Lý do chọn đề tài
Năng lượng đóng vai trò thiết yếu cho sự phát triển xã hội và duy trì sự sống trên trái đất Tuy nhiên, hiện nay, tình trạng lãng phí và sử dụng năng lượng kém hiệu quả ở Việt Nam cao hơn nhiều so với các nước trong khu vực và thế giới Nguyên nhân chủ yếu bao gồm quản lý chưa tốt, ý thức người sử dụng chưa cao về tiết kiệm năng lượng, cùng với sự lạc hậu của trang thiết bị và công nghệ sản xuất.
Tiết kiệm năng lượng không chỉ là bảo vệ môi trường mà còn là trách nhiệm chung của toàn nhân loại, không chỉ riêng của các nhà lãnh đạo Mọi hoạt động sản xuất và tạo ra của cải vật chất đều liên quan đến việc sử dụng năng lượng, vì vậy việc tiết kiệm năng lượng trở thành một vấn đề cấp bách cần được mọi người quan tâm và hành động.
Tiết kiệm năng lượng không chỉ giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường mà còn đóng góp tích cực vào sự phát triển bền vững của xã hội.
Tiết kiệm năng lượng là vấn đề quan trọng hàng đầu của nhiều quốc gia, bao gồm cả Việt Nam Do điều kiện lịch sử, Việt Nam gặp khó khăn trong việc tiếp cận công nghệ tiên tiến, dẫn đến việc sử dụng năng lượng chưa hiệu quả Để đánh giá mức độ sử dụng năng lượng của các cơ sở, cần quy đổi các thông số về cùng một chuẩn mực, cụ thể là Tấn dầu quy đổi (Tonne of Oil Equivalent - TOE).
Theo Điều 6, Chương 3 của Luật Sử dụng Năng lượng Tiết kiệm và Hiệu quả, các cơ sở sử dụng năng lượng trọng điểm bao gồm: cơ sở sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và đơn vị vận tải có mức tiêu thụ năng lượng từ 1.000 tấn dầu tương đương (1000 TOE) trở lên trong một năm Ngoài ra, các công trình như trụ sở, văn phòng, nhà ở, cơ sở giáo dục, y tế, vui chơi giải trí, thể dục, thể thao, khách sạn, siêu thị, nhà hàng và cửa hàng cũng được xác định là cơ sở trọng điểm khi tiêu thụ từ 500 tấn dầu tương đương (500 TOE) trở lên trong một năm.
Năng lượng là một chính sách quan trọng của nhà nước, tuy nhiên hiện tại chưa có công cụ đánh giá chung cho các cán bộ quản lý nhà máy, dẫn đến việc đánh giá phụ thuộc vào nhiều ý kiến khác nhau Đề tài “Xây dựng chương trình đánh giá khả năng tiết kiệm năng lượng cho các nhà máy công nghiệp” nhằm đánh giá hiện trạng sử dụng năng lượng của Công ty, so sánh với thiết kế hoặc các thiết bị thông dụng Từ đó, chương trình sẽ tìm ra các cơ hội tiết kiệm năng lượng và đề xuất các phương án nâng cao hiệu suất thiết bị, đồng thời đảm bảo tuân thủ các yêu cầu của luật bảo vệ năng lượng.
Theo Điều 33 của Luật Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả (Luật số 50/2010/QH12) và Điều 6 của Nghị định số 21/2011/NĐ-CP, quy định chi tiết và biện pháp thi hành Luật này, việc sử dụng năng lượng một cách tiết kiệm và hiệu quả là rất quan trọng.
Năm 2014, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành danh mục các đơn vị sử dụng năng lượng trọng điểm, bao gồm cơ sở sản xuất công nghiệp Tuy nhiên, nhiều doanh nghiệp vẫn chưa thực hiện kiểm toán năng lượng đúng quy trình và chưa chú trọng đến chất lượng kiểm toán cũng như lợi ích mà nó mang lại Để đáp ứng nhu cầu năng lượng cho nền kinh tế phát triển, dưới sự hướng dẫn của TS Lê Kỷ, tôi đã tiến hành phân tích và tính toán các giải pháp tiết kiệm năng lượng cho các đối tượng tiêu thụ điện, nhằm giảm lãng phí năng lượng, giảm tải cho hệ thống điện, hạ chi phí sản xuất và nâng cao chất lượng điện năng.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.2.1 Đối tượng nghiên cứu Đề tài đi sâu vào việc nghiên cứu các biện pháp quản lý năng lượng và nghiên cứu việc sử dụng điện năng trong công nghiệp
1.2.2 Phạm vi nghiên cứu Đưa ra các giải pháp kinh tế để tối ưu hóa việc tiết kiệm năng lượng cho các thiết bị sử dụng điện trong công nghiệp.
Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
1.3.1 Mục tiêu chính của đề tài Đánh giá hiện trạng sử dụng năng lượng hiện nay của các Công ty, dựa vào chương trình đã xây dựng, có thể so với thiết kế hoặc so với các thiết bị thông dụng Trên cơ sở đó tìm ra các cơ hội tiết kiệm năng lượng, đảm bảo yêu cầu luật bảo vệ năng lượng Nhằm mục đích, chỉ ra những phương án nâng cao hiệu suất của thiết bị, tiết kiệm chi phí đầu vào để giảm chi phí đầu ra và giảm giá thành trên sản phẩm
1.3.2 Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt được mục tiêu trên cần phải nghiên cứu và sử dụng các công cụ tính toán theo cơ sở khoa học từ đó đưa ra các số liêu cụ thể cho từng trường hợp.
Phương pháp nghiên cứu
1.4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
Nghiên cứu các giải pháp tiết kiệm năng lượng và tài liệu về sự kiện sử dụng năng lượng toàn cầu, đặc biệt là ở các quốc gia trong khu vực, là rất quan trọng để nâng cao nhận thức và thúc đẩy hành động hiệu quả trong việc sử dụng năng lượng bền vững.
Phân tích và tổng hợp hiệu quả của việc tiết kiệm năng lượng trong từng giai đoạn cụ thể
1.4.2 Phương pháp thu thập và xử lý thông tin
Thu thập số liệu, phân tích tính hiệu quả, so sánh các phương án Tham khảo ý kiến chuyên gia
Từ các số liệu khảo sát, đưa ra các giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Chương trình xây dựng cho phép đánh giá định lượng các giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả cho từng phụ tải điện, từ đó tìm ra các giải pháp tiết kiệm hợp lý Việc này không chỉ giúp tiết kiệm điện năng và giảm chi phí sản xuất mà còn cải thiện môi trường, đồng thời có khả năng nhân rộng áp dụng cho các cơ sở sản xuất khác.
Dựa trên kết quả của chương trình, cần đưa ra các giải pháp phân tích kinh tế tài chính nhằm tính toán hiệu quả đầu tư, vốn đầu tư, thời gian đầu tư và thời gian hoàn vốn Việc áp dụng các giải pháp tiết kiệm năng lượng sẽ góp phần tối ưu hóa các chỉ số này.
Kết quả dự kiến: Đưa ra tổng năng lượng có khả năng tiết kiệm được và khả năng tiết kiệm của từng lĩnh vực trong nhà máy
Kiến nghị giải pháp tiết kiệm năng lượng đối với chủ đầu tư.
Cấu trúc luận văn
Luận văn gồm phần mở đầu và có 06 chương
Chương 2: Tổng quan về tình hình tiết kiệm năng lượng
Chương 3: Các hệ thống được tập trung đánh giá trong các nhà máy công nghiệp hiện nay
Chương 4: Xây dựng chương trình đánh giá khả năng tiết kiệm năng lượng cho nhà máy công nghiệp
Chương 5: Kết quả thực hiện cho một nhà máy thực tế
Chương 6: Kết luận và kiến nghị
Tầm quan trọng của năng lượng
Hiện nay, năng lượng là một trong những vấn đề lớn nhất mà nhân loại phải đối mặt, ảnh hưởng đến các thảm họa toàn cầu như hạn hán, biến đổi khí hậu và ô nhiễm môi trường Việc nâng cao nhận thức về sử dụng hợp lý điện năng và thực hiện các biện pháp tiết kiệm trong sản xuất, truyền tải và tiêu thụ điện là vô cùng cần thiết Điều này không chỉ giúp giảm thiểu tác động xấu đến môi trường sống mà còn thúc đẩy việc xây dựng chính sách sử dụng năng lượng hiệu quả, góp phần cải thiện môi trường, đảm bảo an ninh quốc gia và phát triển kinh tế - xã hội.
