Bài giảng Quản lý và sử dụng năng lượng - Chương 7: Quản lý sử dụng hiệu quả năng lượng cho hệ thống khí nén, máy ép, HVAC

Quản lý và Sử dụng hiệu quả Năng lượng

ThS. Trần Công Binh

Chương 7: Quản lý sử dụng hiệu quả năng

lượng cho hệ thống khí nén, máy ép, HVAC

1. Tiết kiệm điện cho hệ thống khí nén

2. Tiết kiệm điện cho máy ép nhựa

3. Tiết kiệm điện cho hệ thống HVAC

ĐH BÁCH KHOA TP.HCM

Bài giảng:

QUẢN LÝ VÀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG

.

Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống nhiệt-lò hơi

Chương 7: Quản lý sử dụng hiệu quả năng lượng

.

Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống máy lạnh

cho hệ thống khí nén, máy ép, HVAC

HVAC= Heating, Ventilation and Air conditioning

Giảng viên: ThS. Trần Công Binh

(Nhiệt, Thông gió và Điều hòa không khí)

5/2014

0

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

1

1. Tiết kiệm điện cho hệ thống khí nén

Nội dung

• Giới thiệu

• Các loại máy nén

• Đánh giá các máy nén và hệ thống khí nén

• Các cơ hội tiết kiệm năng lượng

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

2

3

1. Tiết kiệm điện cho hệ thống khí nén

Giới thiệu

Chi phí vòng đời máy nén khí

Nguồn: UNEP2006

80%

Khí nén là một “dạng năng lượng” thường được sử dụng

trong các loại hình công nghiệp.

Sản xuất khí nén rất “đắt tiền” do hiệu suất rất thấp. Chỉ

khoảng 10% điện năng tiêu thụ của hệ thống máy nén khí

3%

được chuyển thành công hữu ích, phần còn lại ~90% là tổn

thất ở dạng nhiệt.

8%

9%

Bảo trì

Giải nhiệt

Đầu tư

Năng lượng

• Chi phí năng lượng chiếm phần lớn trong tổng chi phí dành

cho máy nén khí

• Quản lý vận hành hệ thống khí nén “hiệu quả năng lượng”

rất quan trọng. Có thể tiết kiệm từ 20% đến 50% điện năng

tiêu thụ.

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

4

5

ĐH Bách Khoa TP.HCM

1

Quản lý và Sử dụng hiệu quả Năng lượng

ThS. Trần Công Binh

1. Tiết kiệm điện cho hệ thống khí nén

Hệ thống phân phối khí nén

Phân loại máy nén khí

Bình

chứa

Bộ sấy

khí

Cụm

máy

nén khí

Đường

ống

phân

phối

Hộ sử

dụng

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

6

7

1. Tiết kiệm điện cho hệ thống khí nén

Máy nén quay (Rotary)

Máy nén Pít-tông (Reciprocating)

• Sử dụng rôto quay thay vì các pít-tông  cung

cấp khí nén liên tục

• Được sử dụng cho việc nén không khí và môi

chất lạnh

• Ưu điểm: chi phí thấp, gọn, trọng lượng nhẹ, dễ

bảo trì

• Hoạt động như ống bơm xe đạp: dung tích xi

lanh giảm trong khi áp suất tăng.

• Công suất từ 30 – 200 hp

• Có nhiều cấu tạo hình dạng khác nhau.

• Tác động đơn khi sử dụng một mꢀt của pit tông,

và tác động kép khi sử dụng cả 2 mꢀt

• Các loại:

 Máy nén cam (quạt root)

 Máy nén trục vít

 Cánh quạt / cánh trượt

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

8

9

1. Tiết kiệm điện cho hệ thống khí nén

Máy nén ly tâm (Centrifugal)

So sánh các loại máy nén

• Truyền năng lượng từ bánh

• Các tiêu chí so sánh:

công tác sang dòng khí nén

• Hiệu suất khi đầy tải, non tải và không tải

• Chế độ liên tục

• Bánh răng bôi trơn dầu được

cách ly khỏi không khí

• Mức độ ồn

• Kích cꢁ

• Lượng dầu bị cuốn theo dòng khí

• Độ rung

• Phù hợp với ứng dụng cần

lượng khí nén lớn > 12,000

cfm (foot khối/phút)

• Bảo trì

• Công suất

• ꢂp suất

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

10

11

ĐH Bách Khoa TP.HCM

2

Quản lý và Sử dụng hiệu quả Năng lượng

ThS. Trần Công Binh

1. Tiết kiệm điện cho hệ thống khí nén

So sánh các loại máy nén khí

Tiêu chí lựa chọn máy nén khí

Đề mục

Pít-tông

Rô to cánh trượt

Trục vít

Ly tâm

Năng suất (m³/giờ)

Áp suất (bar)

Loại máy nén

Hiệu suất đầy tải

Cao

Trung bình - cao

Cao

từ

đến

từ

đến

Thấp

dưới 60% đầy tải

Thấp: dưới 60%

đầy tải

Thấp

dưới 60% đầy tải

Hiệu suất không đầy tải

Cao do phân cấp

Máy nén quạt root

Pít-tông

100

30.000

0,1

1

Hiệu suất không tải

(% công suất đầy tải)

