GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO HỆ THỐNG NỒI HƠI NHIỆT THỪA TẠI CÔNG TY LUYỆN ĐỒNG LÀO CAI KS PHẠM ANH HẢI KS PHẠM THANH LIÊM KS TRẦN TRUNG HIẾU Viện Khoa học Công nghệ Mỏ-Vinacomin Triển khai chương trình sử dụng lượng tiết kiệm hiệu Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam năm 2010, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin tiến hành kiểm toán lượng Công ty Luyện đồng Lào Cai Theo kết kiểm toán lượng, thiết bị nồi nhiệt thừa hoạt động môi trường khắc nghiệt (tiếp xúc với khói nhiệt độ cao, có chứa SOx, NOx, bề mặt giàn ống nhận nhiệt bám bụi nhiều) nên hiệu suất hấp thụ nhiệt đầu vào thấp Vì vậy, việc nâng cao hiệu suất sử dụng lượng (nhiệt đầu ra) nồi vấn đề doanh nghiệp đặc biệt quan tâm Giới thiệu hệ thống nồi nhiệt thừa Trước đưa vào lò SKS quặng đưa tới phân xưởng chuẩn bị, quặng trộn liệu với tỉ lệ cụ thể với thành phần tinh quặng đồng, trợ dung (như đá thạch anh), than liệu phản hồi (chính thành phần từ xỉ lò SKS đưa tuyển lại) Hỗn hợp pha trộn với tỉ lệ định đưa qua hệ thống băng tải đưa tới bunke chứa, từ máy nạp liệu đĩa nạp liệu rung nguyên liệu đưa tới băng tải từ số tới số để cấp tới lò SKS Để trì cháy cho lò SKS, thành phần nguyên liệu cấp vào có Oxy, khí nén dầu DO (sử dụng cần gia nhiệt thêm cho lò trì nhiệt độ lò) Sản phẩm lò SKS Sten - nguyên liệu đưa tới Lò chuyển với hàm lượng 45% Cu, xỉ lò đem tuyển lại (a) (b) Hình 1.1 Hệ thống lò chuyển SKS a) Lò SKS, b) Dàn ống sinh trao đổi nhiệt Khói lò SKS dùng để tận dụng nồi nhiệt thừa (xem hình 1.2), nhiệt độ khói lò sau khỏi lò SKS khoảng 8070C Nồi nhiệt thừa (bộ trao đổi nhiệt) cấu tạo gồm ống sinh lắp đường ống khói lò SKS, ống sinh chia làm phần với tên gọi trao đổi nhiệt xạ trao đổi nhiệt đối lưu Nước lạnh sau làm mềm xử lý oxy bơm cấp vào bao hơi, bao hoạt động bình thường lượng nước bổ xung phụ thuộc vào mức nước bao hơi.Trong bao gồm có thành phần nhiệt bão hòa nước, nhiệt bão hòa đưa qua phục vụ sản xuất sinh hoạt đặt biệt để phục vụ phân xưởng điện phân, xử lý bùn dương cực kho dầu qua hệ thống ống góp phân phối Để trì nhiệt độ áp suất bao (nhiệt độ khoảng 3000C, áp suất 20kg/cm2), nước bao bơm tuần hoàn vào giàn ống sinh trao đổi để nhận nhiệt từ khói lò, sau qua trao đổi nhiệt nước thành bão hòa lên bao hơi, bão hòa ngưng tụ phần thành nước phần Hệ thống quạt khói (hai quạt 110kW hoạt động luân phiên) tạo nên áp suất âm chụp khói lò SKS, có áp suất âm khói lò hút qua trao đổi nhiệt với tốc độ hợp lý để giàn ống nhận nhiệt hiệu nhất, đảm bảo nhiệt độ đầu khói lò 380oC±200C Hình 1.2 Lưu trình công nghệ nồi nhiệt thừa Dòng khói khỏi trao đổi nhiệt sau trao đổi nhiệt xử lý hệ thống lọc bụi tĩnh điện nhằm thu lại lượng bụi lẫn khói lò, đưa sang sản xuất Axít (nhiệt độ lúc khoảng 3800C) 2 Đề xuất giải pháp tiết kiệm lượng cho hệ thống nồi nhiệt thừa 2.1 Bảo ôn bao nồi nhiệt thừa Theo kết kiểm toán, lớp vỏ bọc bảo ôn bao bị hỏng gây thất thoát nhiệt năng, giảm hiệu suất sinh hơi, ảnh hưởng tới môi trường làm việc xung quanh nóng tỏa từ bao Ngoài ra, không khí có lẫn khí SO2 với nước tạo lượng a xít làm cho