Phương pháp điều tra và sửa chữa rò rỉ chân không, lắp đặt nút bịt kín cơ học trên lò nung

PT Semen Cibinong Tbk là một trong những nhà sản xuất xi măng lớn nhất tại Indonesia với công suất sản xuất hàng năm là 5.700.000 tấn, và chuyên cung cấp cho thị trường nội địa và xuất khẩu. Một cuộc điều tra rò rỉ chân không / khí lệch đã được thực hiện tại dây chuyền sản xuất NR#4 Narogong Bogor. Cuộc điều tra này giúp xác nhận một lượng lớn khí tự nhiên được hút vào, ví dụ như qua ống dẫn và máng nạp liệu của Máy Nghiền liệu và cửa nồi hơi, cổng máng, cửa sổ quan sát và vòng miệng lò của lò nung và máy sấy sơ bộ. Rò rỉ chân không làm tăng lượng tiêu thụ than (khí lệch được đốt nóng từ nhiệt độ tự nhiên sang nhiệt độ vận hành) và tiêu thụ điện (tăng tải trọng quạt động cơ trong thiết bị nung). Đội đã đề xuất hai giải pháp để giảm thiểu thất thoát năng lượng do rò rỉ chân không / khí lệch: lắp nút bịt cơ học giữa lò nung và vòng miệng lò, và thực hiện kiểm tra rò rỉ chân không và sửa chữa các chỗ rò rỉ phát hiện được. Hai giải pháp này đã được thực hiện và chi phí đầu tư không cao. Tuy nhiên, không thể định lượng được chính xác chi phí đầu tư vì nút bịt cơ học được thiết kế và chế tạo trong chính nhà máy và công tác thăm dò cũng như sửa chữa rò rỉ được các nhân viên bình thường thực hiện với sự trợ giúp của BPPT (tổ chức thực hiện dự án GERIAP tại Indonesia). Lượng than có thể tiết kiệm được là 12.210 tấn một năm dựa trên cân bằng tổng thể được lập trước khi thực hiện các giải pháp này. Tương ứng là giảm thiểu 30.674 tấn phát thải CO2 và tiết kiệm được 339.167 USD. Vì chi phí đầu tư không cao nên thời gian hoàn vốn theo ước tính là chỉ cần vài tháng.

PT SEMEN CIBINONG TBK: Điều tra và sửa chữa rò rỉ chân không, lắp đặt nút bịt kín cơ học trên lò nung PT SEMEN CIBINONG TBK Điều tra & Sửa chữa Rò rỉ chân không, Lắp đặt Nút bịt Cơ học trên Lò nung TÓM TẮT GIẢI PHÁP PT Semen Cibinong Tbk là một trong những nhà sản xuất xi măng lớn nhất tại Indonesia với công suất sản xuất hàng năm là 5.700.000 tấn, và chuyên cung cấp cho thị trường nội địa và xuất khẩu. Một cuộc điều tra rò rỉ chân không / khí lệch đã được thực hiện tại dây chuyền sản xuất NR#4 Narogong Bogor. Cuộc điều tra này giúp xác nhận một lượng lớn khí tự nhiên được hút vào, ví dụ như qua ống dẫn và máng nạp liệu của Máy Nghiền liệu và cửa nồi hơi, cổng máng, cửa sổ quan sát và vòng miệng lò của lò nung và máy sấy sơ bộ. Rò rỉ chân không làm tăng lượng tiêu thụ than (khí lệch được đốt nóng từ nhiệt độ tự nhiên sang nhiệt độ vận hành) và tiêu thụ điện (tăng tải trọng quạt động cơ trong thiết bị nung). Đội đã đề xuất hai giải pháp để giảm thiểu thất thoát năng lượng do rò rỉ chân không / khí lệch: lắp nút bịt cơ học giữa lò nung và vòng miệng lò, và thực hiện kiểm tra rò rỉ chân không và sửa chữa các chỗ rò rỉ phát hiện được. Hai giải