Các ví dụ về các biện pháp tiết kiệm năng lượng điển hình trong công nghiệp

CÁC VÍ DỤ VỀ CÁC BIỆN PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG ĐIỂN HÌNH TRONG CÔNG NGHIỆP CÁC VÍ DỤ VỀ CÁC BIỆN PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG ĐIỂN HÌNH TRONG CÔNG NGHIỆP  Tóm tắt về các biện pháp tiết kiệm năng lượng  Lựa chọn biểu giá điện  Đầu đốt dùng hơi nước tán sương  Kiểm soát không khí thừa  Lắp đặt bộ sấy gió  Cách nhiệt các đường ống dẫn hơi  Nối liên tầng phần hơi của nước ngưng  Tắt máy biến áp  Sử dụng biến tần CÁC VÍ DỤ VỀ CÁC BIỆN PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG ĐIỂN HÌNH TRONG CÔNG NGHIỆP  Thay thế đèn thủy ngân bằng đèn hơi natri  Giảm áp suất khí nén  Giảm nhiệt độ vào của gió nén  Máy lạnh nén so với máy lạnh hấp phụ  Chu trình họat động của quạt cấp/quạt hồi  Kho trữ nước lạnh  Thu hồi nhiệt từ khói thải  Hệ thống đồng phát ở nhà máy đường TÓM TẮT CÁC CƠ HỘI TIẾT KIỆM Ở MỘT NHÀ MÁY DỆT Năng lượng tiết kiệm Chi phí năng lượng tiết kiệm Đầu tư Thời gian hoàn vốn (GJ/năm) (US$/năm) (US$) (năm) Cấu trúc giá điện Chuyển từ cấu trúc giá TOD sang TOU Không 4,930 Không Không Khu vực lò hơi Dừng một lò hơi 1,382 5,472 Không Không Xưởng sợi Tắt bớt máy biến áp số 2 19,200 1,306 Không Không Khu vực máy lạnh Tắt bớt một máy lạnh số 2 13,100 891 Không Không Xưởng hoàn thiện Quản lý điện năng Không 6,500 Không Không Xưởng sản xuất Thu hồi nước ở bếp hấp 8,071 32,000 5,600 1.8 Khu vực lò hơi Cách nhiệt cho các van 506 2,000 4,400 2.2 Xưởng sản xuất Thu hồi nước ở bể ngâm kiềm 2,722 10,780 24,000 2.2 Chiếu sáng Thay thế các ballast 25% ánh sáng 36,400 88,000 2.4 Khu vực Giải pháp đề xuất TÓM TẮT CÁC CƠ HỘI TIẾT KIỆM Ở MỘT NHÀ MÁY DỆT Năng lượng tiết kiệm Chi phí năng lượng tiết kiệm Đầu tư Thời gian hoàn vốn (GJ/năm) (US$/năm) (US$) (năm) Hệ thống hơi Thu hồi nước ngưng 3,688 14,602 40,000 2.7 Xưởng công nghệ Thuhồn nước từ quá trình tẩy 1,464 5,798 18,000 3.1 Xưởng sợi Sử dụng máy phát Không 24,480 108,000 4.4 Xưởng công nghệ Thu hồi nướcở Rotova 627 2,485 12,000 4.8 Xưởng công nghệ Thu hối nước ở khâu tẩy trắng 853 3,378 18,000 5.3 Xưởng công nghệ Thu hồi nước ở khâu đốt 722 2,858 16,000 5.6 Xưởng hoàn tất Sử dụng máy phát Không 13,080 72,000 5.6 Khu vực Giải pháp đề xuất LỰA CHỌN BIỂUGIÁ ĐIỆN Chủ Nhật Tổng kWh kWh kW đỉnh kWh kWh 09-22h 22-09h 1 710,230 243,030 2,880 13,260 966,520 2 424,960 282,920 2,050 13,582 721,462 3 564,730 337,970 2,211 14,351 917,051 4 873,380 362,940 3,024 14,456 1,250,776 5 796,500 332,240 3,096 13,782 1,142,522 6 937,820 409,520 3,240 14,598 1,361,938 7 812,900 367,800 3,240 13,589 1,194,289 8 898,880 395,880 3,240 13,572 1,308,332 9 835,920 353,720 3,069 13,258 1,202,898 10 889,800 383,240 3,240 14,574 1,287,614 11 