Nghiên cứu và đề xuất các giải pháp tiết kiệm năng lượng cho công ty TNHH FREEWELL (VN)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - NGÔ ĐÌNH CƯỜNG NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO CÔNG TY TNHH FREEWELL (VN) LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Mã số ngành: 60520202 TP HỒ CHÍ MINH, tháng 03 năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - NGÔ ĐÌNH CƯỜNG NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO CÔNG TY TNHH FREEWELL (VN) LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Mã số ngành: 60520202 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TSKH HỒ ĐẮC LỘC TP HỒ CHÍ MINH, tháng 03 năm 2016 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: GS TSKH HỒ ĐẮC LỘC Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP HCM ngày 12 tháng 3 năm 2016 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: T T1 2 3 4 5 T S T S T S P G T S C h Ph bPh b Ủ v Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa chữa Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP HCM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc TP HCM, ngày 20 tháng 8 năm 2016 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Ngô Đình Cường Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 05/01/1976 Nơi sinh: TPHCM Chuyên ngành: Kỹ thuật điện MSHV: 1440830003 I- Tên đề tài: NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO CÔNG TY TNHH FREEWELL (VN) II- Nhiệm vụ và nội dung: - Nghiên cứu tổng quan về tình hình tiết kiệm năng lượng - Quy trình sản xuất và tiềm năng tiết kiệm điện trong quá trình sản xuất giày - Các giải pháp tiết kiệm điện cho các hệ thống thiết bị tiêu thụ điện chính trong công ty - Phân tích hiện trạng sử dụng năng lượng tại công ty - Tính toán và đề ra các giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả cho CÔNG TY TNHH FREEWELL (VN) III- Ngày giao nhiệm vụ: 20/08/2015 IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 06/01/2016 V- Cán bộ hướng dẫn: GS TSKH HỒ ĐẮC LỘC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH GS TSKH Hồ Đắc Lộc PGS TS Nguyễn Thanh Phương i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được ghi rõ nguồn gốc Học viên thực hiện Luận văn Ngô Đình Cường ii LỜI CẢM ƠN Luận văn này được thực hiện tại trường Đại học Công nghệ TP.HCM Để hoàn thành được luận văn này tôi đã nhận được rất nhiều sự động viên, giúp đỡ của nhiều cá nhân và tập thể Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến GS.TSKH Hồ Đắc Lộc; PGS.TS Nguyễn Thanh Phương đã hướng dẫn tôi thực hiện nghiên cứu của mình Xin cùng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới tập thể thầy cô giáo của Trường đã đem lại cho tôi những kiến thức bổ trợ vô cùng có ích trong suốt thời gian học tập vừa qua Cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo sau đại học của trường Đại học Công nghệ TP.HCM đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu Ngoài ra, để đạt được kết quả trên là nhờ sự giúp đỡ của