Đánh giá tình hình sử dụng năng lượng hiện nay trên thế giới
2.2.1 Tình hình sử dụng năng lượng
Theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ, hiệu quả năng lượng là việc sử dụng ít năng lượng hơn để thực hiện cùng một chức năng Các thiết bị và máy móc đạt hiệu quả năng lượng khi tiêu thụ ít điện, nước hoặc khí đốt trong quá trình hoạt động Ngành công nghiệp tiêu thụ một lượng lớn năng lượng để phục vụ cho sản xuất và phát triển kinh tế xã hội, do đó, bảo tồn và sử dụng năng lượng hiệu quả là ưu tiên hàng đầu của mỗi quốc gia, góp phần bảo vệ môi trường toàn cầu Báo cáo của ICF cho thấy các ngành công nghiệp phân tích dưới đây chiếm 98% năng lượng tiêu thụ trong lĩnh vực này.
Bảng 1: Tiêu thụ năng lượng trong tám nhóm ngành công nghiệp
Bảng 2: Tiềm năng tiết kiệm về kinh tế và kỹ thuật trong các ngành công nghiệp
2.2.2 Chính sách về tiết kiệm năng lượng
Năng lượng và biến đổi khí hậu đang trở thành mối quan tâm lớn của nhân loại, đặc biệt khi vấn đề năng lượng ngày càng nóng bỏng Khủng hoảng năng lượng toàn cầu đã dẫn đến sự cạn kiệt các nguồn năng lượng không tái tạo như than, dầu mỏ và khí đốt Đồng thời, tình trạng lãng phí năng lượng đang diễn ra đáng báo động ở nhiều quốc gia Nếu các quốc gia và mỗi cá nhân không có biện pháp tích cực, khủng hoảng năng lượng toàn cầu sẽ trở nên nghiêm trọng hơn trong tương lai gần.
Các tổ chức về tiết kiệm năng lượng trên thế giới và chính sách tiết kiệm năng lượng của một số nước
ADEME Cơ quan Môi trường và Quản lý Năng lượng
AFD Cơ quan Phát triển Pháp
EEC Tiết kiệm năng lượng và các bon
EECO Văn phòng tiết kiệm năng lượng
ERAV Cục điều tiết điện lực Việt Nam
ESCO Energy service-company (Công ty dịch vụ điện trong lĩnh vực năng lượng)
EVN Tập đoàn điện lực Việt Nam
GEF Quỹ môi trường toàn cầu
GES Khí gây hiệu ứng nhà kính
MDE Quản lý cầu điện
MOIT Bộ Công Thương Việt Nam
OCDE Tổ chức hợp tác và phát triển kinh tế
PNUD Chương trình phát triển Liên Hợp Quốc
Do sử dụng quá nhiều nguồn năng lượng hóa thạch đã gây ô nhiễm môi
Đánh giá tình hình sử dụng năng lượng hiện nay trong nước
dễ dẫn đến khủng hoảng về năng lượng như giá cả, chính trị, cũng như việc tranh giành các nguồn cung cấp năng lượng trên thế giới
Nhiều quốc gia trên thế giới đã có những phản ứng tích cực nhằm bảo tồn và sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng hiện có, dự báo tình hình hiện tại.
2.3 Đánh giá tình hình sử dụng năng lượng hiện nay trong nước
2.3.1 Tình hình sử dụng năng lượng Ở Việt Nam, việc tiết kiệm năng lượng cũng đã và đang trở thành chủ đề nóng bỏng Theo đánh giá của bộ công thương thì tiềm năng tiết kiệm năng lượng hiệu quả trong các ngành công nghiệp tại Việt Nam theo ngành như sau:
Các tòa nhà thương mại : 25%
Theo báo cáo của ECC HCMC, Việt Nam đang đối mặt với hai vấn đề chính làm gia tăng nhu cầu năng lượng Do điều kiện lịch sử, công nghệ hiện tại còn lạc hậu và không đáp ứng được yêu cầu năng lượng Trong quá trình chuyển đổi từ kinh tế nông nghiệp sang công nghiệp, nhu cầu điện năng tăng trưởng trung bình từ 10-15% mỗi năm Mức lãng phí năng lượng tại Việt Nam cao gấp 1,5 - 6 lần so với thế giới, chủ yếu do công nghệ lạc hậu và tổ chức sản xuất chưa hiệu quả Tình trạng lãng phí này bắt nguồn từ khâu thiết kế, lựa chọn công nghệ cho đến vận hành Những yếu tố này được xem là nguyên nhân chính gây ra lãng phí năng lượng hiện nay.
30% Doanh nghiệp: Công nghệ lạc hậu (chiếm 15% - 20% tổng công suất)
40% Doanh nghiệp: Công nghệ ở mức trung bình (công nghệ và thiết bị từ Trung Quốc, Đài Loan, chiếm khoảng 55% - 65%)
30% Doanh nghiệp: Công nghệ tiên tiến và thiết bị từ EU (chiếm 20% - 25%)
Hiện nay, Trung Quốc quy định rằng lò điện phải có công suất trên 50 tấn/mẻ và lò cao phải có dung tích từ 1.000m3 trở lên mới được phép xây dựng mới Trong khi đó, nhiều doanh nghiệp Việt Nam lại nhập khẩu các loại lò có công suất chỉ từ 20 – 30 tấn/mẻ và lò cao với công suất từ 200 – 300m3 Điều này tạo ra khó khăn lớn cho các doanh nghiệp địa phương có công suất nhỏ, thiết bị lạc hậu và sản phẩm chất lượng kém, đặc biệt là những doanh nghiệp mới bắt đầu hoạt động trong ngành xi măng.
Có 46 doanh nghiệp tham gia tiết kiệm năng lượng (khoảng 100 nhà máy) Tổng công suất 68.5 triệu tấn/năm, gồm: 68 dây chuyền lò quay (67.32 triệu tấn/năm) và 13 dây chuyền xi măng lò đứng (1.18 triệu tấn/năm)
Trình độ công nghệ lạc hậu, cũ kỹ thừa hưởng của Nga, Pháp, Trung Quốc những năm 50 của thế kỷ trước vẫn còn được sử dụng
Hiện nay, các dự án dây chuyền và nhà máy xi măng hiện đại đang thay thế công nghệ cũ, góp phần nâng cao năng lực sản xuất một cách đáng kể.
Chính phủ đã đặt ra mục tiêu chấm dứt hoạt động của tất cả hệ thống xi măng lò đứng vào năm 2015, chuyển đổi sang sử dụng xi măng lò quay Đồng thời, các nhà máy xi măng cần tự sản xuất ít nhất 20% năng lượng điện từ việc tận dụng nguồn nhiệt khí thải thừa.
Phân bố các loại công nghệ sản xuất gạch gốm trong tổng số 125 DN do ECC – HCMC khảo sát trên địa bàn tỉnh Bình Dương, Long An, Bến tre:
Công suất lò dao động:
Truyền thống: 22 ngàn – 10 triệu viên/năm
Trong số 125 doanh nghiệp, chỉ có 41 doanh nghiệp đã thực hiện các biện pháp tiết kiệm năng lượng, chủ yếu tập trung vào việc cải tạo hệ thống chiếu sáng Tuy nhiên, hầu hết các doanh nghiệp vẫn chưa áp dụng các giải pháp tiết kiệm năng lượng cho hệ thống quạt và máy nén khí.
100% Doanh nghiệp: Dùng lò truyền thống đều không có điều kiện tài chính để đổi mới công nghệ
30/125 Doanh nghiệp: Cho rằng vẫn còn tiềm năng tiết kiệm năng lượng cho khu vực sản xuất và lò nung d Ngành chế biến thủy sản, thực phẩm đông lạnh
Có khoảng 800 doanh nghiệp tham gia vào những hoạt động liên quan đến chế biến thủy sản
Trong giai đoạn 1976-1990, nhiều nhà máy được xây dựng, trong đó một phần nhỏ được hoàn thành trước năm 1975 Phần lớn các nhà máy còn lại được xây dựng từ năm 1991 đến nay, với hơn 90% thiết bị cấp đông đến từ Nhật Bản, trong khi phần còn lại là của Nauy, Đan Mạch và các quốc gia khác.
Trong 250 doanh nghiệp ngành thực phẩm do ECC – HCMC khảo sát trên địa bàn Tp.HCM, Bến Tre, Vũng tàu, Đồng tháp, Long An, thì có:
Trong số 250 doanh nghiệp, 38 doanh nghiệp đã áp dụng các giải pháp tiết kiệm năng lượng Tuy nhiên, hầu hết các giải pháp này đều là những biện pháp đầu tư thấp, như cải tạo hệ thống chiếu sáng và tránh sản xuất vào giờ cao điểm.
