Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm năng lượng cho hệ thống thiết bị nhà nấu bia

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ THỐNG THIẾT BỊ NHÀ NẤU BIA LÊ VIẾT THẮNG HÀ NỘI 2006 Môc lôc LỜI MỞ ĐẦU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 1.1 GII THIệU Sơ LưẻC Về NGàNH CôNG NGHệ SảN XUấT BIA TRêN THế GIIERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 1.2 TặNG QUAN Về NGàNH CôNG NGHIệP BIA ậ VIệT NAM ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 1.2.1 T×nh hình sản xuất tiêu thụ bia Việt Nam Error! Bookmark not defined 1.2.2 Định hướng phát triển ngành công nghiệp bia Việt Nam Error! Bookmark not defined 1.2.3 Sự cần thiết phải tiến hành nghiên cứu giải pháp tiết kiệm lượng cho nhà máy bia Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO CÁC NHÀ MÁY BIA CÓ NĂNG SUẤT VỪA VÀ LỚN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 2.1 QUY TRìNH CôNG NGHệ Và TRANG THIếT Bị TRONG NHà MáY BIA ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 2.1.1 Giới thiệu quy trình công nghệ sản xuất bia Error! Bookmark not defined 2.1.2 Thiết bị phân xưởng nấu nhà máy bia Error! Bookmark not defined 2.2 C«NG TY Cặ PHầN BIA THANH HOá ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 2.3.1 Công nghệ sản xuất bia Error! Bookmark not defined 2.2.2 Các thông số kỹ thuật hệ thống nhà nấu Error! Bookmark not defined 2.2.3 Phân bố tiêu thụ lượng nhà máy bia Error! Bookmark not defined 2.2.4 Tính toán cân sản phẩm cho hÖ thèng nÊu Error! Bookmark not defined 2.2.5 Tính toán cân nhiệt cho hệ thống nÊu Error! Bookmark not defined 2.3 PHâN TíCH, LA CHN PHươNG áN TIếT KIệM NăNG LưẻNG CHO HÖ THÈNG NÊUERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 2.3.1 NhËn xÐt Error! Bookmark not defined 2.3.2 Cơ sở đề xuất giải pháp Tiết kiệm lượng cho hệ thống nấu Error! Bookmark not defined 2.3.3 Phân tích, định hướng lựa chọn giải pháp Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN, LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ VÀ THUYẾT MINH KỸ THUẬT CHO HỆ THỐNG TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG TRONG PHÂN XƯỞNG NUERROR! BOOKMARK NOT DEFINE 3.1 Sơ đ NGUYêN Lí CẹA Hê THẩNG TIếT KIệM NăNG LưẻNG ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 3.2 TíNH Và CHN CáC THIếT Bị CẹA Hệ THẩNG TIếT KIệM NăNG LưẻNG ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 3.2.1 Tính chọn cụm thiết bị gia nhiệt cho dịch trước đun hoa Error! Bookmark not defined 3.2.2 Tính chọn thiết bị cho cụm trao đổi nhiƯt n­íc ng­ng Error! Bookmark not defined 3.2.3 TÝnh chọn thiét bị cho cụm thiết bị rửa Error! Bookmark not defined 3.2.4 TÝnh chọn thùng tích trữ lượng Error! Bookmark not defined 3.2.5 TÝnh, chän m¸y nén thiết bị phối trộn (Ejector) Error! Bookmark not defined 3.2.6 Tính chọn loại bơm cho hệ thống thiết bị Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG TRONG PHÂN XƯỞNG NẤU CỦA CÁC NHÀ MÁY BIA KHI ÁP DỤNG VÀO THỰC TẾ SẢN XUẤT ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 4.1 HIƯU QU¶ KINH TÕ DO HƯ THÈNG THIÕT Bị MANG LạI ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 4.1.1 Chi phí đầu tư khả thu håi vèn Error! Bookmark not defined 4.1.2 Thực trạng sản xuất tiêu thụ lượng nhà máy bia Thanh Hoá lúc trước sau hệ thống tiết kiệm lượng đưa vào hoạt động Error! Bookmark not defined 4.2 HIệU QUả Về VIệC BảO Vệ MôI TRưấNG ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 4.4 NHËN XÐT ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN .ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED TÀI LIỆU THAM KHẢO .ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED -1- LI M U Cùng với việc gia tăng dân số kinh tế phát triển đến chóng mặt nước phát triển mức độ tiêu thụ lượng quốc gia tăng mạnh Tuy nhiên xét từ khía cạnh hiệu việc sử dụng lượng, kĩ thuật công nghệ nước thua xa so với nước phát triển, nên lượng tiêu phí cách vô ích nhiều Vì vậy, để nguyên tình trạng tiêu thụ lượng cách đà chẳng chốc xảy tình trạng cung không đủ cầu Chính việc sử dụng lượng cách hiệu tiết kiệm vấn đề nước quan tâm nghiên cứu Hiện nhiều nơi giới, đà nghiên cứu triển khai nhiều chương trình tiết kiệm lượng cho ngành công nghiệp nói chung, đặc biệt ngành công nghiệp sản xuất bia nói riêng đà thu nhiều kết khả quan Cụ thể Nhật, Đức quốc gia đà tiến hành ngiên cứu áp dụng thành công giải pháp tiết kiệm lượng nhà máy bia Ví dụ nhà máy bia KIRIN Nhật Bản với công suất 290 triệu lít/năm (năm 2000), nhà máy bia có trang bị hệ thống tiết kiệm lượng đại, có mức tiêu thụ là: 231,7 kg/KLBia/năm Việt Nam quốc sách nhiều ngành công nghiệp khác nhau, đặc biệt công nghệ sản xuất bia Đây điều thiết thực cấp bách mà nhà máy bia cần phải quan tâm nghiên cứu để giảm chi phí sản xuất, hạ giá thành sản phẩm Nhất bối cảnh nay, biến động giá mặt hàng nguyên, nhiên, vật liệu mà đặc biệt thị trường lượng giới, sách giá bán điện sản xuất việc tiết kiêm lượng lại trở nên cần thiết hết, có tính chất sống doanh nghiệp -2- Mặt khác nay, đa số nhà máy bia ta hoạt động theo công nghệ thiết bị cũ kĩ phí sản xuất cao, khả cạnh tranh Vì việc cải tiến thiết bị, đưa công nghệ vào nhằm mục đích tiết kiệm lượng để hạ giá thành sản phẩm, nâng cao khả cạnh tranh việc làm cần thiết Việt Nam trình hội nhập gia nhập WTO Hơn Việt Nam chưa có đơn vị giải vấn đề tiết kiệm lượng nói chung lượng nhiệt nhà máy bia nói riêng cách Chính luận văn tốt nghiệp em với nội dungNghiên cứu thiết kế hộ thống tiết kiệm lượng cho hệ thống thiết bị nhà nấu bia, với hi vọng phần đáp ứng nhu cầu cấp thiết -3- CHNG 1: TNG QUAN 1.1 Giới thiệu sơ lược ngành công nghệ sản xuất bia giới Ngành công nghiệp sản xuất bia, có lịch sử phát triển lâu đời Lịch sử đà chứng minh rằng, cách 5000 năm, người Sumérien người Assyrien cư dân biết làm sử dụng loại đồ uống lên men từ hạt ngũ cốc nảy mầm người Hy Lạp gọi beer Đến kỷ XIX, với việc xuất nghiên cứu bia Louis Paster, thay sản xuất bia thủ công, người đà tạo ngành sản xuất công nghiệp ngành khoa học nghiên cứu loại đồ uống phạm vi toàn giới Với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật đại, đà có nhiều công trình nghiên cứu tác giả giới, góp phần không nhỏ vào việc làm cho ngành công nghiệp ngày phát triển lớn mạnh Cho đến ngày nay, bia đà trở thành loại đồ uống thiếu sống người đại bia loại đồ uống giàu dinh dưỡng, có độ cồn thấp với hương thơm đặc trưng malt đại mạch, hoa houblon sản phẩm tạo trình lên men Nhà máy bia giới xây dựng Đức năm 1040, thời điểm đó, bia đà trở thành thức uống ưa chuộng nước Châu Âu khác như: Tiệp Khắc, Đan Mạch, Pháp ) Hiện nay, ngành công nghiệp bia phát triển nhanh, đem lại nguồn thu nhập tương đối cao cho ngành kinh doanh bia dịch vụ, sản phẩm phụ kèm Một số nước Châu Âu có khí hậu lạnh, lại khu vực có truyền thống sản xuất bia, ngành công nghiệp bia khu vực phát triển mạnh, tiêu biểu nhu cầu tiêu thơ bia cđa mét sè n­íc khu vùc rÊt cao so víi tiªu thơ bia trªn thÕ giíi, thèng kê bình quân mức tiêu thụ bia số nước Châu Âu: Cộng hòa Séc 160 lít/người/năm Cộng hòa liên bang Đức -4- 127 lít/người/năm Đan Mạch 125 lít/người/năm Bỉ, Hà Lan 120 đến 160 lít/người/năm phổ biến 80 lít/người/năm Châu khu vực có ngành công nghiệp bia phát triển muộn Châu Âu Nhưng khu vực có dân số đông thị trường trẻ mức tiêu thụ bia ngày tăng Sản xuất tiêu thụ bia năm số nước khu vực trước thấp, đến đà tăng trưởng nhanh, bình quân 6,5%/năm, ví dụ: Thái Lan có mức tăng bình quân cao 26,5%/năm, tiếp đến Philipin 22,2%/năm, Malaysia 21,7%/năm, Indonesia 17,7%/năm Trung Quốc có mức tăng trưởng 20%/năm Theo thống kê, giới có khoảng 25 nước sản xuất bia với sản lượng khoảng 100 tỷ lít/năm Trong có số nước có sản lượng cao, chiếm khoảng 10% tổng sản lượng giới như: Mỹ, CHLB Đức nước sản xuất 10 tỷ lít/năm