Lãnh đạo Công Ty TNHH FREEWELL (VN), sự tận tình của anh em Phòng kỹ thuật của Nhà máy đã giúp tôi hoàn thành luận văn này Bên cạnh đó, cho tôi gửi lời cảm ơn đến Lãnh đạo Trung tâm Tiết kiệm Năng lượng TP.HCM - Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình học tập Cuối cùng, tôi cũng cảm ơn những lời động viên từ gia đình, bạn bè và những người đã luôn bên tôi, khuyến khích tôi trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu của mình 3 TÓM TẮT Các nguồn năng lượng đang được sử dụng phổ biến hiện nay trên thế giới là nguồn năng lượng hóa thạch như than, dầu, khí…Tuy nhiên tất cả các nguồn năng lượng này lại đang đứng trước vấn đề cạn kiệt Các nguồn năng lượng khác như năng lượng mặt trời, năng lượng gió…việc khai thác và sử dụng chúng hiện tại còn gặp nhiều khó khăn về mặt công nghệ và chưa hoàn toàn hiệu quả về mặt kinh tế Hơn nữa dưới sự biến động của giá năng lượng ngày càng tăng làm thúc đẩy việc thực hiện tiết kiệm năng lượng cho các ngành sản xuất công nghiệp, đặc biệt là ngành công nghiệp sản xuất giày đang rất phát triển trên thị trường hiện nay Chính vì thế việc nghiên cứu tìm kiếm các giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong ngành công nghiệp sản xuất giày nhằm mang lại lợi ích kinh tế, cải thiện môi trường, thực hiện phát triển kinh tế - xã hội bền vững, qua đó góp phần đảm bảo an ninh năng lượng của quốc gia 4 ABSTRACT Nowadays, fossil energy resources such as coal, oil and gas are popular used all around the world Nevertheless, all of the kind of these energies will have been facing to become exhausted Other energies such as solar energy, wind energy to exploit and use are facing many issues about technology In addition, these energies are not efficiency in economic Furthermore, fluctuation of prices of energy prices will have been increasing day by day This action has been speeding up saving energy processes in industry manufacturing especially in shoes manufacturing industry market Hence, researching and seeking the saving energy solutions also efficiency solution in shoes manufacturing industry to enhance the benefit economic, improving environment, implement sustainable economy – social and through that action to ensure national energy security 5 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN .ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ xi MỞ ĐẦU 1 I Đặt vấn đề: 1 II Tính cấp thiết của đề tài: 2 III Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu: .3 3.1 Mục tiêu của đề tài: 3 3.2 Nội dung nghiên cứu: 3 3.3 Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu: 3 3.4 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài: .4 3.5 Cấu trúc luận văn: 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG 5 1.1 Đánh giá tình hình sử dụng năng lượng hiện nay trên thế giới 5 1.1.1 Tình hình sử dụng năng lượng 5 1.1.2.Chính sách về tiết kiệm năng lượng 6 1.2 Đánh giá tình hình sử dụng năng lượng hiện nay trong nước 8 1.2.1 Tình hình sử