Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Giáo dục - Đào tạo Cao đẳng - Đại học đề tài các giải pháp tiết kiệm điện năng...

Tài liệu đề tài các giải pháp tiết kiệm điện năng

.DOC
87
2085
130

Mô tả:

Đồ án tốt nghiệp Các giải pháp tiết kiệm điện năng Mục lục LỜI NÓI ĐẦU...............................................................................................3 Chương I........................................................................................................4 NĂNG LƯỢNG TRONG SẢN XUẤT........................................................4 VÀ TRONG ĐỜI SỐNG...............................................................................4 I. Tình hình sản xuất điện trên thế giới.......................................................4 II. Tình hình khai thác và sử dụng năng lượng ở Việt Nam......................5 II.1. Tổng quan về năng lượng Việt Nam.................................................5 II.2. Tác động của việc sử dụng năng lượng đến môi trường.................8 II.3. Chính sách năng lượng của Việt nam..............................................9 II.3.1. Quan điểm và chính sách năng lượng.......................................9 II.3.2. Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả..............................10 II.3.3. Các giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả:...12 II.4. Năng lượng trong các quá trình công nghiệp điển hình..............13 II.4.1. Công nghệ sản xuất xi măng....................................................13 II.4.2. Công nghệ sản xuất gạch, gốm sứ...........................................15 II.4.3 Công nghệ giấy...........................................................................17 II.4.4. Công nghệ sản xuất thép..........................................................18 II.4.5. Công nghệ thực phẩm...............................................................20 II.4.6. Năng lượng trong giao thông vận tải.......................................20 II.5. Năng lượng trong đời sống.............................................................21 II.5.1. Năng lượng trong ngành xây dựng..........................................21 II.5.2. Năng lượng trong lĩnh vực sinh hoạt......................................22 II.6. Quản lý năng lượng.........................................................................23 II.6.1. Nguyên lý quản lý năng lượng.................................................23 II.6.2. Xây dựng hệ thống quản lý năng lượng..................................23 II.7. Kiểm toán năng lượng....................................................................24 Chương II.....................................................................................................25 SỬ DỤNG ĐIỆN NĂNG.............................................................................25 TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ.....................................................................25 I. Hệ thống điện...........................................................................................25 I.1. Lợi ích kinh tế và kỹ thuật của hệ thống điện quốc gia...................26 I.2. Vận hành kinh tế của hệ thống điện.................................................26 II. Hệ thống truyền tải điện........................................................................27 II.1. Đồ thị phụ tải của hệ thống.............................................................27 II.2. Điều độ hệ thống điện......................................................................30 III. Hệ thống cung cấp điện.......................................................................31 SVTH: Phan Hồ Mỹ - ĐKTK27 1 Đồ án tốt nghiệp Các giải pháp tiết kiệm điện năng III.1. Chất lượng điện năng.....................................................................31 III.2. Tổn hao trong HTĐ và các biện pháp giảm tổn hao công suất và tổn hao điện áp.........................................................................................32 III.3. Nâng cao hệ số công suất cos  ....................................................33 III.4. Biện pháp tiết kiệm điện năng trong phụ tải có đặc tính phi tuyến ...................................................................................................................37 III.4.1 Bộ bù động...............................................................................37 III.4.2 Bộ lọc điều hòa bậc ba.............................................................39 III.4.3 Nâng cao chất lượng điện áp và tiết kiệm điện bằng bộ bù tĩnh trong thời gian thực.............................................................................41 III.5. Quản lý nhu cầu điện năng DSM (Demand Side Management). 