Trung Quốc khoảng tỷ lít/năm Tổng sản lượng bán riêng năm 2003 số nước giới lµ: Trung Qc: 247,7 triƯu lÝt; Mü: 241,8 triƯu lÝt H1; §øc: 101 triƯu H1; Brzil: 82,2 triƯu H1; Nga: 74 triƯu H1; NhËt B¶n: 68,1 triƯu H1; Anh: 120 triƯu H1; Mexico: 54 triƯu H1; T©y Ban Nha: 34 triÖu H1; ViÖt Nam: 9,4 triÖu H1 (nguån: Euromonitor, Anheuser Busch) Nhìn chung ngành công nghiệp sản xuất bia giới phát triển cách nhanh chóng, đặc biệt nước phát triển nước có nhu cầu tiêu dùng cao, mức tiêu thụ bình quân đầu người lên tới 100 lít/người/năm -5- Bảng 1-1: Mười nước có mức tiêu thụ bia bình quân đầu người cao STT Tên nước Mức tiêu thụ bình quân (lít/người/năm) Tiệp 154 §øc 144 AiLen 134 Ĩc 120 BØ 114 New Zealand 111 ¸o 108 §an M¹ch 107 Hung ga ri 107 10 Anh 104 Nguồn: Tổng Công ty Bia Rượu Nước giải khát Sài Gòn, tháng 12 /2004 1.2 Tổng quan ngành công nghiệp bia Việt Nam 1.2.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ bia Việt Nam Trong năm gần đây, tác động yếu tố tốc độ tăng GDP (tổng thu nhập quốc dân), tăng dân số, đô thị hoá, du lịch, tốc độ đầu tư, xếp tổ chức sản xuất ngành công nghiệp Bia Việt Nam đà có tốc độ tăng trưởng cao, bình quân - 12% năm Đặc biệt năm 2003, sản lượng bia đạt 1.290 triệu lít, tăng 20,7% so với năm 2002, đạt 79% so công suất thiết kế, tăng 90 triệu lít so tiêu năm 2005 quy hoạch, tiêu thụ bình quân đầu người đạt khoảng 16 lít/người/năm Nộp ngân sách khoảng 3650 tỉ đồng Năm 2004 đạt 1.372 triệu lít (tăng 14,3% so Quy hoạch 2005) năm 2005 đạt khoảng 1500 triệu lít (tăng 25% so với Quy hoạch) Số lượng sở sản xuất: Do yêu cầu ngày cao chất lượng, vệ sinh an toàn thực phẩm phát triển mạnh doanh nghiệp sản xuất bia lớn, có trình độ quản lý, công nghệ, thiết bị đại, có thương hiệu uy tín đà vươn lên chiếm lĩnh thị trường, nên số sở sản xuất bia nhỏ, thương hiệu, không đủ khả cạnh tranh, sản phẩm không tiêu thụ được, sản xuất kinh doanh thua -6- lỗ, nợ đọng thuế phải phá sản sát nhập, chuyển hướng sang sản xuất ngành hàng khác Do số lượng sở sản xuất đà giảm xuống so với năm cuối thập kỷ 90 Đến năm 2003 326 sở/469 sở (năm 1998) Có 24 tỉnh, thành phố có sản lượng bia > 20 triệu lít Trong có Sabeco (Tổng Công Ty Bia- Rượu Nước Giải Khát Sài Gòn) có lực sản xuất 200 triệu lít/năm; Habeco (Tổng Công Ty Bia- Rượu Nước Giải Khát Hà Nồi) công ty liên doanh nhà máy bia Việt Nam 100 triệu lít/năm 15 nhà máy bia có công suất lớn 15 triệu lít, 19 nhà máy đạt sản lượng sản xuất thực tế 20 triệu lít; khoảng 265 sở có lực sản xuất triệu lít/năm, chủ yếu bia hơi, thiết bị nước, cở sở sản xuất thủ công lạc hậu, chất lượng Đến 2010, xu hướng giảm dần sở sản xuất nhỏ, hiệu nêu Sản lượng lực sản xuất: Về sản lượng sản xuất bia, Việt Nam đứng hàng thứ Châu sau Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan, ấn Độ, đứng hàng thứ sau Thái Lan Philippines khu vực Đông Nam A Tổng công ty Bia Rượu Nước giải khát Hà Nội Tổng công ty Bia Rượu Nước giải khát Sài Gòn đà phát huy hết công suất, Tổng công ty Bia Rượu Nước giải khát Sài Gòn liên kết với nhà máy bia địa phương sản xuất sản phẩm bia Sài Gòn để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nhân dân Hiện nay, hai Tổng công ty tiếp tục chuẩn bị đầu tư xây dựng nhà máy bia công nghệ tiên tiến, thiết bị đại: Nhà máy bia Củ Chi, Vĩnh Phúc, Đà Nẵng, Đắc lắc, Với hình thức đầu tư đa dạng, góp vốn cổ phần để huy động nguồn vốn thành phần kinh tế Sản lượng năm 2003 hai Tổng công ty đạt 472,28 triệu lít (kể lượng bia liên kết sản xuất với nhà máy bia địa phương), chiếm 36,61% thị phần nước Các doanh nghiệp FDI (Doanh nghiệp có vốn đàu tư nước ngoài) có doanh -7- nghiệp đạt 293,73 triệu lít, chiếm 22,77% thị phần; khai thác 69,92% công suất thiết kế, doanh nghiệp địa phương thành phần kinh tế khác có 310 sở, đạt 523,99 triệu lít chiếm 40,62% thị phần nước, chủ yếu bia có giá trị thấp Năng lực sản xuất bia tập trung chủ yếu tỉnh