1/250 Doanh nghiệp: Đầu tư hệ thống máy lạnh mới hiệu suất cao
5/250 Doanh nghiệp: Đầu tư biến tần cho hệ thống bơm quạt, thu hồi nhiệt thải từ lò hơi, thu hồi nước ngưng, lắp bẫy hơi mới
35/250 Doanh nghiệp: Cho rằng doanh nghiệp còn tiềm năng tiết kiệm năng lượng cho hệ thống lạnh và lò hơi e Ngành giấy
Hầu hết các doanh nghiệp giấy tại Việt Nam là những doanh nghiệp nhỏ, công suất dưới 10 ngàn tấn/năm (chiếm trên 90% doanh nghiệp)
Hơn 42,5% sản lượng bột được sản xuất bằng công nghệ kiềm lạnh mà không thu hồi hóa chất Trong khi đó, 24,4% sử dụng phương pháp nấu bột bằng xút, và phần còn lại áp dụng công nghệ nấu bột sunphat có thu hồi hóa chất.
Chất lượng của các sản phẩm giấy Việt là chủ yếu để đáp ứng nhu cầu trong nước
Nhu cầu về năng lượng đang trở thành một vấn đề cấp bách trong thời đại hiện nay Theo kinh nghiệm từ các nước phát triển, ít nhất 30% nhu cầu năng lượng có thể được đáp ứng thông qua các biện pháp tiết kiệm hiệu quả.
2.3.3 Chính sách về tiết kiệm năng lượng
Tiết kiệm năng lượng được xác định là giải pháp đầu tư phát triển năng lượng tối ưu nhất, với chi phí thấp và hiệu quả cao, đồng thời đáp ứng các tiêu chí của chính sách phát triển bền vững.
Thực trạng khai thác, sản xuất, kinh doanh và tiêu thụ năng lượng hiện nay cho thấy nhiều hạn chế, đặc biệt là trong các cơ chế và chính sách tiết kiệm năng lượng Lợi ích của việc tiết kiệm năng lượng chưa được xã hội đánh giá đúng mức và thực hành trong cộng đồng doanh nghiệp cũng như người tiêu dùng vẫn chưa thực sự hiệu quả.
Việt Nam vẫn chưa áp dụng rộng rãi các chương trình tiết kiệm năng lượng, dẫn đến hiệu quả chưa cao Các nhà tiêu thụ năng lượng thường chỉ thực hiện tiết kiệm khi nhận thấy lợi ích kinh tế, thay vì vì lợi ích chung của xã hội.
HỆ THỐNG NHIỆT
4.1 Phương pháp trực tiếp xác định hiệu suất lò hơi
Phương pháp này, thường được gọi là “phương pháp đầu vào và đầu ra”, chỉ yêu cầu thông tin về đầu ra hữu ích (hơi) và đầu vào nhiệt (nhiên liệu) để đánh giá hiệu suất của lò hơi Để thực hiện đánh giá hiệu suất, chúng ta sử dụng công thức cụ thể.
D - Khối lượng hơi của lò sinh ra trong mỗi giờ (kg hơi/h)
Ih - Entanpy của hơi bão hòa khô tại áp suất làm việc (kcal/kg hơi)
B - Khối lượng nhiên liệu tiêu hao trong mỗi giờ (kg nhiên liệu/h)
Qt lv - Nhiệt trị làm việc thấp của nhiên liệu (kcal/kg nhiên liệu)
4.2 Phương pháp xác định hiệu suất lò hơi gián tiếp
Các tiêu chuẩn tham khảo để đánh giá lò hơi tại nhà máy sử dụng phương pháp gián tiếp là Tiêu chuẩn Anh, BS 845:1987 và Tiêu chuẩn
Mỹ ASME PTC-4-1 Power Test Code Steam Generating Units
Phương pháp gián tiếp, còn được gọi là phương pháp tổn thất nhiệt, là một cách tính toán hiệu suất bằng cách xác định tổng phần trăm nhiệt tổn thất Cụ thể, hiệu suất có thể được tính bằng cách lấy 100 trừ đi phần trăm của tất cả các nhiệt tổn thất.
Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài q2.
Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về hoá học q3.
Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về cơ học (khi đốt than) q4
Tổn thất do tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh q5.
Tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài (khi đốt than) q6.
Những số liệu dùng tính toán hiệu suất lò hơi sử dụng phương pháp gián tiếp là:
Bảng 3: Thành phần hóa học của nhiên liệu Thành phần hóa học nhiên liệu
Nitơ N % Độ ẩm nhiên liệu W %
Lượng oxy có trong khói thải %
Nhiệt độ khói thải oC
Nhiệt độ không khí môi trường xung quanh oC
Hiệu suất lò hơi (η) [%] D x (I ℎ − I nc )
Hiệu suất lò hơi (η) [%] = Đầu ra nhiệt Đầu vào nhiệt x 100
Toán hiệu suất lò hơi thường được thực hiện thông qua phương pháp gián tiếp Tuy nhiên, những người phụ trách năng lượng trong doanh nghiệp thường ưa chuộng các phương pháp tính toán đơn giản hơn.
4.3 Hệ số hiệu suất điều hoà không khí và làm lạnh
Hệ số hiệu suất trên lý thuyết (Carnot),
(COP Carnot : một cách đo chuẩn hiệu suất làm lạnh của một hệ thống làm lạnh lý tưởng) phụ thuộc vào hai nhiệt độ chính của hệ thống:
Nhiệt độ ở thiết bị bay hơi Te và nhiệt độ ở bình ngưng Tc COP theo công thức [3]:
Phương trình trên cũng cho thấy, nhiệt độ thiết bị bay hơi tăng lên và nhiệt độ ở bình ngưng giảm xuống sẽ giúp tăng chỉ số
COP Carnot chỉ là một tỷ số nhiệt độ và không xem xét loại máy nén Do đó, COP thường được tính toán trong các doanh nghiệp theo công thức cụ thể.
Kết cấu chương trình
Chương trình được xây dựng dựa trên mô hình thực tế, mô tả các thiết bị chính trong nhà máy công nghiệp, nơi mà hầu hết hoạt động sản xuất phụ thuộc vào chúng Để quản lý năng lượng hiệu quả, cần thiết lập một chương trình chung và đánh giá hiện trạng các thiết bị nhằm đưa ra các giải pháp hợp lý Kết cấu của chương trình được thể hiện rõ ràng trong hình 47.
Hình 47: Giao diện của chương trình
4.1.1 Phần mềm sử dụng trong chương trình
Chương trình đánh giá khả năng tiết kiệm năng lượng cho các nhà máy công nghiệp sử dụng phần mềm Excel, nổi bật với các chức năng quen thuộc và dễ sử dụng Phần mềm này cho phép lưu trữ dữ liệu lớn, thuận tiện cho việc quản lý thông tin trong thời gian dài Ưu điểm lớn nhất của chương trình là tính dễ dàng trong sử dụng, giúp bất kỳ cá nhân nào cũng có thể thực hiện một cách nhanh chóng, với kết quả được thể hiện rõ ràng trên ứng dụng Excel.
Năng lượng trong các nhà máy công nghiệp: Chia theo 2 dạng chính hệ thống điện điện và hệ thống nhiệt
Hình 48: Các hệ thống chính trong nhà máy 4.1.2 Các hệ thống được tính toán dựa trên phần mềm excel
Chương trình dùng để đánh giá khả năng tiết kiệm năng lượng cho trong nhà máy công nghiệp bao gồm các hệ thống sau:
Nội dung của các phần này được trình bày như sau:
Hệ thống hơi, điều hòa không khí và làm lạnh có tiềm năng tiết kiệm năng lượng lớn Dữ liệu từ ngành công nghiệp cho thấy việc đánh giá hiệu suất của từng hệ thống riêng biệt là cần thiết để xác định các tổn thất trong quá trình vận hành.
Hình 49: Các hệ thống nhiệt trong nhà máy
Hình 50: Hệ thống lò hơi trong nhà máy
Hình 51: Hệ thống điều hòa không khí và làm lạnh trong nhà máy
Trong các nhà máy, động cơ điện là thiết bị tiêu thụ năng lượng lớn nhất, và việc quản lý năng lượng tổn thất trên thiết bị này không hề đơn giản Người vận hành cần nắm rõ nhu cầu sử dụng tải, thời điểm sử dụng tải cao và thấp, trong khi hầu hết các hệ thống không hoạt động ở tải định mức Thêm vào đó, nhà cung cấp thường đưa ra hệ số an toàn, khiến hệ thống hoạt động vượt mức định mức Vì vậy, cần có chương trình đánh giá thực trạng thiết bị để đưa ra giải pháp tiết kiệm năng lượng Ngoài động cơ, còn nhiều hệ thống khác như máy nén khí và chiếu sáng cũng cần được đánh giá Chương trình sẽ tập trung vào một số hệ thống chính do thời gian đánh giá hạn chế, và từ đó, đưa ra các giải pháp cụ thể cho từng trường hợp Hình ảnh mô hình dưới đây sẽ hỗ trợ trong việc tìm kiếm các giải pháp phù hợp.
