 4 tấn hơi/h [5] TT Thông số Đơn vị Giá trị đo 1 Nhiên liệu cấp kg/h 423 2 Hơi sản xuất kg/h 1317 3 Lượng xả đáy % 4 4 áp suất hơi bão hoà at 8 5 Nhiệt độ khói lò 0C 235 +/ Tính entanpi của không khí và khói. Entanpi của không khí lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy [7] : Iokk = Lo . Ckk. tkk (kcal/kg than) Lo : lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1 kg nhiên liệu (kg/kg than) Ckk : nhiệt dung riêng của không khí cấp cho lò hơi (kcal/kg.độ) tkk : nhiệt độ của không khí cấp cho lò hơi (oC) Iokk = 8,0318 . 0,248 . 28 =55,7728 (kcal/kg than) Entanpi của khói lý thuyết được tính (tkhói = 1910C) : [7] Iok = V0RO2. (C.T)RO2 + VoN2 .(CT)N2 + VoH2O .(C.T)H2O (kcal/kg than) Trong đó : V0RO2, V0N2, V0H2O là thể tích (CO2 + SO2), N2 và H2O (m3/kg than) (C.T)RO2, (CT)N2, (CT)H2O là entanpi của các khí (CO2 + SO2), N2 và H2O. (kcal/m3) Cp,N2 = 0,2238 (kcal/m3.độ) Cp,H2O = 0,2771 (kcal/m3.độ) Cp,RO2 = 0,3569 (kcal/m3.độ) Iok = (1,3025. 0,3569 + 4,9061 . 0,2238 + 0,1488. 0,2771). 191 = 306,3793 (kcal/kg than) Entanpi của khói thực tế : Ik = I0k + ( - 1). Ikk + Itr Ik - entanpi của khói thực tế (kcal/ kg than) Ikk - entanpi của không khí ở nhiệt độ khói lò (191 0C) Itr - entanpi của tro ở nhiệt độ khói lò. (kcal/ kg than) - hệ số không khí dư Itr được kể đến khi . Trong đó : ab : là tỷ lệ tro bay Alv : là độ tro của nhiên liệu (%) Qtlv : là nhiệt trị của nhiên liệu (kcal/ kg) = nên Itr có thể bỏ qua. Ikk = L0. Ckk. tkk L0 : lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1 kg nhiên liệu (kg/ kg than) Ckk : nhiệt dung riêng của không khí tkk : bằng nhiệt độ khói lò Ikk = 8,0318. 0,248. 191 = 380,4503 (kcal/ kg than) Do đó Ik = Ik0 + (a - 1). Ikk = 306,3793 + (3,29 - 1). 380,4503 = 1177,6105 (kcal/ kg than) 1. Tính lượng nhiệt vào lò hơi Lượng nhiệt đưa vào lò hơi được tính cho 1 kg nhiên liệu rắn [7] : Qđv = Qtlv + Qnkk + inl + Qp – Qk (kcal/kg than) qtlv : nhiệt trị của nhiên liệu. Qnkk : nhiệt do không khí nóng đưa vào khi nó được dùng nguồn nhiệt bên ngoài để sấy. inl : nhiệt vật lý của nhiên liệu đưa vào. Trường hợp không có sấy nhiên liệu bằng nguồn nhiệt bên ngoài, inl chỉ cần tính khi Wlv > Qp : nhiệt do dùng hơi thổi vào lò. Qk : nhiệt tiêu hao do sự phân huỷ cacbonat. Ta có : Qtlv = qthan = 5660 (kcal/kg than) inl = Cnl . tnl . ở đây nhiên liệu không được sấy bằng nguồn nhiệt bên ngoài trước khi đưa vào lò và Wlv = 3,5 (%) < nên có thể bỏ qua nhiệt vật lý của nhiên liệu inl Các giá trị Qnkk , Qp , Qk coi như bằng không. Vì vậy : Qđv = Qtlv = 5660 (kcal/kg than) 2. Tính lượng nhiệt ra của lò hơi a/ Tính lượng nhiệt sử dụng có ích Lượng nhiệt hữu ích trong lò hơi được xác định bằng công thức sau :[7] Qhi = B . Q1 = Dqn . (iqn - inc) + Dbh (ibh - inc) + Dx .(is - inc) B là lượng tiêu hao nhiên liệu (kg/h) Dqn , Dbh , Dx lần lượt là lưu lượng hơi quá nhiệt, hơi bão hoà và lưu lượng nước xả lò. (kg/h) iqn , ibh , is , inc : entapi của hơi quá nhiệt, hơi bão hoà, nước bão hoà, nước cấp (kcal/kg). Ta có : Dbh = 1317,42 (kg/h) ibh = 657,66 (kcal/kg) ; is = 153,11 (kcal/kg) [9] inc = Cnc . tnc = 1 (kcal/kg.độ) . 25 (0C) = 25 (kcal/kg) Dx = 4 % . Dbh = 0,04 . 1317 = 52,8 (kg/h) Qhi = 1317,42 . (657,66 - 25) + 52,8 . (153,11 - 25) = 847.551 (kcal/h) Q1 = Qhi / B = 847.551 / 423 = 2003,6667 (kcal/kg) b/ Tổn thất nhiệt +/ Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về cơ khí (Q4 ,q4) : q4 = = [7] aa , ab : phần tro của nhiên liệu có trong xỉ, than lọt, và theo khói bay ra ngoài. Rx , Rb : phần cháy được có trong xỉ, than lọt và trong tro bay (%). Ta có : ax = 0,4 ab = 0,6 Rx = 30 (%) Rb= Phần cháy được trong tro bay/ (Phần cháy được trong tro bay + Nồng độ tro ) Từ bảng số liệu hoạt động của 2 lò hơi trong năm 2003 ta thấy tổng lượng than bụi thu hồi là 337,4 (tấn) Tính tương tự như đối với sản lượng hơi ta có lượng than bụi thu hồi trong 1 h của lò hơi 4 T/h là : 85,2020 (kg/h) Lượng than bụi thu hồi / 1kg nhiên liệu là : 85,2020 / 423 = 0,2014 (kg/kg than) Nồng độ tro / 1 kg nhiên kiệu là : ab. = 0,4 . = 0,1 (kg/ kg than) Phần cháy được trong tro bay là : 0,2014 - 0,1 = 0,1014 (kg/ kg than) Rb = Thay số vào biểu thức q4 ta có : q4 = +/ Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra(Q2 , q2) : Q2 = (Ith - . I0kk) . (100 - q4) / 100 (kcal/kg) [7] I0kk : entanpi của không khí lạnh lý thuyết (kcal/kg) ath : hệ số không khí thừa ở chỗ khói thải Ith : enanpi khói thải tính theo nhiệt độ khói thải đã chọn ở trước và ứng với hệ số không khí thừa a (kcal/kg) q4 : tổn thất nhiệt do không cháy hết bằng cơ khí. Ta có : I0kk = 55,7728 (kcal/kg) Ith = Ik = 1177,6105 (kcal/kg) ath = 3,29 Thay giá trị q4 vào biểu thức Q2 ta có : Q2 = (kcal/ kg) q2 = = +/ Tổn thất nhiệt do cháy không hết về hoá học(Q3 , q3) : Q3 = (CO . 3020 /100 + H2 . 