NGHIÊN CỨU CÁC BIỆN PHÁP SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ TẠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN PHẢ LẠI 2 LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN VỀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG HIỆU QUẢ VÀ TIẾT KIỆM TẠI CÁC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN...5 1.1.. Kinh nghiệm sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả của các nhà máy nh

LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo: PGS.TS Nguyễn Cảnh Nam – người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành luận

văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa Đào tạo Sauđại học – Trường Đại học Điện lực đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trongquá trình học tập và làm luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, các kỹ thuật viên, các đồngnghiệp tại Công ty Cổ phần Nhiệt điện Phả Lại đã cung cấp tài liệu, nhiệt tìnhhướng dẫn tôi trong quá trình khảo sát thực tế

Sau cùng tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình đã luôn tạo điềukiện tốt nhất cho tôi trong quá trình học tập cũng như thực hiện luận văn

Trong quá trình làm luận văn không thể tránh khỏi thiếu sót, tôi rấtmong nhận được sự đóng góp, bổ sung của hội đồng chấm luận văn tốtnghiệp, ý kiến của bạn bè và đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện hơn

Hà Nội, ngày 29 tháng 8 năm 2014

Tác giả

Nguyễn Minh Đức

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới

sự hướng dẫn của thầy giáo: PGS.TS Nguyễn Cảnh Nam Tôi cũng xin camđoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cám ơn vàcác trích dẫn trong luận văn này đã được chỉ rõ nguồn gốc

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu và mục đích nghiên cứu của luận văn 2

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

4 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 3

5 Phương pháp nghiên cứu 3

6 Kết quả và đóng góp mới của luận văn 3

7 Kết cấu nội dung luận văn 4

CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN VỀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG HIỆU QUẢ VÀ TIẾT KIỆM TẠI CÁC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN 5

1.1 Năng lượng 5

1.1.1 Khái niệm năng lượng 5

1.1.2 Phân loại năng lượng 6

1.1.3 Sự bảo toàn và chuyển hóa năng lượng 8

1.2 Lý thuyết về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả 8

1.2.1 Khái niệm sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả 8

1.2.2 Lợi ích của sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả 9

1.2.3 Các giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả 10

1.2.4 Phương pháp đánh giá sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả 12

1.3 Nguyên lý hoạt động của nhà máy nhiệt điện đốt than 16

1.3.1 Khái niệm và phân loại nhà máy nhiệt điện đốt than 16

1.3.2 Công nghệ sản xuất điện trong nhà máy nhiệt điện than 17

1.3.3 Chuyển hóa và sử dụng năng lượng trong NMNĐ than 23

1.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả sử dụng năng lượng trong các

nhà máy nhiệt điện than 26

1.4 Phương pháp luận kiểm toán năng lượng 27

1.4.1 Khái niệm kiểm toán năng lượng 27

1.4.2 Các bước kiểm toán năng lượng 27

1.4.3 Thiết bị kiểm toán năng lượng 30

1.5 Kinh nghiệm sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả của các nhà máy nhiệt điện than trong nước 31

1.5.1 Đối với các dự án nhiệt điện mới 31

1.5.2 Đối với các nhà máy đang vận hành 32

1.6 Tổng quan các công trình nghiên cứu có liên quan đến đề tài luận văn 33

Kết luận chương 1 34

CHƯƠNG II THỰC TRẠNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TẠI DÂY CHUYỀN 2 CÔNG TY CỔ PHẦN NHIỆT ĐIỆN PHẢ LẠI 35

2.1 Tổng quan về Công ty Cổ phần Nhiệt điện Phả Lại 35

2.1.1 Quá trình hình thành và phát triển 35

2.1.2 Tổng quan kết quả hoạt động kinh doanh từ 2010 - 2014 37

2.2 Giới thiệu các hệ thống thiết bị chính của Dây chuyền 2 Công ty Cổ phần Nhiệt điện Phả Lại 37

2.2.1 Khái quát công nghệ 37

2.2.2 Thiết bị lò hơi 40

2.2.3 Thiết bị Tuabin 48

2.2.4 Hệ thống khói gió 55

2.2.5 Hệ thống nghiền than 58

2.2.6 Hệ thống gom tro – thải xỉ 63

2.3 Một số thực trạng vận hành dây chuyền 2 Công ty Cổ phần Nhiệt

điện Phả Lại 71

2.3.1 Sự suy giảm nhiệt độ nước cấp 71

2.3.2 Vấn đề tồn tại ở bộ sấy không khí 74

2.3.3 Thực trạng ở hệ thống gom tro thải xỉ 76

Kết luận chương 2 78

CHƯƠNG III ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ CHO DÂY CHUYỀN 2 CÔNG TY CỔ PHẦN NHIỆT ĐIỆN PHẢ LẠI 79

3.1 Định hướng phát triển đến năm 2020 của Công ty Cổ phần Nhiệt điện Phả Lại 79

3.2 Đề xuất giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả cho Dây chuyền 2 80

3.2.1 Mục tiêu, yêu cầu 80

3.2.2 Đề xuất giải pháp 81

3.2.2.1 Giải pháp vệ sinh bề mặt trao đổi nhiệt các bình gia nhiệt cao áp 81 3.2.2.2 Giải pháp tăng xả tro khô, giảm tối đa xả tro ướt 84

3.2.2.3 Một số giải pháp khác 86

3.2.3 Hiệu quả bảo vệ môi trường các đề xuất đem lại 88

Kết luận chương 3 89

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90

TÀI LIỆU THAM KHẢO 92

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Quy đổi năng lượng 16

Bảng 2.1: Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của Công ty từ năm 2010 tới 2014 37

Bảng 2.2: Đặc tính kỹ thuật của lò hơi 40

Bảng 2.3: Đặc tính kỹ thuật của than 41

Bảng 2.4: Đặc tính kỹ thuật của dầu FO 42

Bảng 2.5: Thông số chính của Tuabin 49

Bảng 2.6: Thông số hơi trích tuabin 53

Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật của bình ngưng 54

Bảng 2.8: Thông số các thiết bị chính trong hệ thống khói gió 56

Bảng 2.9: Thông số của máy nghiền than 62

Bảng 2.10: Thông số vận hành của bộ sấy không khí 75

Bảng 3.1: Thông số nước cấp trung bình cả 2 tổ máy dây chuyền 2 (năm 2003 và 2015) 83

Bảng 3.2: Số liệu sản lượng tro bay trong 1 ngày 85

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Các bước phân tích kinh tế - kỹ thuật giải pháp sử dụng năng lượng

hiệu quả 13

Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý cơ bản của NMNĐ ngưng hơi 18

Hình 1.3: Đồ thị I-s thể hiện chu trình nhiệt 20

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý NMNĐ có trích hơi hồi nhiệt 21

Hình 1.5: Đồ thị T-s NMNĐ có Quá nhiệt trung gian 22

Hình 1.6: Sơ đồ các bước thực hiện kiểm toán năng lượng 27

Hình 2.1: Sơ đồ khối quá trình công nghệ của dây chuyền 39

Hình 2.2: Bản thể lò hơi 47

Hình 2.3: Sơ đồ nhiệt chi tiết tuabin 270T-422/423 52

Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống khói gió 56

Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý hệ thống nghiền than 60

Hình 2.6: Sơ đồ thoát xỉ đáy lò 65

Hình 2.7: Sơ đồ gom tro bay 66

Hình 2.8: Sơ đồ các bơm thải xỉ trạm bơm 68

Hình 2.9: Sơ đồ hệ thống nước cấp và các bình GNC 71

Hình 2.10: Đồ thị thể hiện sự suy giảm nhiệt độ nước cấp ở tải 275MW 73

Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý bộ sấy không khí 74

Hình 2.12: Xả ướt tro bay 77

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Như chúng ta đã biết, điện năng là một trong những yếu tố đầu vàoquan trọng của nhiều quá trình sản xuất, là một trong những nguồn lực thenchốt thúc đẩy sự phát triển của xã hội đối với mọi quốc gia Theo “Quy hoạchphát triển điện lực Quốc gia giai đoạn 2011 – 2020 có xét đến năm 2030” (gọitắt là “Quy hoạch điện VII”) phê duyệt theo Quyết định số 1208/QĐ-TTgngày 21/7/2011 của Thủ tướng Chính phủ, tỷ trọng nguồn nhiệt điện thanngày càng gia tăng

