Các giải pháp tiết kiệm năng lượng cho các ngành công nghiệp

CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO CÁC NGÀNH CÔNG NGHIỆP Hệ thống thiết bị trong nhà máy: • Hệ thống quạt thông gió, quạt tháp giải nhiệt • Bơm nước giải nhiệt • Hệ bơm điều áp • Hệ thống xử lý nước thải • Hệ thống nồi hơi • Máy thổi khí, máy nén khí v.v NGUYÊN LÝ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG Nguyên tắt cơ bản của Bơm và Quạt ly tâm Lưu Lượng: Q 1 Q2 = n1 n2 Aùp suất: H 1 H2 = n1 n2 2 Công suất: P 1 P2 = n1 n2 3 Quy luật của tỷ lệ thức 1. Lưu lượng Q tỷ lệ thuận với tốc độ 2. Aùp suất H tỷ lệ với bình phương tốc độ Thí dụ: Tại 80% tốc độ, Công suất được sử dụng = 0.8 x 0.8 x 0.8 = 0.51hay 51% ∴ Năng lượng tiết kiệm được = 100% – 51% = 49% 3. Công suất P tỷ lệ với lập phương tốc độ Flow α speed Pressure speed 2α Power speed 3α Chi phí vận hành – Chi phí trọn vòng đời của động cơ bơm • Được thống kê như sau: - Chi phí đầu tư ban đầu + chi phí bảo hành trọn đời của bơm chiếm khoảng 5% của tổng chi phí. - 95% chi phí còn lại là chi phí về năng lượng điện vận hành. • Theo thống kê của British Pump Manufacturers Association (BPMA) nói rằng 20% năng lượng trên thế giới được sử dụng cho bơm và 95% số bơm đó có công suất lớn hơn thực tế 5% 95% Các phương pháp điều khiển lưu lượng • Chất khí – Dampers – Inlet guide vanes – Variable pitch fan – Variable Speed Drive (VSD) • Bơm ly tâm chất lỏng – Bypass valve (three way) – Throttling valve (two way) – Variable Speed Drive (VSD) Hay nói một cách khác Khi chúng ta thấy bất kỳ một phương pháp điều khiển nào bên trên trong hệ thống (ngoại trừ Biến tần - Variable Speed Drive), thì chúng đều có tiềm năng tiết kiệm năng lượng!!! Yêu cầu năng lượng 0 100 200 300 400 500 600 Flow 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 P r e s s u r e P r e s s u r e Power ∝ Flow x Pressure Energy Requirements 0 100 200 300 400 500 600 Flow 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 P r e s s u r e Lưu Lượng mong muốn Yêu cầu năng lượng Van Tiết Lưu (Throttling) 0 100 200 300 400 500 600 Flow 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 P r e s s u r e P r e s s u r e Công Suất 0 100 200 300 400 500 600 Flow 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 P r e s s u r e Yêu cầu năng lượng Three-Way Valve (Bypass) P r e s s u r e P r e s s u r e Power Balancing Valve Yêu cầu năng lượng Biến Tần 0 100 200 300 400 500 600 Flow 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 P r e s s u r e P r e s s u r e Power Chức năng của tháp giải nhiệt • Được dùng để loại bỏ nhiệt từ các nguồn khác nhau như máy móc thiết bị hay các quy trình phát sinh nhiệt. • Một lượng nước đã bay hơi trong tháp giải nhiệt, và phần nước lạnh thì tồn tại. Quạt tháp giải nhiệt Điều khiển quạt tháp giải nhiệt • Vì có sự khác biệt về nhiệt độ khá lớn giữa ngày và đêm nên tốc độ quạt có thể giảm tùy thuộc vào nhiệt độ. • Vị trí của Sensor nhiệt độ nằm trên đường hồi lưu của các chậu tháp. • Yêu cầu bảo vệ quá tải, quá nhiệt cho tất cả các quạt Condenser Water Pump Temperature Sensor Cooling Tower Fan Drive Cooling Tower Cells ChillerLoad Những ưu điểm khi sử dụng biến tần điều khiển tốc độ quạt • Tiết kiệm năng lượng • Giảm đáng kể độ ồn • Giảm hao mòn cơ khí • Nhiệt độ nước trở nên ổn định Condenser Water Pump Basics • Provides water flow for the heat exchanger and Cooling Tower • Traditional Control Methods – No active control – Important to maintain design flow for: • Correct Cooling Tower Operation • Correct heat exchanger Operation Cooling Tower Fan Condenser Water Pump • Pump is often oversized to compensate for pipe scaling later on Condenser Water Pump Basics Cooling Tower Pump Motors Pump Condenser Water Pump Cooling Tower Cells Chiller Pressure Reducing Valve Condenser Water Pump Basics • Traditionally, manually close a valve to reduce the flow to Chiller design flow – Continuously wastes energy – The more the valve is closed, the more energy is wasted Load Controlling Condenser Water Pumps • Just as the pressure reducing valve is normally set manually, set the VFDs speed manually – VFD operates as an “electronic” valve • A flow meter can be used as feedback to maintain constant flow – Compensates for scale build up in piping. Condenser Water Pump Dri ve Condenser Water Pump Cooling Tower Cells ChillerLoad Hệ thống bơm điều áp • Nhu cầu sử dụng nước thay đổi liên tục trong ngày. Vào ban đêm, gần như không sử dụng, trong khi buổi sáng và buổi trưa thì sử dụng quá nhiều. • Theo truyền thống thì sử dụng van để giảm lưu lượng trong đường ống nên lãng phí điện. • Nếu Sensor áp lực hồi tiếp về biến tần, tốc độ bơm sẽ tăng giảm và khi đó sẽ tiết kiệm điện. Dùng biến tần điều khiển tốc độ •Bể sục khí được quản lý bằng cách đo lượng DO trong bể và đáp ứng yêu cầu sục khí trong bể bằng cách thay đổi tốc độ các thiết bị như máy thổi khí, máy khuấy, máy bơm cho phù hợp. – Tiết kiệm năng lượng – Quy trình xử lý được cải tiến tốt hơn do quản lý được lượng DO. – Giảm hao mòn cơ cho các thiết bị – Tăng hiệu suất các thiết bị Bể sục khí trong xử lý nước thải Ưu điểm khi sử dụng biến tần điều khiển tốc độ bơm • Tiết kiệm năng lượng • Giảm độ ồn • Giảm hao mòn cơ • Giảm va đập thủy lực Dùng Biến Tần Điều Khiển Máy Nén Khí Trục Vít Air Treatment Components IntelliFlow Controller Properly Sized Air Storage Air Receiver ĐẶC TÍNH HỆ THỐNG Images provided by Ingersoll-Rand Yêu cầu điều khiển khí nén, vì sao? • 10% năng lượng điện sử dụng trong công nghiệp là dùng cho máy nén khí. • Trị giá khí đã được nén cao gấp 10 lần giá trị tiền điện. • Thông thường các nhà đầu tư đặt mục tiêu chi phí đầu tư ban đầu sao cho thấp nhất. • Đặc tính tải: thường là 70 – 80% tải định mức • Thiếu khả năng điều khiển áp lực hoặc điều khiển không chính xác. Các loại máy nén khí • Reciprocating (Loại Pítton) – Plant and process air – ½ - 500 HP – 25-2,000 CFM / 50,000 PSI • Chi phí lắp đặt và bảo trì cao. • Hiệu suất cao hơn khi chạy non tải Air Compressor Types • Rotary screw (Loại Trục Vít) – Plant and process air – 20 – 500 HP – 20-13,000 CFM / 250 PSI • Chi phí lắp đặt và bảo trì thấp. Air Compressor Types • Centrifugal (Loại Ly Tâm) – Refrigeration/heavy chemical – 100 – 20,000 HP – to 200,000 CFM / 5,000 PSI – Chi phí thấp nhất cho những khách hàng sử dụng khối lượng lớn Các phương pháp điều áp • Điều khiển Tắt – Mở (On-off control) • Điều khiển Có tải-Không taiû (Load-No Load control) • Sự điều biến – Van tiết lưu - Throttle valve – Van tự động - Slide valve • Hybrid L-NL / Modulation • Biến tần Lợi ích của điều khiển bằng biến tần • Tiết kiệm năng lượng và ổn định áp suất – Chi phí sẽ tăng thêm 1.5% cho mỗi PSI áp lực tăng Power (%) Time 100 40 Năng lượng tiêu thụ trong suốt quá trình không tải Năng lượng tiêu thụ cho máy nén Năng lượng tiêu thụ trong suốt quá trình có tải Energy = Power x time Tiềm năng tiết kiệm năng lượng Maintenance 5% Energy 84% Purchase Price 11% • Điều khiển truyền thống – 11% Giá mua thiết bị – 5% Phí bảo trì – 84% chi phí năng lượng điện Energy 51% Maintenance 7% Purchase Price 12%AFD Savings 30% Tiềm năng tiết kiệm năng lượng • Điều khiển bằng biến tần – 12% Giá mua thiết bị – 7% Phí bảo trí – 51% chi phí năng lượng điện – 30% Tiết kiệm Data provided by Ingersoll Rand MÁY THỔI KHÍ Air is free but compressed air cost! Danfoss VLT Frequency Inverter help to reduce cost of energy per psi Closed Loop control system Danfoss Pressure transmitter ( feedback pressure signal 4-20mA) Danfoss VLT5042 ( Regulate speed of a/c motor ) IR M37 air compressor (Variable speed controlled ) Motor name-plate THÔNG SỐ MÁY THỔI KHÍ Eq. Ref Motor Rating Measured KW Measured RLA Design Head/Flow Actual Head/Flo w SAN YO – TEC O 55KW / 108FLA 37 KW 70 A 0.6Kg/cm2 – 40 m3/ph 0.42Kg/c m2 – 27 m3/ph Giảm chi phí vận hành máy thổi khí Các thông số Tốc độ cố định Chạy với Biến tần Dòng điện có tải (A) 70 56 (dự kiến) Avg/Hr/KWH 37 29.6 Số giờ chạy/Năm 24x300=7200 24x335=7200 KWH/Năm 266,400 213,120 Tiết kiệm KWH/Năm 53,280 Giá thành 1KWH 1,000 vnđ (0.062USD) Tiết kiệm chi phí ( USD) 53,280 x 0.062 = 3,303 Tổng chi phí đầu tư (USD) 5,500 Thời gian hoàn vốn 1.66 năm (20 tháng) Tính toán dựa trên thời gian hoạt động 24g/ngày, 10 tháng (300ngày)/năm Benefits of Air Control By VLT • Reduced wear & tear for mechanical part • Reduced the physical noise • Improve the power factor • Reduced the starting current • Most important Save Electricity bill-Money!!!