thành phố trực thuộc Trung ­¬ng nh­: TP Hå ChÝ Minh chiÕm: 23,2% tỉng lực sản bia toàn quốc, TP Hà Nội: 13,44%, TP Hải Phòng: 7,47%; tỉnh Hà Tây: 6,1%; Tiền Giang: 3,79%; Huế: 3,05%; Đà Nẵng: 2,83% Các nhà máy bia phân bố 49 tỉnh thành 64 tỉnh thành nước tập trung tập trung chủ yếu khu vực Đông Nam Bộ, đồng Sông Hồng, Trung Bộ Nam Trung Bộ Các khu vực Tây Nguyên, Đồng Bằng Sông Cửu Long, Trung du miền núi phía Bắc, lực sản xuất bia mức thấp Đến (Tính đến năm 2005), có 15 tỉnh sở sản xuất bia bao gồm: An Giang, Bạc Liêu, Bến Tre, Bình Phước, Đắc Lắc, Đắc Nông, Đồng Tháp, Gia Lai, Hậu Giang, Kiên Giang, Lai Châu, Long An, Ninh Thuận, Trà Vinh, Tuyên Quang Đầu tư: Để đáp ứng nhu cầu ngày tăng người tiêu dùng bia vươn lên giữ vai trò chủ đạo, Tổng công ty Bia Rượu Nước giải khát Hà Nội Bia Rượu Nước giải khát Sài Gòn gấp rút chuẩn bị thủ tục, triển khai giai đoạn dự án đầu tư chiều sâu, mở rộng, đầu tư theo Quy hoạch đà Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Đồng thời xây dựng kế hoạch đầu tư từ đến năm 2010 sau: +Tổng công ty Bia Rượu Nước giải khát Hà Nội: Đà hoàn thiện dự án nâng công suất nhà máy Bia Hà Nội 183 Hoàng Hoa Thám lên 100 triệu lít/năm (năm 2001); chuẩn bị lập dự án đầu tư nhà máy bia Vĩnh Phúc công suất 100 triệu lít/năm, có khả mở rộng lên 200 triệu lít/năm (năm 2010); Mở rộng lực sản xuất Công ty Cổ phần Bia Thanh Hoá từ 20 triệu -8- lít/năm lên 40 triệu lít/năm Tổng công ty đà tiếp nhận Công ty Bia Hải Dương Công ty Bia Quảng Bình làm công ty đồng thời chuẩn bị đầu tư nâng cống suất doanh nghiệp +Tổng công ty Bia Rượu Nước giải khát Sài Gòn mở rộng, nâng công suất nhà máy Bia Cần Thơ từ 15 triệu lít lên 50 triệu lít/năm; Nhà máy Bia liên doanh Sài Gòn Phú Yên từ 15 triệu lít lên 50 triệu lít/năm, nhà máy Bia Hà Tĩnh từ 15 triệu lít lên 30 triệu lít/năm Đầu tư nhà máy Bia Củ Chi 100 triệu lít, có khả mở rộng lên 200 triệu lít/năm, nhà máy Bia Bạc Liêu 15 triệu lít Ngoài hai Tổng công ty tiếp tục xem xét, tiếp nhận số doanh nghiệp Bia địa phương đà đầu tư thiết bị tương đối tiên tiến khó khăn tài chính, sản xuất tiêu thụ khó khăn làm thành viên (công ty con) Tổng công ty giúp đỡ kỹ thuật để gia công sản xuất bia Sài Gòn + Các doanh nghiệp sản xuất bia có vốn đầu tư nước ngoài, số đà đạt công suất cho phép (giấy phép đầu tư) xin phép nâng công suất như: Công ty Bia Việt Nam từ 150 lên 230 triệu lít, công ty Bia Huế đầu tư 50 triệu lít (tại khu công nghiệp Phú Bài, Huế), nhà máy liên doanh Đông Hà- HuDa (Quảng Trị) 30 triệu lít đà phủ cho phép lập báo cáo nghiên cứu khả thi Công ty Fosters Đà Nẵng đề nghị cho mở rộng công suất từ 45 triệu lít lên 75 triệu lít/ năm + Các nhà máy bia địa phương thành phần kinh tế khác đầu tư mở rộng nâng lực sản xuất chuẩn bị ®Çu t­ nh­: Vilaken, NghƯ An ®Çu t­ míi 100 triệu lít, công ty bia Hải Phòng nâng công suất từ 30 triệu lít lên 50 triệu lít/năm, Công ty Bia Châu (Bắc Ninh) nâng công suất từ 35 triệu lít lên 50 triệu lít/năm, Công ty Tân Hiệp Phát (Bình Dương) 100 triệu lít lên 150 triệu lít Th­¬ng hiƯu bia: - 63 - CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG TRONG PHÂN XƯỞNG NẤU CỦA CÁC NHÀ MÁY BIA KHI ÁP DỤNG VÀO THỰC TẾ SẢN XUẤT Nh­ ®· trình bày phần trên, tất số liệu tính toán lấy theo số liệu thực tế nhà máy bia Thanh Hoá Trong phần trước đà tính toán, phân tích lựa chọn giải pháp tiết kiệm lượng sử dụng phân xưởng nấu nhà máy bia Kết thu cho thấy giải pháp sử dụng tái nén tuần hoàn nồi hoa để tiết kiệm lượng cho phân xưởng nấu phù hợp với điều kiện Việt Nam có khả áp dụng vào thực tế sản xuất Trên sở đà tính toán lựa chọn thiết bị hệ thống tiết kiệm lượng lắp đặt tích hợp cho dây chuyền nấu với suất 30 m3 dịch/ mẻ nấu, tương đương với suất 60 triệu lít bia/ năm Dưới tiến hành dánh giá tính khả thi hệ thống tiết kiệm lượng nói dưa vào vận hành thực tế 4.1 Hiệu kinh tế hệ thống thiết bị mang lại 