2580 /100 + CH4 .8555 /100) . Vkkhô (100 – q4 /100) (kcal/kg). [7] Trong đó CO, H2, CH4 : thành phần khí cháy còn lại trong khói (%) Bảng III.3. Thành phần khói lò hơi 4 T/h Thành phần Đơn vị O2 14,5 (%) CO 175 (ppm) CO2 5,6 (%) NO 162 (ppm) NO2 0 NOx 162 (ppm) SO2 153 (ppm) T0kl 191 ( 0C) Từ bảng thành phần khói lò ta có : [CO] = 175 ppm. Rút ra : %CO = 175. 10-4 = 0,0175 (%) Vkkhô = V0kkhô + (a-1)V0 – 0,0161(a-1)V0 = V0kkhô + 0,9839.(a - 1). V0 Vkkhô = 6,2086 + 0,9839. (3,29-1). 6,2103 = 20,2012 (m3 tc/ kg) Q3 = (kcal/ kg) q3 = = +/ Tổn thất nhiệt do toả nhiệt ra môi trường xung quanh (Q5 , q5) Tổn thất nhiệt Q5 được xác định bằng toán đồ thực nghiệm. Đối với lò hơi không có bề mặt đốt phần đuôi, năng suất 4T/h q5 = 9,2 (%) [7] +/ Tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài (Q6 , q6) Khi thải xỉ khô thì q6 được tính nếu Alv > Qlvt / 1000. Trong trường hợp này ta có: Alv = 25% > Qlvt / 1000 = 5660 / 1000 = 5,660 nên q6 vẫn được tính đến. q6 = = [7] ax = 1 – ab : với ab là tỷ lệ tro bay theo khói lò. (C.t) : entanpi của tro (kcal/ kg) Nhiệt dung riêng của tro được tính theo công thức : Cx = 735,5 + 0,25. (J/ kg. độ) [8] Trong đó : tx là nhiệt độ của tro Cx = 735,5 + 0,25. = 1126 (J/ kg. độ) = 0,2694 (kcal/ kg. độ) q6 = */ Hiệu suất lò hơi và lượng tiêu hao nhiên liệu. Hiệu suất lò hơi được tính theo công thức sau : (%) Ta có : q2 = 22,89 (%) q3 = 0,17 (%) q4 = 24,89 (%) q5 = 9,2 (%) q6 = 3,6 (%) 100 – ( 22,89 + 0,17 + 24,89 + 9,2 + 3,6) = 38,44 (%) Mạng phân phối hơi Nhiệt do hơi mang vào Nhiệt tổn thất do trở lực đường ống Nhiệt do xả nước ngưng và rò rỉ Nhiệt toả ra môi trường xung quanh (bức xạ và đối lưu nhiệt) III.2.3. Tổn thất nhiệt trên mạng phân phối hơi. Hình III.3. Sơ đồ cân bằng nhiệt của mạng phân phối hơi Hệ thống phân phối hơi có nhiệm vụ cung cấp hơi sản xuất ra cho nhà máy Nhuộm và nhà máy Dệt. Tuy nhiên hiện nay nhà máy Nhuộm hầu như không còn hoạt động nên hơi sản xuất ra chỉ cung cấp cho nhà máy Dệt. Trong nhà máy Dệt chỉ có duy nhất công đoạn hồ sợi là sử dụng hơi để hồ sợi. Đặc tính của hệ thống phân phối hơi đến công đoạn hồ sợi của nhà máy Dệt như sau : Chiều dài : 550 (m) Đường kính : ; Đặc tính ống : ống thép Đặc tính vật liệu bảo ôn : bông thuỷ tinh Chiều dày bảo ôn : 50 (mm) Nhiệt độ bề mặt ống : 45 0C a/ Tổn thất nhiệt qua bề mặt ống dẫn hơi Tổn thất nhiệt qua bề mặt ống dẫn hơi được tính theo công thức : S = [].() (kcal/ m2.h) [10] S : tổn thất nhiệt qua bề mặt ống dẫn hơi (kcal/ m2.h) Tbm : nhiệt độ trên bề mặt ống dẫn hơi (0C) Tmt : nhiệt độ môi trường ( 0C) Qua đo đạc có : Tbm = 45 ( 0C) Tmt = 30 ( 0C) S = = 161,25 (kcal/ m2.h) Nhiệt lượng tổn thất do toả nhiệt trên mạng phân phối hơi trong một giờ : Qtt = S. A Trong đó: A : Diện tích bề mặt ống dẫn hơi (m2) A = . D. l (m2) D : Đường kính ngoài của ống đẫn hơi (m) l : chiều dài của mạng phân phối hơi (m) Đường kính ống dẫn hơi : 108 + 2 . 50 = 208 (mm) A = 3,14. (208.10-3). 550 = 359,2 (m2) Thời gian hoạt động trong năm 2003 của lò 4 tấn hơi/h là : = 420 (ca lò) . 8 (h) = 3360 (h) Tổng lượng nhiệt tổn thất : Qtt = S . A . = 161,25 . 359,2 . 3360 = 194614560(kcal) Tổn thất nhiệt trong năm 2003 quy đổi ra nhiên liệu : mInl tt = [10] Qtt : nhiệt lượng tổn thất do toả nhiệt trên mạng phân phối hơi trong 1 giờ (kcal/ h) : thời gian hoạt động trong năm của các lò hơi (h) qnl : nhiệt trị của nhiên liệu (kcal/ kg than) : hiệu suất lò hơi mInl tt = = 90485 (kg than) = 90,485 (tấn than) mInl tt = 10,080 (tấn than) Tương ứng với lượng tiền : Mtt = mnl tt . p (VNĐ) Mtt : lượng tiền mất mát do tổn thất nhiệt trên mạng phân phối hơi (VNĐ) p : giá của 1 tấn nhiên liệu (VNĐ/ tấn than) p = 371428 (VNĐ/ tấn) Mtt = 90,485 . 371428 = 33608563 (VNĐ) b/ Tổn thất nhiệt do xả nước ngưng Trên đường ống dẫn hơi từ phân xưởng động lực đến công đoạn hồ sợi của nhà máy Dệt có tổng cộng 6 điểm xả nước ngưng của bẫy hơi và van xả, đường kính ống xả . Tổn thất nhiệt tại các miệng xả được tính theo công thức : Qtt, i = Gi . h (kcal/ h) G : lưu lượng trung bình tại điểm xả thứ i (kg/ h) h : entanpi của nước ngưng tại mỗi điểm xả (kcal/ kg) Tại điểm số một nước ngưng có entanpi là 98 kcal/kg [10] Ta có : Qtt,1 = G1 . h1 = 22 . 98 = 2156 (kcal/ h) Tính toán tương tự ta có nhiệt lượng tổn thất tại 6 điểm xả thể hiện trong bảng sau : Bảng III.4. Tổn thất nước ngưng tại các điểm xả Giá trị đo tại điểm xả Đơn vị Điểm 1 Điểm 2 Điểm 3 Điểm 4 Điểm 5 Điểm 6 Lưu lượng kg/h 22 25 26 24 25 27 Nhiệt độ 0C 98 96 95 95 90 90 Tổn thất nhiệt kcal/h 2156 2400 2470 2280 2250 2430 Tổng tổn thất nhiệt tại 6 điểm xả nước ngưng là : Qtt = Qtt,1 + Qtt,2 + Qtt,3 + Qtt,4 + Qtt,5 + Qtt,6 = = 13986 (kcal/ h) Tổn thất quy về nhiên liệu : m tt = = 24450 (kg than) = 24,45 (tấn than) Tương ứng với lượng tiền : Mtt = m tt . p = 24,45 . 