pháp này đã được thực hiện và chi phí đầu tư không cao. Tuy nhiên, không thể định lượng được chính xác chi phí đầu tư vì nút bịt cơ học được thiết kế và chế tạo trong chính nhà máy và công tác thăm dò cũng như sửa chữa rò rỉ được các nhân viên bình thường thực hiện với sự trợ giúp của BPPT (tổ chức thực hiện dự án GERIAP tại Indonesia). Lượng than có thể tiết kiệm được là 12.210 tấn một năm dựa trên cân bằng tổng thể được lập trước khi thực hiện các giải pháp này. Tương ứng là giảm thiểu 30.674 tấn phát thải CO 2 và tiết kiệm được 339.167 USD. Vì chi phí đầu tư không cao nên thời gian hoàn vốn theo ước tính là chỉ cần vài tháng. TỪ KHÓA Indonesia, Xi măng, lò & Vật liệu chịu lửa, lò nung, Khí lệch, Rò rỉ Chân không QUAN SÁT Khí lệch cũng được biết tới là rò rỉ chân không vì khí bên ngoài tràn vào hệ thống chẳng hạn như vào lò nung dưới áp suất âm. Một cuộc điều tra rò rỉ chân không đã được thực hiện tại dây chuyền sản xuất NR#4. Khí lệch hay rò rỉ chân không đã được quan sát và đo được tại:  Các bộ phận ống dẫn chính của Máy Nghiền liệu: đầu nối ống, bích, mối hàn  Máng nạp liệu của Máy Nghiền Liệu, các thông số dao động trong khoảng từ 1 m/giây đến 50 m/giây.  Khoảng giữa lò nung và vòng miệng lò, khe hở rộng từ 8-10 cm tại đó khiến khí lệch tràn vào với tốc độ 5 m/giây.  Cổng kiểm tra tại đĩa đốt của lò nung, tại nơi này thủy tinh mica bảo vệ đã bị tháo ra và khí lệch tràn vào với tốc độ 5,5 m/giây Hướng dẫn Sử dụng Năng lượng Hiệu quả trong các ngành công nghiệp ở khu vực châu Á – www.energyefficiencyasia.org 1  Các địa điểm khác của lò nung và thiết bị đốt nóng sơ bộ, bao gồm cửa nồi hơi, lỗ kiểm tra, ống đi xuống, cửa van, cửa sổ quan sát và mái. Ṛ rỉ chân không dẫn đến hiện tượng thất thoát năng lượng vì nó gây kết quả là:  Lượng than tiêu thụ tăng lên, vì than được sử dụng để đốt nóng khí lệch từ môi trường tự nhiên chuyển sang nhiệt độ vận hành  Lượng điện tiêu thụ tăng vì tải trọng quạt động cơ tại Thiết bị Vôi hóa Độc lập (SLC) và Thiết bị Vôi hóa trong Dây chuyền (ILC) cao hơn so với điều kiện thường (xem Hình 1). Hình1: Thiết bị Vôi hóa Độc lập (SLC), và Thiết bị Vôi hóa trong Dây chuyền (ILC) ILC (Thiết bị Vôi hóa trong Dây chuyền) SLC (Thiết bị Vôi hóa Độc lập) LÒ NUNG Hình 1: Một trong những khu vực bị rò rỉ chân không GIẢI PHÁP Đội đã đề xuất hai giải pháp để giảm thiểu thất thoát năng lượng do rò rỉ chân không / khí lệch: lắp nút bịt cơ học và thực hiện điều tra rò rỉ chân không và sửa chữa. Một nút bịt cơ học đã được thiết kế, sản xuất tại nhà máy trong năm 2004 và được lắp lùi về sau giữa lò nung và vòng miệng lò để bịt kín khu vực rộng nhất cho phép khí lệch tràn vào lò (xem hình 2 và 3). Giải pháp này được coi là tốt hơn so với sửa chữa lỗ mở vì chuyển động và ma sát giữa lò nung và vòng miệng lò sẽ rất nhanh chóng tạo nên các vết rạn mới và khiến cho khí