Cao

(10 - 25%)

Trung bình

(30 - 40%)

Cao - thấp

(25 - 60%)

Cao - trung bình

(20 - 30%)

Độ ồn thấp nếu

được đóng kín

một cấp/hai cấp

đa cấp

100

12.000

0,8

12

Độ ồn

Ồn

Không ồn

Gọn nhẹ

12,0

700

Kích thước

Lớn

Trung bình

Cao

Gọn nhẹ

Gọn nhe

Thấp

Gọn nhẹ

Thấo

Lượng dầu bị cuốn theo dòng khí

Độ rung

Thấp - trung bình

Hầu như không

Trục vít

Hầu như không

một cấp

100

600

2.400

2.200

0,8

0,1

13

24

Nhiều bộ phận bị mài Ít bộ phận bị mài Ít bộ phận bị mài Nhạy cảm với bụi

Bão dưꢁng

mòn

trong không khí

hai cấp

Năng suất

ꢂp suất

Thấp - cao

Thấp - trung bình

Thấp - cao

Trung bình - cao

Trung bình - rất cao Thấp - trung bình Trung bình - cao

Ly tâm

300.000

450

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

12

13

1. Tiết kiệm điện cho hệ thống khí nén

Đánh giá hoạt động của máy nén

Đánh giá các máy nén và ht khí nén

• Phương phꢀp đꢀnh giꢀ công suꢁt đơn

• Công suất: Lưu lượng định mức của dòng khí nén

– Tách riêng máy nén và bình chứa và khóa đầu ra cꢀa bình chứa

– Mở van xả hết nước trong bình chứa và đường ống

– Khởi đꢁng máy nén và kích hoạt đꢂng hꢂ bꢃm giây

• Lưu lượng thực tế: năng suất cấp khí tự do (Free Air

Delivery)

– Ghi nhꢄn thời gian để đạt áp suꢃt vꢄn hành bình thường P₂(tại

bình chứa) tꢅ áp suꢃt ban đầu P₁

• FAD giảm theo tuổi thọ của máy nén, chế độ bảo trì

kém, bộ trao đổi nhiệt bị nghẹt (bẩn) và cao độ

– Tính toán công suꢃt FAD:

P₂= ꢂp suất đẩy (kg/cm²)

P₁= ꢂp suất hút (kg/cm²)

P₀= ꢂp suất khí quyển (kg/cm²)

• Thất thoát năng lượng: độ lệch phần trăm của công suất

V = thể tích chứa (m³) - bao gồm bình chứa

sau làm nguội và đường ống phân phối

FAD

T = thời gian để đạt áp suất P₂(phút)

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

14

15

1. Tiết kiệm điện cho hệ thống khí nén

Hiệu suất máy nén

• Hiệu suất máy nén:

• Hiệu suất đꢀng nhiệt:

•

P₁= Áp suất hꢁt tuyệt đꢂi kg / cm₂

Q₁= năng suất cấp khí của máy m³/ giờ

r = tꢃ sꢂ nén P₂/P₁

• Thực tế nhất: công suất tiêu thụ cụ thể (kW /

lưu lượng thể tích)

• Các phương pháp khác

Đꢃng nhiệt

Hiệu suất đꢀng nhiệt =

Công suất đầu vꢄo thꢅc tꢆ / Công suất đꢀng nhiệt

Thể tích

Đoạn nhiệt

Cơ học

Công suất đꢀng nhiệt (kW) = P1 x Q1 x log_er / 36.7

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

16

17

ĐH Bách Khoa TP.HCM

3

Quản lý và Sử dụng hiệu quả Năng lượng

ThS. Trần Công Binh

1. Tiết kiệm điện cho hệ thống khí nén

Hiệu suất máy nén

Rò rỉ

• Hậu quả:

• Hiệu suất thể tích:

•

Tổn thất năng lượng: 20 – 30%

D = Đường kính xi lanh (m)

•

L = Hành trình xi lanh (m)

Giảm áp suất hệ thống

•

S = Tốc độ máy nén (vòng/phút)

Làm giảm tuổi thọ của thiết bị

•

X = 1 đối với xi lanh tác động đơn và 2 đối với xi lanh tác động kép

• Các vị trí thường bị rò rꢃ:

•

n = số xi lanh

•

Khớp nối, ống cứng, ống mềm và các ống nối

Hiệu suất thể tích

Bộ điều chỉnh áp suất

= FAD m3/phꢁt / thể tích của máy nén

Các bẫy ngưng mở, các van đóng

Các mối nối, điểm ngắt, vòng đệm.