371428 = 9081466 (VNĐ) c/ Tổn thất do trở lực đường ống Tổn thất áp suất trong mạng ống dẫn hơi được tính theo công thức : P = Pms + Pcb = [8] trong đó : Pms : tổng trở lực ma sát giữa môi chất và bề mặt ống dẫn (N/m2) Pcb : tổng trở lực cục bộ tại các van, điểm nối . (N/m2) : hệ số ma sát. : hệ số trở lực cục bộ L : chiều dài ống dẫn (m) d : đường kính trong của ống dẫn (m) : vận tốc hơI trong ống dẫn (m/s) : khối lượng riêng của hơi (kg/m3) Lượng hơi sản xuất ra trong 1h của lò hơi 4 T/h được tính trong cân bằng nhiệt là : D = 1317,42 (kg/h) = 0,3660 (kg/s) Khối lượng riêng của hơi bão hoà ở áp suất 8 at là : = 4,161 (kg/m3) [9] Lưu lượng thể tích của hơi trong đường ống : V = (m3/s ) Tốc độ hơi đi trong đường ống : = [9] trong đó : V- lưu lượng thể tích của hơi (m3/s) d- đường kính ống dẫn hơi (m) = Chuẩn số Re được tính theo công thức : Re = [9] trong đó : - độ nhớt của hơi bão hoà (m2/s) Re = Hệ số ma sát của ống dẫn hơi được tính theo cong thức : [9] trong đó : - độ nhám tương đối xác định theo công thức sau : = trong đó là độ nhám tuyệt đối của ống dẫn (mm) Thay số vào biểu thức tính hệ số ma sát ta có : = 0,04 Trên đường ống dẫn hơi có 7 khuỷu ghép 450 có hệ số trở lực cục bộ là = 0,6 Ngoài ra còn có 3 vòng bù giãn nở có hệ số trở lực cục bộ là = 1,8 Tổng tổn thất áp suất trên đường ống dẫn hơi : P = = 0,04. (Pa) = 1,8 (at) Như vậy hơi nước bão hoà 8 at sản xuất ra ở lò hơi sau khi về đến nhà máy Dệt chỉ còn 6,2 at Entanpi của hơi nước bão hoà ở 8 at là : 2769 kJ/kg Entanpi của hơi nước bão hoà ở 6,2 at là :2757 kJ/kg Lượng nhiệt tổn thất trên một kg hơi là : 2769 - 2757 = 12 (kJ/kg hơi) = 2,97 (kcal/kg hơi) Tổng lượng nhiệt tổn thất : Qtt = 2,97(kcal/kg hơi) . 5217000(kg hơi) = 14977033 (kcal) Tương ứng với lượng than là : Bthan = (kg than) = 4,071 (tấn than) Tương ứng với lượng tiền là : 4,071(tấn than) . 371428(VNĐ/tấn than) = 1521065 (đồng) III.2.4. Khảo sát các tổn thất trong hệ thống điện. III.2.4.1. Tổn thất tại các trạm biến áp. Tổn thất công suất trong máy biến áp bao gồm tổn hao không tải (tổn hao sắt) và tổn hao có tải (tổn hao đồng) Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng trong máy biến áp được tính theo công thức : [11] [11] trong đó : ,: tổn thất công suất tác dụng không tải và ngắn mạch của máy biến áp tổn thất công suất phản kháng không tải và ngắn mạch của máy biến áp, kVAr Spt , Sđm : phụ tải toàn phần và dung lượng định mức của máy biến áp, kVA Tổn thất công suất tác dụng (kể cả thành phần do công suất phản kháng gây ra) trong máy biến áp được tính như sau : [11] [11] [11] [11] [11] Trong đó: kkt : đương lượng kinh tế của công suất phản kháng, là lượng công suất tác dụng (kW) tiết kiệm được khi bù 1 kVAr công suất phản kháng. ở đây lấy kkt = 0,05 i%, uN : giá trị tương đối của dòng điện không tải và điện áp ngắn mạch Sđm : dung lượng định mức của máy biến áp (kVA) Các máy biến áp tại công ty Dệt Vĩnh Phú đều giống nhau và có : Sđm = 1000 kVA i% = 5%, uN% = 5,5% kW , kW Rút ra : kVAr kVAr Tổn thất điện năng trong máy biến áp được tính như sau : [11] Trong đó : t : thời gian vận hành thực tế của máy biến áp (h). Bình thường máy biến áp được đóng điện suốt một năm nên lấy t = 8760 (h) Tmax : thời gian tổn thất công suất lớn nhất. Đối với nhà máy làm việc ba ca và cos = 0,8 lấy Tmax = 5300 – 5900. Ta chọn Tmax cho nhà máy dệt là 5300 (h) Spt : dung lượng phụ tải của máy biến áp (kVA) +/ Tại trạm số I. Thông số hoạt động điển hình của trạm : Máy biến áp U (kV) I (A) 1 0,4 200 2 0,4 80 Trong đó máy biến áp 2 dùng để dành riêng bán điện cho công ty Dệt VIVIT của Hàn Quốc. Tổn hao công suất do vận hành non tải công ty phải chịu. Phụ tải của hai máy biến áp : Spt,1 = . U. I = . 0,4 . 200 = 138,6 (kVA) Spt,2= . U. I = . 0,4 . 80 = 55,4 (kVA) Tổn hao công suất của hai máy biến áp : (kW) (kW) Tổn thất điện năng trong năm 2003 của hai máy biến áp : Tổng tổn thất điện năng năm 2003 của trạm là : +/ Tại trạm biến áp II. Thông số hoạt động điển hình của trạm trong năm 2003 như sau : Máy biến áp U (kV) I (A) 1 0,4 300 2 0,4 300 Dung lượng phụ tải của hai máy biến áp : Spt, 1 = . U. I1 =.0,4 . 300 = 207,8 (kVA) Spt , 2 = . U. I2 = . 0,4 . 