lệch lại tràn vào lò. Ưu điểm có thể nói ngay được của nút bịt cơ học là nó được lắp sẵn một thiết bị linh hoạt có thể di chuyển khi lò nung và vòng miệng lò di chuyển. Một cuộc điều tra chi tiết về rò rỉ chân không đã được tiến hành trong năm 2004 và 2005. Một thiết bị dò tìm rò rỉ điện tử đã được sử dụng để đẩy nhanh tốc độ cuộc điều tra. Kỹ sư tại Nhà máy đã ghi lại các điểm rò rỉ cần sửa chữa. Một số điểm rò rỉ có thể sửa chữa ngay lập tức nhưng hầu hết đều chỉ có thể được sửa chữa khi nhà máy ngừng hoạt động. Chính vì vậy, nhiều điểm rò rỉ đã xác định trong năm 2005 chỉ có thể được sửa chữa trong lần ngừng nhà máy tiếp theo. Hướng dẫn Sử dụng Năng lượng Hiệu quả trong các ngành công nghiệp ở khu vực châu Á – www.energyefficiencyasia.org 2 PT SEMEN CIBINONG TBK: Điều tra và sửa chữa rò rỉ chân không, lắp đặt nút bịt kín cơ học trên lò nung Hình 2. Vòng miệng lò (nút bịt cơ học) trong lò nung Hình 3. Bản vẽ vòng miệng lò nút bịt cơ học KẾT QUẢ Lợi ích kinh tế và lợi ích môi trường khi thực hiện hai giải pháp này có thể xác định được bằng cách so sánh cân bằng tổng thể trước khi thực thi giải pháp (có nghĩa là chỉ ra thất thoát than và điện; tương ứng là khoản tiết kiệm tiềm năng) với cân bằng tổng thể sau khi thực thi giải pháp (có nghĩa là chỉ ra tiết kiệm than và điện thực sự). Cân bằng tổng thể trước khi thực thi giải pháp đã được tiến hành như sau: Hướng dẫn Sử dụng Năng lượng Hiệu quả trong các ngành công nghiệp ở khu vực châu Á – www.energyefficiencyasia.org 3  • • • •  • • • •   - - - - - • - - - - Khí xả theo lý thuyết trên một tấn clinker sản xuất được: 1,45 Nm 3 /kg clinker, được tính như sau: Theo phương pháp hóa lượng, sản xuất 1 kg Clinker: Tổng Khí xả (Theo Lý thuyết): 1.196,30 lít (STP) Dư O 2 trong Khí Xả 4%: 49,84 lít (STP) Khí dư (đốt trong): 249,19 lít (STP) Tổng Khí Xả: 1.445,29 lít (STP) hay 1,45 Nm 3 /kg Clinker Lượng khí xả thực sự trên một tấn clinker sản xuất được (trước khi thực thi giải pháp): 1,59 Nm3/kg clinker, được tính như sau và sử dụng dữ liệu thu thập từ Phòng Điều khiển Trung tâm (CCR) tháng Hai năm 2005: Lưu lượng khí đo được tại Thiết bị Vôi hóa Độc lập (SLC): 261.260 Nm 3 /h Lưu lượng khí đo được tại Thiết bị Vôi hóa trong Dây chuyền (ILC): 264.520 Nm 3 /giờ Clinker sản xuất trong lò: 7.922 tấn/ngày hay 330.083 kg/giờ Khí lò nung Sp = (SLC+ILC)/ Lượng Clinker sản xuất được = (261.260 + 264.520) Nm3/giờ / 330.083 kg clinker/giờ = 1,59 Nm3/kg clinker Khí lệch tràn: 46.211,62 Nm3/giờ, được tính như sau: • Khí lệch = khí lò nung SP thực sự – khí lò nung theo hóa lượng pháp = (1,59 – 1,45 ) Nm3/kg clinker = 0,14 Nm3/kg clinker = 46.211,62 Nm3/giờ Lượng than tiêu thụ tăng: 12.210 tấn/năm, được tính như sau: • Sử dụng hai công thức: Q = m khí cp khí dt Q = m than Hv Trong đó: Nhiệt độ Trung bình : 614 0 C Nhiệt độ Môi trường : 35 O C Năng