Các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong hệ thống lò hơi, mạng nhiệt
Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống lò hơi, mạng nhiệt là cần thiết đối với các ngành sản xuất như giấy, dệt may, dệt nhuộm, thực phẩm, nước giải khát, hóa chất, thức ăn chăn nuôi, cao su, năng lượng,… Đây là các ngành nghề tiêu thụ năng lượng hóa thạch lớn và đang được sớm đưa vào các sản phẩm phải cắt giảm phát thải khí nhà kính khi xuất khẩu vào các thị trường lớn.
Lò hơi và mạng nhiệt là hệ thống thiết bị kỹ thuật phức tạp, tiêu hao nhiều năng lượng nên các doanh nghiệp càn lưu tâm trong việc sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả.
1. Lò hơi là gì? Mạng nhiệt là gì? Vì sao nhà máy cần phải tiết kiệm năng lượng trong hệ thống lò hơi, mạng nhiệt?
Lò hơi là thiết bị chuyên dụng được hoạt động bằng nguồn nhiên liệu phù hợp để cung cấp nhiệt hoặc hơi nước nóng ở thông số theo yêu cầu sử dụng.
Mạng nhiệt là hệ thống đường ống và các phụ kiện dẫn môi chất tải nhiệt giữa hộ cấp và hộ tiêu thụ nhiệt.
Đối với các ngành công nghiệp, nhà máy phải sử dụng lò hơi và hệ thống nhiệt thì tiêu thụ nhiên liệu để phục vụ cho nhu cầu sản xuất lớn. Việc tiết kiệm năng lượng trong hệ thống lò hơi và mạng nhiệt giúp cho doanh nghiệp giảm được chi phí sản xuất, tăng tính cạnh tranh, giảm phát thải CO2.
Hệ thống lò hơi và mạng nhiệt
2. Các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong hệ thống lò hơi và mạng nhiệt
Ở đây, Hệ thống bao gồm Lò hơi và mạng nhiệt, chúng ta sẽ đi vào giải pháp cho từng phần.
2.1. Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống lò hơi
Nhìn vào sơ đồ đầu vào – ra của lò hơi sau ta sẽ đi phân tích từng thành phần để năng cao hiệu suất, tiết kiệm năng lượng cho hệ thống lò hơi.
Các tổn thất nhiệt trong lò hơi theo bản đồ Sankey
Lò hơi xảy ra 2 quá trình đó là quá trình cháy để tạo nhiệt và quá trình trao đổi nhiệt sinh ra từ quá trình cháy sang nước để tại ra hơi.
Do vậy, ở đây ESTECH sẽ đưa ra các giải pháp cho từng quá trình một để chúng ta dễ dàng áp dụng vào hệ thống.
a. Nâng cao hiệu quả quá trình cháy
Đầu vào của quá trình cháy đó là không khí và nhiên liệu, không gian xảy ra phản ứng cháy là phía trong buồng đốt. Do vậy, cần tối ưu đầu vào trước sau đó đến quá trình cháy bên trong:
Đảm bảo độ ẩm nhiên liệu: Không phải nhiên liệu càng khô là quá trình cháy xảy ra tốt mà sẽ tùy thuộc vào loại nhiên liệu. Ví dụ như than cám sử dụng trong các lò đốt ghi thường được tưới thêm nước để đảm bảo tính liên kết giữa các hạt than giúp giữ nhiệt và làm cho quá trình cháy tốt hơn. Tuy nhiên, việc tưới nhiều nước làm giảm nhiệt trị của than và lượng than cháy không hết tăng lên do mất nhiệt cho việc bốc hơi nước.
Kiểm soát hệ số không khí thừa phù hợp: Nếu oxi thiếu thì nhiên liệu không cháy hết, chỉ mới tạo ra sản phẩm trung gian mà chưa phải cuối cùng sẽ thu năng lượng thấp; Nếu thừa nhiều quá nó sẽ làm giảm nhiệt lượng buồng đốt khiến cho quá trình cháy khó khăn hơn và làm tăng tổn thất nhiệt do khói thải. Hệ số không khí thừa có thể xác định được bằng việc đo nồng độ oxy và CO2 trong khói thải.
Tổ chức quá trình cháy sao cho sự tiếp xúc giữa không khí và nhiên liệu ở trạng thái tốt nhất bằng cách cải tạo ghi đốt, cải tạo phương pháp trang than và cấp không khí theo vùng trong lò. Đối với các lò lớn còn dùng phương pháp phun nhiên liệu để tăng tính tiếp xúc.