300 = 207,8 (kVA) Tổn thất công suất trong hai máy biến áp : Tổn thất điện năng tại trạm trong năm 2003 : */ Tại trạm số IV Thông số hoạt động điển hình của trạm trong năm 2003 như sau : Máy biến áp U (kV) I (A) 1 0,4 700 2 0,4 900 Tính toán tương tự như trên ta có tổn hao điện năng trong năm 2003 tại trạm là: */ Tại trạm số VI Thông số hoạt động điển hình của trạm như sau: Máy biến áp U (kV) I (A) 1 0,4 500 2 0,4 700 Tổn thất điện năng năm 2003 tại trạm : Tổn tổn thất điện năng tại 4 trạm biến áp là : Lượng tiền mất mát do tổn thất điện năng tại các trạm biến áp : M = trong đó : : là tổng tổn thất điện năng tại 4 trạm biến áp (kW.h/ năm) g : giá của một kW.h (VNĐ) M = 1062023,4kWh 831VNĐ = 882.541.445 (VNĐ) III.2.4.2. Tổn thất tại các động cơ điện. Tổn thất điện năng tại các động cơ 245 kW. Động cơ máy nén khí của phân xưởng thông gió - đông lạnh là thiết bị điện có công suất lớn 245 kW. Do đó việc hệ số công suất cos của động cơ còn thấp sẽ gây lãng phí điện lớn Thông số Pđm (kW) cos kpt Giá trị 245 0,75 0,7 kpt là hệ số phụ tải của động cơ máy nén : [10] kpt = trong đó : Ppt : công suất tải của động cơ máy nén (kW) Pđm : công suất định mức của máy nén (kW) Từ công thức trên rút ra công suất tải của động cơ máy nén : Ppt = kpt . Pđm = 0,7 . 245kW = 171,5 (kW) Điện năng cần cung cấp cho máy từ lưới : Pccấp = Ul .Il .cos trong đó : Ul , Il : điện áp và dòng điện từ lưới cấp cho máy cos : hệ số cos của mạng điện. Mặt khác công suất phụ tải của máy : Ppt = Ul . Il . cos trong đó : cos là hệ số công suất của động cơ . Ul . Il = Pccấp = .cos Nếu ta nâng cao hệ số công suất của máy lên cos thì công suất tiết kiệm được là : Từ công thức trên ta thấy nếu càng nâng cao hệ số công suất của động cơ thì công suất tiết kiệm được càng lớn. Lấy hệ số công suất của lưới điện cos = 0,8. Nếu nâng hệ số công suất của động cơ lên: cos = 0,85 ta có : Ptk = Tổn thất điện năng trong năm 2003: III.2.4.3. Tổn thất trong hệ thống chiếu sáng a/ Tổn thất do sử dụng chấn lưu điện từ hiệu suất thấp. Toàn công ty có khoảng 1800 máng đèn tương đương 3600 bóng và 3600 chấn lưu. Tất cả các đèn huỳnh quang đều sử dụng chấn lưu điện từ hiệu suất thấp, có công suất tiêu tán rất lớn từ 10 – 12 W/ 1 chấn lưu. Nếu so với loại chấn lưu hiệu suất cao có công suất tiêu tán 5 W thì tổn thất là : +/ Khi công suất tiêu tán là 12 W/ 1 chấn lưu Tổn thất trên một chấn lưu là : Tổn thất trong toàn hệ thống chiếu sáng : 7W . 3600bóng đèn = 25200 (W) = 25,2 (kW) Tổn thất trong một năm, mỗi ngày chiếu sáng 10 (h) : 25,2kW . 10h . 365ngày = 91980 (kWh/ năm) Tương ứng với lượng tiền là : 91980kW . 931VNĐ = 85.633.380 (VNĐ) Vậy tổn thất điện năng do sử dụng chấn lưu hiệu suất thấp là: 91.980 (kWh/ năm) Tương ứng với lượng tiền là : 61.166.700VNĐ - 85.633.380VNĐ b/ Tổn thất do hệ số cos của bóng đèn thấp. Các thông số của bóng đèn huỳnh quang sử dụng tại công ty Dệt Vĩnh Phú như sau: cos = 0,7 P = 40 (W) Đặc tính bóng : bóng huỳnh quang thường. Gọi Ul , Il là điện áp và cường độ dòng điện từ lưới điện. Công suất tác dụng của dòng điện cấp cho bóng đèn : Pccấp = Ul . Il . cos trong đó : Ul - điện áp lưới (V) Il - cường độ dòng điện (A) cos - hệ số công suất của lưới Gọi cos là hệ số công suất của bóng đèn hiện tại. Công suất tác dụng bóng đèn tiêu thụ : Ptthụ = Ul . Il . cos Ul . Il = Công suất cung cấp từ lưới : Pccấp = Ul . Il . cos = . cos Chương IV. Đề xuất các giảI pháp tiết kiệm năng lượng tại Công ty Dệt Vĩnh Phú IV.1. Phân tích các nguyên nhân tổn thất năng lượng tại Công ty Dệt Vĩnh Phú. Bảng IV.1. Phân tích nguyên nhân tổn thất và đề xuất các giải pháp tiết kiệm nhiên liệu Cáckhu vực có tổn thất năng lượng Dòng thải Nguyên nhân Cơ hội TKNL Khu vực lò hơi 1. Tổn thất nhiệt qua khói lò cao. 1.1. Trao đổi nhiệt của lò hơi kém do ống lửa và ống lò bẩn 1.1. Vệ sinh phá cáu cặn cho lò hơi. 1.2. Hệ số không khí dư quá lớn. 1.2.1. Giảm hệ số không khí dư cấp cho lò hơi. 1.2.2. Xem xét khắc phục các điểm bị không khí lọt vào của lò hơi. 2. Tổn thất nhiệt do than chưa cháy hoàn toàn. 2.1. Hàm lượng than bụi lớn. 1.2.1. Thay than hiện tại bằng than có hàm lượng bụi thấp hơn. 2.2. Lượng không khí dư lớn. 1.2.2. Giảm hệ số không khí dư cấp vào lò 2.3. Lò hơi hoạt động non tải 2.3. Thay thế lò hơi 4 tấn hơi/h bằng lò hơi 2 tấn hơi/h đốt than 2.4. Không thu hồi lượng tro than bay theo khói lò. 2.4. Cải tiến lò để thu toàn bộ tro than bay theo bằng cách lắp bộ phận lắng tro than trước khi đi vào phần truyền nhiệt đối lưu. Mạng phân phối hơi. 3. Tổn thất qua nước xả trên đường ống dẫn hơi 3.1. Các bẫy hơi hoạt động không tốt. 1.1. Tăng cường sửa chữa các bẫy hơi 3.2. Không thu hồi nước xả của đường ống dẫn hơi. 1.2 Thu hồi nước xả của đường ống dẫn hơi. 4. Tổn thất do trở lực đường ống. Đường ống quá dài và quá nhiều điểm gấp khúc. 2.1.1. Dịch chuyển lò hơi đến gần nhà máy Dệt. Khu vực sử dụng hơi. 5. Tổn thất nhiệt qua nước ngưng lớn 3.1. Không thu hồi nước ngưng. 3.1. Thu hồi nước ngưng từ công đoạn hồ sợi Bảng IV.2. Phân tích nguyên nhân gây tổn thất và đề xuất các cơ hội tiết kiệm điện năng Khu vực Nguyên nhân gây tổn thất điện năng Cơ hội tiết kiệm điện năng 1. Phân phối điện 1.1. Các trạm biến áp hoạt động non tải. 1.1. Giảm số máy biến áp hoạt động ở mỗi trạm . 