dụng năng lượng 8 1.2.2 Các chính sách năng lượng .10 1.2.3 Các đề tài đã nghiên cứu: 11 CHƯƠNG 2: HOẠT ĐỘNG CỦA CÔNG TY 12 2.1 Thông tin chung về doanh nghiệp 12 2.2 Tình hình sản xuất 13 2.3 Chế độ vận hành 14 6 2.4 Quy trình sản xuất 14 2.4.1 Sơ đồ quy trình sản xuất 14 2.4.2 Mô tả quy trình sản xuất 15 2.5 Tiềm năng tiết kiệm năng lượng được phát hiện tại các hệ thống thiết bị 15 CHƯƠNG 3: NHU CẦU VÀ KHẢ NĂNG CUNG CẤP NĂNG LƯỢNG 17 3.1 Cung cấp điện 17 3.1.1 Sơ đồ đơn tuyến điện 17 3.1.2 Thông số điện tại nguồn cung cấp 18 3.1.3 Biểu giá điện 33 3.2 Tiêu thụ điện 33 3.3 Thiết bị tiêu thụ điện 37 3.4 Ràng buộc về mặt kỹ thuật 40 CHƯƠNG 4: CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG .43 4.1 Hệ thống chiếu sáng .43 4.1.1 Hiện trạng 43 4.1.2 Biện pháp đề xuất 44 4.1.3 Bảng phân tích chi phí – lợi ích 45 4.2 Hệ thống khí nén 50 4.2.1 Hiện trạng 50 4.2.2 Biện pháp đề xuất 54 4.2.3 Bảng phân tích chi phí – lợi ích 54 4.3.1 Hiện trạng 59 4.3.2 Biện pháp đề xuất 59 4.3.3 Bảng phân tích chi phí – lợi ích 60 4.4 Hệ thống Lò dầu tải nhiệt .64 4.4.1 Hiện trạng 64 4.4.2 Biện pháp đề xuất: 65 4.4.3 Bảng phân tích chi phí – lợi ích 66 4.5 Hệ thống chiller 70 Lã 1 ( T iĐi k 15 1( h= ện 1 W25 (1 = (7 Ch iCh 0 1 38 1( = (9 iTh 0 13 1( - = ời IR 2 1( (H R à N 1 36 2( H P Gi k0 68 2( à= ảm g AÙp suaát Cheá ñoä laøm vieäc hieän taïi (mang/giaõ taûi) (mang/giảm tải) ÁpAÙp giảm giaõtải taûi 7,0 8bar Cheá ñoä laøm vieäc ñöôïc caûi tieán khi laép boä VSD 6,5 6,6bar AÙp mang taûi 6,0 6bar Thôøi gian Coâng suaát 20kW 37,8 Sơ đồ nguyên lý điều khiển và biểu đồ chế độ làm việc của phương pháp điều khiển 22,1 kW 5 máy nén khí bằng biến tần (VSD) Coâng suaát mang taûi Sensor aùp suaát Bình chöùa khí neùn Công tải Coângsuất suaátgiảm gia õ taûi VSD Maùy neùn Thôøi gian 4.3 Hệ thống quạt hút bụi 4.3.1 Hiện trạng Các xưởng của Công ty đều được trang bị hệ thống quạt hút bụi, sử dụng hệ thống quạt ly tâm có công suất (30÷45) kW thông qua các kênh dẫn dọc nhà xưởng, bố trí các miệng hút đến các thiết bị, bụi sau khi được quạt hút theo kênh dẫn đi vào cyclone tách bụi và được lắng xuống silo chứa Các miệng hút tại vị trí các máy được bố trí damber nhằm đóng hay mở khi máy đang hoạt động hay ngừng Tuy nhiên còn một số miệng hút, khi máy không hoạt động vẫn mở van hút, điều này gây tiêu hao điện năng và giảm áp trên toàn hệ thống Hình 4.3 : Một số miệng hút, khi máy không hoạt động vẫn mở van hút 4.3.2 Biện pháp đề xuất Đóng các miệng hút tại các máy không hoạt động Để tăng vận tốc hút tại các miệng hút còn lại Lắp biến tần điều khiển tốc độ động cơ quạt hút tại Phân xưởng Thành phẩm Vào thời điểm khảo sát số miệng hút không hoạt động từ 20-25% trên tổng số miệng hút vận tốc gió đo được tại các miệng hút từ 5-13,5m/s Với lưu lượng khoảng 75-80% lưu lượng định mức thì biến tần sẽ tiết kiệm khoảng 20-30% Sơ lược về nguyên tắc tiết kiệm NL khi sử dụng biến tần cho quạt hút: Biến tần là một thiết bị thay đổi tần số của dòng điện Khi