Thể tích của máy nén = Π x D²/4 x L x S x χ x

n

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

18

19

1. Tiết kiệm điện cho hệ thống khí nén

Phương pháp đꢀnh lượng mức độ rò rỉ

1. Tiết kiệm điện cho hệ thống khí nén

Phương pháp đꢀnh lượng mức độ rò rỉ

• Tổng tính toán mức rò rỉ:

• T = thời gian có tải (phút)

• t = thời gian không tải (phút)

• Ngắt các thiết bị dùng khí nén

• Chạy máy nén để nạp tải cho hệ thống nhꢄm

thiết lập áp suất vận hành

• Hệ thống duy trì tốt: lượng rò rỉ thấp hơn 10%

• Ghi nhận thời gian chu kꢅ “tải” và “không tải”

• Tính toán lượng rò rỉ (đã đề cập ở slide trước)

• Nếu Q là lượng khí trời thực tế cung cấp trong

suốt thời gian kiểm tra (m³/phút), sau đó:

Lượng rò rꢃ (%) = [(T x 100) / (T + t)]

Rꢂ rꢃ của hꢄ thꢅng (m³/phꢆt) = Q x T / (T + t)

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

20

21

1. Tiết kiệm điện cho hệ thống khí nén

Ví dụ

Các cơ hội TKNL

• Công suất máy nén (m3/phút)

• ꢂp suất khởi động lại (kg/cm2)

• ꢂp suất ngắt (kg/cm2)

• Công suất khi có tải

• Công suất lúc không tải

• Thời gian “Có tải” trung bình

= 35

1. Vị trí đặt máy nén:

= 6.8

•

Ảnh hưởng đáng kể về năng lượng sử dụng

= 7.5

2. Đánh giá:

= 188 kW

= 54 kW

= 1,5 phút

•

Độ cao càng cao = hiệu suất thể tích càng hơn

• Thời gian “Không tải” trung bình = 10,5 phút

Lượng rꢂ rꢃ = [(1,5)/(1,5+10,5)] x 35 = 4.375 m³/phút

23

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

22

ĐH Bách Khoa TP.HCM

4

Quản lý và Sử dụng hiệu quả Năng lượng

ThS. Trần Công Binh

1. Tiết kiệm điện cho hệ thống khí nén

Các cơ hội TKNL

3. Đường hꢁt khí:

4. Áp suất bị giảm tại bꢇ lꢈc khí:

•

Giữ không khí cấp vào máy nén không bị ô nhiểm,

bụi và ẩm ướt.

•

Lắp đꢀt bộ lọc tại khu vực mát hoꢀc lấy khí từ khu

vực mát

•

Duy trì nhiệt độ không khí hút vào ở nhiệt độ thấp.

•

Duy trì áp suất giảm qua bộ lọc khí đầu vào đến

mức tối thiểu

Nhiꢀt đꢁ không khꢂ đꢃu vꢄo tăng 4ºC

→ Năng lượng tiêu thꢅ tăng 1%

Cꢆ mꢇi 250 mm WC ꢈp suꢉt giꢊm

→ Năng lượng tiêu thꢅ tăng 2%

•

Duy trì nhiệt độ môi trường ở mức thấp khi một bộ

lọc khí đầu vào được đꢀt tại máy nén

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

24

25

27

29

1. Tiết kiệm điện cho hệ thống khí nén

Các cơ hội TKNL

6. Điều chꢃnh áp suất:

5. Sꢉ dụng bꢇ lꢄm mát trung gian vꢄ sau nén:

•

ꢂp suất cao hơn

•

Nhiệt độ không khí đầu vào tăng ở mꢆi cấp của

máy nén nhiều cấp.



Công suất máy nén tiêu thụ cao hơn

Hiệu suất thể tích nén thấp hơn



Bộ làm mát trung gian: bộ trao đổi nhiệt thải nhiệt

ở giữa các cấp nén.

•

Vận hành trên áp suất vận hành

Bộ làm mát sau nén: làm giảm nhiệt độ không

khí phía sau cấp nén cuối cùng



Lãng phí năng lượng



Tăng sự hao mòn

Sử dụng nước ở nhiệt độ thấp hơn: giảm công

suất tiêu thụ của máy nén

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

26

1. Tiết kiệm điện cho hệ thống khí nén

Các cơ hội TKNL

6. Điều chꢃnh áp suất:

a. Giảm áp suất cung cấp:

d. Thiết kế sao cho sự sụt giảm áp suất trên đường ống

•

Vận hành máy nén ở áp suất 100 PSIG thay vì 120

phân phối là thấp nhất

PSIG: năng lượng tiêu thụ giảm 10% và cũng giảm mức

rò rỉ

•

Giảm áp suất: giảm sụt áp từ máy nén đến các điểm

sử dụng

b. Cài đꢀt máy nén vận hành ở áp suất tối ưu

Được sử dụng khi nhiều máy nén được kết nối với nhau

c. Tách biệt thành các hệ thống khí nén áp suất cao và thấp:

Không cần sử dụng các van giảm áp

•

Giảm áp suất < 10%

ꢂp suất giảm do các nguyên nhân sau:

•



Sꢀ ăn mꢁn

•



Kꢂch thước đường ꢃng không thꢂch hợp, cꢄc ꢃng

mꢅm ghꢆp



Bộ lꢇc bꢈ nghẽn

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

28

ĐH Bách Khoa TP.HCM

5

Quản lý và Sử dụng hiệu quả Năng lượng

ThS. Trần Công Binh

1. Tiết kiệm điện cho hệ thống khí nén

Các cơ hội TKNL

6. Điều chꢃnh áp suất:

7. Giảm thiểu rò rꢃ:

d. Thiết kế sao cho sự sụt giảm áp suất trên đường ống

•

Sử dụng bộ dò siêu âm

phân phối là thấp nhất

Xiết chꢀt các bộ nối và đường nối

Thay thế thiết bị hư hỏng

8. Xả nước ngưng:

1. Nước ngưng được hình thành do bộ làm nguội làm

giảm nhiệt độ khí nén

2. Lắp đꢀt bộ tách nước ngưng (separator trap) để loại

Sụt ꢄp điển hình trên đường ꢃng phân phꢃi khꢂ với cꢄc kꢂch

thước ꢃng khꢄc nhau (Liên hiệp cꢄc ngành công nghiệp Ấn Độ)

bỏ nước ngưng.

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

30

32

34

31

1. Tiết kiệm điện cho hệ thống khí nén

Các cơ hội TKNL

2. Tiết kiệm điện cho máy ép nhựa

9. Sꢉ dụng có kiểm soát:

•

Không sử dụng cho các ứng dụng có áp suất thấp: khí đốt, băng tải

sử dụng khí…

•

Thay vì sử dụng quạt thổi

10.Điều chꢃnh máy nén:

•

Tự động tắt máy nén khi không cần thiết

11.Bảo trì thường xuyên:

•

Bôi trơn: được kiểm tra thường xuyên

Các bộ lọc khí: được thay thế đinh kꢅ

Các bộ lọc (tách) nước ngưng: đảm bảo được tháo nước.

Bộ sấy khí: kiểm tra và thay thế các bộ lọc

Sử dụng biến tần

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

33

3.1 Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống nhiệt-lò hơi

2. Tiết kiệm điện cho máy ép nhựa

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

35

ĐH Bách Khoa TP.HCM

6

Quản lý và Sử dụng hiệu quả Năng lượng

ThS. Trần Công Binh

3.1 Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống nhiệt-lò hơi

Phần A: Giới thiệu hệ thꢂng nhiệt lò hơi

1. Vai trꢂ của hơi nước trong hꢄ thꢅng nhiꢄt và quꢀ trình tạo ra

Mục đích

hơi nước:

• Tìm hiểu về hơi nước và quá trình biến đổi nước sang hơi.

• Tìm hiểu về hệ thống nhiệt.

• Phương pháp đánh giá hệ thống nhiệt.

• Nhꢄn dạng các tiềm năng tiết kiệm và giải pháp thực hiện.

a)Vai trꢂ của hơi nước.

b)Quꢀ trình gia nhiꢄt và tạo ra hơi nước.

Giả sử gia nhiệt 1 kg

nước ở áp suꢃt P và nhiệt

đꢁ 20C, quá trình biến

đổi nước thành hơi được

thể hiện trên đꢂ thị T–s

sau:

Nꢇi dung

• Giới thiệu hệ thống nhiệt lò hơi.

• Các phương pháp đánh giá hệ thống nhiệt.

• Các giải pháp tiết kiệm cho hệ thống nhiệt.

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

36

37

3.1 Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống nhiệt-lò hơi

Phần A: Giới thiệu hệ thꢂng nhiệt lò hơi

b)Quꢀ trình gia nhiꢄt nước và tạo ra hơi.

b) Quꢀ trình gia nhiꢄt nước và tạo ra hơi.

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

38

39

3.1 Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống nhiệt-lò hơi

Phần A: Giới thiệu hệ thꢂng nhiệt lò hơi

•

Hꢄ thꢅng lꢂ hơi bao gồm:

 Hệ thống nước cꢃp.

 Hệ thống hơi.

 Hệ thống nhiên liệu.

Sơ đồ nguyên lý

1. Giới thiꢄu hꢄ thꢅng nhiꢄt:

hꢄ thꢅng lꢂ hơi:

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

40

41

ĐH Bách Khoa TP.HCM

7

Quản lý và Sử dụng hiệu quả Năng lượng

ThS. Trần Công Binh

3.1 Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống nhiệt-lò hơi

Phần A: Giới thiệu hệ thꢂng nhiệt lò hơi

•

Cꢀc dạng lꢂ hơi phổ biến:

•

Cꢀc dạng lꢂ hơi phổ biến:

 Lꢂ hơi ꢅng lửa

 Lꢂ hơi vꢃ (chain-grate)

(Fire Tub Boiler)

 Lꢂ hơi ꢅng nước

(Water Tube Boiler)

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

42

43

3.1 Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống nhiệt-lò hơi

Phần B: Các phương pháp đánh giá hệ thꢂng nhiệt

•

Hiꢄu suꢁt nhiꢄt cꢀa mꢁt lò hơi được định nghĩa là “phần trăm

(nhiệt) năng lượng đầu vào được sử dụng hiệu quả nhằm tạo ra hơi.