2. Tiêu thụ điện 2.1. Hệ số cos của các động cơ 245 kW của phân xưởng TGĐL thấp. 2.1. Lắp đặt thêm các tụ bù để nâng cao hệ số cos. 2.2. Các động cơ 245 kW của phân xưởng TGĐL hoạt động non tải. 2.2. Giảm bớt số máy nén hoạt động khi non tải. 2.3. Một số động cơ điện quấn lại nhiều lần làm giảm hiệu suất hoạt động. 2.3. Thay thế bằng các động cơ mới. 2.4. Các động cơ truyền động bằng dây curoa có hệ số truyền tải thấp. 2.4. Thay dây curoa nội địa bằng dây curoa có hệ số truyền tải cao hơn. 2.5. Các động cơ Trung Quốc thế hệ cũ của nhà máy sợi có hệ số dự trữ lớn nên thường làm việc non tải. 2.5. Thay thế các động cơ cũ bằng các động cơ mới, có hệ số dự trữ nhỏ hơn. 2.6. Bố trí chiếu sáng tại gian máy Trung Quốc chưa hợp lý. 2.6. Bố trí lại hệ thống chiếu sáng tại gian máy Trung Quốc. 2.7. Chấn lưu của các bóng đèn đang sử dụng có suất tổn hao công suất lớn 2.7. Thay chấn lưu thường bằng chấn lưu có suất tổn hao thấp. 2.8. Hệ số công suất của các bóng đèn thấp. 2.8. Lắp đặt tụ bù để nâng cao hệ số công suất của đèn. IV.2. Sàng lọc các cơ hội TKNL. BảngIV.3. Sàng lọc các giải pháp tiết kiệm nhiên liệu. Giải pháp TKNL Loại giải pháp TKNL Thực hiện ngay. Cần xem xét thêm. Loại bỏ. Bình luận – lý do 1. Khu vực lò hơi 1.1. Tăng cường vệ sinh lò. Quản lý nội vi + - Tốn ít chi phí. 1.2. Sửa chữa các điểm rò rỉ của lò hơi. Quản lý nội vi + - Tốn ít chi phí. 1.3. Giảm hệ số không khí dư từ 3,29 xuống 1,5. Kiểm soát quá trình + - Không tốn chi phí, hiệu quả cao. 1.4. Thay than hiện tại bằng than có hàm lượng bụi thấp hơn. Thay đổi nhiên liệu + - Khó thực hiện. 1.5. Thay lò hơi 4 tấn hơi/h bằng lò hơi 2 tấn hơi/h đốt than. Thay thế thiết bị + - Phải phân tích khả thi kinh tế, kỹ thuật, môi trường. 2. Mạng phân phối hơi. 2.1. Sửa chữa các bẫy hơi. Quản lý nội vi + 2.2. Thu hồi nước ngưng trên đường ống dẫn hơi. Tuần hoàn tái sử dụng + - Do nhu cầu nước cấp của lò hơi nhỏ. 2.3. Dịch chuyển lò hơi đến gần Nhà máy Dệt Cải thiện quá trình + - Phải phân tích khả thi kinh tế, kỹ thuật. 3. Hộ tiêu thụ hơi. 3.1. Thu hồi nước ngưng từ công đoạn hồ sợi. Tuần hoàn tái sử dụng + - Nhu cầu nước cấp lò hơi nhỏ nên cần tiến hành đánh giá khả thi kinh tế, kỹ thuật và môi trường Bảng IV.4 - Sàng lọc các cơ hội tiết kiệm điện năng. Cơ hội TKNL Thực hiện ngay Cần xem xét thêm Loại bỏ Bình luận – lý do Hệ thống phân phối điện. 1.1. Giảm số máy biến áp ở mỗi trạm từ hai máy xuống còn một máy. + Không tốn chi phí, hiệu quả lại cao. Khu vực tiêu thụ điện. 2.1. Lắp đặt thêm tụ bù vào các động cơ 245 kW của phân xưởng TGĐL. + Phải tốn chi phí đầu tư và bảo dưỡng cho các tụ bù. 2.2. Giảm bớt số máy nén hoạt động khi non tải. + Không tốn chi phí. 2.3. Thay thế các động cơ quấn lại nhiều lần, hiệu suất thấp bằng các động cơ mới. + Việc đầu tư mua sắm động cơ là khá lớn. 2.4. Thay dây curoa nội địa bằng dây curoa có hệ số truyền tải cao hơn. + Thực hiện phức tạp trong khi hiệu quả không cao. 2.5. Thay thế các động cơ Trung Quốc của nhà máy Sợi có hệ số dự trữ quá lớn bằng các động cơ có hệ số dự trữ nhỏ hơn. + Hiện nay việc đầu tư lớn để thay thế động cơ là không thể 2.6. Bố trí lại hệ thống chiếu sáng tại gian máy Trung Quốc. + Tốn ít chi phí, hiệu quả thấy rõ. 2.7. Thay chấn lưu thường bằng chấn lưu có suất tổn hao thấp. + Phải đầu tư để mua sắm chấn lưu. 2.8. Lắp đặt tụ bù để nâng cao hệ số công suất của đèn. + Phải đầu tư mua sắm, bảo dưỡng các tụ bù. 2.9. Thay các bóng đèn huỳnh quang thường bằng loại đèn TKNL + Phải đầu tư mua bóng đèn. IV.3. Đánh giá khả thi kỹ thuật các giải pháp TKNL . Đánh giá khả thi về kỹ thuật các giải pháp TKNL yêu cầu cần phải xem xét các "tác động" của giải pháp đến hoạt động sản xuất đồng thời xem xét đến các "lợi ích" mà giải pháp đó mang lại. +/ Đối với các giải pháp tiết kiệm nhiên liệu. Bảng IV.5. Đánh giá khả thi kỹ thuật các giải pháp tiết kiệm nhiên liệu. Giải pháp tiết kiệm nhiên liệu. Tác động Lợi ích Tính khả thi ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. ảnh hưởng đến công suất sản xuất Yêu cầu về mặt bằng Tính tương thích với hệ thống hiện có. ảnh hưởngđến sức khoẻ và an toàn lao động Tiết kiệm nhiên liệu 1. Khu vực lò hơi 1.1. Thay lò hơi năng suất 4 tấn hơi/h bằng lò hơi năng suất 2 tấn hơi/h đốt than không có không có không có cao 2. Mạng phân phối hơi 2.1. Thu hồi nước ngưng của đường ống dẫn hơi không không không có không có cao 2.2. Dịch chuyển lò hơi đến nhà máy Dệt. không không có có không có trung bình 3. Hộ tiêu thụ hơi 3.1. Thu hồi nước ngưng từ công đoạn hồ sợi. không không có có không có cao +/ Đối với các giải pháp tiết kiệm điện năng. Bảng IV.6. Đánh giá khả thi kỹ thuật các giải pháp tiết kiệm điện năng Giải pháp tiết kiệm điện năng. Tác động Lợi ích Tính khả thi ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. ảnh hưởng đến công suất sản xuất Yêu cầu về mặt bằng Tính tương thích với hệ thống hiện có. ảnh hưởng đến sức khoẻ và an toàn lao động Tiết kiệm điện năng 