Để đánh giá hiệu suất của các hệ thống điện tiết kiệm năng lượng thường mất nhiều thời gian và gặp khó khăn do phụ thuộc vào nhiều yếu tố Vì vậy, chương trình chỉ đưa ra các giải pháp cụ thể để cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng.
Giải pháp cho động cơ
Hình 53: Các giải pháp tiết kiệm cho động cơ điện
Giải pháp cho máy nén khí
Hình 54: Các giải pháp tiết kiệm cho máy nén khí
Giải pháp cho chiếu sáng
Hình 55: Hệ thống chiếu sáng và các giải pháp tiết kiệm cho chiếu sáng
LÒ HƠI
4.2.1 Mô hình hệ thống lò hơi
Một lò hơi thông dụng gồm có các bộ phận như hình vẽ mô phỏng
Hình 56: Lò hơi công nghiệp
4.2.2 Sơ đồ khảo sát nhiệt của lò hơi bằng phương pháp trực tiếp
Hình 57: Sơ đồ khảo sát lò hơi bằng phương pháp trực tiếp
4.2.3 Sơ đồ khảo sát nhiệt của lò hơi bằng phương pháp gián tiếp
Hình 58: Sơ đồ khảo sát lò hơi bằng phương pháp gián tiếp
4.2.4 Đánh giá lò hơi bằng phương pháp trực tiếp
4.2.4.1 Các thông tin cần thiết để đánh giá lò hơi Để đánh giá hiệu suất lò hơi người thực hiện cần lấy các thông số đầu vào và đầu ra theo mẫu hướng dẫn và nhập các thông số này vào excel theo thứ tự từ 1 đến
Hình 59: Thu thập thông tin từ hiện trường của lò hơi 4.2.4.2 Chương trình đánh giá lò hơi bằng phương pháp trực tiếp
Sau khi nhập các thông số vào Excel, chương trình sẽ nhanh chóng tính toán và đưa ra kết quả Các nhà quản lý thường áp dụng phương pháp này để đánh giá hiệu suất của lò hơi, nhờ vào khả năng cung cấp thông tin tức thì về tình trạng hoạt động của hệ thống dựa trên các thông số đầu vào và đầu ra Từ đó, họ có thể tìm kiếm cơ hội tiết kiệm cho lò hơi một cách hiệu quả.
Hình 60: Chương trính đánh giá hiệu suất lò hơi bằng phương pháp trực tiếp
Để chỉ ra các giải pháp cho lò hơi, chương trình không thể trực tiếp xác định mà cần áp dụng phương pháp gián tiếp để đánh giá các tổn hao Phần tiếp theo sẽ hướng dẫn cách xác định các tổn hao trong hệ thống.
4.2.5 Đánh giá lò hơi bằng phương pháp gián tiếp
4.2.5.1 Các thông tin cần thiết để đánh giá lò hơi Để tính được phương pháp này việc đầu tiên người thực hiện chương trình phải là người hiểu rõ về hệ thống, nắm được quy trình cháy của lò hơi và cần phải đo đạc lấy mẫu chính xác mới có thể xác định được từng tổn hao Trên thực tế việc xác định các tổn hao này rất phức tạp, bỡi vì người thực hiện cần sử dụng các thiết bị để đo đạt và phân tích và rất ít doanh nghiệp làm được việc này Do đó Phương pháp gian tiếp chỉ giúp chúng ta đánh một số loại tổn hao chính như tổn thất nhiệt do khối thải mang đi để điều chỉnh hệ số không khí thừa, thu hồi nhiệt từ khối thải của lò, xử lý cáu cặn và muội tro bám vào thành…Sau đây là bảng lấy thông tin khảo sát thực tế để tiến hành tính hành đánh giá
Hình 61: Thu thập thông tin từ hiện trường của lò hơi 4.2.5.2 Chương trình đánh giá lò hơi bằng phương pháp gián tiếp
Sau khi nhập dữ liệu vào Excel, chương trình tự động tính toán và xác định tổn thất nhiệt, tập trung vào tổn hao do khói thải ra ngoài Trong lò hơi, tổn thất lớn nhất đến từ khói thải, vì nhiên liệu khi cháy sẽ thải ra qua đường khói, dẫn đến tổn thất q2 lớn nhất Các loại tổn thất khác khó đánh giá và chương trình hiện tại chưa thể xử lý hết, nhưng sẽ được bổ sung trong tương lai.
Hình 62: Chương trính đánh giá hiệu suất lò hơi bằng phương pháp gián tiếp 4.2.5.3 Giải pháp thu hồi nhiệt từ phía nước ngưng của lò hơi
Nước ngưng có nhiệt độ cao, khi được thu hồi để bổ sung cho nước cấp, sẽ giúp tiết kiệm năng lượng bằng cách tăng nhiệt độ nước cấp và giảm lượng nước cần xử lý Nước ngưng có thể thu hồi từ hai nguồn chính: quá trình công nghệ sau khi hơi đã trao đổi nhiệt và từ các bẫy hơi trên đường ống phân phối Để thu hồi nước ngưng, cần đảm bảo nước sạch, không lẫn tạp chất như cáu cặn, hóa chất và chất thải từ quá trình công nghệ.
Trong quá trình trao đổi nhiệt gián tiếp qua các thiết bị như bộ trao đổi nhiệt, dàn calorifer và nồi nấu 2 vỏ, chất lượng nước ngưng sẽ được đảm bảo một cách cơ bản.
Trong các ngành công nghiệp như dệt may, giấy, hóa chất và chế biến thực phẩm, chất lượng nước ngưng phụ thuộc nhiều vào từng quy trình công nghệ cụ thể Đôi khi, nước ngưng không thể sử dụng, và nếu có, chỉ có thể tận dụng nhiệt thông qua thiết bị trao đổi nhiệt gián tiếp Việc này có thể dẫn đến chi phí tăng thêm do đầu tư không đủ bù đắp cho phần tiết kiệm năng lượng.
Hình 63: Giải pháp thu hồi nước ngưng của phân xưởng Chú ý: Thời gian dự án là thời gian được tính dựa vào tuổi thọ ước tính của thiết bị
Khi thiết bị đạt đến tuổi thọ ước tính, việc đầu tư vào thiết bị mới có thể cần thiết, dẫn đến việc khởi động một dự án mới và tạo ra dòng tiền mới Tuy nhiên, nếu thiết bị vẫn hoạt động tốt sau khi hết tuổi thọ mà không cần sửa chữa hay thay thế, dự án sẽ trở nên hiệu quả hơn so với ước tính ban đầu, với IRR và NPV tăng cao.
4.2.5.4 Giải pháp điều chỉnh hệ số không khí thừa (kiểm soát tỷ lệ không khí/ nhiên liệu) Để đảm bảo cho nhiên liệu cháy kiệt, trong mọi trường hợp chúng ta đều phải cấp vào lò một lượng không khí thực tế lớn hơn so với tính toán lý thuyết (hệ số không khí thừa > 1) Duy trì được lượng không khí thừa tối ưu sẽ giảm thiểu được tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn và do khói thải mang đi, hiệu suất của lò hơi sẽ là cao nhất Cứ giảm 1% lượng không khí thừa sẽ giúp tăng hiệu suất của lò khoảng 0,6 % Lượng không khí thừa được xác định thông qua việc đo % O2 hoặc % CO2 trong khói thải Thông thường khi đốt nhiên liệu sinh khối không cho phép % O2 vượt quá 12 % Nếu giảm được 1 % O2 trong khói thải sẽ tăng hiệu suất lò hơi lên khoảng 1 %
Lượng không khí thừa tối ưu trong lò hơi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại lò, phương pháp đốt, loại nhiên liệu và các thông số quy trình Việc xác định lượng không khí này có thể thực hiện qua hiệu chỉnh lò hơi hoặc dựa vào kinh nghiệm thực tế từ các sổ tay kỹ thuật Chẳng hạn, trong trường hợp lò hơi đốt nhiên liệu chất thải sinh khối, các thông số này cần được xem xét kỹ lưỡng để đạt hiệu suất tối ưu.