Cân bằng năng lượng trong hệ thống hơi.

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

44

45

3.1 Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống nhiệt-lò hơi

Phần B: Các phương pháp đánh giá hệ thꢂng nhiệt

•

Phương phꢀp trực tiếp xꢀc định hiꢄu suꢁt của lꢂ hơi:

• Có 2 phương pháp xác định hiệu suꢃt lò hơi:

Phương pháp trực tiếp: Là phần trăm năng

lượng đạt được tꢅ (nước và hơi) so với hàm

lượng năng lượng trong nhiên liệu cꢀa lò hơi

Ví dụ:

•

Lò hơi đốt dầu FO – 2,5 Tꢃn/giờ - Áp suꢃt: 8 kg/cm²

Lượng dầu FO tiêu thụ: 180 lít/giờ (tỷ trọng dầu : 0,95

kg/lít)

Nhiệt đꢁ nước cꢃp : 85⁰C

Phương pháp gián tiếp: Hiệu suꢃt là sự chênh

lệch giữa tổn thꢃt và năng lượng đầu vào

•

Nhiệt trị dầu FO

: 9.800 kCal/kg

Enthalpy hơi tại áp suꢃt 8 kg/cm²

: ….. kCal/kg

: …… kCal/kg

: …..?

Enthalpy cꢀa nước cꢃp

 Hiꢄu suꢁt lꢂ hơi ()

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

46

47

ĐH Bách Khoa TP.HCM

8

Quản lý và Sử dụng hiệu quả Năng lượng

ThS. Trần Công Binh

3.1 Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống nhiệt-lò hơi

Phần B: Các phương pháp đánh giá hệ thꢂng nhiệt

1) Phương phꢀp trực tiếp xꢀc định hiꢄu suꢁt của lꢂ hơi:

Công thức tính toꢀn:

2) Phương phꢀp giꢀn tiếp xꢀc định hiꢄu suꢁt của lꢂ hơi:

Cân bằng nhiệt lò hơi:

Hiꢄu suꢁt (η) = 100 - ∑q_i(tổng cꢀc tổn thꢁt)

= 100 – (q₁+ q₂+ q₃+ q₄+ q₅+ q₆+ q₇)

Các tổn thꢃt cꢀa hệ thống lò hơi gꢂm:

•

q_{1 :}Tổn thꢃt qua khói thải (%)

q₂: Tổn thꢃt thoát do đốt cháy hydro trong nhiên liệu

q₃: Tổn thꢃt do hơi ẩm trong nhiên liệu

q₄: Tổn thꢃt do hơi ẩm trong không khí

q₅: Tổn thꢃt do nhiên liệu cháy chưa hết trong tro

q₆: Tổn thꢃt qua xả đáy

q₇: Tổn thꢃt qua bức xạ đối lưu và tổn thꢃt khác

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

48

49

3.1 Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống nhiệt-lò hơi

Phần B: Các phương pháp đánh giá hệ thꢂng nhiệt

2)Phương phꢀp giꢀn tiếp xꢀc định hiꢄu suꢁt của lꢂ hơi:

• Để quá trình đốt cháy tối ưu thì khối lượng không khí cháy

thực tế phải cao hơn mức yêu cầu trên lý thuyết.

• Khí dư cꢃp phụ thuꢁc vào nhiên liệu và hệ thống đốt

• Bằng cách đo lượng CO₂hoặc O₂có thể ước tính khí dư

và tổn thꢃt khí lò

2)Phương phꢀp giꢀn tiếp xꢀc định hiꢄu suꢁt của

lꢂ hơi:

Đꢀnh giꢀ hiꢄu suꢁt - khí dư

Các mức khí dư điển hình với các loại nhiên liệu

khác nhau

– Nhiên liệu là than: khí dư 15-50%

– Nhiên liệu là dầu: khí dư 15-20%

– Nhiên liệu là khí: khí dư 5-7%

– Nhiên liệu là gỗ: khí dư 20-25%

• Để quá trình cháy tối ưu lượng CO₂hoặc O₂nên duy trì ở

mức sau:

– CO₂= 14-15%

– O₂= 2 - 3%

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

50

51

3.1 Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống nhiệt-lò hơi

Phần C: Nhận dạng cơ hꢇi vꢄ các giải pháp tiꢆt kiệm cho hệ thꢂng nhiệt lò hơi

1) Tꢄn dụng nhiệt đꢁ cao cꢀa ống khói thải để gia

1) Tận dụng nhiꢄt độ cao của ꢅng khói thải để gia nhiꢄt nước cꢁp

và không khí đꢅt.

nhiệt nước cꢃp và không khí đốt.

• Giữ nhiệt đꢁ ống khói ở mức thꢃp nhꢃt có thể

• Nếu nhiệt đꢁ > 200⁰C khi đó ta phải lꢃy lại lượng nhiệt thải đã mꢃt

2) Tránh hiện tượng rò rỉ hơi.

3) Kiểm soát lượng không khí dư.