Định hướng đến năm 2020: công suất các nhà máy nhiệt điện than là36.000 MW, chiếm 48% công suất nguồn, sản lượng điện sản xuất 156 tỷkWh chiếm 46,8% tổng sản lượng điện sản xuất, nhu cầu than 67,3 triệu tấn

Triển vọng đến năm 2030: công suất các nhà máy nhiệt điện than là75.748,8 MW chiếm 51,6% công suất nguồn, sản lượng điện sản xuất 391,98

tỷ kWh chiếm 56,4% cơ cấu nguồn, nhu cầu than lên tới 171 triệu tấn

Mặc dù chi phí nhiên liệu than cao hơn thuỷ điện, nhưng xét về tính ổnđịnh nhiệt điện chạy than vẫn được lựa chọn So với các nguồn năng lượngkhác thì với nguồn dự trữ lớn và chi phí nhiên liệu thấp, than vẫn giữ vai tròchính, bởi vậy nhu cầu sử dụng than để đáp ứng cho công cuộc tăng trưởngkinh tế ngày càng tăng Nhưng cũng không thể phủ nhận vấn đề là: việc sửdụng năng lượng, nhất là than đá trong các nhà máy nhiệt điện đốt than chưatiết kiệm, hiệu quả còn thấp và những hậu quả khi sử dụng than để sản xuất rađiện năng, đặc biệt là trong hoàn cảnh cả nhân loại đang phải gồng mình khắcphục những hậu quả của biến đổi khí hậu mà nguyên nhân chiếm tỉ trong lớn

là do sự phát thải CO2, SOx, NOx từ các nhà máy nhiệt điện than Chưa kể đểthực hiện Quy hoạch điện 7, trong thời gian tới nước ta phải nhập khẩu rấtnhiều than từ nước ngoài Bởi vậy việc nâng cao hiệu quả quá trình sản xuất

của các nhà máy nhiệt điện chạy than là vô cùng cần thiết để giảm chi phí vậnhành, giảm phát thải những khí có hại ra môi trường.

Với sự định hướng, dẫn dắt của thầy giáo hướng dẫn và sự nhận thứccủa bản thân về tính cấp thiết của vấn đề nâng cao hiệu quả sử dụng nănglượng trong các nhà máy nhiệt điện than, tôi đã tiếp cận vấn đề này trong quátrình được làm việc, khảo sát tại Công ty Cổ phần Nhiệt điện Phả Lại Bởi vậytôi đã lựa chọn đề tài: “NGHIÊN CỨU CÁC BIỆN PHÁP SỬ DỤNG NĂNGLƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ TẠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN PHẢLẠI 2” làm đề tài cho luận văn thạc sĩ của mình

2 Mục tiêu và mục đích nghiên cứu của luận văn

Đưa ra các giải pháp có căn cứ khoa học và tính khả thi sử dụng nănglượng tiết kiệm và hiệu quả cho dây chuyền 2 Nhà máy nhiệt điện Phả Lạinhằm góp phần nâng cao hiệu quả kinh doanh của Công ty Cổ phần Nhiệtđiện Phả Lại và giảm thiểu ô nhiễm môi trường cũng như sử dụng hợp lýnguồn tài nguyên than

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu nêu trên nhiệm vụ nghiên cứu gồm có:

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết và kinh nghiệm thực tiễn về sử dụng nănglượng hiệu quả và tiết kiệm tại các nhà máy nhiệt điện than nhằm xâydựng cơ sở phương pháp luận phân tích, đánh giá thực trạng và thamkhảo kinh nghiệm đề xuất giải pháp cho dây chuyền 2 Nhà máy nhiệtđiện Phả Lại

- Phân tích đánh giá thực trạng sử dụng năng lượng tại dây chuyền 2Công ty CP nhiệt điện Phả Lại, làm rõ những tổn thất, nguyên nhân vàtiềm năng tiết kiệm và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng

- Đề xuất một số giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả và tiết kiệm chodây chuyền 2 Công ty CP nhiệt điện Phả Lại

4 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Sử dụng năng lượng và giải pháp nâng cao hiệuquả sử dụng năng lượng trong nhà máy nhiệt điện than

- Phạm vi nghiên cứu:

o Về không gian: trong Dây chuyền 2 Nhà máy nhiệt điện Phả Lại

o Về thời gian: Số liệu về tình hình sử dụng năng lượng tại dây chuyền

2 Nhà máy nhiệt điện Phả Lại từ năm đến năm 2014

5 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài luận văn được nghiên cứu giải quyết trên cơ sở kết hợp nghiêncứu lý thuyết và khảo sát thực tế, đồng thời sử dụng các phương pháp chuyênmôn sau:

- Phương pháp thống kê, phân tích, so sánh

- Phương pháp thu thập số liệu trực tiếp: Thu thập tài liệu, số liệu về

dây chuyền máy nghiền than

- Phương pháp thu thập số liệu, tài liệu gián tiếp: Những số liệu gián

tiếp là những số liệu thu thập từ những nguồn khác nhau như số liệu của cácđơn vị tư vấn, các cơ quan nghiên cứu và tài liệu liên quan khác

- Trên cơ sở các số liệu thu thập đó tính toán các chỉ tiêu phục vụ chomục đích nghiên cứu

- Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia

6 Kết quả và đóng góp mới của luận văn

Luận văn đã đạt được những kết quả và đóng góp mới sau đây:

 Hệ thống hóa cơ sở lý luận và kinh nghiệm thực tế về sử dụng nănglượng hiệu quả và tiết kiệm trong các nhà máy nhiệt điện chạy than

 Phân tích, đánh giá thực trạng sử dụng năng lượng tại Dây chuyền 2Nhà máy nhiệt điện Phả Lại, qua đó làm rõ những tồn tại, bất cập vànguyên nhân

 Đã đề xuất được một số giải pháp có căn cứ khoa học và tính khả thi sửdụng năng lượng hiệu quả và tiết kiệm cho dây chuyền 2 Nhà máynhiệt điện Phả Lại.

Kết quả nghiên cứu của luận văn có ý nghĩa đối với khoa học quản lýnăng lượng và có giá trị tham khảo cho Công ty CP nhiệt điện Phả Lại và cácnhà máy nhiệt điện chạy than trong nước Ngoài ra, có thể dùng làm tài liệu thamkhảo cho học tập, giảng dạy và nghiên cứu trong lĩnh vực quản lý năng lượng

7 Kết cấu nội dung luận văn

Nội dung luận văn, ngoài phần Mở đầu, Kết luận và Tài liệu thamkhảo, gồm 3 chương như sau:

Chương 1 Cơ sở lý thuyết và kinh nghiệm thực tiễn về sử dụng năng

lượng hiệu quả và tiết kiệm tại các nhà máy nhiệt điện than

Chương 2 Thực trạng sử dụng năng lượng tại dây chuyền 2 Công ty

CP nhiệt điện Phả Lại

Chương 3 Đề xuất một số giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả và

tiết kiệm cho dây chuyền 2 Công ty CP Nhiệt điện Phả Lại

CHƯƠNG I

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN VỀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG HIỆU QUẢ VÀ TIẾT KIỆM TẠI CÁC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN 1.1 Năng lượng

Qua quá trình hình thành và lịch sử phát triển của nhân loại có thể thấynăng lượng có vai trò vô cùng quan trọng Đối với đời sống con người và sựphát triển xã hội nói chung

Từ thời sơ khai khi mới tiến hóa từ vượn người, tổ tiên loài người đãbiết sử dụng lửa để nấu chín thức ăn, sưởi ấm ; rồi tiến tới sử dụng nănglượng để rèn đúc công cụ lao động Đặc biệt khi con người bước vào cuộccách mạng công nghiệp thì nhu cầu tiêu thụ năng lượng tăng đột biến cả về sốlượng cũng như các dạng và nguồn năng lượng

Có thể nói năng lượng không thể thiếu trong nhu cầu sinh hoạt của conngười hiện nay và năng lượng là đầu vào của mọi nền kinh tế

1.1.1 Khái niệm năng lượng

Dưới các góc độ khác nhau có các khái niệm khác nhau về năng lượng

Ví dụ như:

- Năng lượng là đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng sinh công củamột vật

- Năng lượng là đại lượng có thể làm thay đổi trạng thái của một vật,

có thể sinh công hoặc thay đổi nhiệt độ của vật đó

- Năng lượng là độ đo định lượng chung cho mọi dạng vận động khácnhau của vật chất

- Năng lượng là một phạm trù vật chất mà ứng với một quá trình nào đó

có thể sinh công Quá trình ở đây là một quá trình biến đổi năng lượng một cách

tự nhiên hay nhân tạo (theo Nghị định số 102/2003/NĐ-CP ngày 03 tháng 9 năm

2003 của Chính Phủ về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả)

Theo “Luật sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả số 50/2010/QH12”:

- “Năng lượng bao gồm nhiên liệu, điện năng, nhiệt năng thu được trực

tiếp hoặc thông qua chế biến từ các nguồn tài nguyên năng lượng không tái tạo

và tái tạo”

- Tài nguyên năng lượng không tái tạo gồm than đá, khí than, dầu mỏ,

khí thiên nhiên, quặng urani và các tài nguyên năng lượng khác không có khảnăng tái tạo

- Tài nguyên năng lượng tái tạo gồm sức nước, sức gió, ánh sáng mặt

trời, địa nhiệt, nhiên liệu sinh học và các tài nguyên năng lượng khác có khảnăng tái tạo

- Nhiên liệu là các dạng vật chất được sử dụng trực tiếp hoặc qua chế

biến để làm chất đốt

Trong phạm vi luận văn này khái niệm năng lượng, nhiên liệu được hiểu

theo khái niệm của Luật sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả nêu trên.

1.1.2 Phân loại năng lượng

Có rất nhiều cách để phân loại năng lượng, dưới đây là một số cáchthường dùng:

a Theo dòng biến đổi năng lượng

Năng lượng sơ cấp -> Năng lượng thứ cấp -> Năng lượng cuối cùng ->Năng lượng hữu ích

Trong đó:

- Năng lượng sơ cấp: là nguồn năng lượng có sẵn trong tự nhiênnhư than, dầu mỏ, khí tự nhiên, gió, mặt trời, năng lượng nguyên

tử, thủy năng, củi gỗ

- Năng lượng thứ cấp: là năng lượng được chuyển đổi từ nguyềnnăng lượng khác Ví dụ: điện năng là năng lượng thứ cấp khiđược chuyển đổi từ nhiệt năng, thủy năng hoặc năng lượng hạtnhân Xăng là sản phẩm từ quá trình cracking dầu mỏ…

- Năng lượng cuối cùng: là năng lượng sau khâu truyền tải, vậnchuyển tới nơi tiêu thụ, người sử dụng

- Năng lượng hữu ích: là năng lượng sử dụng sau khi loại bỏ cáctổn thất của thiết bị tiêu thụ

b Theo khả năng tái tạo

- Năng lượng không có khả năng tái tạo: là những loại năng lượngkhông có khả năng tái tạo hoặc có thời gian tái tạo quá dài saukhi đã khai thác và sử dụng Ví dụ: nhiên liệu hóa thạch (than đá,dầu mỏ, khí thiên nhiên), năng lượng hạt nhân

- Năng lượng tái tạo là năng lượng có thể phục hồi theo chu trìnhcủa tự nhiên và có thể coi như vô hạn đối với con người Ví dụ:năng lượng mặt trời, năng lượng gió, địa nhiệt, sinh khối, thủytriều, thế năng của nước

c Theo đặc tính thương mại

- Năng lượng thương mại: là dạng năng lượng đến tận nơi hộ sửdụng chủ yếu thông qua thị trường

- Năng lượng phí thương mại: là các dạng năng lượng không đượctrao đổi qua thị trường như năng lượng từ việc đốt củi gỗ, phụphẩm nông nghiệp, gia súc tuy nhiên cách chia này chỉ có giá trịtương đối.

1.1.3 Sự bảo toàn và chuyển hóa năng lượng

Năng lượng không tự nhiên sinh ra hay mất đi mà nó chỉ chuyển hóa từdạng này sang dạng khác, từ vật này sang vật khác Tức là trong một hệ kínthì tổng năng lượng của nó không thay đổi

Trong tự nhiên cũng như trong kỹ thuật có rất nhiều dạng chuyển hóanăng lượng:

- Quang năng thành hóa năng: quá trình quang hợp của cây xanh, tảo

- Quang năng thành điện năng: quá trình xảy ra trong tế bào quangđiện, trong các tấm pin mặt trời

- Nhiệt năng thành cơ năng: trong các nhà máy nhiệt điện đốt than,hóa năng từ việc đốt cháy than chuyển thành nhiệt năng, và nhiệtnăng này cung cấp cho hơi nước sinh công quay tuabin

- Cơ năng thành điện năng: tuabin quay kéo máy phát điện sinh rađiện năng ở các nhà máy điện

- Điện năng thành các dạng năng lượng khác: ở quạt điện năng biếnthành cơ năng làm quay cánh quạt, hoặc điện năng biến thành nhiệtnăng ở bếp điện…

1.2 Lý thuyết về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

1.2.1 Khái niệm sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

Theo Luật sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả số 50/2010/QH12:

“Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là việc áp dụng các biện pháp

quản lý và kỹ thuật nhằm giảm tổn thất, giảm mức tiêu thụ năng lượng của

phương tiện, thiết bị mà vẫn bảo đảm nhu cầu, mục tiêu đặt ra đối với quá trình sản xuất và đời sống”.

Theo khái niệm nêu trên có thể hiểu:

- Sử dụng năng lượng tiết kiệm nghĩa là sử dụng năng lượng khônglãng phí, sử dụng những thiết bị ít tiêu hao năng lượng, hạn chế tối đa việctiêu thụ năng lượng không cần thiết, không đúng cách (ví dụ: tắt thiết bị điệnkhi không có nhu cầu sử dụng, tắt bớt đèn chiếu sáng khi không cần thiết,không để nhiệt độ điều hòa dưới 25oC khi không cần thiết )

- Sử dụng năng lượng hiệu quả là: sử dụng phù hợp với mục đích,giảm mức tiêu thụ năng lượng cho cùng một nhu cầu, một công việc hoặc mộtđơn vị sản phẩm song vẫn đạt mục đích sử dụng (ví dụ: để chiếu sáng, dùng 1bóng đèn huỳnh quang Compact công suất 20W thay cho 1 bóng đèn sợi đốt

có công suất 100 W đã giảm được 80% điện năng mà vẫn đảm bảo độ chiếusáng như nhau, )

1.2.2 Lợi ích của sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

Năng lượng là nguồn động lực duy trì sự tồn tại và phát triển của tất cảcác ngành kinh tế và nhu cầu thiết yếu của con người Do đó sự khan hiếm vàthiếu hụt năng lượng là một trong những nguyên nhân lớn làm hạn chế việcnâng cao chất lượng cuộc sống và kìm hãm sự phát triển kinh tế xã hội

Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả ngày nay đang là xu hướngchung của tất cả các quốc gia trên thế giới Việc sử dụng năng lượng tiết kiệm

và hiệu quả vừa là yêu cầu cấp thiết, vừa là một trong những giải pháp quantrọng của mỗi quốc gia để góp phần giải quyết các vấn đề có tính toàn cầuhiện nay

- Đối với nhân loại: việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quảcũng như bớt phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch sẽ làm giảm cạn kiệt tàinguyên, giảm phát thải CO2, NOx, SOx, bụi… hạn chế các hiện tượng cực

đoan về khí hậu như hiệu ứng nhà kính, mưa axit qua đó duy trì phát triển môitrường ổn định, bền vững Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả gópphần để dành được những tài nguyên quý giá cho mai sau Đó cũng là mộtthái độ sống có trách nhiệm với cộng động và với thế hệ tương lai.