1. Khu vực phân phối điện 2. Khu vực tiêu thụ điện 2.1. Lắp đặt thêm tụ bù vào các động cơ 245 kW của phân xưởng TGĐL. không không không có không có cao 2.2. Thay chấn lưu thường bằng chấn lưu có suất tổn hao thấp. không không không có không có cao 2.3. Lắp đặt tụ bù để nâng cao hệ số công suất của đèn. không không không có không có cao Qua phần đánh giá khả thi kỹ thuật các giải pháp TKNL ở trên có thể thấy hầu hết các giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và tiết kiệm điện năng đều có tính khả thi kỹ thuật cao, không có tác động hoặc tác động không đáng kể đến hoạt động sản xuất. Vì vậy xét ở góc độ kỹ thuật các giải pháp trên đều có thể thực hiện được. IV.4. Đánh giá khả thi kinh tế các giải pháp TKNL a/ Đối với các giải pháp tiết kiệm nhiên liệu 1. Thay thế lò hơi năng suất 4 tấn hơi/h đốt than hiệu suất 38% bằng lò hơi đốt than năng suất 2 tấn hơi/h hiệu suất 65% đồng thời dịch chuyển lò hơi đến cách nhà máy Dệt 50 mét Từ bảng II.14 ta có tổng lượng hơi sản xuất của công ty Dệt Vĩnh Phú năm 2003 là 5217 tấn hơi. Thời gian hoạt động của các lò hơi là 420 ca lò tương đương với 3360 giờ Như vậy lượng hơi sản xuất trong một giờ là : Với nhu cầu hơi như vậy ta hoàn toàn có thể thay thế các lò hơi hiện tại bằng một lò hơi có năng suất định mức 2 tấn hơi/h . Đây là giải pháp có số vốn đầu tư tương đối lớn đồng thời ước tính lượng nhiên liệu tiết kiệm được cũng không nhỏ. * Tính chi phí tiết kiệm được từ việc thay thế lò hơi Từ bảng II.14. ta có tổng lượng than tiêu thụ của công ty Dệt Vĩnh Phú trong năm 2003 là 1675087 kg than. Tổng lượng hơi sản xuất được là 5217 tấn hơi bão hoà, áp suất 8 at. Từ đó suy ra lượng tiêu hao nhiên liệu hiện tại để sản xuất một tấn hơi là : 321 (kg than/tấn hơi) = 0,321 (tấn than/tấn hơi) Giá một tấn than cám 4A hiện tại là : 371428 đ/tấn Chi phí nhiên liệu hiện tại cho sản xuất một tấn hơi là : 371428(đ/tấn than) . 0,321(tấn than/tấn hơi) = 119228 (đ/tấn hơi) Khi thay lò hơi hiện tại bằng lò đốt than hiệu suất 65% thì tiêu hao than cho một tấn hơi là : Btha= (kg than/h) Trong tính sản lượng lò hơi năng suất 4 tấn hơi/h của phần cân bằng nhiệt ta có: Lượng hơi sản xuất trong một giờ là 1317 kg hơi/h = 1,317 tấn hơi/h Tiêu hao than cho một tấn hơi : 173 (kg than/tấn hơi) = 0.173 (tấn than/tấn hơi) Lượng than tiết kiệm được tính cho một tấn hơi là : 0,321(tấn than/tấn hơi) - 0,173(tấn than/tấn hơi) = 0,148 (tấn than/tấn hơi) Tổng lượng nhiên liệu tiết kiệm được trong cả năm là : 0,148(tấn than/tấn hơi) . 5217(tấn hơi) = 777,333 (tấn than) Tương ứng với lượng tiền là : 777,333(tấn than) . 371428(đ/tấn than) = 288723242 (đồng) */ Tính chi phí tiết kiệm được từ việc dịch chyển lò hơi +/ Tổn thất do toả nhiệt trên bề mặt ống dẫn hơi Sau khi dịch chuyển lò hơi đến cách nhà máy Dệt 50 mét thì diện tích bề mặt ống dẫn hơi là : A = 3,14 . D . l = 3,14 . (208.10-3)(m) . 50(m) = 32,66 (m2) Tổn thất do toả nhiệt trên bề mặt ống dẫn hơi : Qtt = S . A . S- lượng nhiệt tổn thất trong 1 giờ trên 1 m2 bề mặt ống dẫn hơi (kcal/m2.h) A-diện tích bề mặt ống dẫn hơi (m2) - thời gian hoạt động của lò hơi 4 tấn hơi/h (h) Trong phần tính tổn thất nhiệt trên mạng ống dẫn hơi ta có : S = 161,25 kcal/m2.h Thời gian hoạt động của lò hơi theo bảng II.14 là 420 ca lò bằng 420 . 8(h) = 3360 (h) Thay số vào ta có tổn thất do toả nhiệt trên đường ống dẫn hơi là : Qtt = 161,15(kcal/m2.h) . 32,66(m2) . 3360 (h) = 17682048(kcal) Tương ứng với lượng than là : Bthan = 8221 (kg than) = 8,221 (tấn than) Lượng than tổn thất do toả nhiệt trên bề mặt ống dẫn hơi trước khi dịch chuyển là 90,485 tấn Lượng than tổn thất giảm được là : 90,485 - 8,221 = 82,264 (tấn) Tương ứng với số tiền là : 82,264 . 371428 = 30555153 (đồng) +/ Tổn thất do xả nước ngưng Lượng nước ngưng hiện tại của đường ống dẫn hơi là : 150 kg/h Sau khi giảm chiều dài đường ống dẫn hơi từ 550 mét xuống 50 mét lượng nước ngưng còn khoảng 30 kg/h. Lượng nước ngưng giảm được là : 150(kg/h) - 30(kg/h) = 120 (kg/h) Nhiệt độ trung bình của nước ngưng khoảng 94 0C Lượng nhiệt tổn thất giảm được trong một giờ được tính theo công thức sau : qtt = m . C . T trong đó : m- lượng nước ngưng giảm được trong 1 giờ (kg/h) C- nhiệt dung riêng của nước (kcal/kg.độ) T- nhiệt độ của nước ngưng ( 0C) Thay số vào ta có : qtt = 120(kg/h) . 1(kcal/kg.độ) . 94(0C) = 11280 (kcal/h) Thời gian hoạt động của lò hơi 4 tấn/h theo bảng II.14 là 420 ca lò hay 3360 giờ. Lượng nhiệt tổn thất giảm được trong cả năm là : Qtt = qtt . 3360(h) = 11280(kcal/h) . 3360(h) = 37900800 (kcal) Tương ứng với lượng than là : Bthan = 17622(kg than) = 17,622 (tấn than) Tương ứng với lượng tiền là : 17,622(tấn than) . 371428(đồng/tấn than) = 6545201 (đồng) Tổng lượng than tiết kiệm được từ thực hiện giải pháp thay thế và dịch chuyển lò hơi là 777,333 + 82,264 + 17,622 = 877,216 (tấn than) Tổng chi phí tiết kiệm được từ việc thực hiện giải pháp là 877,216 . 