tần số thay đổi thì tốc độ của động cơ thay đổi Ta dựa vào quan hệ giữa lưu lượng, áp suất, công suất của quạt, máy nén hoạt động theo nguyên lý động học như sau : Q2 Q1 ( n2 n1 )1 H2 H1 ( n2 n1 ) 2 P2 n  ( 2 )3 P1 n1 Với : P2 : Công suất động cơ ứng với số vòng quay n2 P1 : Công suất động cơ ứng với số vòng quay n1 Q2 : Lưu lượng khí ứng với số vòng quay n2 Q1 : Lưu lượng khí ứng với số vòng quay n1 H2 : cột áp khí ứng với số vòng quay n2 H1 : cột áp khí ứng với số vòng quay n1 Khi yêu cầu về lưu lượng giảm thì biến tần sẽ thay đổi tốc độ của động cơ cho phù hợp với yêu cầu về lưu lượng Khi tốc độ động cơ giảm thì độ giảm công suất của động cơ sẽ tỉ lệ với bậc ba độ giảm về tốc độ Và do đó nhờ lắp biến tần nên công suất tiệu thụ của động cơ sẽ giảm rất lớn Cụ thể : T %% ầ n g g i i 5 0 4 5 4 0 3 5 4.3.3 Bảng phân tích chi phí – lợi ích Bảng 4.13: Tóm tắt cơ hội TKNL cho hệ thống quạt hút bụi Giả Đ i i phá ệ pn L ắ p bi L ắ p bi L ắ p bi T Đ T i ầ h ế u ời t t gi k G i ả m 2 327,93 2 5939 0 1, 3, 1 2 4, 11 165,32 1, 1079 4 7 7, 62, 63 3 58, 86,48 12 55 4 9 3 4 8, 3 579,12 9 184, 7 32, 80 8 2 1 Bảng 4.14: Điều chỉnh lưu lượng 10 quạt hút 45kW ở Xưởng C Đ G Vơ iá H N iệ T hC k ô W C ô k n W Tỉ % lệ Đ ề x K hả % nă C ô k n T gW hĐ ki iệ W1 0 C 0 hi G i1 , 4 5 2 85 0 ( 1 2 9 G =7 F 3 2, 2 J 3 I 2 T ổ n T hG iả 1 0 9 0 93 n kă M 1= g I* 2 Bảng 4.15: Điều chỉnh lưu lượng 6 quạt hút 30kW ở Xưởng C Phân phí giải pháp Gi á Hi ện T hô C ôn C ôn g su Tỉ lệ Đ ề xu ất: K hả nă ng C ôn g su T hờ Đi ện C hi T ổn g ch i T hờ Gi ả Đ ơ V N G i 1, 4 ( G = 6 g 3, i 0 k I=1 W G*H 1 1 J 1 0 = 6 1 0 nă 3 9 2 k M 6 g = 2 Bảng 4.16: Điều chỉnh lưu lượng 3 quạt hút 30kW ở Xưởng I T h G iá H iệ T h C ô C ô n gTỉ lệ Đ ề x uấ K hả nă nC ô n gT h Đ iệ V N Đ ơ G i 1 , k W k W % 8 0 % ( 2 9 k W g i k W 1 0 C 0 hi 0 T ổ 1 n 0 g ch 0 T n0 h ă G k iả g G 1 = 9 3 , I=5 G*H 8 J 8 = 6 1 9 2 M 3 = 2 4.4 Hệ thống Lò dầu tải nhiệt 4.4.1 Hiện trạng Công ty hiện sử dụng 1 lò dầu cung cấp dầu tải nhiệt đến hệ thống máy ép đế Lò dầu sử dụng nhiên liệu đốt là củi trấu, công suất 5,000,000(kcal/h) Ngoài ra công ty còn tận dụng nhiệt khói thải bằng bộ trao đổi nhiệt để gia nhiệt cho gió cấp lò dầu Các hệ thống quạt cấp, quạt hút đều được lắp biến tần để tiết kiệm điện và nhiệt Hình 4.4 : Lò dầu tải nhiệt Phần lớn đường ống dẫn dầu được bọc cách nhiệt khá tốt, nhiệt độ bề mặt lớp 0 cách nhiệt là 40÷45 C Tuy nhiên vẫn còn một số vị trí chưa được bọc cách nhiệt 0 (120÷180 C), cụ thể là tại các van, khớp nối Hình 4.5 : Các van, khớp nối chưa được bọc cách nhiệt Bảng 4.17: Tóm tắt thông số kỹ thuật của Lò dầu L oạ L oạ C ôn Sả n Á p su S ố Lò dầu củ i L ò 5, -00 13 24 /2 Bảng 4.18: Thông số phân tích khói thải đo được tại hiện trường trước khi qua bộ xử lý ướt N H H O C h ệ ệ 2( O iệ số số 8 5 35 5 9 4.4.2 Biện pháp đề xuất: Kiểm soát hệ số không khí thừa Bọc bảo ôn cho các van trên đường ống dẫn dầu tải nhiệt 4.4.3 Bảng phân tích chi phí – lợi ích Bảng 4.19: Tóm tắt cơ hội TKNL cho hệ thống Lò dầu K iể m B ọ c b GiC T ả ủ i pi ế ápt t r k 2 9 1 1 , 34 ĐT ầh uờ i t g G iả m th ải 8961 0.135, 7691 8 5 5 5 4 0.85373 2 8 8 Bảng 4.20: Kiểm soát hệ số không khí thừa Cơ sở tính toán: Hệ số không khí thừa càng thấp càng giảm tổn thất do khói thải * Hệ số không khí thừa α = 21 / (21 - % Oxy trong khói thải) * Lượng khói thải Đ GK giảm được ơ iý N k5 ( hi g0 1 % 8 ( O 2 H 1 ( ệ 3 N 3 ( hi 5 4 C ô S ố = 2 P k 0 (T há g 5 h Sau khi cải tạo N hi % O H ệ N hi T hể tíc hK hố k4 g9 m 4 3 k 0 / (T 1h ( T 1 h L ư N hi N hi k g k j/ N ăn N hi N hi Đ ơ C hi T h T uổ C hi C hi C hi L ãi N hi C hi C hi kj15 / ,3 kj/ 1 5 k 9 g 6 1 3 0 10 2 00 , n 3 g 0 ( 1 ( T 1 h ( 1 = ( ( 1 1 2 (T 1h ( =( 1 15 ( S 1 ố ( =( 1 17 ( S 2 ố ( T 2 h ( T 2 h ( T 2 h ( T 2 h ( T 2 h ( =( 2 17 ( =( 2 19 ( = 2 - 1 0 1 0 1 0 1 0 k g 1 0 4 1 3 5 4 1 1 3 6 1 0 1 5 1 5 2 9 8 9 1 1 ( 6 ( 7 ( 8 ( 9 =( 1)=2 1 M o K h T h IR R N P Gi ả 0 7 8 1 4, 03 k 5 g , ( 2 ( 3 ( 3 ( 3 =( 28 Hà m H à = ( Bảng 4.21: Bọc bảo ôn cho các van, khớp nối trên đường ống dẫn dầu tải nhiệt Phân tích Cơ sở tính toán: Bảo ôn bề mặt nóng nhằm giảm tổn thất nhiệt * Tổn thất nhiệt do bức xạ và đối lưu = Số liệu thực nghiệm tra theo chênh lệch giữa nhiệt độ K ý Đ G ơ i h N 1 ( hi 6 1 N 3 ( hi 4 2 T ổ k 2 ( n c , 3 th D 5 ( iệ 4 T kj1, ( ổ /0 5 P há k 0 ( t g 6 Cô n Th ực = ( T h Sau khi cải tạo (Polyuretan) N 5 ( Mo hi 0 7 ng T ổ k 7 ( Th n c 8 8 ực th T kj 3 ( = ổ / 8 9 ( H T ệ h λ 0 ( số ô 1 n dẫ M W 9 ( = ật 0 1 10 = 1 B 4 ( 0 ề 3 1 N kj 9 ( 0 ăn / 7 1 N kj/1 ( T hi 5 1 h N k 6 ( =(13 hi g 1 1 )/ Đ 1 3 ( Số ơ 0 1 l C 1 1 ( =(15 hi 0 8 1 ) T n 3 ( Số h g 0 1 l T ( T u 1 m C 1 ( T hi 0 2 m C 1 4 ( T hi 0 2 2 m C 1 6 ( T hi 0 , 2 m L 1 ( T ãi 5 2 m N k 1 ( =(15 hi g 8 2 ) C 1 5 ( =(17 hi 0 7 2 ) C 1 4 ( = hi 0 8 2 T 0 ( =(26 h 2 )/ I 1 ( Hàm R 1 2 IRR N 1 4 ( Hàm P 0 6 2 NPV G k 3 ( =(6)* iả g 7 3 ( 4.5 Hệ thống chiller 4.5.1 Hiện trạng Hệ thống điều hòa không khí đang sử dụng tại công ty là hệ chiller làm mát bằng nước – Hiệu Daikin Bảng 4.22: Thông số kỹ thuật hệ thống T T 1 C hi ll er B 2 ơ m 3 B ơ 4 T há 5 Q p uạ S ốĐ l ơ 0 1 0 2 0 2 0 1 0 1 M á y n é n 1 5 1 5 Hi Bệu ộLi 5 an Bảng 4.23: Tổng hợp chương trình tính toán Chiller Daikin hoạt động CỤM MÁY C ô N n ăn g 3 6 3 9 Bì n N hi N hi L ư C O 4 82 Đ Gi ơ á 0 C 12 0 0 C 10 0 m 10 3/ 5 ... Tên đề tài: NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO CÔNG TY TNHH FREEWELL (VN) II- Nhiệm vụ nội dung: - Nghiên cứu tổng quan tình hình tiết kiệm lượng - Quy trình sản xuất. .. nghiên cứu đề tài ? ?Các giải pháp sử dụng lượng điện tiết kiệm hiệu cho CƠNG TY TNHH FREEWELL (VN) khơng tiết kiệm lượng điện mà cịn tiết kiệm chi phí sản xuất, giúp tăng suất, nâng cao chất lượng. .. sử dụng điện tiết kiệm hiệu cho công ty Kiến nghị giải pháp tiết kiệm lượng công ty 3.4 Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn đề tài: Các giải pháp sử dụng lượng tiết kiệm hiệu nghiên cứu triển khai