- Đối với quốc gia: góp phần đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia,tiết kiệm tài nguyên, giảm nhập khẩu năng lượng, than, dầu…

- Đối với các doanh nghiệp sản xuất năng lượng: Chi phí của nhà sảnxuất năng lượng khi đầu tư vào lĩnh vực tiết kiệm năng lượng bao gồm chi phí

hỗ trợ cho các dự án tiết kiệm năng lượng và lượng giảm doanh thu do tiêuthụ năng lượng giảm đi Lợi ích của nhà sản xuất là giảm được chi phí sảnxuất năng lượng (do nhu cầu giảm) và giảm chi phí đầu tư để mở rộng nănglực sản xuất (nhằm đáp ứng đủ nhu cầu) Khi so sánh giữa lợi ích và chi phínày thì người ta thấy rằng đầu tư vào lĩnh vực tiết kiệm năng lượng mang lạihiệu quả kinh tế cho doanh nghiệp sản xuất năng lượng

- Đối với doanh nghiệp: Chi phí về năng lượng là một trong những chiphí lớn đóng góp vào giá thành sản phẩm của doanh nghiệp Việc giảm đượcchi phí này sẽ giúp doanh nghiệp hạ giá thành sản phẩm, từ đó nâng cao nănglực cạnh tranh với các doanh nghiệp khác Mặt khác, một doanh nghiệp sởhữu một công nghệ sử dụng năng lượng hiệu quả chính là đang sở hữu mộtcông nghệ hiện đại, một doanh nghiệp đang sử dụng năng lượng hiệu quả làdoanh nghiệp đang sở hữu một phương thức quản lý, điều hành sản xuất chấtlượng và hiệu quả Từ đó tăng năng suất sản xuất, nâng cao chất lượng hànghóa, giảm giá thành, tăng lợi nhuận, tăng tính cạnh tranh

1.2.3 Các giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

 Nhóm giải pháp quản lý

- Đào tạo nâng cao trình độ cán bộ vận hành trong dây chuyền sảnxuất Người vận hành phải nắm vững cơ sở lý thuyết và thực tiễn

của các quá trình công nghệ phức tạp xảy ra trong thiết bị và điềukhiển thành thạo các hệ thống thiết bị đúng quy trình vận hành

- Tổ chức kiểm tra giám sát các chỉ tiêu kỹ thuật vận hành kịp thờiphát hiện những biến động và xác định nguyên nhân gây ra cácbiến động bất thường chỉ tiêu kỹ thuật thiết bị để có giải phápkhắc phục kịp thời

- Xây dựng kế hoạch và đảm bảo việc thực hiện nghiêm túc quytrình duy tu bảo dưỡng thiết bị công nghệ nhằm đảm bảo bảotuổi thọ và hiệu suất của thiết bị công nghệ

- Xây dựng hoàn chỉnh các quy trình về nhập nhiên liệu để tránhthất thoát, tiêu cực

- Lập dự toán về nhập, trữ thiết bị vật tư cho hợp lý để khi cầnluôn sẵn có thiết bị thay thế cũng như tránh tồn kho quá nhiều

- Tính toán và xây dựng mức tiêu hao năng lượng cho mỗi đơn vị sảnphẩm, mỗi tổ làm việc, mỗi công đoạn sản xuất Xây dựng phương

án để giảm mức tiêu hao năng lượng cho những năm tiếp theo

- Thành lập bộ máy quản lý năng lượng, các tổ an toàn viên đểthường xuyên kiểm tra chéo, đôn đốc nhân viên thực hiện việc sửdụng năng lượng tiết kiệm hiệu quả

- Tổ chức đào tạo, nâng cao nhận thức về sử dụng năng lượng tiếtkiệm và hiệu quả cho cán bộ nhân viên

 Nhóm giải pháp công nghệ - kỹ thuật

- Nâng cấp, cải tiến thiết bị cũ công nghệ lạc hậu, điều khiển tựđộng dây chuyền sản xuất, lắp đặt các thiết bị tiết kiệm nănglượng cho động cơ

- Nâng cấp hệ thống xử lý Clo cho hệ thống nước tuần hoàn đểtiêu diệt các tác nhân gây bám bẩn bình ngưng, qua đó tăng traođổi nhiệt ở bình ngưng.

- Cải tiến nâng cấp hệ thống rửa bi bình ngưng để làm sạch bệ mặttrao đổi nhiệt các ống đồng

- Nghiên cứu lịch thổi bụi các bề mặt trao đổi nhiệt trong lò hơihợp lý để vừa làm sạch các bề mặt ống, vừa tiết kiệm hơi thổi bụicũng nhưng dầu đốt kèm (nếu có)

- Nâng cấp hệ thống bến bãi chứa than, dầu để tránh việc giảmchất lượng do ảnh hưởng tiêu cực của thời tiết

- Thuê chuyên gia về hiệu chỉnh các thiết bị, đặc biệt là tổ chứcchế độ cháy trong buồng lửa lò hơi

- Tuân thủ các quy trình sấy xả để giảm thời gian khởi động khối

- Áp dụng phòng mòn khi dừng lò thời gian dài, sau khi sửa chữa

và đưa trở lại làm việc phải kiểm tra kỹ tình trạng các ống traođổi nhiệt Tránh việc bị bục các ống dẫn tới phải dừng khắcphục, tiêu tốn chi phí lên khối

1.2.4 Phương pháp đánh giá sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

Việc lựa chọn một phương án nào đó về công nghệ - kỹ thuật hoặc tổchức quản lý để sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả phải dựa trên tiêuchí hiệu quả kinh tế - kỹ thuật Một biện pháp pháp sử dụng năng lượng hiệuquả cần phải phân tích kinh tế và phân tích kỹ thuật

Các bước phân tích kinh tế - kỹ thuật

- Đề xuất các phương án và loại trừ các phương án không hợp lý ban đầu

- Xác định lợi ích và chi phí trực tiếp, gián tiếp các phương án còn lại

- Tính toán lợi ích và chi phí của từng phương án

- So sánh lựa chọn phương án tối ưu theo các tiêu chuẩn đánh giá

Đề xuấtcác phương án kỹ thuật

Phương án tối ưu

Phân tích kinh tế - Xã hội

Quyết định đầu tư

Thực hiện đầu tư

Hình 1.1: Các bước phân tích kinh tế - kỹ thuật giải pháp sử dụng năng lượng

hiệu quả

Phân tích tài chính:

Các chỉ tiêu phân tích tài chính cho các giải pháp sử dụng năng lượngtiết kiệm và hiệu quả như sau:

Thời gian hoàn vốn giản đơn

Thời gian hoàn vốn =

Chi phí vốn đầu tư (ngàn đồng) Tiết kiệm chi phí hàng năm (ngàn đồng/năm)

[năm]

Giá trị hiện tại thuần (NPV): NPV là toàn bộ thu nhập và chi phí của

phương án trong suốt thời kỳ phân tích được qui đổi thành một giá trị tươngđương ở thời điểm hiện tại

At: giá trị ròng của dự án ở năm t: At = Rt - Ct - It

Rt: doanh thu của dự án ở năm t

Ct: chi phí vận hành của dự án ở năm t

It: chi phí đầu tư của dự án ở năm t

r: Tỉ suất chiết khấu (%/năm) n: thời gian thực hiện dự án (năm)

t: các năm trong đời dự án từ 0 đến n

NPV  0 thì dự án đáng giá

Hệ số hoàn vốn nội tại (IRR): là lãi suất mà dự án tạo ra, được tính

theo công thức sau:

IRR = (r2– r1) 

2 1

1

NPV NPV

NPV

 + r1

r1, r2: tỉ lệ chiết khấu tại đó NPV của dự án có giá trị dương (tại r1) và

có giá âm (tại r2), r1 và r2 không được cách nhau quá 5%

Dự án được chấp nhận, tức có hiệu quả khi IRR > r tối thiểu mà nhàđầu tư đặt ra

Đối với các dự án có mức đầu tư thấp, thời gian hoàn vốn ngắn (dưới 1năm) thì ta chỉ cần phân tích thời gian hoàn vốn giản đơn Các dự án đầu tưcao, thời gian hoàn vốn dài thì cần tính toán phân tích các chỉ tiêu NPV, IRR

và các chỉ tiêu hiệu quả khác có liên quan

Xác định các số liệu đầu vào:

Chi phí sử dụng năng lượng được thu thập từ các chứng từ, hóa đơn và

hệ thống đo đếm, theo dõi của doanh nghiệp Các giá trị sau đây được xácđịnh để phân tích hiệu quả tài chính các giải pháp tiết kiệm năng lượng:

- Tiết kiệm năng lượng theo đơn vị nhiệt (kJ hoặc kWh);

- Tiết kiệm năng lượng theo đơn vị tự nhiên (tấn, lít, m3);

- Các chi phí được tính bằng tiền Việt Nam, các loại giá và các chi phíđược dựa trên cơ sở tỷ giá giữa Việt Nam Đồng và USD tại thời điểm tính toán

- Chi phí tiết kiệm năng lượng hàng năm (1.000 VNĐ/năm) được tínhtrên đơn giá năng lượng được sử dụng tại doanh nghiệp và lượng năng lượngtiết kiệm

- Chi phí thiết bị được tính trên chi phí được báo giá từ các công tycung cấp thiết bị, giá thiết bị được tính tại thời điểm lập dự án

- Chi phí đầu tư thực hiện giải pháp tiết kiệm năng lượng gồm: chi phíthiết bị, chi phí nhân công lắp đặt, chi phí dự phòng…

- Chi phí vận hành của dự án gồm chi phí tiền lương, nguyên vật liệu,v.v tính theo đơn giá và định mức theo quy định

- Lãi suất được dùng làm tỉ suất chiết khấu để tính NPV được xác địnhcăn cứ vào chi phí huy động vốn: nếu là vốn vay thì lấy theo lãi suất vay, nếu

là vốn chủ sở hữu thì lấy theo chi phí cơ hội của vốn, nếu sử dụng cả 2 nguồnvốn thì lấy bằng bình quân gia quyền chi phí vốn của từng nguồn vốn

- Đời dự án lấy theo thời gian hoạt động của dự án kể từ lúc bắt đầukhởi công đến khi kết thúc hoạt động của dự án Nếu tuổi thọ thiết bị tiết kiệmnăng lượng dưới 5 năm thì sẽ tính theo thời gian tuổi thọ thiết bị Tuy nhiên,đối với các thiết bị có tuổi thọ cao, sẽ tính vòng đời dự án tùy theo tuổi thọthiết bị

Bảng 1.1: Quy đổi năng lượng

STT Loại nhiên liệu và tiêu

(Theo công văn số 3505 ngày 19/4/2011 của Bộ Công Thương)

Cách thức chuyển đổi năng lượng sử dụng sang đơn vị TOE:

- Năng lượng nhiên liệu: TOE = (LxM)/41,868

Trong đó: L – Nhiệt năng riêng (GJ/tấn)

M – Khối lượng (tấn)

Hệ số chuyển đổi: 41,868 (GJ/TOE)

- Điện năng: TOE = 11,628x103 kWh

1.3 Nguyên lý hoạt động của nhà máy nhiệt điện đốt than

1.3.1 Khái niệm và phân loại nhà máy nhiệt điện đốt than

Khái niệm:

Nhà máy nhiệt điện than là nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiệt năng tỏa

ra từ quá trình đốt cháy than để biến nước thành hơi có nhiệt độ và áp suất caolàm quay tuabin để phát ra điện Ngoài ra, nhà máy nhiệt điện than còn sửdụng nhiên liệu phụ là dầu FO hoặc DO khi khởi động lò cũng như duy trì lòkhi chế độ cháy kém hoặc ở phụ tải thấp

Phân loại các nhà máy nhiệt điện than:

o Phân theo đặc điểm công nghệ sản xuất điện của nhà máy:

- Nhà máy nhiệt điện than ngưng hơi thuần túy

- Nhà máy nhiệt điện có trích hơi hồi nhiệt

- Nhà máy nhiệt điện có trích hơi điều chỉnh

- Nhà máy nhiệt điện có quá nhiệt trung gian

o Phân loại theo thông số hơi:

- Nhà máy nhiệt điện thông số dưới tới hạn

- Nhà máy nhiệt điện thông số cận tới hạn

- Nhà máy nhiệt điện thông số siêu cao (trên tới hạn)

o Phân loại theo nguồn nhiên liệu sản xuất điện:

- Nhà máy nhiệt điện chỉ sử dụng nhiên liệu hóa thạch (than,dầu, khí)

- Nhà máy nhiệt điện lai hóa: ngoài nhiên liệu hóa thạch nhàmáy còn sử dụng các dạng năng lượng tái tạo

1.3.2 Công nghệ sản xuất điện trong nhà máy nhiệt điện than

Công nghệ lò hơi:

Công nghệ lò hơi phải đáp ứng yêu cầu cơ bản là hiệu suất cao, thânthiện với môi trường và có chi phí đầu tư hợp lý Hiệu suất cao một mặt làmgiảm tiêu hao nhiên liệu, mặt khác làm giảm lượng phát thải các chất ô nhiễm

ra môi trường Vấn đề môi trường đang đòi hỏi các nhà máy điện đốt thanphải áp dụng các kỹ thuật và thiết bị nhằm hạn chế các chất phát thải độc hạinhư NOx, SO2, bụi Hiện nay, nhà máy điện đốt than đang áp dụng các côngnghệ sau: Lò than phun, lò than tầng sôi tuần hoàn, lò than tầng sôi áp lực vàkhí hóa than

Ở Việt Nam, nguồn than chủ yếu cung cấp cho các nhà máy nhiệt điện

là than antraxit, đây là loại than tương đối khó cháy Để đốt loại than này,thực tế các nhà máy nhiệt điện than ở Việt Nam đang sử dụng phổ biến 2công nghệ lò: lò đốt than phun (NMNĐ Phả Lại, NMNĐ Uông Bí, NMNĐVũng Áng, NMNĐ Nghi Sơn, NMNĐ Hải Phòng, NMNĐ Quảng Ninh…) và

lò than tầng sôi tuần hoàn (NMNĐ Mông Dương 1, NMNĐ Mạo Khê,NMNĐ Cẩm Phả…)

Công nghệ thiết bị Tuabin:

Thiết bị Tuabin là thuật ngữ bao gồm Tuabin và các hệ thống đi kèm.Các NMNĐ than hiện nay ngày càng được cải tiến theo hướng hiện đại hơn,các công nghệ về thiết bị Tuabin có thể khác nhau nhưng đều dựa trên cơ sở

lý thuyết là chu trình Rankin[7]

Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý cơ bản của NMNĐ ngưng hơi

7

1

BQN

MFÐ 6

BC

BN

5 TB

4 3

- Trước khi đưa than vào buồng lửa, than được sấy khô và nghiềnthành bột cho đến khi đạt kích thước tiêu chuẩn nhờ hệ thốngnghiền Than khi đã đạt kích thước tiêu chuẩn được phun vàotrong buồng lửa cùng với không khí qua hệ thống các vòi phuntạo thành hỗn hợp cháy và được đốt cháy trong buồng lửa, nhiệt

