Nghiên cứu và tìm hiểu một số giải pháp tiết kiệm điện năng ở việt nam đề xuất một số giải pháp tiết kiệm điện năng trong các nhà máy xi măng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHỊNG ISO 9001:2015 NGHIÊN CỨU VÀ TÌM HIỂU MỘT SỐ GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG Ở VIỆT NAM - ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG TRONG CÁC NHÀ MÁY XI MĂNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP HẢI PHỊNG - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2015 NGHIÊN CỨU VÀ TÌM HIỂU MỘT SỐ GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG Ở VIỆT NAM - ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG TRONG CÁC NHÀ MÁY XI MĂNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP Sinh viên: Nguyễn Hữu Minh Người hướng dẫn: Th.S Đỗ Thị Hồng Lý HẢI PHỊNG - 2018 Cộng hồ xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc o0o BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên : Nguyễn Hữu Minh – MSV : 1613102001 Lớp : ĐCL1001- Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài : “Nghiên cứu tìm hiểu số giải pháp tiết kiệm điện Việt Nam Đề xuất số giải pháp tiết kiệm điện nhà máy xi măng” NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp ( lý luận, thực tiễn, số liệu cần tính tốn vẽ) Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính tốn Địa điểm thực tập tốt nghiệp CÁC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Người hướng dẫn thứ nhất: Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hướng dẫn : Trường Đại học dân lập Hải Phịng Tồn đề tài Người hướng dẫn thứ hai: Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hướng dẫn : Đề tài tốt nghiệp giao ngày tháng năm 2018 Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày tháng .năm 2018 Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N Sinh viên Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N Cán hướng dẫn Đ.T.T.N Nguyễn Hữu Minh Th.S Đỗ Thị Hồng Lý Hải Phòng, ngày tháng năm 2018 HIỆU TRƯỞNG GS.TS.NGƯT TRẦN HỮU NGHỊ PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1.Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp Đánh giá chất lượng Đ.T.T.N ( so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T.T.N, mặt lý luận thực tiễn, tính tốn giá trị sử dụng, chất lượng vẽ ) Cho điểm cán hướng dẫn ( Điểm ghi số chữ) Ngày……tháng…….năm 2018 Cán hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN BIỆN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Đánh giá chất lượng đề tài tốt nghiệp mặt thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính toán chất lượng thuyết minh vẽ, giá trị lý luận thực tiễn đề tài Cho điểm cán chấm phản biện ( Điểm ghi số chữ) Ngày……tháng…….năm 2018 Người chấm phản biện (Ký ghi rõ họ tên) LỜI MỞ ĐẦU Cùng với phát triển khoa học điện nguồn lượng quan trọng lĩnh vực Nước ta thời hội nhập nên điện góp phần đáng kể nghiệp cơng nghiệp hố đại hố đất nước Tiết kiệm nói chung tiết kiệm điện nói riêng vấn đề Quốc sách, phải thực lâu dài suốt q tình tiêu thụ điện, khơng phải thực vào lúc thiếu điện Để cho việc thực tiết kiệm điện quan, cơng sở có hiệu lâu dài ổn định, cầ n phải thực giải pháp kỹ thuật hành Trước yêu cầu thực tiễn khách quan trên, đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu tìm hiểu số giải pháp tiết kiệm điện Việt Nam Đề xuất số giải pháp tiết kiệm điện nhà máy xi măng” cô giáo Thạc sỹ Đỗ Thị Hồng Lý hướng dẫn thực Đề tài gồm nội dung sau: Chương Tầm quan trọng việc tiết kiệm điện Chương Tình hình tiết kiệm điện