Hình 64: Hệ số không khí thừa tối ưu đối với lò hơi đốt chất thải sinh khối
Có các phương pháp khác nhau để kiểm soát lượng không khí thừa:
Sử dụng thiết bị đo %O2 trong khói thải loại cầm tay giúp ghi lại thông số định kỳ, hỗ trợ người vận hành điều chỉnh lưu lượng không khí để đạt chế độ vận hành tối ưu Thiết bị này có khả năng đo nhiều chỉ số như %O2, %CO, %CO2, %SO2 và nồng độ bụi, từ đó có thể giảm lượng không khí dư lên tới 20%.
Sử dụng thiết bị đo %O2 liên tục kết hợp với đồng hồ đo lưu lượng không khí cho phép người vận hành dễ dàng theo dõi và điều chỉnh lưu lượng không khí So với các hệ thống trước đây, thiết bị này có khả năng giảm thêm 10% - 15% mức tiêu thụ năng lượng.
Sử dụng thiết bị đo %O2 liên tục với van điều tiết không khí điều khiển từ xa, người vận hành có thể giám sát và điều chỉnh nhiều lò hơi cùng lúc từ buồng điều khiển.
Thiết bị phức tạp nhất là hệ thống điều khiển van điều tiết tự động, có chi phí rất cao, chỉ phù hợp với những lò hơi lớn;
Trong những tình huống khẩn cấp, người vận hành có kinh nghiệm có thể điều chỉnh lượng không khí dư bằng cách quan sát màu sắc của ngọn lửa hoặc màu khói thải.
4.2.5.5 Giải pháp tận dụng nhiệt để nun nóng sơ bộ nước cấp sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt
Làm lạnh và điều hòa không khí
4.3.1 Mô hình hệ thống điều hòa không khí và hệ thống làm lạnh thực tế
Hình 65: Mô hình hệ thống điều hòa không khí và làm lạnh
Hình 66: Hệ thống chiller thực tế
4.3.2 Quy trình đánh giá COP của hệ thống điều hòa không khí và làm lạnh
Hình 67: Sơ đồ đánh giá COP
4.3.3 Sơ đồ khảo sát hệ thống điều hòa không khí và làm lạnh
Hình 68: Sơ đồ khảo sát cho hệ thống điều hòa không khí và làm lạnh
Để đánh giá hệ thống điều hòa không khí và làm lạnh, cần thu thập đầy đủ thông tin theo hướng dẫn và nhập vào Excel, đảm bảo khảo sát được thực hiện chính xác Cấu trúc sơ đồ có thể thay đổi tùy thuộc vào mục đích sử dụng, vì vậy cán bộ quản lý năng lượng cần nắm vững nguyên lý và quy trình của hệ thống để đáp ứng đúng yêu cầu trong hướng dẫn.
Hình 70: Thu thập thông tin từ hiện trường của hệ thống điều hòa và làm lạnh
4.3.5 Chương trình đánh giá COP của hệ thống điều hòa không khí và làm lạnh
Chương trình tính toán cho lò hơi cho phép người dùng nhập dữ liệu vào Excel, từ đó tự động tính toán và so sánh COP thực tế với COP của máy nén Kết quả này giúp đưa ra quyết định về các giải pháp nâng cao hiệu suất hệ thống Tuy nhiên, không phải tất cả các giải pháp đều hiệu quả, vì vậy cần có phương án kỹ thuật hợp lý để lựa chọn giải pháp phù hợp và phân tích bài toán kinh tế nhằm đảm bảo tính khả thi sau khi thực hiện.
Hình 71: Đánh giá COP của hệ thống điều hòa không khí và làm lạnh
4.3.6 Giải pháp thay chiller hiệu suất cao
Nhập các thông số khảo sát vào bảng tính chương trình sẽ tự động cho kết quả tính toán
Hình 72: Thu thập thông số để tính toán cho giải pháp thay chiller cũ bằng chiller mới hiệu suất cao
Hình 73: Giải pháp thay chiller cũ bằng chiller mới hiệu suất cao
Động cơ điện
Trong các nhà máy công nghiệp, hiệu suất của động cơ thường giảm sau thời gian dài vận hành, và việc xác định hiệu suất trở nên khó khăn khi thông tin trên nhãn máy bị mất hoặc bị che khuất Để đo hiệu suất, cần ngắt tải và đưa động cơ đến bộ phận kiểm tra để thực hiện các bước kiểm tra cần thiết Kết quả kiểm tra sẽ được so sánh với thông số hoạt động của động cơ chuẩn do nhà sản xuất cung cấp Do đó, chương trình chỉ cung cấp giải pháp cho động cơ mà không thực hiện tính toán hiệu suất cụ thể.
4.4.1 Các giải pháp tiết kiệm cho động cơ điện
Trong phần giải pháp cho động cơ điện, tôi không đưa ra một chương trình tổng thể vì mỗi hệ thống có đặc thù hoạt động riêng Chương trình này sẽ đánh giá dựa trên hiện trạng thực tế của từng hệ thống Các giải pháp sẽ được thực hiện lần lượt, bao gồm việc thay thế động cơ cũ bằng động cơ hiệu suất cao, lắp đặt biến tần cho bơm, quạt, máy nén khí và các giải pháp khác nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động.
4.4.1.1 Giải pháp thay động cơ cũ bằng động cơ hiệu suất cao
Khi so sánh động cơ hiệu suất chuẩn và động cơ hiệu suất cao, chúng ta nhận thấy sự khác biệt về chi phí đầu tư, bảo trì và năng lượng, nhưng điều này không phải là yếu tố quyết định trong việc lựa chọn thiết bị Quyết định nên dựa vào mức độ sử dụng thực tế của thiết bị Đối với các hệ thống hoạt động theo từng công đoạn và thời gian hoạt động ít, việc so sánh chi phí giữa hai loại động cơ là cần thiết Ngược lại, nếu hệ thống hoạt động thường xuyên, động cơ hiệu suất cao sẽ mang lại hiệu quả vượt trội hơn về chu kỳ sống, bao gồm đầu tư, bảo trì, năng lượng và tuổi thọ Chương trình này sẽ giúp so sánh khả năng tiết kiệm giữa hai loại động cơ khi cùng công suất Đầu tiên, chúng ta cần lập danh sách theo dải công suất của nhà sản xuất, sau đó kiểm tra các thông số của hệ thống cũ để xác định khả năng tiết kiệm.
Hình 74: So sánh động cơ hiệu suất chuẩn với động cơ hiệu suất cao
Nhập các thông số khảo sát vào bảng tính chương trình sẽ tự động cho kết quả tính toán
Hình 75: Khảo sát thông số động cơ hiệu suất chuẩn và động cơ hiệu suất cao
Hình 76: Chương trình tính toán cho giải pháp lắp động cơ hiệu suất cao
4.4.1.2 Giải pháp lắp biến tần cho bơm nước
Nhập các thông số khảo sát vào bảng tính chương trình sẽ tự động cho kết quả tính toán
Hình 77: Thu thập thông số để tính toán giải pháp lắp biến tần cho bơm
Hình 78: Giải pháp lắp biến tần cho bơm
4.4.1.3 Giải pháp lắp biến tần cho quạt
Nhập các thông số khảo sát vào bảng tính chương trình sẽ tự động cho kết quả tính toán
Hình 79: Thu thập thông số để tính toán cho giải pháp lắp biến tần cho quạt
Hình 80: Giải pháp lắp biến tần cho quạt
4.4.2 Các giải pháp tiết kiệm cho máy nén khí
4.4.2.1 Giải pháp lắp biến tần cho máy nén khí
Nhập các thông số khảo sát vào bảng tính chương trình sẽ tự động cho kết quả tính toán
Hình 81: Thu thập số liệu để tính toán giải pháp lắp biến tần cho máy nén khí
Hình 82: Giải pháp lắp biến tần cho máy nén khí
4.4.2.2 Giải pháp diều chỉnh áp suất cho máy nén khí
Nhập các thông số khảo sát vào bảng tính chương trình sẽ tự động cho kết quả tính toán
Hình 83: Thu thập số liệu để tính toán giải pháp giảm áp suất cho máy nén khí
Hình 84: Giải pháp giảm áp suất cho máy nén khí 4.4.2.3 Giải pháp thông gió cho máy nén khí
Nhập các thông số khảo sát vào bảng tính chương trình sẽ tự động cho kết quả tính toán
Hình 85: Thu thập số liệu để tính toán giải pháp thông gió cho máy nén khí
Hình 86: Giải pháp thông gió cho máy nén khí
Giải pháp cho chiếu sáng
Nhiều doanh nghiệp vừa và nhỏ chưa chú trọng đến việc tiết kiệm năng lượng, do chủ doanh nghiệp phải quản lý sản xuất và nhân sự, dẫn đến thiếu thời gian cho vấn đề này Chương trình tiết kiệm năng lượng sẽ giúp doanh nghiệp đánh giá hệ thống chiếu sáng hiện tại so với công nghệ mới, đặc biệt trong bối cảnh công nghệ đang phát triển mạnh mẽ với các sản phẩm tiết kiệm năng lượng hơn Để đánh giá khả năng tiết kiệm năng lượng cho hệ thống chiếu sáng, cần khảo sát các thông tin liên quan.