độ ngọn lửa có thể đạt tới 19000C Nhiệt lượng tỏa ra khi nhiênliệu cháy truyền cho nước trong dàn ống sinh hơi được bố trítrong lò hơi, nước tăng dần nhiệt độ đến sôi, biến thành hơi bãohoà Hỗn hợp hơi bão hòa và nước theo các đường ống sinh hơi

đi lên và tập trung ở bao hơi

- Qua hệ thống phân ly trong bao hơi, hơi được tách ra khỏi nước

và đi vào các dàn ống xoắn của bộ quá nhiệt Ở bộ quá nhiệt, hơibão hòa chuyển động trong các ống xoắn sẽ nhận nhiệt từ khóinóng chuyển động phía ngoài ống tạo thành hơi quá nhiệt cónhiệt độ và áp suất cao hơn và đi vào ống góp sang tuabin Phầnnước đi xuống các đường ống đặt bên ngoài tường lò rồi lại sangống sinh hơi tiếp tục nhận nhiệt

- Khi sang tuabin hơi quá nhiệt có nhiệt độ và áp suất cao đi sangTuabin để làm việc Tại tầng cánh tĩnh (ống phun) hơi dãn nởsinh công, nhiệt năng của hơi sẽ biến thành động năng của dònghơi Dòng hơi có động năng lớn đi vào cánh động của tuabintruyền động năng của mình cho cánh động làm quay cánh động,tuabin quay và kéo theo roto của máy phát điện quay, xảy ra hiệntượng cảm ứng điện từ tạo ra điện năng, qua máy biến áp nânglên điện áp cao cấp lên hệ thống lưới điện

- Hơi sau khi làm việc xong sẽ thoát xuống bình ngưng Tại đâyhơi nhả nhiệt ẩn cho nước tuần hoàn làm mát và ngưng lại Đượcbơm cấp đưa trở lại lò hoàn thành một chu trình nhiệt Đôi khitùy mục đích sử dụng nhiệt mà sơ đồ được tùy biến như trích hơi

điều chỉnh tới hộ tiêu thụ nhiệt hoặc đưa toàn bộ hơi thoát tới hộtiêu thụ mà không cần quá trình ngưng lại tại bình ngưng (vớituabin đối áp).

Hình 1.3: Đồ thị I-s thể hiện chu trình nhiệt

12

34

2-3: quá trình nén đoạn nhiệt xảy ra trong bơm Quá trình này làm nhiệt

độ nước tăng 1 chút

3-4: quá trình nước bị đun nóng trong lò hơi tới trạng thái bão hòa

4-5: quá trình hóa hơi đẳng áp từ nước bão hòa tới hơi bão hòa

5-0: quá trình nhận nhiệt của hơi trong bộ quá nhiệt Nhiệt độ hơi tăng,

áp suất không đổi

Đây là nguyên lý cơ bản nhất Thực tế nếu chỉ áp dụng sơ đồ đơn giản

đó thì hiệu suất của NMNĐ là rất thấp Chính vì lý do đó mà các sơ đồNMNĐ thực tế đều áp dụng thêm việc trích hơi hồi nhiệt và áp dụng nângthông số hơi mới lên cao kết hợp làm thêm bộ quá nhiệt trung gian để nângcao hiệu suất chu trình nhiệt

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý NMNĐ có trích hơi hồi nhiệt

6

MFÐ

5 TB

4

BN

BNg 7

8 GNH

11 GNC BC

10

BKK 9

1 LH

2 BH

3 Bộ quá nhiệt 4 Tuanbin

5 Máy phát điện 6 Bình ngưng

7 Bơm ngưng 8 Bộ gia nhiệt hạ áp

9 Bình khử khí 10 Bơm cấp

11 Bình gia nhiệt cao áp

Hình 1.5: Đồ thị T-s NMNĐ có Quá nhiệt trung gian

0

1'2

0-1: quá trình dãn nở sinh công trong phần tuabin cao áp

1-0’: quá trình nhận nhiệt của hơi trong bộ quá nhiệt trung gian

0’-1’: quá trình dãn nở sinh công trong phần tuabin hạ áp

1’-2: quá trình nhả nhiệt đẳng áp trong bình ngưng

2-3: quá trình nén đoạn nhiệt trong bơm

3-4: quá trình đun nóng nước trong lò hơi

4-5: quá trình hóa hơi đẳng áp trong lò hơi

5-0: quá trình nhận nhiệt trong bộ quá nhiệt chính

1.3.3 Chuyển hóa và sử dụng năng lượng trong NMNĐ than

A Lò hơi và hệ thống phân phối hơi

- Lò hơi, cũng như các đường ống đấu nối, dẫn hơi là thiết bị sảnxuất, tích trữ và cung cấp năng lượng nhiệt cho các quá trình sảnxuất điện Nhiệt năng được cung cấp dưới các dạng: hơi nước ở

áp suất và nhiệt độ cao Các lò hơi càng lớn thì hiệu suất càngcao Hiệu suất tối ưu của lò thường đạt ở chế độ 80-90% tải địnhmức Để tăng hiệu suất của lò cần phải tìm cách giảm bớt các tổnthất năng lượng

- Theo cân bằng nghịch, ta có công thức tính hiệu suất thô của lòhơi như sau[8]:

ηthô = 1 - (q2 - q3 - q4 - q5 - q6)Trong đó:

q2 : Tổn thất nhiệt do khói thải mang đi

q3: tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt hóa học

q4: Tổn thất do cháy không hết về mặt cơ học

q5: tổn thất do tỏa nhiệt ra môi trường

q6: Tổn thất do tro xỉ mang ra ngoài

 Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài (q2):

q2 =

Trong đó: ikt, ikkl tương ứng là entanpi của khói thải và không khí lạnh (kJ/kg)

 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về hóa học (q3):

q3 = 3.2×COαTrong đó: CO: thành phần thể tích oxit cacbon; α: Hệ số không khí thừa

 Tổn thất nhiệt cơ học (q4):

q4 =

lv t

lv x

x x b

b b

Q

A K

K a K

K a

600 32

Trong đó: ab, ax tương ứng là tỷ lệ tro bay, lẫn vào xỉ % phụ thuộc vàoloại nhiên liệu và cách đốt ; Đốt than phun và thải xỉ khô: ab = 0.9, ax = 0.1;

Kb, Kx: Tỷ lệ phần chất cháy được trong chất rắn bay theo khói, tro xỉ (%).Việc nghiên cứu tận dụng lại lượng chất cháy này cũng góp phần tiết kiệmnăng lượng và đem hiệu quả kinh tế cho dây chuyền

 Tổn thất nhiệt ra môi trường (q5):

q5 = 0.55 

qn

đm

D D

Trong đó: Ddm là sản lượng hơi định mức (kg/h); Dqn là sản lượng hơiquá nhiệt thực tế (kg/h)

 Tổn thất nhiệt theo xỉ (q6):

t

x x

lv tr

Q

T C A

tổn thất này Công việc của người vận hành là cố gắng duy trìcác thông số vận hành theo thiết kế để tổn thất ở mức chấp nhậnđược Về tổn thất trong của tuabin nó bao gồm tổn thất khi tiết lưucủa dòng hơi trong tuabin, tổn thất ma sát và hơi quẩn qua cáctầng cánh, tổn thất cơ học, tổn thất hơi chèn, tổn thất tốc độ ra.Những tổn thất này phụ thuộc vào trình độ chế tạo tuanbin củanhà sản xuất và độ xuống cấp của tuabin sau thời gian vận hành.