vỏ bao bị ăn mòn, giảm tuổi thọ thiết bị dẫn đến chi phí bảo dưỡng đầu tư tăng lên, hiệu sử dụng thiết bị giảm Vị trí hỏng bảo ôn bao Hình 2.1 Bao nồi nhiệt thừa Giải pháp đề xuất cho khâu tiến hành bọc bảo ôn bao bảo dưỡng toàn thiết bị phụ trợ kèm ống thủy, đồng hồ áp suất nhiệt độ Dưới phần tính toán tiềm tiết kiệm lượng với giải pháp bảo ôn vỏ bọc bao tránh thất thoát nhiệt (bảng 2.1) Bảng 2.1 Tiềm tiết kiệm áp dụng giải pháp bảo ôn bao TT Đại lượng Kí hiệu Đơn vị Kết trước sau Dữ liệu sở 1.1 Chiều dài bao l m 4,1 4,12 1.2 Đường kính bao d m 1,4 1,42 1.3 Diện tích bề mặt bao F m2 18,02 18,37 1.4 Nhiệt độ vách bao tw 190 40 1.5 Nhiệt độ môi trường tf 30 30 1.6 Nhiệt độ trung bình tm 110 35 1.7 Độ chênh nhiệt độ ∆t 160 10 C C C C 1.8 Nhiệt lượng tổn thất môi trường Q W 11.648 3.041 Tiềm tiết kiệm 2.1 Nhiệt lượng tổn thất tính theo Qt kJ/h 41.933 10.948 2.2 Số vận hành năm h 8322 8322 2.3 Nhiệt trị dầu Qtlv kJ/kg 42.500 42.500 2.4 Tổn thất dầu năm Bt kg 8.210,936 2.143,669 2.5 Lượng dầu tiết kiệm năm kg 6.067,267 2.6 Lượng dầu tiết kiệm năm Lít 6.973,870 2.7 Giá nhiên liệu 2.8 Tiền tiết kiệm năm 1000 đồng 73.226 2.9 Chi phí đầu tư 1000 đồng 36.549 1000 đồng/lít Thời gian hoàn vốn năm 10,5 0.49 2.2 Giải pháp tiết kiệm điện cho hệ thống quạt khói nồi nhiệt thừa Giới thiệu hệ thống quạt hút sử dụng Thông số thiết kế quạt khói Công suất: 110kW Lưu lượng: 68120m3/h Áp suất: 3062pa Hiện hệ thống quạt hút hoạt động bình thường, thực hút khói đầu lò SKS lò Chuyển, chu trình hoạt động hai lò không giống nên việc vận hành quạt phải tương ứng với việc vận hành lò Hiện quạt điều chỉnh tốc độ phương pháp thủ công, điều chỉnh tốc độ động cách điều chỉnh chiết áp biến tần Khi lò SKS chạy tốc độ biến tần đặt 30Hz, lò Chuyển lò SKS chạy tần số chuyển lên đặt tần số 45Hz Tần số chọn mốc 30Hz 40Hz dựa vào kinh nghiệm, tốc độ chọn cho tượng khói đầu ống khói Do việc điều chỉnh tốc độ không tự động liên tục nên hiệu kinh tế đem lại có chưa phải tối đa Giải pháp điều chỉnh tốc độ quạt tự động: Vùng làm việc quạt hút phía trước quạt, hiệu suất quạt đạt việc tạo áp suất âm phía trước Do việc điều chỉnh tốc độ quạt phải dựa nguyên tắc tạo áp suất âm lớn cho không khí đủ lưu thông Sơ đồ nguyên tắc điều khiển xem hình 2.2 đây: Hình 2.2 Sơ đồ nguyên tắc điều khiển Nguyên lý hệ thống: Cảm biến áp suất đưa tín hiệu áp suất liên tục lên đồng hồ áp suất Trong đồng hồ áp suất thực phân tích giá trị áp suất tại, thực đối chiếu áp suất với giá trị đặt (thuật toán PID) Khi áp suất âm nhỏ giá trị đặt tức quạt quay nhanh tạo áp suất âm nhỏ hơn, đồng hồ đưa tín hiệu sang biến tần lệnh giảm tần số đầu (khi giảm tần số đầu động quạt hút chạy chậm lại), áp suất âm lớn giá trị đặt trình lệnh cho biến tần tăng tần số cấp cho động Tính toán tiềm tiết kiệm Bảng 2.2 Tính toán tiết kiệm tiếng sử dụng Vị trí đo đếm Trước lắp thiết bị tiết kiệm Sau lắp thiết bị tiết kiệm % Hiệu Pđc Hiệu Tiết Pđm Ptb Pdc f Ptthụ Tải suất sau suất kiệm kW kW h% kW Hz kW h% kW kW 19,1 110,00 22,39 20,35 85,50 30,00 11,49 91,00 12,62 9,77 Quạt khói Bảng 2.3 Tính toán tiết kiệm năm thời gian hoàn