Hình 87: Thu thập thông tin để tính toán giải pháp chiếu sáng nhà xưởng
Chương trình sẽ kiểm tra khả năng tiết kiệm năng lượng của hệ thống chiếu sáng hiện tại và từ đó sẽ có những kế hoạch cụ thể:
Hình 88: Giải pháp thay dèn led cho nhà xưởng
HỆ THỐNG ĐIỆN
5.2.1 Kết quả thay thế động cơ hiệu suất thấp sang động cơ hiệu suất cao
Hình 94: Kết quả thay động cơ hiệu suất cao Nhận xét: Nhìn kết quả tính toán chúng ta có thể thấy động cơ ở cùng một công suất
Động cơ hiệu suất cao IE3 với công suất 5,5kW có khả năng tiết kiệm 1,816kWh mỗi năm so với động cơ hiệu suất chuẩn, tương đương với tiết kiệm 3.2 triệu đồng mỗi năm Do đó, việc thay thế động cơ cũ bằng động cơ hiệu suất cao là một phương án khả thi và mang lại lợi ích kinh tế rõ rệt.
5.2.2 Kết quả lắp biến tần cho bơm nước
Kết quả lắp biến tần cho bơm cho thấy thời gian thu hồi vốn quá lâu, dẫn đến lãi suất không hiệu quả Mặc dù thiết bị hoạt động 300 ngày/năm, tương ứng với 7200 giờ/năm, nhưng thời gian thực tế chỉ đạt 3000 giờ/năm, khiến cho số tiền tiết kiệm không đáng kể.
5.2.3 Kết quả lắp biến tần cho quạt hút
Kết quả lắp biến tần cho quạt hút cho thấy mỗi năm tiết kiệm được 70,422 kWh điện, tương đương với 127 triệu đồng Do đó, việc lắp biến tần cho quạt hút là một giải pháp hiệu quả và cần được thực hiện ngay.
5.2.4 Kết quả lắp biến tần cho máy nén khí
Kết quả lắp biến tần cho máy nén khí cho thấy tiết kiệm được 96,510 kWh điện mỗi năm, tương đương với 174 triệu đồng Để triển khai giải pháp này, cần lưu ý tuổi thọ thiết bị là 10 năm và thời gian thu hồi vốn là 16 tháng.
5.2.5 Kết quả giảm áp suất cài đặt cho máy nén khí
Hình 98: Kết quả giảm áp suất cài đặt cho máy nén khí
Việc điều chỉnh áp suất máy nén khí mà không sử dụng biến tần và chạy ở tải định mức đã mang lại hiệu quả tích cực cho doanh nghiệp, tiết kiệm được 16,574 kWh, tương đương với chi phí tiết kiệm hàng năm là 29,9 triệu đồng Thời gian thu hồi đầu tư cho giải pháp này cũng diễn ra nhanh chóng.
5.2.6 Kết quả thông gió cho máy nén khí
Kết quả tính toán cho thấy việc thông gió cho máy nén khí giúp hạ nhiệt độ gió cấp đầu vào, mang lại cơ hội tiết kiệm hàng năm cho doanh nghiệp là 2,632 kWh, tương đương với chi phí tiết kiệm 4,5 triệu đồng và thời gian thu hồi vốn chỉ trong 8 tháng Mặc dù mức tiết kiệm không lớn, nhưng việc giảm nhiệt độ đầu vào xuống 5OC sẽ cải thiện sự ổn định của hệ thống, giảm chi phí bảo trì và kéo dài tuổi thọ thiết bị.
Giải pháp chiếu thay đèn T8 bằng đèn led
Hình 100: Giải pháp thay dèn led cho nhà xưởng Nhận xét: Qua kết quả tính toán cho chúng ta thấy việc lựa chọn giải pháp thay đèn
Sử dụng đèn LED T8 giúp doanh nghiệp tiết kiệm 119,808 kWh mỗi năm, tương đương với giá trị gần 264 triệu đồng, và thời gian thu hồi vốn chỉ trong 15 tháng Vì vậy, phương án này hoàn toàn khả thi và hiệu quả.
KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ NĂNG LƯỢNG THỰC TẾ TẠI NHÀ MÁY
Hình 101: Kết quả cho các giải pháp trong nhà máy
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Sử dụng năng lượng tiết kiệm là một vấn đề cấp thiết cho toàn xã hội và đặc biệt quan trọng đối với các nhà máy, doanh nghiệp công nghiệp Tiết kiệm năng lượng không chỉ giúp giảm chi phí cho mỗi đơn vị tổ chức mà còn góp phần giảm giá thành sản phẩm, nâng cao chất lượng sản phẩm và năng suất lao động Chi phí tiêu thụ năng lượng thường là một trong những khoản chi lớn nhất trong nhiều ngành công nghiệp Do đó, phát triển chương trình đánh giá khả năng tiết kiệm năng lượng cho các nhà máy công nghiệp là một hướng đi cần thiết.
Mục tiêu của đề tài là đánh giá hiện trạng sử dụng năng lượng của Công ty, dựa vào chương trình đã xây dựng để so sánh với thiết kế hoặc các thiết bị thông dụng Từ đó, tìm ra cơ hội tiết kiệm năng lượng, tập trung vào các hệ thống chính của nhà máy, đặc biệt là hệ thống nhiệt.
Lò hơi, hệ thống điều hòa không khí và làm lạnh, cùng với hệ thống điện bao gồm động cơ như bơm, quạt và máy nén khí, chủ yếu áp dụng giải pháp lắp đặt biến tần nhằm tiết kiệm năng lượng cho động cơ.
Trong nhà máy, việc sử dụng động cơ với tải thay đổi thường xuyên có thể gây ra những thổn thất không cần thiết Giải pháp lắp đặt biến tần sẽ giúp tiết kiệm năng lượng hiệu quả Để triển khai giải pháp này, cần thực hiện khảo sát, đo đạc và thu thập dữ liệu thực tế của hệ thống Đề tài sẽ tiếp tục mở rộng và phát triển thêm các giải pháp, kế hoạch để lãnh đạo công ty nắm rõ tình trạng sử dụng năng lượng và đầu tư hợp lý cho thiết bị mới Mặc dù chương trình đánh giá không thể bao quát tất cả lĩnh vực, nhưng sẽ tập trung vào các hệ thống tiêu thụ năng lượng lớn, giúp quản lý năng lượng hiệu quả hơn Chương trình này sẽ được bổ sung các giải pháp dựa trên cơ hội tiết kiệm và so sánh các phương án kỹ thuật, kinh tế Kết quả của chương trình mặc dù không hoàn toàn chính xác nhưng giúp nhận diện khả năng tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí cho nhà máy, tăng sức cạnh tranh và bảo vệ môi trường.
Qua kết quả nghiên cứu của đề tài, tôi có một số kiến nghi sau:
Hoạt động tiết kiệm năng lượng tại nhà máy cần được thực hiện hàng ngày và liên tục trong suốt quá trình sản xuất Để đạt được hiệu quả, cần có chính sách thưởng phạt hợp lý đối với những người trực tiếp quản lý năng lượng.
Nhà máy thiết lập định mức tiêu thụ năng lượng trung bình cho mỗi sản phẩm, từ đó hàng năm thực hiện đánh giá và so sánh nhằm nâng cao hiệu suất năm sau Trong bối cảnh khí hậu và điều kiện làm việc tại Việt Nam, đặc biệt trong ngành công nghiệp thủy sản, các công ty chuyên cung cấp thiết bị khuyến cáo cần thường xuyên kiểm tra và đánh giá hệ thống sau thời gian dài sử dụng Việc này trở nên quan trọng do môi trường làm việc và ý thức của người vận hành chưa cao, dẫn đến tổn thất năng lượng, hỏng hóc thường xuyên, giảm hiệu suất và tuổi thọ thiết bị Tuy nhiên, do thời gian hạn chế, tôi chưa thể nghiên cứu tất cả các giải pháp hiện có.