C Máy phát điện

- Máy phát điện là nơi biến cơ năng của Tuabin thành điện năng

để đưa lên lưới Nói chung, so với các thiết bị cơ nhiệt như lòhơi, tuabin thì các thiết bị điện có hiệu suất rất cao Tuy nhiênchúng vẫn có những tổn thất năng lượng Ở máy phát điện đó làcác tổn thất từ trường, tổn thất cho dòng Fuco Nó thể hiện rõnhất là việc phải thường xuyên được làm mát bởi Hydro

D Điện tự dùng cho các động cơ điện

- Để lò hơi, tuabin trong các NMNĐ làm việc được cần phải tiêutốn lượng điện tự dùng rất lớn cho các khâu như: chạy động cơđiện cho hệ thống chuẩn bị nhiên liệu Cho các máy nghiền than.Cho các bơm trong dây chuyền như bơm ngưng, bơm cấp, bơmtuần hoàn, bơm tăng áp, bơm làm mát Cho các quạt như quạtkhói, quạt gió chính, quạt gió cấp 1, quạt chèn, quạt làm mát.Cho hệ thống lọc bụi tĩnh điện ESP Cho hệ thống khử lưu huỳnhFGD: chạy quạt tăng áp, các bơm quấy trộn bùn cho tháp hấpthụ, dàn khử ẩm Cho hệ thống thải xỉ và gom tro bay: các bơmchân không hút tro, các bơm tống bơm tưới, các bơm thải xỉ.Việc tối ưu hóa thời gian làm việc của các thiết bị này có thể kéo

dài tuổi thọ của chúng cũng như tiết kiệm được lượng lớn điện tựdùng cho dây chuyền.

E Hệ thống máy nén khí

- Các nhà máy sử dụng khí nén trong rất nhiều hoạt động sản xuất(để làm khí đo lường - điều khiển, khí phục vụ) Đây cũng là 1nguồn tiêu thụ điện năng lớn của dây chuyền

F Hệ thống lạnh và chiếu sáng

- Để đảm bảo điều kiện làm việc cho con người và thiết bị Hệthống điều hòa và chiếu sáng là vô cùng cần thiết Tuy nhiên sovới các thiết bị đã nêu ở các mục trên, lượng điện năng tiêu haocho các hoạt động này là không nhiều

1.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả sử dụng năng lượng trong các

nhà máy nhiệt điện than

Từ các phân tích về công nghệ cũng như việc sử dụng và chuyển hóanăng lượng trong các nhà máy nhiệt điện đốt than, ta có thể chỉ ra được một

số yếu tố gây ảnh hưởng tới hiệu quả sử dụng năng lượng sau:

- Hiệu suất lò hơi kém Hiệu suất lò hơi không tốt có thể tới từnhiều nguyên nhân Ví dụ trao đổi nhiệt tại các bề mặt trao đổinhiệt, các bộ sấy không khí, bộ hâm nước kém sẽ làm tăng nhiệt

độ khói thải (tăng tổn thất q2) Than không đạt tiêu chuẩn về độmịn, tổ chức cháy trong buồng lửa không tốt làm tăng tổn thất docháy không hoàn toàn về mặt hóa học và cơ học (q3 & q4) Bọcbảo ôn không tốt làm tăng tổn thất nhiệt ra môi trường q5

- Chân không bình ngưng kém Trong chu trình nhiệt, tổn thấtnhiệt thải cho nước tuần hoàn ở bình ngưng rất lớn Nếu các thiết

bị liên quan tới bình ngưng vận hành không tốt có thể làm tăngmạnh tổn thất này.

- Tổn thất do rò rỉ trên các đường ống dẫn hơi, nước, khí đo lườngđiều khiển

- Lãng phí điện tự dùng Thông thường, tỷ lệ điện tự dùng củaNMNĐ khoảng 7-8.5% Tuy nhiên việc không tối ưu hóa thờigian chạy các thiết bị phụ trợ có thể làm tăng thời gian vận hànhchúng, dẫn tới tăng tiêu hao điện tự dùng

- Tổn thất do thành phần chưa cháy hết trong tro xỉ Đối với lò hơiđốt than phun (Dây chuyền 2 – Công ty Cổ phần Nhiệt điện PhảLại) luôn có tỷ lệ nhất định các hạt than chưa cháy hết nằm trongtro xỉ Khi chế độ cháy trong lò không tốt tỷ lệ này càng cao Sựthất thoát này gây lãng phí nhiên liệu Nếu tận dụng được lượngthan này có thể đem lại hiệu quả kinh tế lớn cho nhà máy

1.4 Phương pháp luận kiểm toán năng lượng

1.4.1 Khái niệm kiểm toán năng lượng

Theo Luật “Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả” số

50/2010/QH12: Kiểm toán năng lượng là hoạt động đo lường, phân tích, tính

toán, đánh giá để xác định mức tiêu thụ năng lượng, tiềm năng tiết kiệm nănglượng và đề xuất giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả đối với

cơ sở sử dụng năng lượng

1.4.2 Các bước kiểm toán năng lượng

Hình 1.6: Sơ đồ các bước thực hiện kiểm toán năng lượng

(Nguồn: Thông tư 09/2012/TT-BCT ngày 20/4/2012)

A Xác định phạm vi kiểm toán

Cần xác định rõ về phạm vi công việc và nguồn lực có thể huy động đểthực hiện kiểm toán năng lượng Nguồn lực bao gồm nhân lực, thời gian vàkinh phí Căn cứ mức độ quan tâm, hỗ trợ và yêu cầu của lãnh đạo doanhnghiệp để xác định rõ phạm vi kiểm toán, khoanh vùng thiết bị dây chuyềncông nghệ được kiểm toán, mức độ chi tiết của kiểm toán, dự báo khả năngtiết kiệm năng lượng, các cơ hội tiết kiệm năng lượng sẽ được thực hiện saukiểm toán, v.v…

B Thành lập nhóm kiểm toán

Nhóm kiểm toán năng lượng được thành lập trên cơ sở:

- Xác định rõ số lượng kiểm toán viên trong nhóm và nhiệm vụ cụ thểcủa mỗi người

- Mời các kỹ sư, kỹ thuật viên công nghệ của doanh nghiệp được kiểmtoán năng lượng tham gia nhóm kiểm toán

- Trong trường hợp lực lượng kiểm toán viên của doanh nghiệp không

có đủ, cần phải thuê thêm chuyên gia kiểm toán năng lượng từ bên ngoài

C Ước lượng khung thời gian và kinh phí

Căn cứ vào khả năng nguồn lực, nhóm kiểm toán năng lượng phải xácđịnh rõ khung thời gian và kinh phí cần cho kiểm toán Kinh phí cho kiểmtoán chủ yếu được tính toán dựa trên chi phí nhân công Cần tính đến chi phíthuê dụng cụ đo lường và vật tư cần thiết nếu doanh nghiệp không có sẵn vàchi phí thuê chuyên gia bên ngoài

D Thu thập dữ liệu có sẵn

Các dữ liệu, thông tin cần thu thập bao gồm:

- Đặc tính kỹ thuật của thiết bị, dây chuyền công nghệ sẽ được kiểm toán;

- Quy trình vận hành thiết bị; các bản vẽ kỹ thuật, bản vẽ bố trí mặtbằng; hướng dẫn sửa chữa thiết bị, hướng dẫn thử nghiệm, biên bản đưa thiết

bị vào vận hành;

- Sổ sách, báo cáo về vận hành, tình hình sửa chữa thiết bị, các ghi chép

số liệu đo lường về nhiệt độ, áp suất, dòng điện, số giờ vận hành, v.v…;

- Sổ sách lưu trữ về các cơ hội tiết kiệm năng lượng đã thực hiện và dựkiến thực hiện;

- Ghi chép về tình hình sử dụng năng lượng, nhu cầu sử dụng cực đại;

- Hóa đơn mua năng lượng trong ba năm cuối

E Kiểm tra thực địa và đo đạc

Các hoạt động kiểm tra thực địa và đo đạc bao gồm:

- Lập kế hoạch khảo sát cụ thể các khu vực, các thiết bị cần khảo sát;

- Phân công công việc cho các thành viên trong nhóm kiểm toán;

- Cân nhắc việc phân nhóm phụ trách các khu vực, các thiết bị

- Thiết kế bảng ghi chép số liệu đo theo logic, ghi lại các phát hiện;