Việt Nam Chương Đề xuất số giải pháp tiết kiệm điện nhà máy xi măng CHƯƠNG TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆC TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG 1.1.KHÁI QUÁT CHUNG Điện nguồn lượng sử dụng rộng rãi ngành kinh tế quốc dân, tiền đề cho phát triển đất nước Ngày nay, kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân nâng cao, nên nhu cầu sử dụng điện lĩnh vực nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ sinh hoạt tăng trưởng không ngừng Hiện nay, hầu hết nguồn tài nguyên thiên nhiên dầu mỏ, khí đốt, than đá…là nguồn nhiên liệu để sản xuất điện ngày trở nên khan khai thác, sử dụng không hợp lý Mặt khác, điều kiện kinh tế kỹ thuật nước ta chưa phát triển mạnh nên nhà máy phát điện chưa đáp ứng nhu cầu sử dụng điện năng, đặc biệt vào mùa hè, nước sông cạn nên nhà máy thuỷ điện không phát hết công suất tối đa, cộng với tình hình sử dụng điện lãng phí hộ tiêu thụ, quan niệm “Cứ dùng điện thoải mái đủ sức trả tiền’’ thấm sâu vào nếp nghĩ người dân cộng với việc sử dụng máy móc thiết bị khơng đạt chuẩn tiêu kỹ thuật, thời hạn sử dụng gây hao tổn điện góp phần lớn dẫn đến tình trạng thiếu điện nghiêm trọng Thiếu điện - dẫn tới phải luân phiên cắt điện nơi tiêu thụ làm ngưng trệ việc sản xuất gây tổn hao lớn kinh tế, đồng thời sinh hoạt người dân gặp nhiều khó khăn, mùa hè - với tình trạng nắng, nóng ngày gay gắt Trước tình hình việc thực “ Tiết kiệm điện năng’’ trở thành vấn đề nóng bỏng cấp thiết địi hỏi quan tâm, ý thức, tâm nhà máy, xí nghiệp doanh nghiệp, hộ dùng điện…Sự căng thẳng gia tăng giá nhiên liệu cân lượng, lại khẳng định nhiệm vụ to lớn việc thực tiết kiệm điện Muốn đưa giải pháp tiết kiệm điện, phải nghiên cứu nguyên nhân gây tổn thất điện mà trình sử dụng quản lý điện gây 1.2 CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY TỞN THẤT ĐIỆN NĂNG 1.2.1 Tởn thất ky thuật 1.2.1.1.Trong nhà máy phát điện * Chất lượng điện thể bởi: Độ lệch điện áp (qU) độ chênh lệch điện áp thực tế U điện áp định mức Udm với điều kiện tốc độ biến thiên điện áp nhỏ 1% Udm/giây qU  U  U dm 100% U dm Độ dao động điện áp( U ) tốc độ biến thiên từ U max đến U U  U max  U 100% U dm Độ dao động điện áp phải nhỏ 1% *Độ tin cậy cung cấp điện: điện không cung cấp liên tục hệ thống điện không đưa lại hiệu kinh tế mà gây thiệt hại lớn cho kinh tế quốc dân 1.2.1.2.Trên đường dây truyền tải điện * Do điện trở điện dung đường dây truyền tải Để truyền tải điện từ nhà máy phát điện đến nơi tiêu thụ ta phải sử dụng dây dẫn truyền tải, nên phần điện bị tiêu hao đốt nóng dây dẫn, tạo trường điện từ hiệu ứng khác Vì thân dây dẫn tồn giá trị điện trở điện kháng nên có dịng điện chạy qua chúng, có tổn thất định công suất tác dụng P  3I R công suất phản kháng Q  3I X Như phần điện biến thành nhiệt toả môi trường * Chế độ sử dụng bù công suất không cân Hiệ u C ô c 8 8 8 8 9 9 1 9 2 9 3 3 9 9 9 9 9 4 5 5 6 6 40 9 9 6 6 Tuy nhiên, xem xét, đánh giá hiệu sử dụng điện ngành xi măng nhận thấy, trừ số nhà máy đầu tư có mơ hình quản lý tốt, lại phần lớn nhà máy xi măng hoạt động có suất tiêu thụ điện cịn cao * Loại bỏ tình trạng máy biến áp chạy non tải sử dụng MBA hiệu suất cao Máy biến áp truyền tải phân phối điện, nói chung, trình vận hành gây tổn thất điện cho lưới điện, tính chung có tới 3% sản lượng điện bị nguyên nhân Có hai loại tổn hao điện vận hành máy biến áp, tổn hao có tải (hay tổn hao đồng) tỉ lệ với bậc dòng điện phụ tải máy biến áp tổn hao không tải (hay tổn hao sắt) phát sinh lõi từ xảy suốt