4.1.1 Chi phí đầu tư khả thu hồi vốn Chi phí đầu tư Chi phí đầu tư cho thiết kế, chế tạo lắp đặt hệ thống thiết bị công trình thống kê bảng 4-1 Bảng 4- Chi phí đầu tư cho hệ thống tiết kiệm lượng sử dụng phân xưởng nấu nhà máy bia Thanh Hoá ( Nguồn: Công ty nhiệt Điện Lạnh Bách Khoa Hà Nội- POLYCO) TT Tên thiết bị Máy nén Model: STM190L Tank tích trữ lượng 71m3 Thiết bị làm kín nước Đơn Vị Số lượng Đơn giá Thành tiền (VNĐ) (VNĐ) Cái 6.437.398.000 6.437.398.000 Tank 480.624.000 480.624.000 C¸i 74.938.625 74.938.625 - 64 - Th¸p rửa Hệ 378.302.145 378.302.145 Thiết bị trao ®ỉi nhiƯt n­íc ng­ng TB gia nhiƯt dÞch ®­êng tr­íc vào nồi hoa Bơm Hệ 131.145.500 131.145.500 Hệ 400.985.000 400.985.000 HÖ 15.500.000 15.500.000 HÖ 108.500.000 108.500.000 Nhân công, công, lắp đặt Tổng máy thi 8.027.393.270 Ngân sách tiết kiệm áp dụng hệ nén thu hồi từ nồi đun hoa Hiệu hệ thống thiết bị tiết kiệm lượng cho nhà nấu tính nhiệt lượng tiết kiệm áp dụng biện pháp tiết kiệm lượng cho hệ nấu là: Qthu = Qtổn thất - QcÊp I = 10479170- 3975527 = 6503643 (kJ/mỴ) (4-1) HiƯu suất tiết kiệm lượng tính theo công thøc: Qthu 6503643 100% = 100% = 62,06% Q∑ tonthat 10479170 (4-2) Nhiệt lượng tiết kiệm tính cho ngày (nấu mẻ): Qthu/ngày = 8.6503643 = 52029144 (kJ/ngày) (4-3) Như sau áp dụng giải pháp sử dụng tái nén tuần hoàn nồi húp lông hoá để tiết kiệm lượng, chưa kể tới hiệu việc giảm phát thải khí CO2 môi trường, lượng nhiệt cấp cho nồi hoa đà giảm tới 62%, ngày tiết kiệm 52029144 kJ - 65 - Thông thường, hiệu suất lò (l) Việt Nam khoảng từ 60% đến 80%, tính toán lấy (l=75%) giả thiết hiệu suất truyền tải từ lò tới thiết bị dùng nhiệt () 95% Theo (4-3) toàn lượng nhiệt tiết kiệm từ giải pháp 52029144(kJ/ngày) Lượng nhiên liệu ( quy dầu FO) (Gdầu) để sản xuất lượng nhiệt là: Gdầu = Q 52029144 = 1710 (kg/ngµy) = Q η η1 42700.0,75.0,95 lv t (4 - 4) Trong đó: - 1, : hiệu suất lò hiệu suất truyền tải - Qtlv = 42700 kJ/kg, nhiệt lượng toả đốt cháy 1kg dầu FO Thời gian hoạt động lò 312 ngày/1 năm Như vậy, lượng dầu tiết kiệm năm (Gdầu/năm) là: Gdầu/năm = 1710 312 = 533551 (kg/năm) (4-5) Dầu mặt hàng nhạy cảm, giá biến động không ngừng Tuy nhiên để thuận tiện cho việc tính toán, giả thiết giá thành kg dầu FO 3500 VNĐ năm tiết kiệm lượng tiền (T) là: T = 3500.533551,2 = 1867429200 VNĐ = 1,867 tỷ đồng (4-6) Thời gian hoàn vốn Theo tính toán tổng chi phí đầu tư cho hệ thống tái nén thu hồi nồi hoa là: D = 8.027.393.270 VND Giả thiết số tiền đầu tư tiền vay ngân hàng với lÃi suất ưu đÃi 10%/năm, giả thiết giá trị đồng tiền không thay đổi theo thời gian, thêi gian hoµn vèn lµ: - 66 - t= D 8027393270 = = 7,54 (năm) T D.10% 1867429200 10%.8027393270 Như sau năm lượng tiền đầu tư khấu hao hết 4.1.2 Thực trạng sản xuất tiêu thụ lượng nhà máy bia Thanh Hoá lúc trước sau hệ thống tiết kiệm lượng đưa vào hoạt động Hiện tại, công ty Cổ Phần Bia Thanh Hoá vận hành hệ thống tiết kiệm lượng chương trình nâng cao hiệu sử dụng lượng nhà máy bia tổ chức NEDO Nhật Bản phối hợp víi phÝa ViƯt Nam thùc hiƯn lµ: + HƯ nÐn thu hồi từ nồi đun hoa (như đà trình bày kĩ phần trên) + Hệ làm lạnh cấp hệ làm đá lạnh + Hệ bơm nhiệt lắp cho máy trùng + Và chuẩn bị đưa vào vận hành hệ thống xử lý nước thải lò khí sinh học Tuy nhiên luận văn xin sâu vào tìm hiểu, đánh giá tính khả thi hệ thống tái nén thu hồi nồi hoa Dứơi ta tiến hành tìm hiểu tình hình sử dụng lượng công ty CP Bia Thanh Hoá năm + 2004 2005 hệ thống tiết kiệm lượng chưa đưa vào vận hành + tháng đầu năm năm 2006 hƯ thèng nÐn h¬i thu håi tõ nåi đun hoa thức vào hoạt động Theo số liệu thống kế nhà máy bia Thanh Hoá, sản lượng bia tiêu thụ lượng năm 2004, 2005 ( ch­a vËn hµnh hƯ thèng tiÕt kiƯm lượng) tháng đầu năm 2006 ( hệ thống tiết kiệm lượng đưa vào vận hành) sau: - 67 - Bảng 4-2 Sản lượng bia tình hình tiêu thụ lượng trước sau vận hành hệ thống tiết kiệm lượng ( Nguồn: Công Ty Cổ Phần bia