- Thực hiện việc đo đạc theo kế hoạch nhằm bổ sung đủ dữ liệu hoặckiểm tra lại dữ liệu đã thu thập được

F Phân tích số liệu thu thập được

Trên cơ sở các số liệu thu thập được cần sàng lọc và phân tích như sau:

- Xác định tiềm năng tiết kiệm năng lượng: Giải pháp tiết kiệm nănglượng thông thường được phân chia theo ba nhóm (1) Giải pháp tiết kiệmnăng lượng không cần chi phí đầu tư (2) Giải pháp tiết kiệm năng lương cóyêu cầu chi phí đầu tư thấp (3) Giải pháp tiết kiệm năng lượng có yêu cầu chiphí đầu tư cao

- Xác định chi phí đầu tư: Khi tính toán hiệu quả của việc thực hiện các

cơ hội tiết kiệm năng lượng, nhóm kiểm toán phải tính được chu kỳ hoàn vốn,giá trị hiện tại thuần (NPV) hoặc tỷ suất chiết khấu nội tại (IRR) Phần lớn

các tính toán có thể sử dụng cách tiếp cận chu kỳ hoàn vốn giản đơn bằngcách lấy chi phí đầu tư cho các cơ hội tiết kiệm năng lượng chia cho giá trịtiết kiệm năng lượng, kết quả thu được là chu kỳ hoàn vốn giản đơn tính bằngnăm Mặc dù vậy, trong trường hợp có những khác biệt đáng kể giữa xuhướng thay đổi giá năng lượng và lãi suất hoặc nếu như chi phí đầu tư cho các

cơ hội tiết kiệm năng lượng tỏ ra không hợp lý ở các giai đoạn khác nhau sovới khả năng tiết kiệm năng lượng có thể đạt được ở các thời điểm khác nhau,nhóm kiểm toán cần phải thực hiện việc đánh giá chi phí vòng đời để nhìnnhận được tốt hơn hiệu quả đầu tư cho các cơ hội tiết kiệm năng lượng

- Chuẩn hóa dữ liệu: Trên các hóa đơn mua năng lượng, các dữ liệu đolường có thể không rơi vào cùng ngày giữa các tháng Để so sánh chính xáchơn, đặc biệt khi các loại nhiên liệu khác nhau được đo vào các ngày khácnhau để tính hóa đơn, các dữ liệu này nên được bình thường hóa như là các sốliệu ở những ngày thông thường

- Đảm bảo sự hoạt động bình thường của dây chuyền công nghệ: Kiểmtoán năng lượng nhằm mục đích cải thiện hiệu suất năng lượng

1.4.3 Thiết bị kiểm toán năng lượng

Thiết bị đo phân tích công suất đa năng: Đo và lưu trữ các hoạt động

của điện áp, dòng điện, tần số, sóng hài thứ cấp, công suất , hệ số công suất

Thiết bị đo điện năng: Dùng để đo lường, kiểm tra nhanh các thành

phần điện khác nhau: điện áp, dòng điện công suất tác dụng, công suất phảnkháng, công suất toàn phần, hệ số công suất, góc pha, tần số…

Thiết bị đo nhiệt độ hồng ngoại: Thiết bị này nhằm xác định nhiệt độ

của các thiết bị sản xuất hoặc các vị trí tổn thất nhiệt trên đường ống, thành lò,

bề mặt bức xạ, gối đỡ Thiết bị để kiểm tra nhiệt độ cho phép đo nhiệt độ củavật thể từ xa một cách chính xác mà không cần phải ngừng thiết bị

Thiết bị phân tích khí thải: Phân tích chất lượng khí thải nhằm đó nồng

độ các sản phẩm cháy của lò hơi Từ đó phân tích đưa ra được chế độ cháytrong lò hơi, hệ số không khí thừa, lọt gió

Thiết bị đo độ sáng: Đo độ sáng nhằm kiểm tra chất lượng sáng so với

tiêu chuẩn thiết kế để có giải pháp cải tạo phù hợp đảm bảo điệu kiện làmviệc và an toàn lao động

Thiết bị đo tốc độ gió - Lưu lượng không khí: Đo tốc độ gió, lưu lượng gió;

nhiệt độ, độ ẩm, trong tòa nhà, hệ thống thông gió…Nhằm xác định các thông sốtrong môi trường kiểm toán để có cơ sở đánh giá hiệu quả các giải pháp

Thiết bị đo lưu lượng chất lỏng bằng siêu âm: Nhằm xác định lưu

lượng chất lỏng để tính toán hiệu quả hoạt động của hệ thống thủy lực, thiết bịthủy khí

Thiết bị đo tốc độ vòng quay: Sử dụng máy đo tốc độ vòng quay để đo

tốc độ trục động cơ nhằm đánh giá quá trình vận hành của thiết bị, tốc độ và

độ trượt hệ truyền động

1.5 Kinh nghiệm sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả của các nhà

máy nhiệt điện than trong nước

Việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là vô cùng quan trọngđối với các nhà máy nhiệt điện đốt than, đặc biệt khi nước ta đang xây dựngthị trường phát điện cạnh tranh và sự cạn kiệt dần của tài nguyên than Để sửdụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, ngoài việc lựa chọn các công nghệtiên tiến cho các dự án nhiệt điện than mới thì việc cải tiến về kỹ thuật, quytrình vận hành đối với các nhà máy công nghệ cũ cũng vô cùng quan trọng.Tìm hiểu về kinh nghiệm sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả của cácnhà máy nhiệt điện than trong nước hiện đang áp dụng tạo nguồn tài liệu thamkhảo hữu ích giúp các nhà máy học hỏi, lựa chọn phương án sử dụng nănglượng tiết kiệm hiệu quả phù hợp với tình trạng thực tế đối với dây chuyền

sản xuất của mình Sau đây là một số phương án tiết kiệm năng lượng đangđược các nhà máy nhiệt điện đốt than đang áp dụng tại Việt Nam:

1.5.1 Đối với các dự án nhiệt điện mới

- Sử dụng công nghệ lò hơi tầng sôi tuần hoàn (CFB) để đốt tận dụngcác loại than chất lượng kém, nhiệt trị thấp

- Thiết kế với thông số hơi mới cao để tăng hiệu suất chu trình nhiệt.(sử dụng lò hơi với thông số hơi cận tới hạn, trên tới hạn kết hợp với quá nhiệttrung gian và trích hơi hồi nhiệt)

- Lựa chọn xây mới các tổ máy với công suất cao (từ 300MW một tổmáy trở lên) Áp dụng tự động hóa cao để giảm nhân công vận hành

- Ưu tiên xây dựng các nhà máy tại gần các phụ tải điện lớn để giảmtổn thất truyền tải

- Lựa chọn công nghệ khử lưu huỳnh trong khói thải bằng nước biển(Sea water FGD) thay vì công nghệ khử lưu huỳnh bằng bột đá vôi

1.5.2 Đối với các nhà máy đang vận hành

- Xây dựng các mô hình quản lý năng lượng trong công ty Giao côngviệc, trách nhiệm cụ thể cho từng phòng ban, vị trí lãnh đạo, vị trí vận hành đểthực hiện việc tiết kiệm năng lượng

- Giảm các tổn thất nhiệt của lò bằng cách hiệu chỉnh tổ chức cháytrong buồng lửa tối ưu, khống chế độ lọt gió và sử dụng hệ số không khí thừahợp lý với chất lượng nhiên liệu, điều chỉnh độ mịn than hợp lý, giảm các tổnthất tỏa nhiệt ra môi trường bằng bọc bảo ôn

- Tận dụng nhiệt của phần nước xả, hơi chèn bằng các bình giãn nở xả,bình làm mát hơi chèn Hạn chế tối đa việc xả bỏ hơi hoặc nước có thông sốnhiệt cao bằng việc nâng cao chất lượng nước bổ sung

- Định kỳ bảo dưỡng, làm sạch các bề mặt trao đổi nhiệt