đời vận hành máy biến áp, không phụ thuộc vào phụ tải Đối với máy biến áp cũ hoạt động lâu năm, tổng tổn hao điện tăng lên Trong trình vận hành, máy biến áp có hiệu suất cao mức phụ tải định khoảng 50% đến 80% Tiết kiệm điện cách loại bỏ tình trạng máy biến áp chạy non tải Máy biến áp thành phần hệ thống cung cấp điện Thực tế, nguyên nhân đầu tư xây dựng nhà máy người ta bố trí phụ tải khơng phù hợp dẫn đến tình trạng có máy biến áp ln tình trạng non tải Và để đảm bảo hệ số công suất cosφ giới hạn cho phép, người ta phải lắp đặt thêm hệ thống bù công suất phản kháng gây nên lãng phí khơng cần thiết Việc tiết kiệm điện đạt 41 cách phân bố lại phụ tải cho phù hợp, đưa số máy biến áp sang chế độ dự phòng nguội, loại bỏ tình trạng máy biến áp phảivận hành chế độ non tải Ví dụ tính tốn tiết kiệm lượng hệ thống có máy biến áp chạy non tải, bố trí phụ tải vào máy biến áp loại bỏ máy biến áp khỏi hệ thống Như vậy: Sau năm vận hành, lượng điện tổn hao phương án cao phương án Thay máy biến áp cũ máy biến áp hiệu suất cao.Việc sử dụng máy biến áp hiệu suất cao tính đến từ đầu tư dây chuyền sản xuất lợi ích tiết kiệm điện mà mang lại sau Cịn nhà máy có dây chuyền sản xuất lâu năm, máy biến áp sau thời gian dài vận hành, chất cách điện bị lão hóa, tổn thất tăng thêm chi phí sửa chữa tăng cao Cần phải tính đến giải pháp thay máy biến áp mới, hiệu suất cao Sử dụng máy biến áp hiệu suất cao máy biến áp lõi từ kim loại vơ định hình, máy biến áp khô, cuộn dây đúc epoxy, giải pháp ưu tiên Máy biến áp hiệu suất cao chế tạo theo quy trình cơng nghệ đặc biệt kết hợp thiết kế tiên tiến có sử dụng vật liệu chất lượng cao lõi từ hợp kim vơ định hình, cuộn dây đồng chất lượng cao Với máy biến áp có lõi từ hợp kim vơ định hình, tổn hao lõi từ giảm xuống 75% so với máy biến áp có lõi từ tôn cán lạnh định hướng đạt hiệu suất siêu cao đến 99,5% Bảng 3.1: So sánh tổn hao khơng tải tổn hao có tải số loại biến áp M áy M áy M áy M áy M áy T T ô ô ̉ ̉ 38 51 57 21 69 42 Máy biến áp khô cuộn dây đúc epoxy giải pháp lựa chọn, chúng có đặc điểm: hiệu suất cao,kích thước nhỏ, nhẹ, chiếm chỗ,khơng có dầu  Giải pháp tiết kiệm lượng hệ thống lò nung Hệ thống lò nung bao gồm hệ thống tháp trao đổi nhiệt, buồng phân hủy (calciner), lò quay, hệ thống làm nguội clinker hệ thống vịi đốt, tiêu hao chủ yếu tiêu hao nhiên liệu điện Tại hệ thống trao đổi nhiệt, gồm cyclone tận dụng cách hiệu triệt để nhiệt có dịng khí nóng khỏi calciner lị quay để gia nhiệt bột liệu làm bột liệu nóng lên phần phân hủy, sau vào buồng phân hủy calciner lò quay để tiếp tục gia nhiệt, phân giải tạo khống, hồn thành việc nung luyện clinker Do đó, để có giải pháp tận dụng nhiệt triệt để, cần phải giảm tiêu hao nhiệt hệ thống tuần hồn vơ ích, đồng thời giảm tổn thất áp suất, dẫn đến giảm tổn thất lượng hệ thống Viện nghiên cứu xi măng Thiên tân (TCRDI -Trung quốc) đưa giải pháp kỹ thuật chế tạo cyclone có hiệu suất phân ly cao, trở lực nhỏ, hình thức kết cấu hợp lý với loại vỏ xoáy ốc 270 độ ống cyclone Giải pháp nâng cao hiệu trao đổi nhiệt tháp trao đổi nhiệt cách có hiệu quả, giảm lực cản hệ thống thơng qua nghiên cứu mơ hình hố kỹ thuật số CFD, làm tối ưu hoá hệ thống cyclone tháp trao đổi nhiệt, từ thực mục tiêu đạt hiệu suất trao đổi nhiệt cao với trở lực thấp Buồng phân hủy, Calciner hạt nhân hệ thống trao đổi nhiệt, hồn thành loạt trình: đốt nhiên liệu, phân huỷ chất cacbonat, làm chuyển động hai pha rắn lỏng, trộn (phân tán) trao đổi nhiệt, chuyển chất , đồng thời kèm theo thay đổi nồng độ vật liệu, kích thước hạt thay đổi lưu lượng, thành phần trường nhiệt độ khí Khoảng 60% nhiên liệu dùng hệ thống nung đốt clinker xi măng sử dụng 43 Calciner, Calciner có kết cấu hợp lý, tính ưu việt thực khả đốt cháy triệt để loại nhiên liệu khác Một số nghiên cứu đề xuất giải pháp tối ưu hoá kết cấu Calciner, kéo dài thời gian cháy nhiên liệu có đặc tính khác nhau, nâng cao tỷ lệ đốt triệt để, tránh trường hợp nhiên liệu chưa cháy hết, tiếp tục cháy tháp, làm tăng nhiệt độ khí thải Giải pháp sử dụng biện pháp thích hợp, giảm lượng NOx đầu calciner, từ giảm thiểu lượng khí thải NOx tồn dây chuyền Nhiên liệu calciner cháy triệt để vật liệu phân huỷ triệt để, nhiệt độ đầu hệ thống trao đổi nhiệt thấp xuống Giải pháp thực mục tiêu giảm thải tiết kiệm lượng hệ thống trao đổi nhiệt Tại hệ thống lò quay, nhiệt lượng cháy nhiên liệu làm nâng nhiệt độ nguyên liệu, làm thành phần cacbonat canxi hoàn toàn bị phân huỷ thành oxit canxi sau với thành phần khác nung luyện nhiệt độ 1400oC thiêu kết thành clinker Thơng qua nhiều chứng minh thực tiễn, loại lị quay ngắn hai bệ đỡ có tỷ lệ chiều dài đường kính L/D < 12,5 ngày thu hút quan tâm yếu tố tiết kiệm nhiệt nung suất riêng lò cao Ưu điểm trội loại lò ngắn hai bệ đỡ tiết kiệm lượng, tổn thất toả nhiệt chênh lệch so sánh với lò quy cách vào khoảng 16.7 kJ (4kCal/kg clinker), ngồi cịn có hàng loạt ưu điểm chi phí sản xuất thiết bị, chi phí xây dựng thấp Vịi đốt thiết bị cơng nghệ quan trọng Nó ảnh hưởng mạnh đến tiêu hao nhiệt tính vận hành hệ thống lị nung, ảnh hưởng đến chất lượng clinker hàm lượng chất có hại thải mơi trường Một vịi đốt tốt cần phải có nhiệt độ lửa đủ cao để sản xuất clinker có chất lượng tốt; đồng thời cịn có u cầu nhiệt độ đỉnh lửa phải ổn định để trì vỏ lị ổn định nhằm kéo dài tuổi thọ gạch chịu lửa; hình 44 dạng lửa phải điều chỉnh dễ dàng, bảo đảm cháy hoàn toàn nhiên liệu, giảm lượng CO sinh lị; đồng thời thiết kế vòi đốt phải cố gắng giảm thiểu gió Iị để giảm tiêu hao nhiệt giảm thiểu thải NOx Ghi làm nguội (Cooler), công dụng ghi làm nguội sử dụng gió mát để làm nguội clinker có nhiệt độ cao xuống nhiệt độ thấp Khi đó, gió nguội bị gia nhiệt nóng lên trở thành gió II Gió II vào lị để đốt nhiên liệu, giảm nhiệt lượng ngồi, từ giảm tổn thất lượng Ghi làm nguội trải qua hệ thứ I với thơng gió buồng gió lớn, hệ thứ II với thơng gió buồng gió nhỏ, hệ thứ III với dầm khí cấp gió, đến hệ thứ IV với thơng gió đơn ngun theo hướng đứng Ghi làm nguội khơng rị liệu kiểu hành tiến hệ IV tránh clinker lọt qua ghi rơi xuống tạo thành trở lực theo hướng đứng, có lợi cho việc thơng gió đặn Hiệu suất thu hồi nhiệt ghi làm nguội hệ IV 74%, so với mức vận hành thực tế ghi hệ III 68 ~ 70%, tiết kiệm tiêu hao nhiệt 61.9 ~ 92,8kJ/kg (cứ nâng cao 1% hiệu suất thu hồi nhiệt giảm tiêu hao nhiệt 15.5kJ/kg) Hệ thống nghiền xi măng, nay, công nghệ nghiền xi măng phát triển theo xu hướng giảm tiêu hao lượng nghiền.Do tiêu hao lượng nghiền lớn, khoảng 60%, để sản xuất xi măng (bao gồm nghiền liệu clanhke, phụ gia) tập trung chủ yếu thiết bị nghiền bi Thơng thướng có giải pháp sử dụng thiết bị phân ly hiệu suất cao, có khả làm nguội kết hợp với cụm thiết bị thu hồi sản phẩm (việc lắp đặt thiết bị phân ly cho phép nâng công suất 10 - 25%) Sau tách hạt mịn máy phân ly, máy nghiền hoạt động hiệu nghiền hạt thô Hiệu chủ yếu giải pháp cho phép tăng suất nghiền, giảm tiêu hao điện năng, giảm tiêu hao vật nghiền chi phí đầu tư thấp.Bổ sung thiết bị nghiền sơ bộ, nhằm đảm bảo kích thước liệu đầu vào