Bảng 7: Nước và hơi bão hòa theo áp suất
Bảng 8: Nước chưa sôi và hơi quá nhiệt
Bảng 10: Thành phần và nhiệt trị nhiên liệu
Bảng 11: Độ rọi đề xuất
1 Luyện kim và sản xuất thép
Thùng trộn, buồng quạt, buồng sàng, máy lạnh, trạm truyền 100-150-200
Lò băng chuyền, lối đi 30-50-100
Xưởng sản xuất thép oxi kiềm
Sàn lò chuyển, buồng đúc 150-200-300
Tạo khuôn kim loại và nhiệt luyện
Tẩy gỉ thỏi, lò giếng, buồng tôi và xử lý nhiệt, xưởng tái sinh a xit
150-200-300 Buồng tẩy gỉ và làm sạch, máy cán thô, máy cán nguội, cán tinh, dây chuyền mạ thiếc và mạ kẽm, phân đoạn
Máy cán dây, hoàn thiện sản phẩm, xử lý và kiểm tra thép 200-300-500
Kiểm tra thép lá/tấm thép 300-500-700
Không cần vận hành bằng tay 30-50-100 Đôi khi cần vận hành bằng tay 100-150-200
Cần vận hành bằng tay liên tục 200-300-500
Sàn chất liệu, đúc, lắc khuôn, làm sạch, mài, tẩy rìa xờm 200-300- 500 Đúc thô, tạo lõi thô 200-300-500
Hàn tinh, tạo lõi tinh 300-500-750
Lò rèn (chắc chắn xảy ra chấn động mạnh)
Trộn, đúc khuôn, làm sạch 150-200-300
Mài, đúc khuôn, ép, làm sạch, đẽo gọt, tráng bóng, nung 200-300- 500
Buồng trộn, tạo hình, cắt, mài, đánh bóng, làm cứng 200-300-500 Vát cạnh, cắt tỉa trang trí, khắc ăn mòn, mạ bạc 300-500-750
3 Hóa chất, dầu khí, và các sản phẩm hóa học và hóa dầu
Lối đi bên ngoài, bậc lên xuống, bậc thang và thang 30-50-100
Khu vực máy bơm và van bên ngoài 50-100-150
Máy bơm và buồng máy nén khí 100-150-200
Xưởng chế biến được điều khiển từ xa 30-50-100
Xưởng chế biến có sự can thiệp bằng tay 50-100-150 Khu vực làm việc thường xuyên trong xưởng chế biến 150-200-300
Phòng điều khiển xưởng chế biến 200-300-500
Nhà sản xuất thuốc và hóa chất tinh chế
Mài, nghiền, trộn, sấy khô, nén viên, khử trùng, rửa, điều chế dung dịch, đổ đầy, đậy nắp, đóng gói, làm cứng
Nhà sản xuất hóa chất tinh chế
Lối đi bên ngoài, bậc lên xuống, bậc thang và thang 30-50-100
Máy móc 200-300-500 Sản phẩm sơn
Trộn hỗn hợp đặc biệt 500-750-1000
4 Kỹ thuật cơ khí & sản xuất thép xây dựng
Sản xuất kim loại tấm Ép, cắt, đột dập, nghiền, dập nổi, tiện, gấp 300-500-750
Gia công nguội, vạch dấu, kiểm tra 500-750-1000
Xưởng cơ khí và công cụ
Gia công nguội thô và gia công cơ khí 200-300-500
Gia công nguội vừa và gia công cơ khí 300-500-700
Gia công nguội tinh và gia công cơ khí 500-750-1000
Hàn xì và hàn hồ quang, hàn điểm thô 200-300-500
Hàn vừa, hàn đồng, hàn điểm 300-500-750
Hàn tinh, hàn điểm tinh 750-1000-1500
Gia công thô bao gồm các bộ khung và máy móc nặng với kích thước từ 200-500 Gia công vừa tập trung vào các cụm động cơ và thân xe với kích thước từ 300-750 Gia công tinh liên quan đến các cụm máy móc văn phòng có kích thước từ 500-1000 Gia công thật tinh là quy trình sản xuất bộ công cụ với kích thước từ 750-1500 Cuối cùng, gia công tỉ mỉ được áp dụng trong sản xuất đồng hồ với kích thước từ 1000-2000 Ngoài ra, xưởng cũng thực hiện kiểm tra và thử nghiệm các sản phẩm.
Gia công thô, ví dụ như sử dụng đồng hồ đo, kiểm tra cụm lắp ráp loại lớn
300-500-750 Gia công trung bình, ví dụ như kiểm tra bề mặt sơn 500-750-1000
Gia công tinh, ví dụ như sử dụng thước chia độ, kiểm tra máy móc có độ chuẩn xác cao
Kiểm tra các chi tiết nhỏ phức tạp với độ tinh xảo cao từ 1000-1500-2000 là rất quan trọng Gia công tỉ mỉ, đặc biệt là trong việc kiểm tra các chi tiết có kích thước rất nhỏ, đảm bảo chất lượng sản phẩm.
2000 Xưởng sơn và buồng phun nước
Chuẩn bị, sơn thường, phun và hoàn thiện 200-500-750
Sơn mịn, phun và hoàn thiện 500-750-1000
Kiểm tra, sửa lại và phối kết hợp 750-1000-1500
Bể, bồn 200-300-500 Đánh bóng và mài nhẵn 300-500-750 Đánh bóng và mài nhẵn lần cuối 500-750-1000
5 Kỹ thuật điện và điện tử, và sản xuất thiết bị điện
Sản xuất cáp và dây dẫn cách điện, cuộn sơn bóng và ngâm cuộn, cụm máy cỡ lớn, cụm máy đơn giản
Lắp ráp các sản phẩm cỡ vừa như điện thoại và động cơ nhỏ từ 300 đến 750, đòi hỏi sự chính xác cao trong từng chi tiết Các thiết bị viễn thông cần được hiệu chỉnh, kiểm tra và định cỡ một cách tỉ mỉ để đảm bảo chất lượng và hiệu suất tối ưu.
Cụm chi tiết có độ chuẩn xác cao 1000-1500-2000
Sản xuất thiết bị điện
Ghép các linh kiện bằng tay, hàn 500-750-1000
Bộ dây dẫn, bộ chêm, thử nghiệm và định cỡ 500-750- 1000
Kiểm tra và thử nghiệm
Kiểm tra chức năng và độ an toàn 200-300-500
6 Thực phẩm, đồ uống, thuốc lá và lò mổ
Kiểm tra 300-500-750 Đóng hộp, bảo quản và làm lạnh
Xếp hạng và phân loại nguyên liệu thô 500-750-1000
Chuẩn bị 300-500-750 Hàng đóng hộp và đóng chai
Dán nhãn và đóng gói 200-300-500
Khu vực chế biến 200-300-500 Đóng gói và cất kho 200-300-500 Đóng chai, nấu bia và chưng cất
Công đoạn rửa và xử lý chính, rửa chai 150-200-300
Chế biến dầu ăn và chất béo
Máy – nghiền, lọc và đóng 200-300-500
Trang trí bằng tay, làm đông 300-500-750
Sản xuất sôcôla và mứt 200-300-500
Trang trí bằng tay, kiểm tra, đóng gói 300-500-750 Chế biến thuốc lá
Chuẩn bị nguyên liệu, sản xuất và đóng gói 300-500-750
Nhuộm khối và pha màu 200-300-500
Xoay tròn, luồn dây, cuộn 300-500-750
Sợi đay và sợi xơ gai 200-300-500
Sợi len xe loại vừa, sợi len mịn, sợi bông 500-750-1000 Sợi len xe loại mịn, sợi lanh mịnh, sợi tổng hợp 750-1000-1500
Cán, xử lý hóa chất 300-500-750
Tạo mẫu, xén tỉa, viền, lấy nhựa mủ và làm khô nhựa mủ 300-500-750
8 Công nghiệp thuộc da và sản xuất thuộc da
Làm sạch, thuộc da và kéo căng, bể, cắt, vỗ béo, nhồi 200-300- 500
Cắt, chia phần, xem qua và may 500-750-1000
Xếp loại, phối kết hợp
9 Sản xuất quần áo, giày dép, và vải
Hàng dệt kim, đồ đan
Máy dệt kim sàn phẳng 300-500-750
Mũi khâu chằng và máy vắt sổ 750-1000-1500
Khâu mắt xích hay khâu thành hàng thẳng 750-1000-1500
Sửa và hoàn thiện bằng tay 1000-1500-3000
Sắp xếp và phân loại 500-750-1000
Nẹp, bện, tinh chế, tạo dáng, định cỡ, nghiền, là 200- 300-500
Làm sạch, tạo gờ, hoàn thiện 300-500-750
Thuộc da và sợi tổng hợp
Sắp xếp và phân loại 750-1000-1500
Cắt da và đóng 750-1000-1500
Chuẩn bị nhựa làm cúc, làm khuôn, lót, hoàn thiện, phòng giày dép
Rửa, trộn, bọc, làm khô, đánh bóng, lưu hóa, cán, cắt 200-300-500
Bọc lót, sản xuất và hoàn thiện 300-500-750
10 Gỗ mộc và máy cưa gỗ loại lớn
Cưa thô và gia công nguội tinh là các bước quan trọng trong quy trình sản xuất đồ gỗ, với định cỡ, bào, và rải cát ở các kích thước 200-300-500 Gia công cơ khí vừa và gia công nguội tinh tiếp theo được thực hiện với kích thước 300-500-750, nhằm đảm bảo độ chính xác và chất lượng sản phẩm Cuối cùng, hoàn thiện sản phẩm thông qua gia công cơ khí và rải cát tinh ở kích thước 500-750-1000 giúp tạo ra những sản phẩm gỗ hoàn hảo.
