Cú hai dạng xả lũ thƣờng dựng trong lũ hơi cụng nghiệp: xả mặt và xả đỏy. Xả mặt là quỏ trỡnh xả liờn tục. Xả đỏy là quỏ trỡnh xả khụng liờn tục và chỉ đƣợc thực hiện giỏn đoạn để loại bỏ cỏc cặn bẩn nặng. Cơ hội tối ƣu húa này chỉ cú thể đƣợc sử dụng cho quỏ trỡnh xả mặt cũn quỏ trỡnh xả đỏy sẽ đƣợc điều khiển bằng tay. Tải của lũ hơi thay đổi theo thời gian và một cỏch lý tƣởng, tỷ lệ xả lũ cần đƣợc thay đổi để duy trỡ nồng độ húa chất hợp lý trong nƣớc lũ hơi. Hầu hết cỏc bộ điều khiển (độ dẫn hay TDS) cho nƣớc lũ hơi đều đƣợc cài đặt bởi kỹ sƣ húa chất và ngƣời vận hành lũ hơi sẽ lấy mẫu nƣớc định kỳ để đảm bảo rằng tham số của bộ điều khiển nằm trong dải cài đặt.
Trong hầu hết cỏc trƣờng hợp, điều khiển xả lũ bằng tay sẽ dẫn tới xả lũ quỏ nhiều và gõy ra một sự tổn thất năng lƣợng rất lớn. Nhƣng đụi khi việc xả lũ bằng tay khụng đủ sẽ dẫn tới chất lƣợng nƣớc lũ hơi rất kộm gõy ra sự mất an toàn cho hoạt động của lũ. Lắp đặt bộ điều khiển xả lũ tự động cho phộp giảm thiểu và chớnh xỏc húa lƣợng xả lũ đƣợc yờu cầu bởi điều kiện vận hành an toàn của lũ, do đú sẽ làm giảm tổn thất năng lƣợng khụng cần thiết. Bộ điều khiển xả lũ này kiểm soỏt độ dẫn điện của nƣớc liờn tục và điều khiển gúc mở van hay van ON/OFF để duy trỡ lƣợng xả yờu cầu. Hỡnh 3.3 cung cấp sơ đồ nguyờn lý của bộ điều khiển xả lũ tự động.
54
Hỡnh 3.3. Điều khiển xả lũ tự động [11] 3.2.1.6. Thu hồi năng lượng từ xả lũ
Thu hồi nhiệt năng từ xả lũ cú 2 cỏch và tất cả lƣợng nhiệt mất trong nƣớc xả lũ cú thể thu hồi bằng việc kết hợp 2 phƣơng phỏp sau:
- Tỏch hơi từ nƣớc xả lũ - Gia nhiệt cho nƣớc cấp mới
Dũng nƣớc xả lũ ỏp suất cao trƣớc hết đƣợc tỏch hơi vào 1 bỡnh chứa ỏp (bỡnh tỏch hơi) hoạt động ở ỏp suất thấp (thƣờng cao hơn ỏp suất bộ khử khớ một chỳt). Một phần lỏng sẽ bay hơi nhanh thành hơi ở ỏp suất thấp hơn. Phần hơi tỏch ra này sạch và cú thể đƣa vào đầu cấp hơi ỏp suất thấp hoặc cấp hơi cho bộ khử khớ hoặc hệ thống gia nhiệt nƣớc cấp. Lỏng duy trỡ trong bỡnh thu nhanh ở trạng thỏi bóo hũa (>100 oC) và cú thể vẫn đƣợc sử dụng để đốt núng cho nƣớc cấp trong bộ trao đổi nhiệt nƣớc cấp. Nƣớc xả lũ đƣợc thải ra từ hệ thống sẽ ở nhiệt độ rất gần với nhiệt độ nƣớc cấp (hay mụi trƣờng). Hỡnh 3.4 cung cấp sơ đồ nguyờn lý bộ thu hồi năng lƣợng từ xả lũ.
55
Hỡnh 3.4. Thu hồi năng lượng từ nước xả lũ [11]
Nhỡn từ quan điểm hệ thống, bỡnh tỏch hơi rất đơn giản và cú thể sản xuất rất rẻ. Hơn nữa, thiết bị trao đổi nhiệt phải đƣợc chọn cẩn thận. Thiết bị trao đổi nhiệt đƣợc ỏp dụng trong phần này phải cú khả năng làm sạch đƣợc bởi vỡ dũng xả cú thể làm cạn bề mặt trao đổi nhiệt. Cú 2 dạng thiết bị trao đổi nhiệt cú thể ỏp dụng tốt với phần này:
o Thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống, ống vỏ với nƣớc xả lũ ở trong ống
o Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt [11]
3.2.1.7. Thờm/ khụi phục gạch chịu lửa lũ hơi
Cỏch nhiệt và chịu lửa trong lũ hơi với mục đớch giữ an toàn cho cụng nhõn; cũng để giảm tổn thất qua kết cấu do bức xạ và đối lƣu và giữ nhiệt độ trong lũ đƣợc ổn định, tạo điều kiện cho quỏ trỡnh chỏy ổn định nhằm duy trỡ hiệu suất lũ ổn định. Bề mặt ngoài do tiếp xỳc với mụi trƣờng hoặc bị phỏ hủy trong quỏ trỡnh hoạt động nờn cần phải ƣu tiờn sửa chữa. Thờm vào đú, cần tiến hành kiểm tra định kỳ để phỏt hiện bất kỳ lỗi hƣ hỏng và phỏ hủy nào. Tỏc dụng nhiệt cú chu kỳ hoặc phỏ hủy trực tiếp bởi vật liệu núng cú thể dẫn tới phỏ hủy kết cấu vật liệu cỏch nhiệt. Cơ hội này phải xem xột để duy trỡ sự hoạt động của hệ thống ở điều kiện tốt nhất. Cụng nhõn trong nhà mỏy nờn cú camera hồng ngoại và tỡm nơi cú nhiệt độ cao (>70 oC), so sỏnh cỏc hỡnh ảnh theo thời gian để xem xột cỏc biện phỏp sửa chữa. [11]
56
3.2.1.8. Tối thiểu húa số lũ hơi hoạt động
Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che (vỏ) nhỏ (về mặt giỏ trị) khi so sỏnh với tổn thất khỏc trong lũ hơi. Nhƣng chỳng cú thể là một con số đỏng kể khi nhiều lũ hơi cựng hoạt động. Những tổn thất này sẽ cú thể trở thành rất lớn nếu một số lũ hơi đang ở trạng thỏi ủ lũ. Thụng thƣờng, hầu hết cỏc nhà mỏy cụng nghiệp sẽ hoạt động ớt nhất ở chế độ dự phũng “n + 1” tức là cú ớt nhất dƣ một lũ hơi ở chế độ vận hành hay chế độ ủ lũ so với nhu cầu. Điều này làm tăng độ tin cậy của quỏ trỡnh vận hành và chắc chắn rằng hoạt động sản xuất khụng bị ảnh hƣởng do sự cố hoặc những điều kiện khụng mong muốn.
Thực tế, cỏc cơ hội tiết kiệm và tối ƣu húa hệ thống hơi trong nhà mỏy sẽ khụng dẫn tới việc ngừng hoạt động một lũ hơi nhƣng cơ hội này phải đƣợc tỡm ra tại mọi thời điểm cú sự thay đổi trong nhu cầu hơi. Cỏc cơ hội này xuất hiện dựa vào chu trỡnh sản xuất, thời vụ, cỏc hoạt động theo tuần/ngày và ngày nghỉ, hoạt động ngày/đờm, những yếu tố cú ảnh hƣởng rất lớn tới số lƣợng lũ hơi hoạt động trong nhà mỏy cụng nghiệp. Thụng thƣờng, phần lớn cơ hội này đƣợc bỏ qua do sự phức tạp của việc On/Off lũ hơi và khoảng thời gian khởi động cần thiết. Đõy là vấn đề lớn đối với cỏc lũ hơi lớn đốt nhiờn liệu rắn nhƣng với cỏc lũ hơi nhỏ hơn, đặc biệt là đốt khớ thiờn nhiờn, khớ metan,…do quỏ trỡnh khởi động nhanh hơn rất nhiều nờn cú thể thực hiện dễ dàng hơn. [11]
3.2.1.9. Chuyển đổi nhiờn liệu
Chọn nhiờn liệu cú thể giảm đỏng kể chi phớ hoạt động do sự khỏc nhau về giỏ năng lƣợng và hiệu suất lũ hơi. Hiệu suất nhiờn liệu nhỡn chung là nhõn tố bị ảnh hƣởng khi thay đổi nhiờn liệu. Đụi khi chi phớ năng lƣợng và chi phớ bảo trỡ cú thể đƣợc bự lại nhƣng để xỏc thực điều này cần tiến hành phõn tớch chi tiết hơn dự ỏn tối ƣu húa. Thờm vào đú, vấn đề mụi trƣờng cú thể trở thành mối quan tõm đỏng kể liờn quan tới việc chọn nhiờn liệu. Mỗi dự ỏn sẽ cần cú sự đỏnh giỏ độc lập. Việc chuyển đổi nhiờn liệu khụng cú nghĩa là thay đổi nhiờn liệu hoàn toàn. Cỏc nhà mỏy trong cụng nghiệp cú thể nhiều lũ hơi hoạt động đồng thời và sự chuyển nhiờn liệu cú thể là:
57
- Tắt lũ hơi đang hoạt động với nhiờn liệu nào đú
- Giảm sản lƣợng hơi đầu ra của lũ hơi A đang hoạt động với nhiờn liệu 1 và tƣơng ứng tăng đầu ra của lũ hơi B đang hoạt động với nhiờn liệu 2. - Đốt 2 hoặc nhiều nhiờn liệu của lũ hơi bất kỳ và thay đổi tỉ lệ nhiờn
liệu đốt trong lũ hơi
3.2.1.10. Tối ưu húa hoạt động bộ khử khớ
Bộ khử khớ cú vài chức năng chớnh trong 1 hệ thống hơi cụng nghiệp. Chỳng gồm:
- Khử hoặc loại bỏ oxy hũa tan trong nƣớc cấp; - Gia nhiệt nƣớc cấp mới;
- Cú thể đƣợc sử dụng nhƣ 1 bỡnh hũa trộn của nƣớc ngƣng thu hồi về và nƣớc cấp mới hoạt động nhƣ 1 bỡnh chứa nƣớc cấp và cấp cho bơm cấp nƣớc vào lũ.
Bỡnh khử khớ hoạt động ở 1 ỏp suất cố định tựy theo thiết kế. Nhiệm vụ chớnh của bỡnh khử khớ là khử lƣợng oxy hũa tan trong nƣớc – đũi hỏi sự chƣng tỏch. Sự chƣng tỏch này thực hiện nhờ hơi nƣớc. Bờn cạnh đú, hơi nƣớc sẽ gia nhiệt cho nƣớc cấp làm giảm nồng độ oxy hũa tan nhằm tăng hiệu quả cho quỏ trỡnh tỏch. Bỡnh khử khớ sử dụng 1 mũi phun phun trực tiếp hơi vào nƣớc lỏng. Lƣợng hơi phun vào phụ thuộc vào:
- Áp suất khử khớ;
- Lƣợng nƣớc ngƣng thu hồi và nƣớc cấp mới; - Nhiệt độ nƣớc ngƣng thu hồi;
- Nhiệt độ nƣớc cấp mới;
- Lƣu lƣợng thoỏt khớ của bỡnh tỏch hơi.
Khi ỏp suất tỏch hơi đƣợc tăng lờn, một lƣợng hơi lớn hơn sẽ cần đƣợc sử dụng và lƣợng hơi thoỏt ra ngoài qua đƣờng thoỏt khớ sẽ tăng lờn. Tuy nhiờn, nếu nƣớc ngƣng đƣợc thu hồi ở nhiệt độ cao hơn hoặc cú những thiết bị thu hồi nhiệt thải đƣợc sử dụng để gia nhiệt nƣớc cấp mới, nú cú thể mang lại nhiều lợi ớch khi
58
khử khớ ở ỏp suất cao. Áp suất vận hành cao cho phộp sử dụng bỡnh khử khớ kớch thƣớc nhỏ hơn ở cựng cụng suất hơi. Đó cú một số trƣờng hợp trong nhà mỏy cụng nghiệp, quỏ trỡnh khử khớ đƣợc thay đổi theo thời gian. Nú cú thể thay đổi lƣợng nƣớc ngƣng thu hồi, nhiệt độ nƣớc ngƣng và nhiệt độ nƣớc cấp mới sau gia nhiệt. Do vậy, sự thay đổi này là hết sức quan trọng để khảo sỏt hoạt động của bỡnh khử khớ và đảm bảo nú hoạt động ở ỏp suất thấp nhất cú thể và quỏ trỡnh khử khớ đạt hiệu quả cao nhất cú thể.
Bờn cạnh đú, giảm ỏp suất khử khớ sẽ làm giảm nhiệt độ nƣớc cấp đi vào bộ gia nhiệt nƣớc cấp và nú cú thể giỳp làm giảm nhiệt độ khúi thải, yếu tố dẫn tới hiệu suất lũ hơi cao hơn. Tuy nhiờn, cần đảm bảo rằng sự giảm nhiệt độ nƣớc cấp này khụng làm giảm nhiệt độ khúi xuống dƣới nhiệt độ đọng sƣơng axit. [11]
3.2.1.11. Thay thế lũ hơi
Việc thay lũ hơi mới sẽ mang lại hiệu quả kinh tế và tiết kiệm năng lƣợng trong cỏc trƣờng hợp sau đõy:
Lũ hơi đang sử dụng cũ và cú hiệu suất thấp thỡ thay bằng lũ hơi cú hiệu suất cao hơn. Lũ hơi cú cụng suất khụng phự hợp (lớn hơn so với yờu cầu) sẽ khởi động lõu hơn, luụn chạy non tải nờn hiệu suất sẽ thấp hơn, tiờu tốn nhiều nhiờn liệu hơn. Thay thế bằng lũ hơi đốt cỏc loại phụ phẩm phế thải từ nụng nghiệp nhƣ nhiờn liệu sinh khối, cỏc chất thải nhƣ trấu, vỏ cà phờ, vỏ hạt điều ... sẽ gúp phần giảm thiểu ụ nhiễm mụi trƣờng, đồng thời gúp phần tiết kiệm năng lƣợng truyền thống đang ngày càng cạn kiệt.
59
3.2.2. Cỏc cơ hội tiết kiệm năng lượng trong hệ thống phõn phối hơi nước
Tối ƣu húa hệ thống phõn phối hơi nƣớc trong một nhà mỏy cụng nghiệp cú thể tập trung vào nhiều lĩnh vực khỏc nhau. Cỏc lĩnh vực này là cơ bản trong lĩnh vực quản lý năng lƣợng và nhỡn chung cú kết quả hấp dẫn xột trờn khớa cạnh kinh tế khi cỏc cơ hội tiết kiệm năng lƣợng đƣợc xỏc định. Cỏc lĩnh vực này cũng cần thiết để cỏc hệ thống hơi nƣớc hoạt động hiệu quả liờn tục và đỏng tin cậy.
3.2.2.1. Sửa chữa rũ rỉ hơi nước
Hơi nƣớc là một tiện ớch đắt tiền, do vậy khi hơi nƣớc bị mất từ hệ thống do rũ rỉ cú thể dẫn đến thiệt hại kinh tế đỏng kể. Rũ rỉ hơi nƣớc xảy ra ở khắp mọi nơi, cỏc nơi phổ biến nhƣ:
- Mặt bớch và khớp nối đệm; cỏc phụ kiện đƣờng ống; van, ti van và chốn kớn - Bẫy hơi; van an toàn; cỏc vị trớ hỏng húc trờn đƣờng ống.
Rũ rỉ hơi nƣớc từ cỏc vị trớ hỏng húc trờn đƣờng ống cú thể là một nguồn tổn thất hơi nƣớc chớnh trong nhà mỏy cụng nghiệp, chủ yếu do cỏc vị trớ rũ rỉ ở xa và khú tiếp cận. Do vậy một chƣơng trỡnh bảo trỡ liờn tục dựa trờn việc tỡm kiếm và loại bỏ rũ rỉ hơi nƣớc là cần thiết cho hoạt động hiệu quả của một hệ thống hơi nƣớc. Cỏc chƣơng trỡnh bảo trỡ nhƣ vậy đƣợc yờu cầu trong nhà mỏy cụng nghiệp liờn quan đến hiệu quả chi phớ và ảnh hƣởng chung tới vận hành, cú lợi về kinh tế cũng nhƣ đem lại hoạt động đỏng tin cậy cho một nhà mỏy cụng nghiệp. Hỡnh 3.6 cho thấy lƣu lƣợng rũ rỉ gần đỳng của hơi nƣớc bóo hũa đi qua lỗ cạnh sắc tại một ỏp suất vận hành và kớch thƣớc lỗ tiết lƣu cho trƣớc.
60
Rũ rỉ hơi nƣớc xảy ra theo thời gian và điều quan trọng cần nhận thức rằng việc sửa chữa rũ rỉ hơi nƣớc một lần và sau đú quờn chỳng đi khụng phải là giải phỏp tối ƣu húa hệ thống phõn phối hơi. Dự kiến rằng chƣơng trỡnh quản lý liờn tục rũ rỉ hơi nƣớc khi đƣợc đƣa vào thực hiện cú thể theo dừi liờn tục và sửa chữa định kỳ rũ rỉ hơi nƣớc.
3.2.2.2. Giảm thiểu lượng hơi nước thoỏt theo thụng hơi
Thụng hơi nƣớc khụng nờn nhầm lẫn với rũ rỉ hơi nƣớc. Thụng hơi nƣớc xảy ra khi van an toàn hoặc cỏc thiết bị điều chỉnh ỏp suất khỏc xả hơi nƣớc ra mụi trƣờng xung quanh từ cỏc bỡnh gúp hơi. Điều này thƣờng xảy ra do mất cõn bằng hơi nƣớc trờn cỏc bỡnh gúp khi hơi nƣớc sản xuất ra nhiều hơn mức cần thiết của quỏ trỡnh sử dụng cuối cựng. Tiềm năng tiết kiệm năng lƣợng và chi phớ cú thể rất lớn trờn cơ sở ảnh hƣởng của nhiờn liệu. Thụng hơi thƣờng xảy ra tự động khi ỏp suất hơi nƣớc trong bỡnh gúp đạt đến giới hạn cho phộp. Đụi khi thụng hơi đƣợc thực hiện thụng qua mở bằng tay một van “thụng hơi” hoặc “thụng ra ngoài trời”. [11]
3.2.2.3. Đảm bảo cỏch nhiệt tốt đường ống hơi, van, phụ kiện và cỏc bỡnh chứa
Cỏch nhiệt là một lĩnh vực đi kốm theo bảo trỡ liờn tục và cần đƣợc kiểm tra định kỳ trong tất cả cỏc nhà mỏy cụng nghiệp. Cỏch nhiệt vụ cựng quan trọng trong cỏc hệ thống hơi nƣớc vỡ những lý do sau đõy:
- An toàn cho nhõn viờn nhà mỏy; giảm thiểu tổn thất năng lƣợng.
- Duy trỡ cỏc thụng số trạng thỏi hơi nƣớc cho yờu cầu sử dụng cuối cựng của quỏ trỡnh
- Bảo vệ thiết bị, đƣờng ống…từ cỏc điều kiện mụi trƣờng xung quanh - Bảo tồn tớnh toàn vẹn của toàn bộ hệ thống.
Cỏc khu vực phổ biến nhất của cỏch nhiệt bị thiếu hoặc bị hư hại bao gồm:
Cỏc bỡnh chứa/ống gúp phõn phối hơi; van; bộ phận dành cho ngƣời kiểm tra; thiết bị sử dụng cuối cựng; bỡnh và bể chứa; đƣờng thu hồi nƣớc ngƣng.
Cỏc yếu tố chớnh ảnh hưởng đến lượng tổn thất năng lượng từ cỏc khu vực khụng được cỏch nhiệt hoặc cỏch nhiệt kộm là:
61
- Nhiệt độ mụi chất của quỏ trỡnh cụng nghệ; nhiệt độ mụi trƣờng; diện tớch bề mặt tiếp xỳc với mụi trƣờng xung quanh.
- Tốc độ giú; số giờ hoạt động; hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ống (hoặc thiết bị); - Nhiệt trở của vật liệu cỏch nhiệt (nếu cú).
Việc sửa chữa và bảo trỡ cỏch nhiệt trong nhà mỏy cụng nghiệp sẽ cú hiệu quả kinh tế nếu một số khu vực cần sửa chữa cỏch nhiệt đƣợc xử lý cựng một lỳc. Điều này nờn là một hoạt động liờn tục đƣợc thực hiện trờn cơ sở định kỳ và sẽ đảm bảo rằng hệ thống hơi nƣớc luụn đƣợc cỏch nhiệt tốt và cú tổn thất nhiệt nhỏ nhất. [11]
3.2.2.4. Cỏch ly hơi nước khỏi cỏc đường ống khụng sử dụng
Khi thay đổi cỏc quỏ trỡnh cụng nghiệp, nhu cầu hơi cũng thay đổi và đụi khi hơi nƣớc khụng đƣợc sử dụng tại một quỏ trỡnh, thiết bị cụ thể. Tuy nhiờn, cỏc dũng hơi nƣớc vẫn cũn tại chỗ và chứa hơi mới đến tận van cỏch ly với thiết bị sử dụng cuối cựng. Đụi khi thiết bị ngừng hoạt động và khụng đƣợc sử dụng lại, nhƣng cỏc đƣờng ống cấp hơi nƣớc tới thiết bị đú vẫn kết nối với cỏc ống gúp hơi mới và luụn