871,920 370,820 3,240 14,689 1,257,429 12 797,140 351,140 3,024 13,245 1,161,525 Tháng Thứ Hai-Thứ Bảy Nhu cầu và tiêu thụ điện năng của nhà máy LỰA CHỌN BIỂU GIÁ ĐIỆN Tháng Chi phí công suất Chi phí điện năng Tổng Chi phí công suất Chi phí điện năng Chi phí dịch vụ Tổng 1 645,984 986,624 1,632,608 457,574 1,329,773 400 1,787,747 2 459,815 736,468 1,196,283 325,704 892,210 400 1,218,314 3 495,927 936,126 1,432,053 351,284 1,157,660 400 1,509,344 4 678,283 1,276,792 1,955,075 480,453 1,677,480 400 2,158,333 5 694,433 1,166,286 1,860,719 491,892 1,531,031 400 2,023,323 6 726,732 1,390,266 2,116,998 514,771 1,814,083 400 2,329,254 7 726,732 1,219,130 1,945,862 514,771 1,581,702 400 2,096,873 8 726,732 1,335,545 2,062,277 514,771 1,740,777 400 2,255,948 9 688,377 1,227,918 1,916,295 487,603 1,609,472 400 2,097,475 10 726,732 1,314,396 2,041,128 514,771 1,718,045 400 2,233,216 11 726,732 1,283,584 2,010,316 514,771 1,680,578 400 2,195,749 12 678,283 1,185,685 1,863,968 480,453 1,544,537 400 2,025,390 Tổng 22,033,583 23,930,968 Giá điện theo giờ (TOD) (Baht) Giá điệntheo sử dụng (TOU) (Baht) Khác biệt ở hóa đơn điện theo việc chọn lựa biểu giá điện ĐẦU ĐỐT DÙNG HƠI NƯỚC TÁN SƯƠNG Lò hơi Áp suất hơi 20 bar Nhiệt độ gió vào 350C Nhiệt độ nước cấp 850C Nhiệt độ khói thải 2700C Họat động với đầu đốt hiện hữu Lượng CO 2 trong khói thải 12,5% Cảm nhiệt thất thoát qua khói thải 11,51% Hiệu suất tức thời 88,5% Chi phí nhiên liệu hàng năm 1,062 triệu USD ĐẦU ĐỐT DÙNG HƠI NƯỚC TÁN SƯƠNG Sau khi thay đổi sang hệ thống dùng hơi nước tán sương Lượng CO 2 trong khói thải 15% Cảm nhiệt thất thoát qua khói thải 10,2% Hiệu suất tức thời 89,8% Chi phí nhiên liệu hàng năm 1,047 triệu USD TIẾT KIỆM TRONG CHI PHÍ NĂN GLƯỢNG HÀNG NĂM: 15 NGHÌN USD KIỂM SOÁT KHÔNG KHÍ THỪA  Vận hành theo tiêu chuẩn  Công suất định mức của lò hơi 7 tấn hơi/h  Số giờ vận hành 8.500 h/năm  Nhiệt độ gió vào 35°C  Nhiệt độ khói thải 304°C  Lượng O 2 trong khói thải 9% (thể tích khô)  Hiệu suất lò hơi 76,4%  Nhiên liệu tiêu thụ hàng năm 1,166 x108 MJ/năm  Sau khi kiểm soát không khí thừa  Lượng O 2 trong khói thải 2% (dry volume)  Hiệu suất lò hơi 81.4%  Nhiên liệu tiết kiệm 7.16 x106 MJ/year (6.1%) LẮP ĐẶT BỘ SẤY GIÓ SƠ BỘ Kết quả sau khi điều chỉnh Hiệu suất thu hồi nhiệt: 65% Năng lượng thu hồi: 18.600 m 3 /h x 1,225 kg/m 3 x 1,08 kJ/kg. 0 C x 65% x (180-130) 0 C = 0,8 GJ/h Số giờ vận hành: 6,400 h/năm Giá năng lượng: 3.9 US$/GJ Tiết kiệm trong chi phí nhiên liệu: 0,8 GJ/h x 6.400 h/yr x 3,9 US$/GJ = 19.968 US$/năm CÁCH NHIỆT CÁC ĐƯỜNG ỐNG DẪN HƠI Hệ thống hơi trong một nhà máy giấy:  Đề xuất cải thiện:  Lắp đặt một van hơi để ngắt đọan ống C’-D khi không có nhu cầu (23 giờ trong một ngày) Bọc cách nhiệt các van và mặt bích chưa có cách nhiệt