4) Tránh các tổn thꢃt nhiệt do bức xạ và đối lưu cꢀa hệ

thống nhiệt lò hơi.

5) Làm giảm các tổn thꢃt do cáu cặn và bꢂ hóng.

6) Tăng cường thu hꢂi nước ngưng.

7) Quá trình thay thế lò hơi.

8) Các giải pháp khác.

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

52

53

ĐH Bách Khoa TP.HCM

9

Quản lý và Sử dụng hiệu quả Năng lượng

ThS. Trần Công Binh

3.1 Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống nhiệt-lò hơi

Phần C: Nhận dạng cơ hꢇi vꢄ các giải pháp tiꢆt kiệm cho hệ thꢂng nhiệt lò hơi

2) Trꢀnh hiꢄn tượng rꢂ rꢃ hơi.

3) Kiểm soꢀt lượng không khí dư.

• Trong thực tế, cần mꢁt lượng khí dư để đảm bảo quá trình

cháy tối ưu. Mức đꢁ khí dư này có thể dao đꢁng tuỳ thuꢁc

thiết kế lò, loại lò, nhiên liệu và các biến số cꢀa quy trình.

• Các mức khí dư điển hình với các loại nhiên liệu khác

nhau

– Nhiên liệu là than: khí dư 15-50%

– Nhiên liệu là dầu: khí dư 15-20%

– Nhiên liệu là khí: khí dư 5-7%

– Nhiên liệu là gỗ: khí dư 20-25%

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

54

55

3.1 Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống nhiệt-lò hơi

Phần C: Nhận dạng cơ hꢇi vꢄ các giải pháp tiꢆt kiệm cho hệ thꢂng nhiệt lò hơi

4)Trꢀnh cꢀc tổn thꢁt nhiꢄt do bức xạ và đꢅi lưu của hꢄ thꢅng

nhiꢄt lꢂ hơi.

4)Trꢀnh cꢀc tổn thꢁt nhiꢄt do bức xạ và đꢅi lưu của hꢄ

thꢅng nhiꢄt lꢂ hơi.

• Vật liꢄu cꢀch nhiꢄt

– Tính dẫn nhiệt kém

– Được sử dụng trong các hệ thống để ngăn thꢃt thoát nhiệt

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

56

57

3.1 Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống nhiệt-lò hơi

Phần C: Nhận dạng cơ hꢇi vꢄ các giải pháp tiꢆt kiệm cho hệ thꢂng nhiệt lò hơi

5)Làm giảm cꢀc tổn thꢁt do cꢀu cặn trên bề mặt trao đổi nhiꢄt.

5) Làm giảm cꢀc tổn thꢁt do cꢀu cặn trên bề mặt trao đổi nhiꢄt.

•

Giải phꢀp đặt ra:

–

Tăng cường việc bảo trì, vệ sinh các bề mặt trao đổi nhiệt.

Nâng cao chꢃt lượng nước cꢃp cho quá trình sản xuꢃt hơi.

6) Tăng cường thu hồi nước ngưng.

–

Nước ngưng:

– Cần ít năng lượng hơn để chuyển thành hơi, so với nước lạnh

– Nước ngưng có chꢃt lượng cao, chi phí xử lý nước thꢃp hơn

– Nước ngưng cần được thu hꢂi làm nước cꢃp nếu:

Truyền nhiệt tốt.

Truyền nhiệt kém

Không bị lẫn nhiều tạp chꢃt cần xử lý

Lưu lượng nước nhiều và không cách xa lò hơi.

 Cứ tăng 6^OC nhiꢄt độ nước cꢁp = 1% nhiên liꢄu tiết kiꢄm trong lꢂ hơi

Bꢁ TĐN bị nghẽn

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

58

59

ĐH Bách Khoa TP.HCM

10

Quản lý và Sử dụng hiệu quả Năng lượng

ThS. Trần Công Binh

3.1 Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống nhiệt-lò hơi

Phần C: Nhận dạng cơ hꢇi vꢄ các giải pháp tiꢆt kiệm cho hệ thꢂng nhiệt lò hơi

• Cꢀc phương phꢀp thu hồi nước ngưng: Tùy theo hiện trạng

nhà máy mà ta áp dụng 1 trong 2 giải pháp sau

6)Tăng cường thu hồi nước ngưng:

a)Thu hồi nước ngưng ở ꢀp suꢁt khí quyển:

Nên tránh

Nên ꢈp dꢅng

Hơi

Nước ngưng

Hơi ngọn

Quy trình

170 ^o

C

8 bar

Nhiệt

Lꢂ hơi

Nước bổ

sung

Thải bỏ

Nước ngưng

HT không thu hꢂi nước ngưng

HT thu hꢂi nước ngưng

Nước bổ sung

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

60

61

3.1 Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống nhiệt-lò hơi

Phần C: Nhận dạng cơ hꢇi vꢄ các giải pháp tiꢆt kiệm cho hệ thꢂng nhiệt lò hơi

• Cꢀc phương phꢀp thu hồi nước ngưng:

b)Thu hồi nước ngưng ở ꢀp suꢁt cao:

7) Quꢀ trình thay thế lꢂ hơi.