Đảm bảo buồng đốt kín: Để tránh lọt không khí lạnh vào buồng đốt làm giảm nhiệt độ buồng đốt ảnh hưởng đến quá trình cháy trong lò. Áp suất buồng đốt nên duy trì ở mức 8 – 10 mm H2O. Để làm được điều này, việc điều chỉnh lưu lượng quạt gió và quạt hút khói một cách tối ưu là cần thiết.
Lắp biến tần điều khiển cho quạt gió và quạt khói: Lắp biến tần để tối ưu hệ số không khí thừa, đảm bảo áp suất buồng đốt đem lại hai lợi ích:
+ Tiết kiệm điện cho quạt và dễ dàng hơn trong việc điều chỉnh lưu lượng quạt.
+ Kiểm soát hệ số không khí thừa tối ưu quá trình cháy.
Biểu đồ tối ưu hiệu suất cháy của lò hơi, nồi hơi
b. Tối ưu quá trình trao đổi nhiệt trong lò
Khi quá trình cháy đã tốt, thì hiệu suất sẽ đầu ra lò hơi sẽ là tối ưu trao đổi nhiệt trong lò và giảm tổn thất nhiệt ra ngoài.
Kiểm tra cách nhiệt cho bề mặt ngoài buồng đốt: Bề mặt lò hơi có nhiều vị trí lớp cách nhiệt có thể bị xuống cấp vì vậy cần kiểm tra khác phục để giảm tổn thất nhiệt tỏa ra môi trường. Đặc biệt cần lưu ý những vị trí cửa kiểm tra, tấm chắn, mối nối ghép, các vết nứt.
Xử lý nước cấp đầu vào: Xử lý nước cấp đầu vô cùng quan trọng bởi nếu nguồn nước cấp vào không tốt gây ra tổn thất và hậu quả nghiêm trọng.
+ Nước chứa nhiều tạp chất gây đóng cáu cặn, giảm hiệu suất trao đổi nhiệt, tổn thất khói thải tăng, tăng chi phí bảo trì, hóa chất tẩy rửa, dễ xảy ra sự cố, phải dừng lò ảnh hường đến tính ổn định sản xuất.
+ Việc nước cấp không đảm bảo dẫn đến tần suất và lượng nước xả đáy tăng lên.
Kiểm soát xả đáy: Việc xả đáy tự động hoặc bằng tay nếu nghiêm túc thực hiện để tránh TDS ở trong khoảng Mức thấp (Lo) < TDS < Mức cao (Hi) là điều tốt. Nếu TDS > Hi thì không chỉ cặn bám cho lò màng có nguy cơ mang theo tạp chất làm nghẹt các van trên đường hơi và các thiết bị trao đổi nhiệt, dẫn đến truyền nhiệt kém và chi phí bảo trì cao. Ngược lại, nếu TDS < Lo thì xả đáy quá nhiều, sẽ tốn rất nhiều năng lượng
Thu hồi nhiệt từ xả đáy: Việc xả đáy để bỏ tạp chất nhưng cũng bỏ đi lượng nhiệt đáng kể, lắp bộ trao đổi nhiệt để gia nhiệt nước bổ sung sẽ tiết kiệm được cho những lò có tỉ lệ xả đáy nhiều.
Gia nhiệt nước cấp trước khi đưa vào lò: Nước cấp vào là năng lượng đầu vào cho sản phẩm đầu ra là hơi, nhiệt độ nước đầu vào được gia nhiệt sẽ giảm bớt lượng nhiệt cần để sản xuất hơi. Một số giải pháp gia nhiệt nước đầu vào như: Tái sử dụng nước ngưng, lắp đặt bộ hâm nước, sử dụng các qua trình trao đổi nhiệt khác như nhiệt thải từ các nguồn khác hay gia nhiệt bằng hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời.
Bộ hâm nước lò hơi (nồi hơi)
Vệ sinh buồng đốt: Cặn bám do nhiên liệu đốt từ than, rác thải… có tốc độ bám rất nhanh, sẽ gây cản trở trao đổi nhiệt nên cần vệ sinh định kỳ. Các nhiên liệu đốt từ khí thiên nhiên sẽ ít bám hơn rất nhiều
Định kỳ xử lý cáu cặn cho lò bằng cách dùng hoá chất phù hợp và vệ sinh lò khi cần thiết. Cặn bám gây tổn thất nhiệt rất lớn cho lò hơi, như 0.8 mm cặn có thể làm tổn thất 3% – 7% năng lượng hay chi phí vận hành. Nếu cặn dày hơn thì sẽ tốn năng lượng hơn.