42 III.6. Tiết kiệm điện năng trong thiết kế chế tạo, lắp đặt, vận hành sử dụng thiết bị điện công nghiệp...............................................................45 III.6.1. Máy biến áp (MBA).................................................................45 III.6.2. Động cơ không đồng bộ..........................................................50 III.6.3. Máy điện một chiều.................................................................60 III.6.4 Máy điện đồng bộ.....................................................................64 Chương III...................................................................................................67 CHIẾU SÁNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ...........................................67 I. Tổng quan về chiếu sáng.........................................................................67 II. Các loại đèn thường dùng:....................................................................67 III. Các giải pháp tiết kiệm năng lượng cho chiếu sáng..........................70 III.1 Lựa chọn đèn có hiệu suất năng lượng cao...................................70 III.2. Sử dụng bộ đèn và phương pháp chiếu sáng thích hợp...............71 III.3. Chiếu sáng đường giao thông........................................................73 III.4. Sử dụng chấn lưu điện từ tổn hao thấp và chấn lưu điện tử.......73 III.5. Sử dụng ánh sáng tự nhiên...........................................................75 IV. Điều khiển hệ thống chiếu sáng để tiết kiệm năng lượng.................78 IV.1. Đại cương về điều khiển chiếu sáng...............................................78 IV.2. Các phuơng pháp điều khiển chiếu sáng để tiết kiệm năng lượng ...................................................................................................................78 IV.2.1. Sử dụng bộ cảm biến................................................................80 IV.2.2. Sử dụng bộ thời gian................................................................83 IV.2.3. Sử dụng bộ vi điều khiển và bộ logic khả trình PLC..............84 SVTH: Phan Hồ Mỹ - ĐKTK27 2 Đồ án tốt nghiệp Các giải pháp tiết kiệm điện năng LỜI NÓI ĐẦU Trong cuộc sống ngày nay, năng lượng là yếu tố quyết định trong mọi quá trình sản xuất, lao động cũng như sinh hoạt của con người. Từ công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ thậm chí đến nghiên cứu khoa học, khám phá thiên nhiên đều cần năng lượng, đặc biệt là năng lượng điện. Điện năng là nguồn năng lượng cực kỳ quý báu cho sản xuất và đời sống. Chúng ta đều biết tại các nhà máy, chi phí điện năng chiếm một tỉ lệ rất lớn. Vì thế, việc tìm ra những giải pháp tiết kiệm năng lượng là điều quan tâm hàng đầu của các nhà sản xuất nhằm giảm chi phí, giảm giá thành và nâng cao được tính cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường. Đồng thời, việc này cũng giúp giảm được sự tiêu tốn tài nguyên thiên nhiên, góp phần tích cực vào việc bảo vệ môi trường. Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy giáo Lê Văn Doanh cùng các thầy cô trong khoa công nghệ trường Đại học Qui Nhơn, em đã hoàn thành đề tài “ Các giải pháp tiết kiệm điện năng ”. Nội dung của đề tài gồm có 3 chương: Chương I : Năng lượng trong sản xuất và trong đời sống Chương II : Sử dụng điện năng tiết kiệm và hiệu quả Chương III : Chiếu Sáng tiết kiệm và hiệu quả. Do thời gian có hạn, kiến thức bản thân còn hạn chế, hiểu biết thực tế còn ít nên trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp em còn một số sai sót. Em kính mong nhận được sự thông cảm, chỉ bảo và giúp đỡ của các thầy cô giáo và các bạn để đề tài này hoàn thành tốt hơn. Qua đây em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy cô trong khoa, các thầy cô đã từng giảng dạy và đặc biệt là thầy Lê Văn Doanh đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Quy Nhơn, Tháng 6 Năm 2009 Sinh viên thực hiện Phan Hồ Mỹ SVTH: Phan Hồ Mỹ - ĐKTK27 3 Đồ án tốt nghiệp Các giải pháp tiết kiệm điện năng Chương I NĂNG LƯỢNG TRONG SẢN XUẤT VÀ TRONG ĐỜI SỐNG I. Tình hình sản xuất điện trên thế giới Điện năng trên thế giới được sản xuất từ nhiều nguồn nhiên liệu khác nhau. Trong đó nhiên liệu hóa thạch chiếm 64%, năng lượng hạt nhân chiếm 17%, thủy điện chiếm 18%, năng lượng tái tạo chiếm 1% như hình 1.1. Nhiên liệu hóa thạch 64% Năng lượng tái tạo 1% Thủy điện 18% Năng lượng hạt nhân 17% Hình 1.1 Sản xuất điện năng toàn cầu Tình hình sản xuất điện trên thế giới năm 2005 được biểu diễn trên biểu đồ hình 1.2. Trong tổng số 16100 TWh thì thủy điện chiếm 15,5%, điện nguyên tử chiếm 14%, năng lượng tái tạo (không kể thủy điện truyền thống) chiếm 3,1 % còn lại là nhiệt điện than và dầu khí. Sản xuấtđiện điệnthế thếgiới giớitheo 2005nguồn sơ Sản xuất cấp T Hình 1.2 Tình hình sản xuất điện trên thế giới năm 2005 SVTH: Phan Hồ Mỹ - ĐKTK27 4 Đồ án tốt nghiệp Các giải pháp tiết kiệm điện năng Sản xuất điện năm 2007 của các nước công nghiệp hàng đầu được nêu trong bảng sau: Bảng 1.1 Sản xuất điện năm 2007 của các nước công nghiệp hàng đầu (TWh) Theo IEA TT Nước Tổng 1 2 Hoa Kỳ Trung Quốc (2006) Nhật Bản Nga (2001) CHLB Đức Canađa Pháp Hàn Quốc Anh Italia 4313,3 2834,4 3 4 5 6 7 8 9 10 1110,4 875,4 580,6 580,7 487,6 420,9 383,7 347,2 Nhiệt điện 3085 2205,1 Thủy điện 264,3 556,8 767,3 84,9 394,3 154,8 58,4 279,5 279,5 253,0 26,58 385,3 62,8 4,9 8,9 37,9 Hạt nhân NL mới 808,4 50,3 50,1 22.2 252,3 134,8 133,2 88,6 418,6 136,6 57,2 0 5,6 42,8 2,52 4,58 4,6 5,2 10,0 II. Tình hình khai thác và sử dụng năng lượng ở Việt Nam II.1. Tổng quan về năng lượng Việt Nam Việt Nam đã và đang khai thác các dạng năng lượng sơ cấp: than, dầu khí và thủy điện... Năm 1990, tổng năng lượng khai thác 7,1 TOE (Tonne of Oil Equivalent – tấn dầu tương đương). Đến năm 2003 đã là 35,1 triệu TOE. Nguồn năng lượng mới và tái tạo như năng lượng mặt trời, gió, địa nhiệt... đang sử dụng như là một bước thử nghiệm. Theo tổng hợp của chương trình KHCN-09 (12/2001) thì trữ lượng nguồn năng lượng sơ cấp ở Việt Nam được cho trong bảng 1.2. Bảng 1.2 Tiềm năng năng lượng sơ cấp của Việt Nam Trữ lượng SVTH: Phan Hồ Mỹ - ĐKTK27 Tổng 5 Đồ án tốt nghiệp Các giải pháp tiết kiệm điện năng Dầu (triệu m 3 ) Khí đồng hành (tỷ m 3 ) Khí tự do (tỷ m 3 ) Than antraxit (triệu tấn) Than mỡ (triệu tấn) Than nâu (triệu tấn) Thủy điện TWh/năm Uranium 2329,8 593,3 1046,6 6600 21,2 318,6 82 đủ dùng cho 9000 MW Địa nhiệt 472 MW Sinh khối 43-46 MTOE/năm Để phục vụ phát triển kinh tế ngành năng lượng Việt Nam tăng trưởng với tốc độ cao trong giai đoạn gần đây trong tất cả các lĩnh vực: khảo sát thăm dò, khai thác nguồn, truyền tải phân phối, xuất, nhập khẩu năng lượng. Tuy nhiên vẫn tồn tại nhiều vấn đề yếu kém trong ngành năng lượng là:  Năng lực sản xuất còn thấp, còn tồn tại nhiều công nghệ cũ, lạc hậu, hiệu suất sử dụng thấp.  Gây ô nhiễm môi trường.  Hiệu quả kinh doanh của ngành thấp.  Giá năng lượng cố định không thích hợp.  Đầu tư cho ngành năng lượng còn thấp so với yêu cầu, thủ tục đầu tư rườm rà. Sản xuất than tăng từ 7,82 triệu tấn năm 1995 lên 45,84 triệu tấn năm 2006 với tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm là 17,4%, xuất khẩu than tăng 23,9%. Từ năm 2007 chính phủ hạn chế xuất khẩu than nên sản xuất than năm 2008 có xu hướng giảm. Bảng 1.3 nêu tình hình sản xuất than giai đoạn 2000-2008. Bảng 1.3 Tình hình sản xuất than Việt Nam giai đoạn 2000-2008 Theo Văn phòng tiết kiệm năng lượng Bộ Công Thương Năm Sản xuất than 2000 12,3 2001 13,7 SVTH: Phan Hồ Mỹ - ĐKTK27 2002 16,0 2003 20,0 2004 26,6 2005 33,7 2006 2008 45,8 37,0 6 Đồ án tốt nghiệp Các giải pháp tiết kiệm điện năng (triệu tấn) Dầu khí tăng trưởng với tốc độ nhanh và được cho trong bảng 1.4. Bảng 1.4 Tình hình khai thác và sử dụng dầu khí Việt