371428 = 325822584 (đồng) */ Tính chi phí đầu tư thực hiện giăi pháp + Chi phí đầu tư mua một lò hơi năng suất 2 tấn hơi/h hiện nay khoảng 600 triệu đồng trong đó bao gồm cả ống khói và chi phí lắp đặt. Thời gian hoàn vốn : 1,84 (năm) 2. Thu hồi nước ngưng từ công đoạn hồ sợi và đường ống dẫn hơi sau khi đã thay thế và dịch chuyển lò hơi. */ Tính chi phí tiết kiệm được từ giải pháp Toàn bộ hơi bão hoà sản xuất của công ty Dệt Vĩnh Phú hiện đều được cung cấp cho công đoạn hồ sợi của nhà máy Dệt. Theo bảng II.14 sản lượng hơi bão hoà của công ty trong năm 2003 là 5217 tấn. Lượng hơi nước thất thoát khoảng 10%. Do đó tổng lượng nước ngưng trên đường ống dẫn hơi và tại công đoạn hồ sợi là : . 5217 = 4695 (tấn) Thời gian hoạt động của lò 4 tấn/h trong năm 2003 theo bảng II.14 là 420 ca lò hay 3360 h. Lượng nước ngưng thu hồi được trong 1 giờ là : 1,40 (tấn/h) = 1400 (kg/h) Nhiệt độ của nước ngưng sau khi đưa trở lại lò hơi khoảng 700C Lượng nhiệt tiết kiệm được trong một giờ do thu hồi nước ngưng từ công đoạn hồ sợi và trên đường ống dẫn hơi: Q = m . C . (tnn - tnc) trong đó : m- lượng nước ngưng thu hồi (kg/h) C- nhiệt dung riêng của nước(= 1kcal/kg.độ) tnn, tnc- nhiệt độ nước ngưng, nhiệt độ nước cấp tnn = 70 0C , tnc = 25 0C. Thay số vào ta có : qtk = 1400(kg/h) . 1(1kcal/kg.độ) . (70 - 25) = 63000(kcal/h) Tổng lượng nhiệt tiết kiệm được trong cả năm là : Qtk = 63000(kcal/h) . 3360(h) = 211680000 (kcal) Tương ứng với lượng than là : B = 98419 (kg than) = 98,419 (tấn than) Tương ứng với lượng tiền là : 98,419(tấn than) . 371428 (đồng/tấn than) = 36555644(đồng) Ngoài tận dụng được nhiệt của nước ngưng, việc thu hôì nước ngưng còn tiết kiệm được chi phí cho xử lý nước cấp lò hơi. Chi phí cho việc xử lý nước cấp là 5000 (đồng/m3 nước) Rút ra lượng tiền tiết kiệm được do không phải xử lý nước ngưng là : 5000(đồng/tấn nước) . 5217(tấn nước) = 26085000 (đồng) Tổng chi phí tiết kiệm được là : 36555644 + 26085000 = 62640644 (đồng) */ Tính chi phí đầu tư thực hiện giải pháp. Tổng chi phí đầu tư cho hệ thống thu hồi nước ngưng = Chi phí xây dựng + Chi phí vận hành +/ Chi phí xây dựng Chi phí xây dựng = chi phí mua bơm + chi phí mua ống dẫn Giá thành một bơm công suất 1,533 m3/h khoảng 3 triệu đồng Chọn vận tốc nước ngưng tuần hoàn đi trong ống dẫn là 5 m/s. Rút ra đường kính ống dẫn cẫn lắp đặt là : D = trong đó : D- đường kính ống dẫn (m) V- lưu lượng thế tích nước ngưng đi trong ống dẫn (m3/s) - vận tốc nước ngưng đi trong ống dẫn (m/s) Thay số vào ta có : D = = 0,01 (m) Theo tiêu chuẩn chọn đường kính ống dẫn là 0,016 m với bề dầy 2 mm Giá thành một mét ống dẫn chưa bảo ôn khoảng : 10000 đồng. Lấy chiều dầy bảo ôn đường ống thu hồi nước ngưng là : = 5 mm Đường kính ống dẫn sau bảo ôn là : 0,016 + 2 . 0,002 + 2 . 0,005 = 0,03 (m) Sau khi dịch chuyển lò hơi chiều dài đường ống dẫn hơi còn l = 50 mét Thể tích bông thuỷ tinh cần để bảo ôn là : 3,14 . - 3,14 . 50 = 0,020 (m3) Giá một mét khối bông thuỷ tinh khoảng 2400000 đồng + Chi phí mua bông thuỷ tinh là : 0,020 . 2400000 = 47100 (đồng) + Chi phí mua ống dẫn = (Giá thành một mét ống dẫn) . (chiều dài đường ống dẫn) = 10000(đ/mét ống) . 50(mét ống) = 500000 (đồng) Chi phí xây dựng bằng = 3000000 + 47100 + 500000 = 3547100 (đồng) +/ Chi phí vận hành Chi phí vận hành hệ thống khoảng 500 (đồng/h). Chi phí vận hành hệ thống trong cả năm là : 500(đồng/h) . 420(ca lò) . 8(h) = 1680000 (đồng) = 1,68 (triệu đồng) Tổng chi phí đầu tư cho hệ thống thu hồi nước ngưng là : 3547100 + 1680000 = 5227100 (đồng) Thời gian hoàn vốn của giải pháp là : 0,08 (năm) b/ Đối với các giải pháp tiết kiệm điện năng. Lắp đặt thêm tụ bù vào các động cơ 245 kW. Khi lắp đặt thêm tụ bù vào các động cơ 245 kW để nâng hệ số cos của động cơ từ 0,75 lên 0,85 thì lượng điện năng tiết kiệm được như trên là : 189216 (kWh/năm) Dung lượng tụ bù cần để lắp đặt để nâng cao hệ số cos của động được tính theo công thức : Qbù = P. (tg - tg) [10] trong đó : - góc ứng với hệ số cos trước khi bù. - góc ứng với hệ số cos sau khi bù. Qbù = 171,5. (0,88 - 0,65) = 45 (kVA) Suất tổn hao của tụ điện lấy bằng kbù = 0,005 (kW/kVAr) Công suất tổn hao do sử dụng tụ bù là : Pbù = kbù . Qbù = 0,005 . 45 = 0,22 (kW) Tổn thất điện năng do sử dụng tụ bù là : Pbù . 8760h = 1927,2 (kWh) Do đó lượng điện năng thực tế tiết kiệm được là : Atk = Ađộng cơ - Abù = 189216 - 1927,2 = 187288 (kWh) Tương ứng với lượng tiền là : Atk . 