Tổn thất nhiệt do bam ban bề mặt ống trao đổi nhiệt
Kiểm tra độ kín của các bộ phận trao đổi nhiệt khắc phục kịp thời các vị trí rò rỉ ống nước hay rò rỉ lọt khí ở bộ sấy. Sử dụng các thiết bị đo để kiểm tra thông số đầu vào, đầu ra, từ đó xác định được vị trí rò, hở.
Tận dụng nhiệt khói thải: Trong các lò hơi công nghiệp nhỏ chỉ có hệ thống sinh hơi nên trong nhiều trường hợp khói thải ra khỏi lò còn có nhiệt độ cao. Khi nhiệt độ khói thải cao hơn 250oC, ta có thể nghĩ đến việc tận dụng nhiệt thừa khói thải cho các mục đích khác nhau như để hâm nước trước khi đưa vào lò, để sấy không khí cung cấp cho lò, để sấy dầu FO đối với các lò hơi đốt dầu hoặc có thể tận dụng để cho các mục đích khác trong quá trình sản xuất như cung cấp nước nóng cho tắm giặc hoặc một công đoạn sản xuất nào đó.Việc tận dụng nhiệt thừa khói thải không nên làm nhiệt độ khói giảm xuống thấp hơn 120oC do nhiệt độ khói thấp sẽ dễ dẫn đến ăn mòn các đường ống dẫn khói và gây ô nhiễm môi trường xung quanh khi thời tiết lạnh và ẩm.
Lưu ý: Để xác định đúng nhiệt khói thải chúng ta cần kiểm tra tại thời điểm sau khi bảo trì, tẩy rửa lò hơi để đảm bảo tính chính xác.
c. Thay thế lò hơi hoặc sử dụng dịch vụ mua hơi
Nếu lò hơi đang sử dụng là cũ và kém hiệu quả, hiệu suất thấp, hoặc lò hơi không có khả năng đốt những nhiên liệu thay thế có chi phí thấp hơn; hoặc lò to quá cỡ hay nhỏ hơn so với yêu cầu thì doanh nghiệp nên cân nhắc thay thế lò hơi mới có hiệu suất cao hơn, sử dụng được nhiên liệu rẻ tiền, giảm phát thải khí nhà kính.
Thay thế bằng lò hơi đốt các loại phụ phẩm phế thải từ nông nghiệp như nhiên liệu sinh khối, các chất thải như trấu, cỏ cà phê, vỏ hạt điều…sẽ góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đồng thời góp phần tiết kiệm năng lượng truyền thống đang ngày càng cạn kiệt.
Lò hơi đốt nhiên liệu sinh khối
Tuy nhiên, việc thay thế lò mới cần có chi phí đầu tư lớn. Khắc phục vấn đề đó, doanh nghiệp có thể sử dụng dịch vụ mua hơi để tránh phải bỏ ra chi phí đầu tư ban đầu.
ESTECH là một trong những đơn vị cung cấp dịch vụ bán hơi uy tín, chuyên nghiệp, Lợi ích khi doanh nghiệp sử dụng dịch vụ mau bán hơi của chúng tôi:
Doanh nghiệp không phải bỏ vốn đầu tư sẽ tiết kiệm được chi phí sản xuất hơi.
Không phải thuê và trả tiền cho nhân công vận hành lò hơi – nồi hơi.
Không phải tìm và mua nhiên liệu, chất đốt cho lò hơi – nồi hơi.
Không phải lo các thủ tục và làm việc với cơ quan quản lý môi trường.
Không phải trả chi phí sửa chữa, bảo trì bảo dưỡng lò hơi – nồi hơi.
Chỉ phải trả tiền cho số hơi được sử dụng thực tế mà không cần quan tâm đến thất thoát khi vận hành.
Không tốn chi phí khấu hao thiết bị.
Nếu có nhu cầu sử dụng hơi tăng khi nhà máy phát triển chỉ cần yêu cầu với chúng tôi mà không phải bỏ chi phí xây dựng nâng cấp lò hơi – nồi hơi mới.
Được quyền mua lại lò hơi đang bán hơi để tự chủ động vận hành khi đủ khả năng tài chính.
Được đảm bảo phát thải khí nhà kính “Net Zero” với hệ thống mua hơi, mua nhiệt.