Nam Theo Văn phòng tiết kiệm năng lượng Bộ Công Thương Năm Dầu (triệu tấn) Khí (triệu m 3 ) 2005 15 12 2010 18 14 Tiềm năng thủy điện ở Việt Nam cũng rất dồi dào và phân bố trên hầu khắp các vùng lãnh thổ. Với 2200 sông suối lớn nhỏ có chiều dài từ 10 km trở lên, đã sản sinh ra tổng tiềm năng kỹ thuật vào khoảng 120 tỷ kWh với công suất tương đương 30000 MW. Điện năng tăng trưởng với tốc độ 15% và được cho trong bảng 1.5 sau đây: Bảng 1.5 Tình hình sản xuất điện năng Việt Nam Năm Công suất đặt ( MW) Điện năng (TWh) 2000 4500 2005 11000 2008 14500 2010 20000 2015 34000 2020 50000 27 53 74 97 170 250 Ngoài ra, Việt Nam còn có tiềm năng dồi dào về các dạng năng lượng khác. Năng lượng địa nhiệt: với 300 nguồn nước khoáng nóng có nhiệt độ từ 300C – 1050C, tập trung ở Tây Bắc và Trung Bộ. Năng lượng mặt trời với số giờ nắng trung bình khoảng 2000-2500 h/năm. Năng lượng gió được đánh giá vào khoảng 800-1400 kWh/m3 năm, tại các hải đảo, từ 500-1000 kWh/m2 năm tại các vùng duyên hải và Tây Nguyên. II.2. Tác động của việc sử dụng năng lượng đến môi trường Việc gia tăng mức độ sử dụng năng lượng, luôn kèm theo nguy cơ gây ô nhiễm môi trường tại khu vực hoạt động năng lượng và góp phần làm suy giảm chất lượng môi trường toàn cầu. Hơn 80% nguồn năng lượng sử dụng của nước ta là nhiên liệu hoá thạch, nhiên liệu có nguồn gốc hữu cơ. Quá SVTH: Phan Hồ Mỹ - ĐKTK27 7 Đồ án tốt nghiệp Các giải pháp tiết kiệm điện năng trình cháy của nhiên liệu hóa thạch tạo nên điôxit cácbon CO 2 và mêtan CH4 cả hai là chất khí gây hiệu ứng nhà kính là nguyên nhân thay đổi khí hậu và làm nóng toàn cầu.Việc sử dụng năng lượng đóng góp khoảng 25% lượng phát thải CO2 và khoảng 15% tổng lượng khí nhà kính sinh ra do hoạt động của con người. Quá trình cháy nhiên liệu nói riêng và hoạt động năng lượng nói chung là nhân tố quan trọng gây ô nhiễm môi trường. Theo thống kê trong số các chất khí gây hiệu ứng nhà kính CO 2 chiếm 54%, mêtan 12%, ôzon 7%. Than là nhiên liệu phát thải CO2 nhiều nhất, trung bình 1 kg than phát thải 1,83 kg CO 2. Như vậy các nhà máy nhiệt điện than trên thế giới hàng năm tạo nên 3,7 tỷ tấn cácbon điôxit (CO 2), 10000 tấn sunfua điôxit (SO2) - nguyên nhân chính gây mưa axit, 10200 tấn NOx.  Xăng phát thải 2,22 kg CO2/lít nhiên liệu.  Dầu điêzen phát thải 2,68 kg CO2/lít nhiên liệu.  Khí hóa lỏng phát thải 1,66 kg CO2/lít nhiên liệu. Các nguồn năng lượng hoá thạch phát thải tro bụi chứa thủy ngân, uranium, thorium, asen và các kim loại nặng khác là nguyên nhân gây ung thư và các bệnh hô hấp. Ngoài ra việc sử dụng năng lượng còn gây ô nhiễm môi trường nước thải, gây tiếng ồn. Ở Việt Nam theo số liệu của Tổng cục khí tượng thủy văn trong vòng 50 năm qua nhiệt độ trung bình tăng 0,7 0 C , mực nước biển tăng 20cm, nhiều khu vực bị khô hạn trong khi đó thiên tai lụt lội với cường độ ngày càng tăng. II.3. Chính sách năng lượng của Việt nam II.3.1. Quan điểm và chính sách năng lượng SVTH: Phan Hồ Mỹ - ĐKTK27 8 Đồ án tốt nghiệp Các giải pháp tiết kiệm điện năng Quan điểm và chính sách năng lượng của Việt nam dựa trên sự hài hòa giữa hiệu quả kinh tế, an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường. Cụ thể là: 1. Khai thác đa dạng, hợp lý và có hiệu quả nguồn tài nguyên trong nước, kết hợp với xuất nhập khẩu hợp lý trên cơ sở giảm dần, tiến đến không xuất khẩu nhiên liệu sơ cấp, đáp ứng nhu cầu năng lượng cho phát triển kinh tế xã hội, bảo tồn nhiên liệu và đảm bảo an ninh năng lượng cho tương lai. 2. Phát triển các công trình mới đồng thời với việc cải tạo nâng cấp các công trinh cũ. Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong các khâu từ sản xuất, truyền tải, chế biến và sử dụng năng lượng. 3. Phát triển năng lượng đi đôi với bảo tồn tài nguyên, bảo vệ môi trường sinh thái. Đảm bảo phát triển bền vững ngành năng lượng. 