vốn P Tiết kiệm (kW) Thời gian máy chạy ngày ( giờ) Thời gian hoạt động năm (ngày) Tổng điện tiết kiệm (kWh) Tổng tiền điện tiết kiệm (1000 đồng) Dự kiến đầu tư (1000 đồng) Thời gian hoàn vốn (năm) 9,77 24 356 83.474 83.474 8.190 0,10 2.3 Giải pháp thay động bơm nước nóng (bơm tuần hoàn bao hơi) bơm dung dịch ăn mòn hóa học cao, bơm axit bơm từ tính Cấu tạo bơm từ tính: Bơm từ chia làm khoang riêng rẽ, khoang động buồng bơm 2, hai khoang có khoảng tiếp giáp làm vật liệu dẫn từ, khoang động có roto nam châm vĩnh cửu 4, buồng bơm có cánh bơm nam châm vĩnh cửu (xem hình 2.3) Hình 2.3 Cấu tạo bơm từ Nguyên tắc hoạt động: Khi roto quay kéo theo nam châm vĩnh cửu quay theo, nam châm vĩnh cửu liên kết với lực từ, nam châm quay kéo theo nam châm quay, cánh bơm gắn liền với nam châm nên quay theo Ưu điểm + Do kết cấu kiểu khoang liên kết với lực từ nên dung dịch buồng bơm sang khoang động cơ, khoang động làm kín hoàn toàn + Kết cấu chống ăn mòn đơn giản phụ thuộc vào vật liệu làm buồng bơm không cần secmăng làm kín kết cấu bơm chuyền thống Nhược điểm + Momem cản cánh bơm nhỏ phụ thuộc vào lực từ liên kết nam châm + Lưu lượng áp suất bơm nhỏ Ước tính tiềm tiết kiệm: Bảng 2.4 Ước tính tiềm tiết kiệm Nội dung Tiền (1000 đồng) Đầu tư bơm từ (kiểu mới) 40.000 Tiết kiệm chi phí bảo dưỡng 600 Tiết kiệm chi phí thay bơm (kiểu cũ) 20.000 Tồng tiền tiết kiệm 20.600 Thời gian hoàn vốn (năm) 1,94 Kết luận Qua kết kiểm toán lượng Công ty Luyện đồng Lào Cai chi phí tiết kiệm lượng cho áp dụng giải pháp cho hệ thống nồi nhiệt thừa khoảng 177,29 triệu đồng/năm, chi phí đầu tư khoảng 84,73 triệu đồng Với việc áp dụng giải pháp tiết kiệm đề xuất Công ty giảm tiêu thụ lượng, qua nâng cao hiệu sản xuất giảm chi phí sản xuất sản phẩm Bảng 3.1 Thống kê chi phí đầu tư tiền tiết kiệm TT Chi phí đầu tư (1000 đồng) Hạng mục Tiết kiệm lượng cho nồi nhiệt thừa Tự động điều chỉnh tốc độ Thay bơm từ Tổng cộng 36.549 8.190 40.000 84.739 Tiền tiết kiệm (1000 đồng) 73.226 83.474 20.600 177.30 Với hiệu đem lại rõ ràng giải pháp đề xuất bọc bảo ôn vỏ bao nồi nhiệt thừa, Công ty tiến hành áp dụng giải pháp thiết bị hoạt động ổn định, môi trường làm việc xung quanh cải thiện, nâng cao tuổi thọ thiết bị hiệu làm việc toàn Công ty Tài liệu tham khảo - Báo cáo kiểm toán lượng Công ty Luyện đồng Lào Cai Viện KHCN Mỏ - Vinacomin 2010 - Phạm Lê Dần, Nguyễn Công Hân Công nghệ lò mạng nhiệt 2007 - Hoàng Đình Tín Truyền nhiệt tính toán thiết bị trao đổi nhiệt 2007 - Đặng Văn Đào Kỹ Thuật Điện.1994 ... bảo ôn bao TT Đại lượng Kí hiệu Đơn vị Kết trước sau Dữ liệu sở 1.1 Chiều dài bao l m 4,1 4,12 1.2 Đường kính bao d m 1,4 1,42 1.3 Diện tích bề mặt bao F m2 18,02 18,37 1.4 Nhiệt độ vách bao tw... đối lưu Nước lạnh sau làm mềm xử lý oxy bơm cấp vào bao hơi, bao hoạt động bình thường lượng nước bổ xung phụ thuộc vào mức nước bao hơi.Trong bao gồm có thành phần nhiệt bão hòa nước, nhiệt bão... Bảo ôn bao nồi nhiệt thừa Theo kết kiểm toán, lớp vỏ bọc bảo ôn bao bị hỏng gây thất thoát nhiệt năng, giảm hiệu suất sinh hơi, ảnh hưởng tới môi trường làm việc xung quanh nóng tỏa từ bao Ngoài