Thanh Hoá) Đơn vị Năm 2004 Năm 2005 tháng đầu năm 2006 §iƯn kWh/hl 7,9 7,5 7,8 N­íc LÝt n­íc/hl bia 980 985 932 Than kg/hl bia 5,64 5,54 4,42 lÝt dÇu 45247 50238 5300 TriƯu lÝt 52,52 59,33 14,68 DÇu Diezel Tổng sản lượng bia 4.2 Hiệu việc bảo vệ môi trường Ngoài hiệu mặt kinh tế mà hệ thống tiết kiệm lượng mang lại ta đà tính toán chi tiết phần hệ thống tiết kiệm lượng góp phần giảm thải ô nhiễm bảo vệ môi trường, cụ thể là: - Giảm lượng thải có nhiệt độ hàm lượng BOD cao phát thải môi trường từ nồi húp lông hoá ta đà thu lại lượng tái sử dụng - Giảm khí thải CO2 phát thải môi trường tiết kiệm lượng nhiên liêu dùng để đốt lò Cứ kg dầu FO cháy sinh kg CO2 Do lượng phát thải CO2 môi tr­êng mét ngµy lµ: GCO2 = 1710 = 5130 (kg CO2/ngày) Thể tích khí CO2 (ở điều kiện tiêu chuẩn) là: VCO2 = Gco 22,4 5130.22,4 = 2612 (m3CO2/ngµy) = M co 44 = 2612 312 = 814944 (m3 CO2/năm) 4.3 Tác động hệ thống tiết kiệm lượng lên chất lượng dịch đường - 68 - Bên cạnh lợi ích lớn mặt kinh tế bảo vệ môi trường hệ thống tiết kiệm lượng nói mang lại vấn đề quan trọng đặt là: Liệu hệ thống có gây ảnh hưởng tới chất lượng dịch đường hay không ? Tuy điều kiện không cho phép tiến hành phân tích tiêu cụ thể chất lượng dịch đường nấu từ hệ thống nấu sử dụng hệ thống tiết kiệm lượng dịch đường nấu từ hệ thống nấu mà có sử dụng đến hệ thống tiết kiệm lượng Nhưng sau nghiên cứu, phân tích kĩ lưỡng theo số liệu nhà máy cung cấp, khẳng định rằng: Chất lượng dịch đường sau nấu không chịu ảnh hưởng hệ thống tiết kiệm lượng nói Không thế, thiết bị gia nhiệt trung tâm nồi húp lông hoá đà cải tiến dịch đường trước vào nồi húp lông hoá đà gia nhiệt lên gần với nhiệt đọ sôi ( 950C) nên thời gian đun sôi dịch đường, cường độ sôi dịch đường dễ dàng đạt ổn định 4.4 Nhận xét Theo phân tích phần trên, nhận thấy cách tác động tới số khâu, số thiết bị nhà máy, có nhiều giải pháp tiết kiệm lượng nhà máy bia Các giải pháp thực đơn lẻ để có hiệu cao, nên kết hợp nhiều giải pháp để có giải pháp tiết kiệm lượng tổng thể cho nhà máy Cùng với biện pháp này, áp dụng phương pháp quản lý, vận chuyển, hợp lý hóa trình sản xuất lựa chọn tối ưu hóa thiết bị vận chuyển, xuất, nhập nguyên liệu để tiết kiệm nguyên, nhiên, vật liệu; nâng cao mức độ tự động hóa để giảm chi phí nhân công chi phí quản lý; bố trí dây chuyền sản xuất hợp lý, liên kết phòng ban, tổ sản xuất tốt để giảm chi - 69 - phí vận chuyển, đầu tư sở hạ tầng, giảm tổn thất vận chuyển giảm nguy hư hỏng thiết bị Với giải pháp đề sử dụng tái nén tuần hoàn nồi hoa để tiết kiệm lượng cho phân xưởng nấu nhà máy bia, sau áp dụng vào thực tế đà mang lại số lợi ích lớn như: - Tận dụng toàn lượng nhiệt thoát nồi húp lông hoá (nồi hoa) - Giảm lượng nhiên liệu sử dụng cho nhà máy tương đương với 553551 kgdầu/năm - Giảm phát thải độc hại môi trường BOD ẩm, giảm lượng CO2 tới 814944 m3 CO2/năm - Các thiết bị có mức độ tự động hóa cao, tất bơm, động điện có biến tần nên tiết kiệm nhiều chi phí vận hành - Cũng thiết bị có mức độ tự động hóa cao nên việc vận hành trở nên đơn giản, giảm chi phí nhân công vận hành tránh cố đáng tiÕc cã thĨ x¶y cho hƯ thèng - 70 - CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Nh­ vËy, tõ nhu cầu cấp thiết giai đoạn hiên ngành công nghiệp sản xuất bia Việt Nam phải tiến hành nghiên cứu giải pháp tiết kiệm lượng nhà máy bia Sau thời gian tiến hành nghiên cứu, tính toán phân tích tổn thất nhà máy bia Việt Nam, với việc tham khảo mô hình tiết kiêm lượng nhà máy bia nước có ngành công nghiệp sản xuất bia phát triển giới Kết thu cho thấy giải pháp sử dụng tái nén tuần hoàn nồi hoa để tiết kiệm lượng cho phân xưởng nấu nhà máy bia phù hợp với điều kiện Việt Nam có khả áp dụng vào thực tế sản xuất Trên sở đà tính toán lựa chọn thiết bị hệ thống tiết kiệm lượng lắp đặt tích hợp cho dây chuyền nấu với suất 30 m3 dịch/ mẻ nấu Thực tế áp dụng giải pháp công ty cổ phần bia Thanh Hoá đà cho thấy kết khả quan Giảm tiêu hao lượng khoảng 10% giải pháp thực hiên độc lập có khả giảm tới 30% tiêu hao lượng giải pháp áp dụng với giải pháp tiết kiệm khác là: Hệ làm lạnh cấp hệ làm đá lạnh, hệ bơm nhiệt lắp cho máy trùng, hệ thống xử lý nước thải lò khí sinh học Giải pháp đề tiết kiệm lượng cho trình nấu mà giảm lượng lớn khí thải độc hại môi trường Lượng nhiệt tổn thất bay trình húp lông hoá lớn đà tận dụng cách triệt để Nếu kết áp dụng khắp nước với 300 nhà máy bia nay, tiết kiệm khối lượng nhiên liệu khổng lồ giảm nhiều khí thải độc hại môi trường Mặc dù thời gian hoàn vốn tới năm lµ thêi gian hoµn vèn nhanh nh­ng so víi ti thọ thiết bị ngành bia thông thường khoảng 20 năm khoảng - 71 - thời gian chấp nhận Đặc biệt hoàn cảnh nay, giá dầu có xu tăng việc giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính quan tâm dự án hoàn toàn khả thi có độ tin cậy, đặc biệt dự án thực theo hình thức mua bán quyền phát thải khuôn khổ nghị định thư Kioto Các thông số vận hành ban đầu nhà máy bia Thanh Hoá cho thấy thiết bị hoạt động ổn định bước đầu cho kết đáng khích lệ Hệ thống giai đoạn vận hành thử chỉnh để đạt hiệu tối đa - 72 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Tµi liƯu tiÕng ViƯt Ngun Bin, (1992), Sổ tay trình thiết bị công nghệ hoá chất tập Nhà Xuất Khoa Học Kỹ Thuật Nguyễn Bin, (1992), Sổ tay trình thiết bị công nghệ hoá chất tập Nhà Xuất Khoa Học Kỹ Thuật Bộ công nghiệp (2004) Báo cáo Về việc điều chỉnh, bổ sung Quy hoạch tổng thể phát triển nghành Bia Rượu Nước giải khát Việt Nam đến năm 2010 Bùi Hải, Trần Thế Sơn, (1998), Bài tập nhiệt động truyền nhiệt kỹ thuật lạnh Nhà Xuất Khoa Học Kỹ Thuật Bùi Hải, Dương Đức Hồng, Hà Mạnh Thư (2001), Thiết bị trao đổi nhiệt Nhà Xuất Khoa Học Kỹ Thuật Hoàng Đình Hoà (1997), Công nghệ sản xuất malt bia Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật Chu Văn Kính, Nguyễn Sĩ MÃo, Phạm Lê Dần, Mai Thanh Hà Huế, Lê Đức Dũng (2001), Nghiên cứu thiết kế chế tạo lò công suất nhỏ hiệu suất cao, Báo cáo tổng kết đề tài cấp mà số B2001 - 28 -31 Nép l­u chun cho Bé Gi¸o Dục Đào tạo (Việt Nam) Tháng 12/ Nguyễn Đức Lợi, Vũ Diễm Hương, Nguyễn Khắc Xương, (1998), Vật liệu kỹ thuật nhiệt Nhà Xuất Giáo Dục Đặng Quốc Phú, Trần Thế Sơn, Trần Văn Phú (1999), Truyền Nhiệt, Nhà xuất Giáo Dục - 73 - Tµi liƯu tiÕng Anh 10 Hans Dieter, Bachr (2000) Heat and mass tranfer Springer – Verlag, Berlin 11 Wolfgang Kunze (1992) Technology Brewing and Malting Volgel Fachbuch Vertag - 74 - Môc lôc LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIÍI THIệU Sơ LưẻC Về NGàNH CôNG NGHệ SảN XUấT BIA TRªN THÕ GIÍI 1.2 TặNG QUAN Về NGàNH CôNG NGHIệP BIA ậ VIệT NAM 1.2.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ bia ë ViÖt Nam 1.2.2 Định h-ớng phát triển ngành c«ng nghiƯp bia ViƯt Nam 12 1.2.3 Sự cần thiết phải tiến hành nghiên cứu giải pháp tiết kiệm l-ợng cho nhà máy bia 18 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO CÁC NHÀ MÁY BIA CÓ NĂNG SUẤT VỪA VÀ LỚN 20 2.1 QUY TRìNH CôNG NGHệ Và TRANG THIếT Bị TRONG NHà MáY BIA 20 2.1.1 Giới thiệu quy trình công nghệ sản xuất bia 20 2.1.2 Thiết bị phân x-ởng nấu nhà m¸y bia 21 2.2 CôNG TY Cặ PHầN BIA THANH HOá 22 2.3.1 Công nghệ sản xuất bia 22 2.2.2 Các thông số kỹ thuật hệ thống nhà nấu 24 2.2.3 Ph©n bố tiêu thụ l-ợng nhà máy bia 26 2.2.4 Tính toán cân sản phẩm cho hệ thống nÊu 28 2.2.5 Tính toán cân nhiệt cho hệ thống nÊu 39 2.3 PHâN TíCH, LA CHN PHươNG áN TIếT KIệM NăNG LưẻNG CHO Hệ THẩNG NấU 46 2.3.1 NhËn xÐt 46 2.3.2 Cơ sở đề xuất giải pháp Tiết kiệm l-ợng cho hệ thống nấu 47 2.3.3 Phân tích, định h-ớng lựa chọn giải pháp 48 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN, LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ VÀ THUYẾT MINH KỸ THUẬT CHO HỆ THỐNG TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG TRONG PHÂN XƯỞNG NU 50 3.1 Sơ đ NGUYêN Lí CẹA Hê THẩNG TIếT KIệM NăNG LưẻNG 50 3.2 TÝNH Và CHN CáC THIếT Bị CẹA Hệ THẩNG TIếT KIệM NăNG LưẻNG 51 3.2.1 Tính chọn cụm thiết bị gia nhiệt cho dịch tr-ớc đun hoa 51 3.2.2 Tính chọn thiết bị cho cơm trao ®ỉi nhiƯt n-íc ng-ng 51 3.2.3 Tính chọn thiét bị cho cụm thiết bị rửa 54 3.2.4 TÝnh vµ chän thùng tích trữ l-ợng 58 3.2.5 TÝnh, chän máy nén thiết bị phối trộn (Ejector) 58 3.2.6 TÝnh chọn loại bơm cho hệ thống thiết bị 61 CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG TRONG PHÂN XƯỞNG NẤU CỦA CÁC NHÀ MÁY BIA KHI ÁP DỤNG VÀO THỰC TẾ SẢN XUẤT 63 4.1 HIƯU QU¶ KINH TÕ DO HƯ THẩNG THIếT Bị MANG LạI 63 4.1.1 Chi phí đầu t- khả thu hồi vốn 63 4.1.2 Thực trạng sản xuất tiêu thụ l-ợng nhà máy bia Thanh Hoá lúc tr-ớc sau hệ thống tiết kiệm l-ợng đ-a vào hoạt động 66 4.2 HIệU QUả Về VIệC BảO Vệ MôI TRưấNG 67 4.4 NHËN XÐT 68 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 - 75 - LờI CảM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn Phó Giáo sư, Tiến sĩ Lê Thanh Mai, người đà trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ suốt trình thực đề tài Tôi xin trân trọng cảm ơn Thầy cô giáo Viện Công nghệ sinh học- Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đà nhịêt tình giúp đỡ suốt khãa häc cịng nh­ thêi gian t«i thùc hiƯn đề tài tốt nghiệp cao học khóa 2004-2006 Tôi xin cảm ơn Viện công nghệ Sinh học - Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội; Nhà máy bia Thanh Hoá; PGS TS Đinh Văn Thuận Tổng Giám Đốc Công ty POLYCO, GS Nguyễn Thị Hiền KS Phạm Ngọc Phiên đà hết lòng giúp đỡ Cuối cùng, xin bày tỏ tình cảm lòng biết ơn tới gia đình bạn bè, người bên cạnh tôi, giúp đỡ, động viên suốt trình thực đề tài Hà Nội, ,ngày 29 thàng 11 năm 2006 Tác giả Lê ViÕt Th¾ng - 76 - Abstract Tittle: “Study on designing the saving energy system for the equipment system of brewing house” With the purpose of contributing to improve the statement of using energy at breweries and wishing the study’s result can be widely applied, especially in this period, which natural resource is more and more scarce - Basic for choosing solution: The outgoing heat in the brewery system is higher from 30 – 40% of consuming energy in vessel (waste) The consuming heat inside VS – TTTH system is very high In general, a brewery, which has power of 40 million lits/year demands around 700 m3 hot water, from 600C to 800C Choosing solution Salvaging the steaming heat from vessels Using heat pump to increase the output of equipments and salvaging the recorvery heat - Evaluation the solution’s effect - 77 - Bản tóm tắt luận văn Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế hệ thống tiết kiệm lượng cho hệ thống thiết bị nhà nấu bia Với mong muốn góp phần cải thiện tình trạng sử dụng lượng nhà máy bia mong kết nghiên cứu áp dụng rộng rÃi nhà máy bia, thời kỳ lượng tự nhiên ngày khan *Cơ sở lựa chọn giải pháp: Lượng nhiệt thải môi trường hệ nấu lớn tới 30 - 40% lượng tiêu thụ nồi Houblon (xả bỏ) Lượng nhiệt tiêu thụ hệ VS TTTH lớn Bình quân nhà máy bia công suất 40 triệu lít/năm, ngày cần khoảng 700 m3 nước có nhiệt độ từ 600C đến 800C *Lựa chọn giải pháp: Tận dụng lượng nhiệt bay nồi Houblon Sử dụng bơm nhiệt nhiều cấp làm tăng hiệu suất thiết bị tận dụng thu hồi nhiệt *Đánh giá hiệu giải pháp ... vấn đề tiết kiệm lượng nói chung lượng nhiệt nhà máy bia nói riêng cách Chính luận văn tốt nghiệp em với nội dungNghiên cứu thiết kế hộ thống tiết kiệm lượng cho hệ thống thiết bị nhà nấu bia, ... pháp Tiết kiệm lượng cho hệ thống nấu Từ kết tính toán thu phần trên, ta rút bảng 2-10, tổng kết lượng nhiệt tiêu thụ nồi hệ thống nấu, từ đưa biểu đồ hình 2-10, phân bố tiêu thụ lượng cho hệ nấu. .. thuật hệ thống nhà nấu Hiện tại, nhà máy bia Thanh Hoá sử dụng 02 hệ nấu có công suất m3 30 m3 dịch/mẻ Hệ thống nấu m3 dịch/mẻ hệ nấu có suất mẻ nấu tương đối thấp, nên luận văn hệ thông nấu có