4. Từng bước hình thành thị trường cạnh tranh, đa dạng hóa phương thức đầu tư và kinh doanh ngành năng lượng. Nhà nước chỉ độc quyền những khâu then chốt để đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia. 5. Đẩy mạnh chương trình năng lượng nông thôn. Nghiên cứu phát triển các dạng năng lượng mới và tái tạo để đáp ứng cho nhu cầu sử dụng năng lượng, đặc biệt đối với các hải đảo, vùng sâu, vùng xa. 6. Phát triển nhanh ngành năng lượng theo hướng đồng bộ, hiệu quả, trên cơ sở phát huy nguồn nội lực, kết hợp với hợp tác quốc tế. 7. Phát triển dựa trên cơ sở sử dụng hợp lý, có hiệu quả nguồn tài nguyên năng lượng mỗi miền, đảm bảo cung cấp đầy đủ, liên tục, an toàn cho nhu cầu năng lượng của tất cả các vùng trong toàn quốc. 8. Khuyến khích các thành phần kinh tế tham gia phát triển nguồn điện trên cơ sở tiềm năng năng lượng sẵn có của Việt Nam, hạn chế phụ thuộc vào năng lượng nhập khẩu. II.3.2. Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả SVTH: Phan Hồ Mỹ - ĐKTK27 9 Đồ án tốt nghiệp Các giải pháp tiết kiệm điện năng Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là sử dụng năng lượng một cách hợp lý, nhằm giảm mức tiêu thụ năng lượng, giảm chi phí năng lượng cho hoạt động của các phương tiện, thiết bị sử dụng năng lượng mà vẫn đảm bảo nhu cầu năng lượng cần thiết cho các quá trình sản xuất, dịch vụ và sinh hoạt. Việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình phát triển năng lượng. Thực hiện tốt công tác này sẽ góp phần đáp ứng nhu cầu sử dụng năng lượng ngày một cao hơn của nền kinh tế quốc dân, đồng thời bảo vệ được môi trường. Khai thác hợp lý các nguồn tài nguyên năng lượng giúp tiết kiệm ngoại tệ, phát triển kinh tế –xã hội một cách bền vững. Tính toán cho thấy nếu giảm hệ số đàn hồi (tỷ số giữa tốc độ tăng tiêu thụ năng lượng/ tốc độ tăng trưởng GDP trong cùng giai đoạn) từ 1,46 hiện nay xuống 0,9 vào năm 2010, và 0,8 vào năm 2020 và các năm sau thì có thể tiết kiệm được khoảng 1 triệu TOE, tương đương với khoảng 250 triệu USD vào năm 2010 và 2 triệu TOE khoảng 500 triệu USD vào năm 2020. Mục tiêu giảm hệ số đàn hồi trước hết là nhằm vào công nghiệp và giao thông vận tải - hai ngành tiêu thụ năng lượng chính (chiếm khoảng 38% và 35% nhu cầu năng lượng), tiếp đến là ngành thương mại, dịch vụ và dân dụng. Biện pháp thực hiện đối với các ngành như sau: Đối với các doanh nghiệp sản xuất công nghiệp: Thực hiện các biện pháp công nghệ, cải tiến quản lý sửa chữa phục hồi cải tiến thiết bị. Đổi mới nâng cấp thiết bị thay thế các thiết bị có hiệu suất thấp đổi mới công nghệ, sử dụng thiết bị hiện đại có hiệu suất năng lượng cao. Thực hiện các giải pháp khoa học và công nghệ nhằm thiết kế chế tạo các trang thiết bị và phương tiện sử dụng năng lượng. Xây dựng mô hình quản lý sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong doanh nghiệp. Đối với nghành giao thông vận tải: SVTH: Phan Hồ Mỹ - ĐKTK27 10 Đồ án tốt nghiệp Các giải pháp tiết kiệm điện năng Sử dụng có hiệu quả mạng lưới đường bộ, đường sắt, đường thủy, đường hảng không; khai thác tối đa năng lực của phương tiện, thiết bị; giảm thiểu lượng nhiên liệu tiêu thụ, hạn chế lượng phát thải vào môi trường. Tăng cường vận tải hành khách và hàng hóa bằng đường sắt thay cho đường bộ. Nghiên cứu phát triển hệ thống tàu điện ngầm tại Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh. Tăng cường sử dụng các loại xe có hiệu suất năng lượng cao, loại bỏ các phương tiện cũ và hiệu suất thấp. Xây dựng quy hoạch giao thông trong các thành phố và quốc gia để xác định các tuyến vận tải hơp lý. Đầu tư để phát triển hệ thông phân phối và phương tiện sử dụng khí hoá lỏng. Đối với nghành chiếu sáng: Thực hiện tốt chương trình quốc gia Chiếu sáng tiết kiệm và hiệu quả. Xây dựng hệ thống mới, cải tạo hệ thống chiếu sáng cũ, gia tăng chất lượng chiếu sáng đồng thời tìm cách giảm nhu cầu năng lượng cho chiếu sáng. Thực hiện các hoạt động chuyển giao kỹ thuật sẽ hỗ trợ ngành chiếu sáng Việt Nam để đáp ứng những thị trường mới. Nâng cao chất lượng thiết kế và lắp đặt các thiết bị chiếu sáng. Hơn 10 năm qua, cường độ năng lượng của Việt Nam không ngừng tăng lên, trong khi cường độ năng lượng của các nước phát triển giảm xuống. Do đó cần phải sử dụng năng lượng một cách tiết kiệm và hiệu quả. Giảm tiêu thụ năng lượng thông qua chính sách sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả sẽ giảm gánh nặng về nhập khẩu năng lượng, giảm sức ép vốn đầu tư và tiết kiệm được ngoại tệ. II.3.3. Các giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả: SVTH: Phan Hồ Mỹ - ĐKTK27 11 Đồ án tốt nghiệp Các giải pháp tiết kiệm điện năng 1. Tăng cường quản lý của nhà nước về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, tổ chức hệ thống quản lý về tiết kiệm năng lương. - Hoàn thiện khung pháp lý về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong sản xuất công nghiệp, trong quản lý các công trình xây dựng, trong sinh hoạt đời sống và đối với các trang thiết bị sử dụng năng lượng. - Thành lập Ban chỉ đạo thực hiện Chương trình mục tiêu quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả. - Soạn thảo, trình quốc hội thông qua luật về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả. 2. Tăng cường giáo dục, tuyên truyền phổ biến thông tin, vận động cộng đồng, nâng cao nhân thức, thúc đẩy sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, bảo vệ môi trường. - Tuyên truyền, truyền thông, nâng cao nhận thức về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong nhân dân. - Đưa các nội dung về giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả vào hệ thống giáo dục quốc gia. - Triển khai thí điểm cuộc vận động xây dựng mô hình "Sử dụng tiết kiệm điện trong gia đình". 3. Phát triển, phổ biến các tiểu chuẩn và trang thiết bị hiệu suất cao, tiết kiệm năng lượng, từng bước loại bỏ các trang thiết bị hiệu suất thấp. - Phát triển các tiểu chuẩn và tem chứng nhận sản phẩm tiết kiệm năng lượng cho một số sản phẩm tiết kiệm năng lượng. - Hỗ trợ kỹ thuật đối với các nhà sản xuất trong nước tuân theo các tiêu chuẩn hiệu suất năng lượng. 4. Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong các doanh nghiệp sản xuất công nghiệp. - Xây dựng mô hình quản lý và sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong các doanh nghiệp. SVTH: Phan Hồ Mỹ - ĐKTK27 12 Đồ án tốt nghiệp - Các giải pháp tiết kiệm điện năng Hỗ trợ các doanh nghiệp sản xuất công nghiệp thực hiện nâng cấp, cải tiến, hợp lý hóa dây chuyền công nghệ nhằm sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả. 5. Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong các tòa nhà. - Nâng cao năng lực và triển khai hoạt động sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong thiết kế xây dựn và quản lý các tòa nhà. - Xây dựng mô hình và dựa vào hoạt động có nề nếp công tác quản lý sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong các tòa nhà. 6. Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong hoạt động giao thông vận tải: Khai thác tối ưu năng lực của phương tiện, thiết bị giao thông, giảm thiểu nhiên liệu tiêu thụ, hạn chế lượng phát thải vào môi trường. II.4. Năng lượng trong các quá trình công nghiệp điển hình II.4.1. Công nghệ sản xuất xi măng Xi măng là một sản phẩm đòi hỏi tiêu phí nhiều năng lượng. Trong một nhà máy sản xuất xi măng, năng lượng thường chiếm khoảng 20-25% tổng giá thành sản xuất. Có 4 công nghệ cơ bản sản xuất xi măng:  Công nghệ ướt: Nguyên liệu thô hòa trộn với 30-40 % nước và được nung trong lò. Công nghệ ướt tiêu tốn nhiều năng lượng hơn các công nghệ khác.  Công nghệ bán ướt: Nguyên liệu thô được chuẩn bị theo công nghệ ướt sau đó được sấy và cấp vào lò dưới dạng hạt nhỏ thành một khối khô.  Công nghệ bán khô: Nguyên liệu được nghiền theo quy trình khô và thêm khoảng 12-12 % nước.  Công nghệ khô là công nghệ của các lò nung hiện đại trong đó nguyên liệu cấp dưới dạng bột khô. SVTH: Phan Hồ Mỹ - ĐKTK27 13 Đồ án tốt nghiệp Các giải pháp tiết kiệm điện năng Hình 1.3 Lò nung xi măng Quá trình sản xuất xi măng sử dụng hai dạng năng lượng sơ cấp: nhiệt năng dùng nhiên liệu than hoặc khí đốt và năng lượng cơ được truyền động bằng điện. Nhiệt năng chiếm khoảng 87% tổng năng lượng. Hai cụm tiêu thụ năng lượng nhiều nhất trong quá trình sản xuất xi măng là quá trình sản xuất clinker và quá trình nghiền. Tiêu thụ năng lượng điển hình cho sản xuất xi măng được cho trong bảng 1.6. Bảng 1.6 Tiêu thụ điện và nhiệt năng cho công nghệ sản xuất xi măng Công nghệ Công nghệ ướt Công nghệ bán ướt Công nghệ khô Công nghệ bán khô Nhiệt năng (GJ/ tấn) 5,02-5,03 3,15-3,86 2,88-3,40 3,10-3,50 Điện năng (kWh/tấn) 70-125 70-125 110-125 110-125 