•

Lò hơi cũ và làm việc với hiệu suꢃt kém.

Hơi

Không có khẳ năng đốt cháy được nhiên liệu thay thế rẻ tiền hơn.

Công suꢃt yêu cầu lớn hơn hoặc nhỏ hơn so với yêu cầu hiện tại.

Thông số thiết kế không phải ở điều kiện phụ tải lý tưởng.

Hơi, 8 bar

Nước bổ sung

Quy trình

Nhiệt

Lꢂ hơi

6 bar

8) Các giải phꢀp khꢀc.

•

Sử dụng hơi ở mức áp suꢃt thꢃp nhꢃt có thể được.

Nước ngưng

Tái sử dụng hơi áp suꢃt thꢃp.

Kiểm soát tốc đꢁ thay đổi cꢀa quạt, quạt gió và bơm.

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

62

63

3.2 Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống máy lạnh

Mục đích

• Tìm hiểu về hoạt đꢁng cꢀa hệ thống điều hòa không khí và

máy lạnh

• Phương pháp đánh giá hệ thống máy lạnh

• Nhꢄn dạng các tiềm năng tiết kiệm và giải pháp thực hiện

Nꢇi dung

• Giới thiệu hệ thống máy lạnh

• Các thông số đánh giá hệ thống lạnh

• Các giải pháp tiết kiệm cho hệ thống và ví dụ minh họa

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

64

65

ĐH Bách Khoa TP.HCM

11

Quản lý và Sử dụng hiệu quả Năng lượng

ThS. Trần Công Binh

3.2 Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống máy lạnh

Phần A: Giới thiệu hệ thꢂng máy lạnh

• Thế nào là điều hòa không khí và làm lạnh?

1. Các thiết bị chính trong hệ thống máy lạnh:

• Máy nén lạnh:

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

66

68

70

67

69

71

3.2 Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống máy lạnh

Phần A: Giới thiệu hệ thꢂng máy lạnh

1. Các thiết bị chính trong hệ thống máy lạnh:

• Thiết bị tiết lưu

•

Thiết bị ngưng tụ:

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

3.2 Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống máy lạnh

Phần A: Giới thiệu hệ thꢂng máy lạnh

1. Các thiết bị chính trong hệ thống máy lạnh:

• Thiết bị bay hơi:

2. Chu trình hoạt đꢁng cꢀa hệ thống làm lạnh:

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

ĐH Bách Khoa TP.HCM

12

Quản lý và Sử dụng hiệu quả Năng lượng

ThS. Trần Công Binh

3.2 Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống máy lạnh

Phần A: Giới thiệu hệ thꢂng máy lạnh

2. Chu trình hoạt đꢁng cꢀa hệ thống làm lạnh:

3. Các loại môi chꢃt lạnh được sử dụng trong hệ thống lạnh:

• Dưới đây thể hiện vòng trao đổi nhiệt điển hình trong

hệ thống lạnh sử dụng Chiller giải nhiệt nước:

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

72

73

3.2 Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống máy lạnh

Phần A: Giới thiệu hệ thꢂng máy lạnh

3. Các loại môi chꢃt lạnh được sử dụng trong hệ thống lạnh:

•

Bảng 1 tóm tắt các đặc tính cꢀa những chꢃt làm lạnh và bảng 2

nêu hiệu suꢃt cꢀa chúng:

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

74

75

3.2 Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống máy lạnh

Phần B: Các thông sꢂ đánh giá hệ thꢂng máy lạnh

1. Đánh giá dây chuyền làm lạnh:

2. Đánh giá hệ thống điều hòa không khí:

•

Công suꢃt lạnh:

• Đối với thiết bị điều hoà không khí, lưu lượng

không khí ở bꢁ giàn quạt lạnh (FCU) hoặc thiết

bị xử lý không khí (AHU) có thể được đo bằng

phong tốc kế. Khi đó tải lạnh sẽ được tính theo

công thức:

KW = Q x⋅Cp x⋅ (t_i– t₀)

•



Mức tiêu thụ năng lượng riêng hay Hệ số hiệu suꢃt:

Mức tiêu thụ năng lượng riêng.

Hệ số hiệu suꢃt COP: được xác định bởi công thức

COP_Carnot= T_e/ (T_c- T_e)

Hay

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

76

77

ĐH Bách Khoa TP.HCM

13

Quản lý và Sử dụng hiệu quả Năng lượng

ThS. Trần Công Binh

3.2 Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống máy lạnh

Phần B: Các thông sꢂ đánh giá hệ thꢂng máy lạnh

Phần C: Các giải pháp tiꢆt kiệm cho hệ thꢂng

1. Các giải pháp tiết kiệm cho hệ thống làm lạnh:

3. Các lưu ý khi đánh giá hiệu suꢃt cꢀa hệ thống máy lạnh:

• Thiết bị đo đạc:

•

Sử dụng máy nén hiệu quả năng lượng trong hệ thống lạnh.

Lựa chọn và thay thế môi chꢃt lạnh.