suất tỏa nhiệt của Than : 6.000 kCal/kg cp khí tại 614 O C : 0,38 kCal/Nm3/ O C Giá than : 250.000 Rupi/tấn Từ hai phương trình trên có: m khí cp khí dt = m than Hv 46.211,62 Nm3/giờ * 0,38 kCal/Nm3/ O C * (614-35) O C = m than 6.000 kCal/kg m than = 12.210 tấn/năm Lượng này tốn 3.052.500.000 Rupi/năm (= 339.166,67 USD; 1 USD = 9.000 Rupi), Vì cân bằng tổng thể lần hai chỉ hoàn thành vào năm 2006 sau lần ngừng hoạt động tiếp theo của nhà máy khi đã sửa chữa tất cả các điểm rò rỉ xác định được nên lợi ích kinh tế và lợi ích môi trường tiềm năng dưới đây dựa trên thất thoát năng lượng đã tính được. Lợi ích về Kinh tế (tiềm năng) Vốn đầu tư: mua thiết bị cho nắp cơ học và chi phí lắp đặt, nhưng vào thời điểm viết nghiên cứu điển hình này chưa có số liệu    Chi phí vận hành hàng năm: không Tiết kiệm chi phí hàng năm: 3.052.500.000 Rupi (= 339.167 USD @ 1USD = 9.000 Rupi) Lợi ích về Môi trường (tiềm năng) Hướng dẫn Sử dụng Năng lượng Hiệu quả trong các ngành công nghiệp ở khu vực châu Á – www.energyefficiencyasia.org 4 PT SEMEN CIBINONG TBK: Điều tra và sửa chữa rò rỉ chân không, lắp đặt nút bịt kín cơ học trên lò nung  Tiết kiệm than hàng năm: 12.210 tấn/năm  Tiết kiệm điện hàng năm: chưa có số liệu vào thời điểm viết nghiên cứu điển hình này  Giảm thiểu phát thải GHG hàng năm: 30.674 tấn CO 2 (= 12.210 tấn than x 2,51 tấn CO2/ tấn than) Chú ý : yếu tố phát thải được lấy từ Chỉ báo Khí Nhà kính www.uneptie.org/energy/tools/ghgin/ ĐỂ BIẾT THÊM THÔNG TIN Đầu mối quốc gia GERIAP cho Indonesia Tiến sĩ. Ir. Tusy A. Adibroto MSi hoặc Widiatmini Sih Winanti BPPT - Jl. MH Thamrin 8 Tầng 20 Tòa nhà BPPT II Jakarta, Indonesia ĐT: + 62 21 316 9758/68 Fax: + 62 21 316 9760 E-mail: tusyaa@ceo.bppt.go.id , widiatmini@yahoo.com Công ty GERIAP tại Indonesia Lilik Rendra Giám sát viên Môi trường PT. Semen Cibinong, Bogor, Indonesia ĐT: +62 (21) 8231260 E-mail: lilik.rendra@semen-cibinong.com Khuyến cáo Nghiên cứu điển hình này được thực hiện là một phần của dự án “Giảm Phát Thải Khí Nhà Kính từ Hoạt Động Công Nghiệp ở Khu vực Châu Á và Thái Bình Dương” (GERIAP). Mặc dù đă cố gắng nhiều để đảm bảo nội dung của báo cáo này là chính xác, UNEP không có trách nhiệm về tính chính xác hay hoàn thiện của nội dung và sẽ không chịu trách nhiệm về bất kỳ mất mát hay thiệt hại mà có thể liên quan trực tiếp hay gián tiếp cho việc sử dụng hay dựa vào nội dung của báo cáo này gây ra. © UNEP, 2006. Hướng dẫn Sử dụng Năng lượng Hiệu quả trong các ngành công nghiệp ở khu vực châu Á – www.energyefficiencyasia.org 5 . TBK: Điều tra và sửa chữa rò rỉ chân không, lắp đặt nút bịt kín cơ học trên lò nung PT SEMEN CIBINONG TBK Điều tra & Sửa chữa Rò rỉ chân không, Lắp đặt. CIBINONG TBK: Điều tra và sửa chữa rò rỉ chân không, lắp đặt nút bịt kín cơ học trên lò nung Hình 2. Vòng miệng lò (nút bịt cơ học) trong lò nung Hình 3.