Các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong sản xuất xi măng: Giải pháp dài hạn và trung hạn: chuyển từ công nghệ cũ sang công nghệ mới hoặc công nghệ có hiệu suất cao, tái sử dụng nguyên liệu và nhiệt thải. Hệ thống lọc bụi tốt giảm tổn thất nguyên liệu. Mỗi phần trăm nguyên liệu tổn thất sẽ tiêu thụ năng lượng thêm 42 MJ/ tấn clinker. Các ước lượng sự tiết kiệm năng lượng theo sự thay đổi công nghệ được cho trong bảng 1.7. Bảng 1.7 Tiết kiệm năng lượng theo sự thay đổi công nghệ SVTH: Phan Hồ Mỹ - ĐKTK27 14 Đồ án tốt nghiệp Hoạt động Các giải pháp tiết kiệm điện năng Công nghệ cũ Công nghệ mới Thay thế Chuyển đổi Chuyển đổi Thay thế ướt ướt ướt ướt Chuyển đổi ướt Thay thế Chuyển đổi Thay thế Chuyển đổi ướt ướt khô khô Khô với gia nhiệt sơ bộ Khô với gia nhiệt sơ bộ Khô bán ướt với gia nhiệt sơ bộ từng bước bán ướt với gia nhiệt sơ bộ từng bước ướt với thiết bị sấy phun ướt với thiết bị sấy phun Khô với gia nhiệt sơ bộ Khô với gia nhiệt sơ bộ Tiết kiệm năng lượng (lần) 1,8-5,0 1,8-4,0 0,8-1,6 tới 3,0 tới 2,5 tới 2,0 0,9-2,0 0,2- 2,0 0,9-1,5 Giải pháp ngắn hạn:  Kiểm soát không khí cháy (giảm 10% hệ số không khí thừa có thể tiết kiệm được 35-85 MJ/tấn clinker).  Tăng cường cách nhiệt của lò nung.  Kiểm soát các thành phần cấu tạo của nguyên liệu thô.  Bịt kín không cho không khí lọt vào.  Vận hành đảm bảo lò làm việc liên tục. Các giải pháp ngắn hạn có thể tiết kiệm 10-15% năng lượng. II.4.2. Công nghệ sản xuất gạch, gốm sứ Nguyên liệu thô dùng làm gốm sứ chủ yếu là cao lanh, đất sét và các chất phụ gia. Trong công nghệ gốm sứ sử dụng hai dạng năng lượng là điện và nhiệt. Điện năng sử dụng cho truyền động cho các máy nghiền, trộn, bơm quạt và thắp sáng. Nhiệt năng dùng cho sấy và nung trong đó nhiệt năng chiếm phần lớn. Công đoạn nung tiêu tốn nhiệt năng nhiều nhất nên cần tập trung cải tiến trong giai đoạn này. Chi phí năng lượng thường chiếm từ 1520% giá thành. SVTH: Phan Hồ Mỹ - ĐKTK27 15 Đồ án tốt nghiệp Các giải pháp tiết kiệm điện năng Trong công nghệ sản xuất gạch năng lượng được sử dụng trong hai công đoạn:  Đùn ép, chế biến gạch mộc. Các máy đùn ép thường chạy bằng máy nổ 12-16 V hoặc động cơ điện không đồng bộ công suất dưới 15 kW làm việc với tải cực đại.  Nung đốt trong lò theo kiểu gián đoạn. Đây là công đoạn tiêu tốn năng lượng nhiều nhất và khí thải ảnh hưởng lớn đến môi trường. Với công nghệ đốt truyền thống các mẻ đốt kéo dài và không sử dụng được nhiệt thừa của khói thải và của gạch đã nung trong giai đoạn nguội khiến cho tiêu hao năng lượng lớn. Các biện pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong công nghiệp gốm sứ được cho trong bảng 1.8 sau đây: Bảng 1.8 Các biện pháp tiết kiệm năng lượng cho ngành gốm sứ Biện pháp 1.Tăng cường quản lý trong xí nghiệp 2. Cải tiến thiết bị Quá trình sấy -Điều khiển và giám sát quá trình cháy nhiên liệu. - Cách nhiệt tường lò. 3. Cải tiến hoặc thay thế dây chuyền Quá trình nung -Khống chế nhiệt độ khói thải. -Hạn chế rò rỉ khí nóng và lọt khí lạnh. -Hiệu chỉnh lượng không khí đốt. -Giám sát quá trình nung, điều chỉnh tốc độ nạp phôi. - Nên chuyển sang dạng lò nung liên tục - Nên lắp đặt tthiết bị thu hồi nhiệt khói thải lò nung. - Điều khiển tối ưu tốc độ xe gòng vào ra. - Thay đổi hoàn toàn sang công nghệ lò nung kiểu quay. II.4.3 Công nghệ giấy SVTH: Phan Hồ Mỹ - ĐKTK27 16 Đồ án tốt nghiệp Các giải pháp tiết kiệm điện năng Nguyên liệu đầu vào chủ yếu của ngành giấy là gỗ, tre, nứa, bã mía, rơm… Các công đoạn sản xuất giấy và năng lượng tiêu thụ được cho trong bảng 1.9. Bảng 1.9 Các công đoạn sản xuất giấy và năng lượng tiêu thụ Công đoạn Nhiệt năng tiêu thụ GJ/tấn Điện năng tiêu thụ kWh/tấn 30,3 406 Chuẩn bị nguyên liệu Tạo bột, giải phóng 4,4 sợi xenlulô Tẩy trắng 4,3 159 Sấy bột 4,5 155 Chế tạo giấy thành 0,7 274 phẩm Định hình và ép 238 Sấy thành phẩm 10 21 Những biện pháp tiết kiệm năng lượng trong công nghệ giấy: Giải pháp thu hồi vốn nhanh với mức tiết kiệm khoảng 5% lượng hơi tiêu thụ mà không cần đầu tư, hoặc đầu tư ít.  Điều khiển chính xác thiết bị bốc hơi và nồi nấu.  Điều khiển chính xác tiêu thụ nước.  Tái sử dụng nước trắng và quản lý tốt sử dụng nước nóng.  