Ốn Đường kính ngoài Chiều dài Cách nhiệt Tổn thất nhiệt (mm) (m) (mm) (MJ/hr) A-B 165 20 40 9.8 B-C 114 160 40 58.9 B’-C’ 114 150 40 55.3 C’-D 60 130 40 30.5 CÁCH NHIỆT CÁC ĐƯỜNG ỐNG DẪN HƠI  Kết quả sau khi điều chỉnh:  Tiết kiệm do việc sử dụng van khóa cách ly: 30,5 MJ/h x (7.128-365) h/năm/0,9 = 229.190 MJ/năm Chi phí năng lượng giảm bớt: 229.19 GJ/năm x 3.9 US$/GJ = 894 US$/năm Năng lượng tiết kiệm hàng năm do việc lắp cách nhiệt cho các van/mặt bích: 70 MJ/h x 7.230 h/năm = 506.100 MJ/năm Chi phí nhiên liệu tiết kiệm hàng năm: 506,1 GJ/yr x 3,9 US$/GJ = 1.974 US$/year Đường kính Số lượng Tổn thất do không cách nhiệt Tiết kiệm do cách nhiệt (MJ/giờ) (MJ/giờ) 8" 7 63 50 6" 6 26 20 NỐI LIÊN TẦNG CHO HƠI CỦA NƯỚC NGƯNG Nhu cầu hơi của hộ tiêu thụ 1: 8.000 kg/h Nhu cầu hơi của hộ tiêu thụ 2: 4.000 kg/h Áp suất Nhiệt bốc hơi Enthalpy của nước bão hòa (bar) (MJ/tấn) (MJ/tấn) 12 1970,7 814,7 8 2029,5 742,6 1,5 2181,0 535,3 Boiler User 1 User 2 User 3 Makeup Water Pump PRV Steam 12 bar Stea m Trap 8 bar 1.5 bar Lò hơi Bơm Nước bổ sung NỐI LIÊN TẦNG CHO HƠI CỦA NƯỚC NGƯNG  Năng lượng thu hồi từ hơi nước giãn nở  Phần hơi giãn nở sau Hộ tiêu thụ1:  (814,7 – 742,6) / 2029,5 = 0,036  Hơi giãn nở tạo thành sau Hộ tiêu thụ 1:  0,036 x 8.000 kg/h = 288 kg/h  Phần hơi giãn nở sau Hộ tiêu thụ 2:  (742,6 – 535,3) / 2.181 = 0,095  Hơi giãn nở tạo thành sau Hộ tiêu thụ 2:  0,095 x 4.000 kg/h = 380 kg/h  Tổng lượng hơi giãn nở thu hồi được: 288 + 380 = 668 kg/h  Tiết kiệm nhiên liệu hàng năm:  (0,668 tấn/h x 1970,7 MJ/tấn x 8000 h/năm) /  (85% x 39,224 MJ/lit) = 315.875 lit/năm TẮT BỚT MÁY BIẾN ÁP  Cung cấp điện ở một nhà máy xay xát gạo: Nhu cầu điện năng:1.000 kVA Cung cấp điện: 2 máy biến áp (định mức 2,5 MVA) Hai máy biến áp Định mức @ 1250 kVA Tải 1 Tải 2 Tải 1 = Tải 2 = 350 kVA LF 1 =28% LF 2 =28% 11 2.5% kV TẮT BỚT MÁY BIẾN ÁP  Đặc tính của máy biến áp Công suất định mức: 2.500 kVA Điện áp phần cao thế (sơ cấp): 22  2.5% kV Điện áp phần hạ thế (thứ cấp): 433 V  Tổn thất không tải: 3,5 kW  Tổn thất có tải: 22 kW  Khi cả hai MBA đều hoạt động: Công suất tổn thất trên 2 MBA: 9,4 kW  Sau khi quyết định tắt bớt 1 MBA: Công suất tổn thất trên 1 MBA: 7 kW Điện năng tiết kiệm hàng năm: 61,320 kWh ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ  Bơm cấp bột giấy ở một nhà máy giấy  Công suất định mức: 100 kW  Tải của bơm: bé hơn 50% trong 50% thời gian do bởi việc thay đổi loại giấy  Sau khi lắp bộ điều khiển tốc độ  Tiết kiệm năng lượng hàng năm:  (100/0,95) - (12,5/0,85) x 3.000 x 0,06 = 16.300 US$  Vốn đầu tư cho bộ điều khiển tốc độ: 40.000 US$  Thời gian thu hồi vốn đơn: 2,5 năm  Vốn đầu tư quy ra hàng năm: 6.510 US$ (giả thiết tuổi thọ 10 năm và lãi suất 10%)  Chi phí vận hành giảm bớt hàng năm: 