Tối ưu hóa thiết bị ngưng tụ và thiết bị bay hơi cꢀa hệ thống.

Giải pháp bảo trì, bảo dưỡng hiệu quả hệ các thiết bị trao đổi

nhiệt cũng là mꢁt cơ hꢁi tiết kiệm năng lượng tiêu thụ cho hệ

thống làm lạnh.

• Trạng thái hoạt đꢁng cꢀa hệ thống

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

78

79

3.2 Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống máy lạnh

Phần C: Các giải pháp tiꢆt kiệm cho hệ thꢂng

• Tối ưu hóa thời gian vꢄn hành cꢀa hệ thống

Ví dụ điển hình là ứng dụng hệ thống tích trữ lạnh

cho hệ thống điều hòa không khí trung tâm:

• Tối ưu hóa thời gian vꢄn hành cꢀa hệ thống.

Bảng kết tính toán tiết kiệm khi sử dụng hệ thống trữ lạnh:

Chꢁ giải

Điện năng tiêu thụ của hệ thống làm lạnh nước giải nhiệt

Giờ cao điểm (9h30-11h30) và (17h-20h)

Sꢂ liệu

Đơn vị

kW_e

Hours

257

5

6

Giờ thấp điểm (22h-4h)

Giờ bình thường (7h-9h30),(11h30-17h) và (20h-22h)

Điện năng tiêu thụ của hệ thống nước lạnh lúc cao điểm

COP của hệ thống Chiller nước giải nhiệt

10

1,284 kWh_elec

3

Công suất lạnh của hệ thống Chiller

770 kW_ther

3,851 kWh_ther

4,813 kWh_ther

802 kW_ther

3

Năng suất lạnh cần thiết của Chiler vào giờ cao điểm

Năng suất lạnh cần thiết của Chiller mới vào lúc thấp điểm

Công suất lạnh của Chiller mới

Hệ số COP của hệ thống Chiller mới

Công suất tiêu thụ điện của Chiller mới

267 kW_elec

Chi phí tiêu thụ điện năng mꢆi ngày của hệ thống Chiller cũ

Chi phí tiêu thụ điện năng mꢆi ngày của hệ thống Chiller mới

Chi phí tiết kiệm mꢆi ngày khi sử dụng hệ thống trữ lạnh

Chi phí tiết kiệm hàng năm khi sử dụng hệ thống trữ lạnh

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

7,585,485

5,061,803

2,523,682

VND

859,108,586

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

80

81

3.2 Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống máy lạnh

Phần C: Các giải pháp tiꢆt kiệm cho hệ thꢂng

• Nâng cao nhꢄn thức tiết kiệm cho mọi người

• Các giải pháp khác

Bảo ôn lạnh

Che chắn xung quanh

Giảm thiểu tải nhiệt

• Tối ưu hóa hệ thống bơm cꢃp nước lạnh, nước giải nhiệt.

Ví dụ minh họa hệ thống bơm trước và sau khi sử dụng biến

tần.

Controller

P

Bom

1

2

3

4

VSD

39%

Bom

1

2

3

4

P

100%

0%

Kiểm tra và xử lí kịp thời khi phát hiện rò rỉ và các

sự cố khác.

0%

P

Du phong

Su dung

Du phong

Su dung

P

Cam bien

ap suat

52%

61%

100%

P

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

82

83

ĐH Bách Khoa TP.HCM

14

Quản lý và Sử dụng hiệu quả Năng lượng

ThS. Trần Công Binh

Trần Công Binh

Tꢄi liệu tham khảo

GV ĐH Bách Khoa TP.HCM

Phone: 0908 468 100

Tꢄi liꢀu tham khꢊo:

Email: tcbinh@hcmut.edu.vn

binhtc@yahoo.com

[1] Barney L. Capehart,Wayne C. Turner, William J. Kennedy, Guide to Energy

Management, The Fairmont Press, 2003

Website: www4.hcmut.edu.vn/~tcbinh

[2] Wayne C. Turner, Steve Doty, Energy Management Handbook, The Fairmont

Press and Taylor & Francis Ltd., 2006

[3] Richard A. Panke, Energy Management Systems and Direct Digital Control,

The Fairmont Press, Inc, Marcel Dekker, Inc, 2002

[4] Gilbert A. McCoy, Todd Litman, John G. Douglass, Energy-Efficient Electric

Motor Selection Handbook, Washington State Energy Office Olympia, 1993.

[5] Gilbert A. McCoy, John G. Douglass, Energy Management for Motor Driven

Systems, Washington State University, 2000.

[6] Energy Efficiency, Schneider Electric, 2012.

TB

[7] Dự án nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trong các doanh nghiệp nhỏ và

vꢅa Việt Nam – PECSME.

85

Quản lý và Sử dụng Năng lượng

84

ĐH Bách Khoa TP.HCM

15

Bài giảng Quản lý và sử dụng năng lượng - Chương 7: Quản lý sử dụng hiệu quả năng lượng cho hệ thống khí nén, máy ép, HVAC - Trần Công Binh