2.2. Giải pháp tiết kiệm năng lượng trong hệ thống mạng nhiệt và phụ tải tiêu thụ hơi
Mạng nhiệt hay còn gọi là hệ thống phân phối hơi nước, phụ tải tiêu thụ có thể là những thiết bị sử dụng hơi trực tiếp hoặc gián tiếp. Dưới đây là một số giải pháp tiết kiệm năng lượng cho hệ thống mạng nhiệt và phụ tải nhiệt.
a. Hệ thống mạng nhiệt:
Tăng cường bảo ôn đường ống: Qua quá trình kiểm toán năng lượng cửa ESTECH tại rất nhiều nhà máy sử dụng hệ thống mạng nhiệt, các vị trí thường chưa được bảo ôn chủ yếu là tại các vị trí ống góp, van, các kết cấu đặc biệt. Chúng ta cần kiểm tra tổng thể để bọc bảo ôn bổ sung và thay thế các vị trí bảo ôn xuống cấp. Tổn thất nhiệt ra môi trường ngoài việc gây ra hao phí năng lượng thì còn là nguyên nhân gây ra hiện tượng thủy kích ăn mòn các đường ống dẫn hơi.
Kiểm tra, khắc phục các vị trí rò rỉ trên đường ống: Rò rỉ hơi nước trên đường ống gây lãng phí nhiệt và cả nước cấp đã được xử lý. Việc xác định rò rỉ có thể xác định thông qua lượng nước cấp bổ sung cho lò hơi.
Bố trí bẫy nước ngưng hợp lý và có thu hồi nước ngưng: Bẫy nước ngưng hay còn gọi là bẫy hơi được sử dụng để loại bỏ nước ngưng trong đường ống hơi, sau đó nó sẽ được bơm cấp lại vào lò hơi, giúp tiết kiệm năng lượng. Bẫy hơi còn giúp hệ thống hơi nước được khô gaimr được tổn hao trên đường ống.
b. Đối với các tải tiêu thụ:
Định kỳ tẩy rửa các thiết bị trao đổi nhiệt: Tải tiêu thụ là nơi dễ bị đóng cáu cặn từ phía các môi chất sử dụng nhiệt nên cần được vệ sinh hợp lý cũng như ngăn chặn đóng cáu làm giảm hiệu suất thiết bị.
Thực hiện thu hồi nước ngưng từ các hộ tiêu thụ hơi nước: Thu hồi nước ngưng là việc quan trọng góp phần tiết kiệm năng lượng cho toàn bộ hệ thống lò hơi, mạng nhiệt do nước ngưng thu hồi về là nước sạch không cần xử lý và nó vẫn còn tồn trữ một lượng nhiệt tương đối lớn. Khi nhiệt độ nước cấp vào lò tăng lên 6oC ta có thể tăng 1% hiệu suất của hệ thống lò hơi, mạng nhiệt do đó có thể giảm đáng kể nhiên liệu tiêu thụ.
Sử dụng hơi ở áp suất phù hợp: Áp suất hơi sử dụng cao sẽ cần lượng nhiệt lớn và tổn thất trên đường ống tăng. Việc sử dụng hơi với áp suất vừa đủ có thể giảm được thông số nhiệt đầu ra lò hơi và giảm tiêu thụ điện cho bơm tăng áp.
Trên đây là một số giải pháp cơ bản tiết kiệm năng lượng trong hệ thống lò hơi và mạng hệ thống nhiệt. Giải pháp cụ thể đối với mỗi lò hơi tùy thuộc vào hiện trạng thực tế để đưa ra biện pháp tốt nhất.
Ngoài ra, bạn đọc có thể tham khảo thêm các giải pháp cho các hệ thống khác trong chuỗi bài viết về tiết kiệm năng lượng trong các hệ thống công nghiệp, tòa nhà của chúng tôi.
3. Các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong hệ thống lò hơi, mạng nhiệt của ESTECH
Công ty CP Đầu tư và Công nghệ ESTECH là đơn vị cung cấp các dịch vụ hàng đầu về tiết kiệm năng lượng và môi trường. Đối với hệ thống lò hơi và mạng nhiệt chúng tôi cung cấp các dịch vụ như:
Cung cấp, lắp đặt nồi hơi (lò hơi) biomass hiệu suất cao;
Dịch vụ bán hơi, bán nhiệt.
Ngoài hệ thống nhiệt, chúng tôi cung cấp, triển khai các giải pháp tiết kiêm năng lượng khác như: Hệ thống lưu trữ điện (ESS), lưu trữ lạnh, hệ thống rửa bình ngưng tự động, điện mặt trời, hệ thống điều khiển giám sát năng lượng, … giúp các doanh nghiệp giảm thiểu tối đa hóa đơn điện và phát thải CO2.
Quý khách vui lòng liên hệ với ESTECH để được hỗ trợ:
Hotline: 0876868333
CÔNG TY CỔ PHẦN ĐẦU TƯ VÀ CÔNG NGHỆ ESTECH
Địa chỉ:Số 215, Lô C5, KĐT Đại Kim, Hoàng Mai, Hà Nội