9.790 US$ THAY THẾ ĐÈN THỦY NGÂN BẰNG ĐÈN HƠI NATRI CAO ÁP Thông số kỹ thật Đơn vị Đèn thủy ngân Đèn natri cao áp Độ sáng định mức cho mỗi đèn lm 14,000 14,000 Điện năng cung cấp cho mổi đèn W 250 150 Điện năng cung cấp cho mổi ballast W 16 20 Hiệu suất của đèn + ballast lm/W 52.63 82.35 Hệ số sử dụng % 60 62 Hệ số sụt giảm của đèn % 80 90 Hệ số sụt giảm do bám bụi % 90 90 Độ sáng hiệu quả cho mổi Watt lm/W 22.7 41.3 Độ sáng có hiệu lực của mỗi đèn lm 6,048 7,031 Độ rọi trung bình yêu cầu lx 450 450 Diện tích bề mặt được chiếu sáng m2 4,000 4,000 Tổng lumen yêu cầu lm 1,800,000 1,800,000 Số lượng đèn bóng 298 256 Tổng công suất điện yêu cầu W 79,167 43,523 Năng lượng tiêu thụ Số giờ làm việc hàng năm giờ/năm 5,000 5,000 Điện năng tiêu thụ hàng năm kWh/năm 395.833 217,614 Điện năng tiết kiệm hàng năm kWh/năm 178,219 Chi phí năng lượng tiết kiệm hàng năm US$/năm 10,693 GIẢÙM ÁP SUẤT KHÍ NÉN Hệ thống khí nén hiện hữu Áp suất cấp: 7 bar(g) Điện năng tiêu thụ: 100 kW Vận hành: 7.446 h/năm Giá điện: 0,06 US$/kWh  Sau khi giảm áp suất khí nén Áp suất cấp đề nghị: 6,25 bar (g) Điện năng tiêu thụ tiết kiệm: 6,3%  Tiết kiệm điện hàng năm: 46.910 kWh/năm  Tiết kiệm chi phí điện hàng năm: 2.815 US$/năm GIẢM NHIỆT ĐỘ VÀO CỦA GIÓ NÉN Hệ thống khí nén hiện hữu Nhiệt độ gió vào: 40.3°C Nhiệt độ môi trường: 30°C Công suất máy nén: 436 kW Vận hành: 7,486 h/năm Giá điện: 0.06 US$/kWh  Sau khi giảm nhiệt độ gió vào Điện năng tiết kiệm do giảm nhiệt độ gió vào:  [1 - (273+30) / (273+40,3)] = 3,3% Điện năng tiết kiệm hàng năm: 107,709 kWh/năm  Tiết kiệm chi phí điện năng hàng năm: 6,463 US$/năm MÁY LẠNH NÉN SO VỚI MÁY LẠNH HẤP PHỤ Máy lạnh dùng nén hơi  Suất tiêu thụ điện năng: 0,75 kWe/RT Vận hành: 8.640 h/year Giá điện: 0,06 US$/kWh Chi phí điện cho máy lạnh: 0,045 US$/RT  Thay thế bằng máy lạnh hấp phụ Giá hơi nước: 8 US$/ton Đầu tư cho máy lạnh: 400 US$/RT  Suất tiêu thụ hơi: 4,5 kg/h/RT Chi phí năng lượng tiết kiệm hàng năm: 77,8 US$/RT.năm  Thời gian thu hồi vốn đơn: 5,1 năm CHU TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA QUẠT CẤP / QUẠT HỒI Số Công suất động cơ Chu kỳ họat động Số lần/ngày Điện năng tiết kiệm (kW) (phút/giờ) (kWh/ngày) 1 22 5 16 29.3 2 37 5 16 49.3 3 30 5 16 40.0 4 15 5 16 20.0 5 15 5 16 20.0 6 15 5 16 20.0 7 15 5 16 20.0 8 37 5 16 49.3 9 18 5 16 24.0 10 22 5 16 29.3 11 11 5 16 14.7 12 15 5 16 20.0 13 15 5 16 20.0 14 15 5 16 20.0 15 11 5 16 14.7 Tổng 293 75 390.7 KHO TRỮ NƯỚC LẠNH  Thông tin về máy lạnh trong một nhà máy sợi và dệt  Hai máy lạnh vận hành trong ngày và một máy dùng để sản xuất nước lạnh trong giờ thấp điểm (ban đêm)  Lưu lượng nước lạnh: 226 m3/h  Nhiệt độ nước lạnh cung cấp: 13°C  Nhiệt độ nước lạnh hồi về: 21°C  Kích thước bồn trữ: 5m(D) x15m(W) x24m(L)  Thể tích