Kho hàng đã hoàn thành 100-150-200
Ghép gỗ và lắp ghép, cưa thô, cắt 200-300-500
Gia công cơ khí, đánh bóng thô và lắp ghép, đánh bóng 300-500-750
Gia công sạch 200-300-500 Đóng tủ
Phân loại lớp gỗ mặt 750-1000-1500
Khảm gỗ, ép, ráp nối và lắp 300-500-750
Nhồi, bọc 300-500-750 Độn, cắt, may 500-750-1000
11 Nhà máy giấy và giấy in
Máy nghiền bột giấy, xưởng chuẩn bị 200-300-500
Sản xuất giấy và bìa các tông
Quy trình sản xuất giấy
Làm khuôn, sắp chữ in, phủ bằng tay và máy 200-300-500
Sắp chữ bằng tay, lên khuôn và chia chữ 500-750-1000
Bàn kim loại nóng 500-750-1000 Đúc kim loại nóng 200-300-500
Bàn sắp ảnh hay thợ sắp ảnh 300-500-750
Niêm yết 500-750-1000 Bảng được chiếu sáng – Chiếu sáng chung 200-300-500
Soát độ chuẩn xác, sửa lại, khắc ăn mòn 750-1000-1500
Sao ảnh và kiểm tra 750-1000-1500
Kiểm tra tờ in 750-1000-1500 Đóng sách
Gấp, dán, giùi lỗ và khâu 300-500-750
Cắt, tập hợp, rập nổi 500-750-1000
12 Nhựa và các sản phẩm nhựa cao su
Không cần điều khiển bằng tay 30-50-100
Có thể cần điều khiển bằng tay 50-100-150
Cần điều khiển bằng tay thường xuyên 200-300-500
Trộn, cán, đúc ép, phun, 200-300-500 Ép và hàn thổi, sửa tấm, cắt mép tấm, đánh bóng, hàn phun 300-500-750
Chuẩn bị khối – làm dẻo, cán 150-200-300
Cán, chuẩn bị giàn khung, cắt khối 300-500-750 Đúc ép, đúc khuôn 300-500-750
Hướng dẫn sử dụng năng lượng hiệu quả trong ngành công nghiệp châu Á tập trung vào các thiết bị tiêu thụ điện như động cơ điện, quạt cao áp, hệ thống chiếu sáng, điều hòa không khí, máy nén khí và lò hơi Việc áp dụng các biện pháp tiết kiệm năng lượng không chỉ giảm chi phí vận hành mà còn góp phần bảo vệ môi trường.
Lương Thế Ngọc đã đề xuất các giải pháp tiết kiệm năng lượng hiệu quả cho lò hơi đốt nhiên liệu sinh khối trong bài viết của mình Dự án chuyển hóa carbon thấp, hợp tác giữa chính phủ Việt Nam và Đan Mạch, tập trung vào việc cải thiện hiệu suất năng lượng trong ngành này Các trang 11-14 và 28, 61-74 của tài liệu cung cấp thông tin chi tiết về những phương pháp và công nghệ tiên tiến nhằm giảm thiểu tiêu thụ năng lượng và tối ưu hóa quá trình đốt nhiên liệu sinh khối.
[3] Hoàng Đình Tín - Bùi Hải Bài tập hiệt động lực học kỹ thuật và truyền nhiệt Nhà xuất bản ĐHQG TPHCM, trang 395-406, 413,414 (2015)
[4] Hoàng Hải Yến Bơm, quạt cánh dẫn Nhà xuất bản ĐHBK-HN, trang 13-19
[5] Trần Thanh Kỳ Máy lạnh Nhà xuất bản ĐHQG TPHCM 2012
[6] Hoàng Đình Tín - Lê chí Hiệp Nhiệt động lực học kỹ thuật Nhà xuất bản ĐHQG TPHCM, trang 257-267 (2011)
[7] Nguyễn Sĩ Mão Thiết bị lò hơi Nhà xuất bản Hà Nội 1985
[8] Nguyễn Đức Lợi-Giáo trình kỹ thuật lạnh Nhà xuất bản BKHN, trang 135, 151,
William K Y Tao, D.Sc., P.E., and Richard R Janis, M.Arch., P.E., are Affiliate Professors at Washington University, specializing in mechanical and electrical systems in buildings Their expertise is detailed in the second edition of their work, which provides comprehensive insights into the integration of these systems within architectural design.
[10] Nguyễn Văn Nay - Bơm Quạt Máy nén Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, trang 83 (2007)
[11] PGS.TS Đào Ngọc Chân – PGS.TS Hồ Ngọc Đồng - Lò hơi và thiết bị đốt - Nhà xuất bản Đại học quốc gia TP.HCM, trang 16 -38 (2014)
Riyaz Papar, PE, CEM và Greg Harrell, Ph.D., P.E EMSCAS, USA đã trình bày về chương trình mục tiêu quốc gia nhằm sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong tổ chức phát triển công nghiệp liên hợp Quốc, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc cải thiện hiệu suất năng lượng trong các ngành công nghiệp Báo cáo này, xuất bản vào năm 2012, cung cấp cái nhìn sâu sắc về các chiến lược và biện pháp cần thiết để thúc đẩy sự bền vững trong sử dụng năng lượng.
[1] http://www.thermexcel.com/english/tables/eau_atm.htm
[2] http://www.nangluongnhiet.vn/tapchi/muc-luc
[3] http://www.engineeringtoolbox.com/boiling-point-water-d_926.html
[4].http://haanhtung.webs.com/Giao%20trinh_Nhiet%20dong%20luc%20hoc/C5_1 _Chat%20thuan%20khiet.pdf
[5] http://enesco.com.vn/ho-tro-ky-thuat/bai-viet/
[6] https://www.slideshare.net/TunNguyn273/chuyn-vn-hnh-kinh-t-l-hi
[7].http://www.bse.polyu.edu.hk/researchCentre/Fire_Engineering/summary_of_out put/journal/IJAS/V2/p.18-22.pdf
[8].http://www.emsd.gov.hk/filemanager/en/content_764/Aplctn-Hgh-Efcny-
[9].http://www.districtenergy.org/assets/pdfs/2010AnnualConference/PROCEEDIN GS/TUESDAY-TRACK-B/4B1Spreeman.pdf
[10].http://nangluongvietnam.vn/news/vn/hoi-thao-truc-tuyen/nguon-tai-nguyen- nang-luong-viet-nam-va-kha-nang-dap-ung-nhu-cau-phat-trien-kinh-te.html
[11].https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/151201%20DG%20ENER%20Industrial%20EE%20study%20-%20final%20report_clean_stc.pdf
NĂNG LƯỢNG CHO NHÀ MÁY CÔNG NGHIỆP BUILDING THE ENERGY SAVING ASSESSMENT PROGRAM
Le Van Chuong 1 , TS Le Ky 2
1 Học viên cao học Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh
2 Giảng viên Trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh
Bài báo này giới thiệu một chương trình đánh giá tiềm năng tiết kiệm năng lượng cho các nhà máy và khu công nghiệp Để thực hiện đánh giá, người thực hiện cần nắm rõ nguyên lý hoạt động, thông số vận hành và chu kỳ làm việc của thiết bị Sau khi thu thập thông tin cần thiết, họ sẽ nhập dữ liệu vào chương trình đã được xây dựng Chương trình sẽ phân tích tình trạng hiện tại của thiết bị và so sánh với thiết kế hoặc các thiết bị thông dụng, từ đó đề xuất giải pháp cải thiện và nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng.
Từ khóa: Chương trình đánh giá, tiềm năng tiết kiệm năng lượng, giải pháp nâng cao hiệu quả