831VNĐ = 155836993 (VNĐ) = 156 (triệu VNĐ) Đầu tư mua tụ bù dung lượng 45 kVAr là 2 triệu đồng Thời gian hoàn vốn : 0,013 (năm) So với đầu tư mua sắm tụ bù chỉ khoảng vài triệu đồng thì lượng tiền tiết kiệm được lớn hơn rất nhiều. Do đó việc lắp đặt tụ bù vào các động cơ máy nén 245 kW là hoàn toàn khả thi về mặt kinh tế. Thay các chấn lưu thường bằng các chấn lưu có suất tổn hao thấp. Các chấn lưu hiện đang sử dụng tại công ty Dệt Vĩnh Phú là chấn lưu thường có suất tổn hao cao 12 W/chấn lưu. Nếu thay bằng chấn lưu tổn hao thấp 5 W/chấn lưu thì như phần tính toán ở trên : Điện năng tiết kiệm được là : 91980 (kWh/năm) Tương ứng với 85633380 VNĐ Đầu tư để mua một chấn lưu tổn hao thấp 5 W/chấn lưu là : 50000 VNĐ/chấn lưu Đầu tư thay thế chấn lưu cho toàn hệ thống chiếu sáng là : 50000 (VNĐ/chấn lưu) . 3600 (chấn lưu) = 180.000.000 (VNĐ) Thời gian hoàn vốn giản đơn : P = trong đó : vốn dầu tư Tiết kiệm tài chính Thời gian hoàn vốn P = (năm) */ Tính toán kinh tế tổng hợp Các kết quả đánh giá khả thi kinh tế của các giải pháp SXSH-TKNL được tổng hợp trong bảng sau đây. Bảng IV.7. Kết quả nghiên cứu tính khả thi về mặt kinh tế Giải pháp SXSH-TKNL Đầu tư(triệu) Chi phí vận hành (triệu) Lợi ích/năm (triệu) Thời gian hoàn vốn(năm) Tính khả thi Lò hơi và mạng phân phối hơi Thay thế lò hơi năng suất 4 tấn hơi/h bằng lò hơi năng suất 2 tấn hơi/h và dịch chuyển đến cách nhà máy Dệt 50 mét 703,8 - 336,8 2,09 cao Thu hồi nước ngưng từ công đoạn hồ sợi và trên đường ống dẫn hơi 22,8 - 66,63 0,34 cao Khu vực tiêu thụ điện Lắp đặt thêm tụ bù dung lượng 45 kVAr vào các động cơ 245 kW 2 - 51,6 0,013 cao Thay chấn lưu thường tổn hao lớn bằng chấn lưu tổn hao thấp 180 - 85,6 2,2 trung bình IV.5. Tác động của các giải pháp SXSH-TKNL tới môi trường. Ngoài phân tích tính khả thi của các giải pháp SXSH-TKNL về mặt kỹ thuật và kinh tế, các giải pháp SXSH-TKNL còn được đánh giá tác động về mặt môi trường. Bảng IV.8. Phân tích tính khả thi về mặt môi trường. Giải pháp SXSH-TKNL Tính khả thi về mặt môi trường. Các tác động tốt Lò hơi Thay thế lò hơi năng suất 4 tấn hơi/h bằng lò hơi năng suất 2 tấn hơi/h Giảm 777 tấn than tiêu thụ Giảm ô nhiễm môi trường (giảm phát thải 1430 tấn CO2) Mạng phân phối hơi và hộ tiêu thụ hơi Dịch chuyển lò hơi đến gần nhà máy Dệt Giảm 128 tấn than tiêu thụ Giảm ô nhiễm môi trường (giảm phát thải 236 tấn CO2) Thu hồi nước ngưng từ công đoạn hồ sợi và trên đường ống dẫn hơi Giảm 109 tấn than tiêu thụ Giảm lượng nước tiêu thụ Giảm ô nhiễm môi trường (giảm 200 tấn CO2 phát thải) Khu vực tiêu thụ điện năng Lắp đặt thêm tụ bù dung lượng 45 kVAr vào các động cơ 245 kW Giảm điện năng tiêu thụ Giảm ô nhiễm môi trường Thay thế các chấn lưu tổn hao lớn bằng các chấn lưu tổn hao ít Giảm điện năng tiêu thụ Giảm ô nhiễm môi trường IV.6. Lựa chọn các giải pháp SXSH-TKNL * Phương pháp lựa chọn Dựa trên nghiên cứu khả thi về mặt kinh tế, kỹ thuật, môi trường các giải pháp sẽ được lựa chọn để thực hiện. Việc lựa chọn này thực chất chỉ nhằm sắp xếp theo thứ tự ưu tiên vì các giải pháp SXSH-TKNL thường có nhiều mà công ty không thể thực hiện đồng thời cùng một lúc. Các giải pháp hấp dẫn và dễ chấp nhận nhất là các giải pháp có lợi ích về tài chính và có tính khả thi kỹ thuật cao. Phương pháp để lựa chọn các giải pháp : Liệt kê các giải pháp SXSH-TKNL và cho điểm đối với từng giải pháp. Cộng điểm đối với từng phương pháp và so sánh, sắp xếp theo thứ tự ưu tiên Nguyên tắc cho điển như sau : Chọn trọng số đối với tính khả thi về kỹ thuật, kinh tế và môi trường là 0,3 ; 0,5 ; 0,2 Điểm cao nhất cho mỗi loại tính khả thi là +5 nếu : + Giải pháp dễ thực hiện về mặt kỹ thuật + Tính khả thi về mặt kinh tế cao tức là có thời gian hoàn vốn dưới một năm + Có khả năng giảm ô nhiễm môi trường lớn Điểm thấp nhất cho mỗi loại tính khả thi là -5 nếu : + Khó thực hiện về mặt kỹ thuật + Đầu tư lớn về kinh tế, thời gian hoàn vốn lâu >3 năm + Có thể gây ô nhiễm môi trường lớn */ Kết quả lựa chọn Kết quả lựa chọn các giải pháp SXSH-TKNL được thể hiện trong bảng dưới đây : Bảng IV. 9. Kết quả lựa chọn Cơ hội SXSH-TKNL Tính khả thi Tổng cộng điểm Xếp hạng thực hiện Kỹ thuật Kinh tế Môi trường Hệ số quan trọng 0,3 0,5 0,2 Lò hơi Thay thế lò hơi năng suất 4 tấn hơi/h bằng lò hơi năng suất 2 tấn hơi/h 4 1,2 3 1,5 5 1 3,7 3 Mạng phân phối hơi Dịch chuyển lò hơi đến cách nhà máy Dệt 50 mét 3 0,9 4 2,0 5 1,0 3,9 2 Thu hồi nước ngưng từ công đoạn hồ sợi và trên đường ống dẫn hơi 3 0,9 3 1,5 3 0,6 3,0 4 Khu vực sử dụng điện Lắp đặt thêm tụ bù dung lượng 45 kVAr vào các động cơ 245 kW 5 1,5 5 2,5 3 0,6 4,6 1 Thay thế các chấn lưu tổn hao lớn bằng các chấn lưu tổn hao ít 3 0,9 1 0,5 3 0,6 2,0 5 Số lượng và phân loại các giải pháp SXSH-TKNL được tổng hợp trong bảng dưới đây : TT Nội dung Số lượng 1 Tổng số các giải pháp SXSH-TKNL được đề xuất 17 2 Tổng số các giải pháp SXSH-TKNL được lựa chọn 12 3 Tổng số các giải pháp SXSH-TKNL bị loại bỏ 5 4 Phân loại các giải pháp Quản lý nội vi Thay đổi nhiên liệu Cải tiến thiết bị Thay đổi công nghệ Thay thế sửa chữa 9 2 1 1 5