bồn trữ: 1,800 m3  Đầu tư cho bồn trữ: 24,800 US$  Đường ống, bơm, van,v.v..: 40,000 US$  Tiết kiệm chi phí năng lượng: 67,600 US$/năm (bao gồm cả tiết kiệm về chi phí thêm vào do giảm bớt nhu cầu điện trong giờ cao điểm)  Thời gian hoàn vốn đơn: 1 năm THU HỒI NHIỆT TỪ KHÓI THẢI  Tình hình hiện nay Động cơ dùng khí với công suất định mức: 500 HP  Lưu lượng khói thải: 7,200 m3/h Nhiệt độ khói thải: 590°C Việc cấp hơi của lò đốt dầu: 1,000 kg/h ở áp suất 1 bar Nhiệt độ nuớc cấp lò: 90°C  Đề xuất thu hồi nhiệt từ độ cơ khí 500 hp  Thu hồi nhiệt từ khói thải của động cơ (từ 590°C xuống 175°C) để sản xuất hơi thấp áp và tiết kiệm dầu nhiên liệu trong lò hơi hiện hũu.. THU HỒI NHIỆT TỪ KHÓI THẢI  Sau khi thay đổi:  Năng lượng thu hồi: 460 kJ/kg khói thải  Lưu lượng khói thải:  7.200 m3/h / 2,5 m3/kg = 2.880 kg/h  Lượng nhiệt thu hồi:  2.880 kg/h x 460 kJ/kg = 1,32 x 106 kJ/h  Hơi sản xuất ra:  (1,32 x 106 kJ/h) / 2.298 kJ/kg = 575 kg/h  Nhiên liệu tiết kiệm hàng năm:  (1,32x106 x 4.500 h/yr) / 0,8 = 7.425 x 106 kJ/year  Tiết kiệm chi phí nhiên liệu hàng năm:  (7.425 x 106 x 0,15 US$/l) / (42.480 kJ/kg x 0,84kg/l)  = 31.628 US$/năm HỆ THỐNG ĐỒNG PHÁT Ở NHÀ M ÁY ĐƯỜNG  Hiện trạng NM: nhà máy đường 5000 tấn, hoạt động 200 ngày  Thiết bị dùng để cấp nhiệt và điện  Lò hơi đốt bã mía 2 lò 18 tấn/h, 12 bar 2 lò 29 tấn/h, 15 bar 1 lò 50 tấn/h, 15 bar  Tua-bin 1 cái 2,5 MW 1 cái 2 MW 1 cái 1,5 MW  Động lực của nhà máy 6 tua-bin hơi 750 BHP 1 tua-bin chặt 900 BHP HỆ THỐNG ĐỒNG PHÁT Ở NHÀ MÁY ĐƯỜNG  Hiện trạng tiêu thụ năng lượng  Tiêu thụ hơi trung bình 52% cho mía.  Điện năng cần trong mùa ép mía đến từ nguồn phát nội bộ, và trong mùa không sản xuất thì sử dụng điện lưới.  Sau khi thay đổi  Lò hơi đốt được nhiều loại nhiên liệu  2 lò 70 tấn/h, 67 bar  Tua-bin  1 tua-bin trích-ngưng hơi 30 MW  Động lực của nhà máy  4 động cơ một chiều 900 HP cho nhà máy  2 động cơ một chiều 750 HP cho nhà máy  2 động cơ xoay chiều 1,100 kW cho máy nghiền HỆ THỐNG ĐỒNG PHÁT Ở NHÀ MÁY ĐƯỜNG  Đạt được các thông số sau Công suất ép: 5.000 TCD Điện năng tiêu thụ  trong vụ 518.321 kWh/ngày ngoài vụ 249.929 kWh/ngày Điện năng bán ra lưới  trong vụ 13,29 MW ngoài vụ 8,23 MW  Số ngày vận hành  trong vụ 219 ngày/năm ngoài vụ 52 ngày/năm HỆ THỐNG ĐỒNG PHÁT Ở NHÀ MÁY ĐƯỜNG =  Sau khi thay đổi  Tóm tắt các lợi ích sinh ra (trình bày dưới dạng giá trị thêm vào cho mỗi tấn bạ đốt Kinh tế dự án  Tiết kiệm chi phí hàng năm 5,1 triệu US$/năm  Đầu tư ban đầu 20 triệu US$  Thòi gian hoàn vốn đon 4 năm Thông số Đơn vị Trước Cogen Sau Cogen. Lượng bã mía tấn/h 1 1 Lượng ơi tấn/h 2.1 2.2 Aùp suất hơi bar 14 67 Điện năng phát ra kW 158 382 Điện năng phát ra thêm kW 224 Hơi nước dùng cho công nghệ tấn/h 2.1 2.2 Aùp suất hơi của công nghệ bar 1.6 2.5