Tăng công suất thiết bị bốc hơi. Giải pháp có thời gian thu hồi vốn ngắn hạn dưới 2 năm có thể giảm tiêu thụ 5-10% hơi liên quan đến tận dụng nhiệt có nhiệt độ cao để tận dụng lò hơi:  Thu hồi nhiệt từ nước ngưng của thiết bị bốc hơi, nhiệt thải của thiết bị tẩy trắng, nước xả đáy lò hơi, khói lò hơi. Giải pháp tiết kiệm năng lượng có thời gian thu hồi vốn trung bình từ 2-4 năm cho phép giảm tiêu thụ 10-15% hơi đi kèm với việc thiết kế lại hệ thống trao đổi nhiệt:  Tận dụng nhiệt của quá trình công nghệ, của nồi nấu, của lò hơi. SVTH: Phan Hồ Mỹ - ĐKTK27 17 Đồ án tốt nghiệp Các giải pháp tiết kiệm điện năng  Thiết kế lại phần trao đổi nhiệt thiết bị bốc hơi. Giải pháp tiết kiệm năng lượng có thời gian thu hồi vốn từ 4-6 năm cho phép tiết kiệm 25 % năng lượng:  Đầu tư hệ thống đồng phát nhiệt điện  Tăng cường hiệu quả của thiết bị bốc hơi.  Thu hồi nhiệt khí thải.  Tận dụng nhiệt của nồi tinh chế. II.4.4. Công nghệ sản xuất thép Ngành công nghiệp sắt thép tiêu tốn rất nhiều năng lượng, chiếm khoảng 20-45% tổng yêu cầu năng lượng công nghiệp. Dựa vào nguyên liệu thô và quá trình chế biến có thể chia các nhà máy luyện thép gồm 4 công đoạn chính:  Cốc hóa than.  Sản xuất gang.  Chuyển hóa gang thành thép.  Đúc khuôn và hoàn thiện. Thường sử dụng các loại lò sau:  Lò thổi và lò đáy mở (blast furnace and open hearth furnace).  Lò thổi luyện ôxi cơ bản (blast furnace and basic oxygen furnace).  Lò khử trực tiếp và hồ quang (direct reduction and electric arc furnace).  Lò hồ quang điện kim loại vụn (scrap based electric arc furnace).  Lò chuyển Bessemer. Lò cao điển hình được cho trên hình 1.4. SVTH: Phan Hồ Mỹ - ĐKTK27 18 Đồ án tốt nghiệp Các giải pháp tiết kiệm điện năng Hình 1.4 Lò luyện thép Việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là mở rộng việc sử dụng năng lượng phụ và giảm thiểu nhu cầu về các nguồn năng lượng chính. Những yếu tố ảnh hưởng đến tiêu thụ năng lượng trong nhà máy thép liên hợp điển hình:  Tập huấn vận hành những trang thiết bị đòi hỏi sử dụng nhiều năng lượng.  Tắt các động cơ và thiết bị nhiệt khi không sử dụng. Việc đầu tư mức thấp bao gồm:  Tăng cường sử dụng thép viên nhỏ trong lò cao. Năng lượng tiết kiệm 1,15 GJ/tấn thép.  Sử dụng than cốc có hàm lượng lưu huỳnh và tro ít hơn.  Tăng dung tích lò.  Tăng cường sử dụng cảm ứng nhiệt với những thanh thép. Năng lượng tiết kiệm 1,37GJ/tấn thép.  Cải tạo cách nhiệt của lò và đường hơi.  Giảm hệ số không khí thừa, sử dụng cảm biến ôxi. Đối với giải pháp trung hạn cần chuyển sang công nghệ mới hiệu quả hơn. SVTH: Phan Hồ Mỹ - ĐKTK27 19 Đồ án tốt nghiệp Các giải pháp tiết kiệm điện năng Giải pháp dài hạn là sản xuất thép trực tiếp, quặng sắt được biến đổi thành thép bằng một phản ứng đơn giản. Quá trình này dễ điều khiển, giảm thời gian chuyển đổi và ít gây ảnh hưởng với môi trường. Chương trình quản lý năng lượng cần thiết lập một trung tâm năng lượng để giám sát điều kiện vận hành của năng lượng tiêu thụ, sản xuất và phân phối, cải thiện vận hành bằng cách sử dụng tối đa sản phẩm phụ, ổn định nguồn cung cấp. II.4.5. Công nghệ thực phẩm Công nghiệp thực phẩm bao gồm nhiều lĩnh vực rất đa dạng:  Xay sát và bảo quản chế và chế biến lương thực.  Công nghệ sản xuất đồ hộp.  Công nghệ chế biến sữa và các sản phẩm sữa.  Công nghệ chế biến rượu, bia, đồ uống… Việc chế biến thực phẩm có nhiều tiềm năng tiết kiệm năng lượng như sử dụng nhiệt phục vụ cho việc sấy, nấu, cô đặc, làm lạnh, dung hơi nước cho các quá trình... Các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong nghành công nghiệp thực phẩm phụ thuộc vào dây chuyền cụ thể. Đó là các biện pháp tổng hợp về hệ thống cơ điện, nhiệt, chiếu sáng. Sau đây là một số biện pháp quan trọng:  Đối với hệ thống hơi cần đảm bảo áp suất hơi phù hợp.  Hệ thống truyền dẫn cần đảm bảo bảo ôn tốt.  Có thu hồi nước ngưng.  Hiệu suất của lò hơi. II.4.6. Năng lượng trong giao thông vận tải Ở Việt nam theo Tổng cục Thống kê, từ 1990 đến 2005, lượng hàng luân chuyển tăng 9,4% mỗi năm, cao hơn tăng trưởng trung bình của tổng sản lượng quốc nội chừng 1,5% (hình 1.5). SVTH: Phan Hồ Mỹ - ĐKTK27 20
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan