CNS 04 ĐÁNH GIÁ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG năng lượng 1- đánh giá lò hơi Nguyễn Kim Thanh 2010 Nội dung • Các bước chung đo đạc sử dụng năng lượng • Nhiên liệu và các vấn đề cơ bản nhiệt • Đánh giá sử dụng năng lượng của lò hơi • Bài tập ví dụ Ví dụ về tiêu thụ năng lượng trong các ngành CN tại Hoa Kỳ 1994 Net Energy Consumption For SIC 20-39: 47% Fuel, 34% Steam, 19% Electricity Industry Electric Fuel 20 Food 223 404 26 Pulp and Paper 416 640 28 Chemicals 681 1,172 29 Petroleum Refining 171 2,002 32 Stone/Clay/Glass 125 801 33 Primary Metals 520 1,780 Metal-Based Durables 523 533 Other Manufacturing 468 376 20-39 Total (%) 19 47 20-39 Total (TBtu) 3,127 7,708 Steam 558 1,578 1,424 1,088 20 269 247 493 34 5,676 Total 1,185 2,634 3,277 3,261 945 2,568 1,303 1,338 100 16,511 Source: Anthony Wright, Oak Ridge National Laboratory, US, 2002 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 20 Food 26 Pulp and Paper 28 Chemicals 29 Petroleum Refining 32 Stone/Clay/Glass 33 Primary Metals Metal-Based Durables Other Manufacturing Industry Energy Use (%) Steam Fuel Electric Steam Use Dominates Energy Consumption In Pulp And Paper, Food, And Chemicals 47% 60% 85% 35% 61% 69% 40% 43% Source: Anthony Wright, Oak Ridge National Laboratory, US, 2002 ECCJ ECCJ Nội dung kiểm tóan năng lượng • 1. Kiểm toán sử dụng năng lượng tại nhà máy • 2. Các thiết bị đo • 3. Kiểm tra các thành phần năng lượng trong nhà máy • 4. 3 bước khuyến khích bảo tồn năng lượng Theo: Hideyuki TANAKA, 2006 ECCJ ECCJ Thiết kế cơ bản kiểm toán năng lượng (1) Thủ tục kiểm toán năng lượng tại nhà máy (2) Các điểm kiểm toán (1) Thủ tục… Phỏng vấn, Phiếu câu hỏi Dụng cụ quan sát vận hành Kiểm tra dữ liệu và báo cáo Lập báo cáo các biện pháp cải tiến - Tổng quan nhà máy - Hiện trạng kiểm sóat năng lượng - Lịch sử cải tiến - Dòng năng lượng - Hiện trạng vận hành và bảo trì - Năng lượng tiêu thụ - Cường độ sử dụng - Tình trạng ghi chép dữ liệu - Xác định lịch trình kiểm tóan - Thảo luận với nhà máy/xác nhận vấn đề Xác định các chủ đề để tải tiến - Vẽ sơ đồ thanh tra - quan sát tình trạng vận hành và tình thiết bị / xác nhận - Xác định các điểm đo đạc và các thông số đo đặc Khảo sát tại chỗ Đo đạc - Điều chỉnh các kết quả đo - Phân tích kết quả đo - Thảo luận với nhà máy - Cân bằng nhiệt chi tiết - Phân tích các kết quả đo đạc chi tiết - Đề xuất các phương án kỹ thuật cải tiến - Tính tóan kỹ thuật chi tiết - Dự báo hiệu quả - thử lại theo quan điểm kinh tế xác nhận vấn đề Các kết quả khảo sát sơ bộ ECCJ ECCJ Dữ liệu khảo sát cơ bản Tình trạng quản lý năng lượng Lượng năng lượng sử dụng (existing data) Khảo sát và phân tích hiện trạng sử dụng các thiết bị điện Thắp sáng Các thiết bị liên quan đến cấp thoát nước Các thiết bị tải Các thiết bị liên quan đến giao nhận Nén khí Khảo sát và phân tích hiện trạng các thiết bị nhiệt Cách nhiệt Giảm bức xạ Hệ thống hơi Lò đốt và xả khí thải Thu hồi nhiệt thừa Khảo sát và phân ích hiện trạng các thiết bị thông thường Hệ thống bơm cho thiết bị nhiệt Các hệ thống đồng sản xuất Điều hoà không khí Các thiết bị nâng cấp và cải tiến (2) Các điểm chính trong kiểm toán năng lượng (Examples) ECCJ ECCJ 2. Đo đạc (1) Thiết bị đo (2) Công cụ đo (3,Đo và phân tích dữ liệu) ECCJ ECCJ (1) Thiết bị đo 1. Nhiệt độ: 1-1 Nhiệt kế đo bề mặt (Thermo couple K-type) 1-2 Nhiệt kế đo bức xạ (Infrared ) 1-3 Nhiệt kế kết hợp đo độ ẩm (Thermister) 1-4 Cool memory (bộ nhớ bảo ôn) 2. Đo điện: thế và cường độ dòng Điện kế lọai kẹp 3. Phân tích khí: nồng độ Oxygen meter 4. Bẫy hơi (Steam trap checker) 5. Độ sáng (Illuminance): Digital luxmeter 6. Flow meter, Pressure,vv. 7. Khác: Digital photo camera, etc. ECCJ ECCJ [...]... nhiệt là 1 việc khó: – đầu vào: nhiên liệu tiêu thụ – Hiệu quả sản xuất và phân phối hơi: có thể, nhưng khó khăn; – Sử dụng: hầu như không thể tính toán chính xác • Để thuận tiện hơn thì thực hiện khảo sát tổn thất năng lượng: – Tổn thất ở nồi hơi; – Tổn thất theo hệ thống phân phối; – Sử dụng kém hiệu quả Cân bằng tổn thất nhiệt cho nồi hơi • Nhiệt trong hơi • Tổn thất quá khói lò: – Tổn thất dạng khô;... non-contact type) Lò hơi… Source: www.mae.ncsu.edu; www.lenntech.com Lò hơi… Lịch sử về năng lượng • Khai thác nguyên liệu tới tiêu thụ cuối cùng Đốt Dầu • Thông số về dầu: – Tỷ trọng: 0.83-0.86kg/l – Nhiệt trị cao (ko có hơi nước): 42-43MJ/kg – Nhiệt trị thấp (có hơi nước): 39.8-41.5MJ/kg 11,06-11,54kWh/kg 1kwh=3,6MJ Phát thải Nox Lượng Đơn vị (120)…250…>500 Mg/kwhdầu đốt SO2 340 (0.2S) 1700(1%S) Mg/kwhdầu... đ t ố Fuel drying Fuel trừ nước H2 O Degasification (pyrolisis) O2 Volatile components Solid carbon residue gasification heat CO2, H2O Flue gas CO, H2 Nhiệt lượng của hơi nước • Qsteam= ms(h2-h1) – Q: nhiệt lượng của hơi nước (Kj/h) – ms: khối lượng hơi nước (tính theo đầu vào) (kgtấn/h) – h2: enthanpy của hơi nước khi ra khỏi lò hơi (kJ/kg.tấn); – h1: anthanpy của nước khi vào lò hơi (KJ/kg.tấn) •... sánh thành phần hóa học giữa các lọai nhiên liệu (%khối lượng) Thermal Systems/Fuels Fuel Oil Coal Natural Gas Carbon 84 41.11 74 Hydrogen 12 2.76 25 Sulphur 3 0.41 - Oxygen 1 9.89 Trace Nitrogen Trace 1.22 0.75 Ash Trace 38.63 - Water Trace 5.98 - © UNEP 2006 Nhiệt trị của một số chất Chất thải Polyetylen Polystyren Polyuretan PVC Giấy Nhiệt trị Lượng không khí lý thuyết (Btu/lb) (kg không khí/kg chất... SO2 340 (0.2S) 1700(1%S) Mg/kwhdầu đốt CO2 270 Mg/kwhdầu đốt Loại nhiên liệu (type of fuels) Thermal Systems/Fuels Nhiên liệu lỏng 1kCal=4,1876kJ=1,163kWh =3,969Btu Nhiệt trị (calorific value) • chỉ năng lượng được tạo ra • Gross calorific value (GCV): nước đã được ngưng tụ hết • Net calorific value (NCV): nước không được ngưng tụ hết Fuel Oil Gross Calorific Value (kCal/kg) Kerosene 11,100 Diesel Oil... thấp: 34MJ/kg hay 9.4kwh/kg • Than chất lượng thấp hơn: - Nhiệt trị cao: 28.6MJ/kg hay 7.9kwh/kg - Nhiệt trị cao: 27.3MJ/kg hay 7.6kwh/kg 1.0 gigajoule (GJ) = 109 joules = 0.948 million Btu = 239 million calories = 278 kWh 1000 Btu/lb = 2.33 GJ/ton Type of Fuels Thermal Systems/Fuels Nhiên liệu khí (Gaseous Fuels)  Nhiệt trị • Nhiên liệu nên so sánh dựa trên giá trị nhiệt trị thuần (NCV), đặc biệt...(2) Dụng cụ đo - (1/2) • Tùy theo mục đích và mức độ thường xuyên đo Ultrasonic flow-meter for gasesđo dòng khí siêu âm Portable type ultrasonic flow-meter for liquid Đo dòng lỏng cầm tay siêu âm ECCJ Vortex... nhiên liệu: 10-30% 1-2% 2-4% 8% – Tổn thất do ẩm trong nhiên liệu: 2% – Tổn thất do cháy không hoàn toàn:2-3% Tổn thất qua khói lò • Tổn thất qua khói lò được tính bằng công thức sau: Q=m.Cp.ΔT – Q: nhiệt năng tổn thất (?) – m: dòng vật chất của khói lò (kg/s) – Cp: nhiệt dung riêng của khói lò (=1kJ/kg.k) – ΔT: chênh lệch nhiệt độ giữa 2 môi trường tổn thất qua khói lò (2) • Dòng vật chất của khói lò: . CNS 04 ĐÁNH GIÁ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG năng lượng 1- đánh giá lò hơi Nguyễn Kim Thanh 2010 Nội dung • Các bước chung đo đạc sử dụng năng lượng • Nhiên. sát cơ bản Tình trạng quản lý năng lượng Lượng năng lượng sử dụng (existing data) Khảo sát và phân tích hiện trạng sử dụng các thiết bị điện Thắp sáng Các