ĐÁNH GIÁ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG pdf

CNS 04
ĐÁNH GIÁ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG
năng lượng 1- đánh giá lò hơi
Nguyễn Kim Thanh
2010

Nội dung
•
Các bước chung đo đạc sử dụng năng
lượng
•
Nhiên liệu và các vấn đề cơ bản nhiệt
•
Đánh giá sử dụng năng lượng của lò hơi
•
Bài tập ví dụ

Ví dụ về tiêu thụ năng lượng trong các ngành CN tại Hoa Kỳ
1994 Net Energy Consumption For SIC 20-39:
47% Fuel, 34% Steam, 19% Electricity
Industry Electric Fuel
20 Food 223 404
26 Pulp and Paper 416 640
28 Chemicals 681 1,172
29 Petroleum Refining 171 2,002
32 Stone/Clay/Glass 125 801
33 Primary Metals 520 1,780
Metal-Based Durables 523 533
Other Manufacturing 468 376
20-39 Total (%) 19 47

20-39 Total (TBtu) 3,127 7,708
Steam
558
1,578
1,424
1,088
20
269
247
493
34
5,676
Total
1,185
2,634
3,277
3,261
945
2,568
1,303
1,338
100
16,511
Source: Anthony Wright, Oak Ridge National Laboratory, US, 2002

0%
10%
20%
30%
40%

50%
60%
70%
80%
90%
100%
20 Food
26 Pulp and Paper
28 Chemicals
29 Petroleum Refining
32 Stone/Clay/Glass
33 Primary Metals
Metal-Based Durables
Other Manufacturing
Industry
Energy Use (%)
Steam
Fuel
Electric
Steam Use Dominates Energy Consumption In
Pulp And Paper, Food, And Chemicals
47% 60%
85%
35%
61% 69%
40%
43%
Source: Anthony Wright, Oak Ridge National Laboratory, US, 2002

ECCJ

ECCJ
Nội dung kiểm tóan năng lượng
•
1. Kiểm toán sử dụng năng lượng tại nhà
máy
•
2. Các thiết bị đo
•
3. Kiểm tra các thành phần năng lượng
trong nhà máy
•
4. 3 bước khuyến khích bảo tồn năng
lượng
Theo: Hideyuki TANAKA, 2006

ECCJ
ECCJ
Thiết kế cơ bản kiểm toán năng lượng
(1) Thủ tục kiểm toán năng lượng tại nhà
máy
(2) Các điểm kiểm toán

(1) Thủ tục…
Phỏng vấn,
Phiếu câu hỏi
Dụng cụ
quan sát vận
hành
Kiểm tra
dữ liệu và

báo cáo
Lập báo cáo các
biện pháp cải tiến
- Tổng quan nhà máy
- Hiện trạng kiểm sóat năng lượng
- Lịch sử cải tiến
- Dòng năng lượng
-
Hiện trạng vận hành và bảo trì
- Năng lượng tiêu thụ
- Cường độ sử dụng
- Tình trạng ghi chép dữ liệu
- Xác định lịch trình kiểm tóan
- Thảo luận với nhà máy/xác nhận
vấn đề
Xác định các chủ
đề để tải tiến
- Vẽ sơ đồ thanh tra
-
quan sát tình trạng vận hành và
tình thiết bị / xác nhận
- Xác định các điểm đo đạc
và các thông số đo đặc
Khảo sát tại chỗ
Đo đạc
- Điều chỉnh các kết
quả đo
- Phân tích kết quả đo
- Thảo luận với nhà
máy

- Cân bằng nhiệt chi tiết
- Phân tích các kết quả đo đạc chi tiết
- Đề xuất các phương án kỹ thuật cải tiến
- Tính tóan kỹ thuật chi tiết
-
Dự báo hiệu quả
-
thử lại theo quan điểm kinh tế
xác nhận vấn
đề
Các kết quả khảo
sát sơ bộ
ECCJ
ECCJ

Dữ liệu khảo sát cơ bản
Tình trạng quản lý năng lượng
Lượng năng lượng sử dụng
(existing data)
Khảo sát và phân
tích hiện trạng sử
dụng các thiết bị
điện
Thắp sáng
Các thiết bị liên quan
đến cấp thoát nước
Các thiết bị tải
Các thiết bị liên quan
đến giao nhận
Nén khí

Khảo sát và phân
tích hiện trạng các
thiết bị nhiệt
Cách nhiệt
Giảm bức xạ
Hệ thống hơi
Lò đốt và xả khí thải
Thu hồi nhiệt thừa
Khảo sát và phân ích
hiện trạng các thiết
bị thông thường
Hệ thống bơm cho
thiết bị nhiệt
Các hệ thống đồng
sản xuất
Điều hoà không khí
Các thiết bị nâng
cấp và cải tiến
(2) Các điểm chính trong kiểm toán năng lượng
(Examples)
ECCJ
ECCJ

2. Đo đạc
(1) Thiết bị đo
(2) Công cụ đo
(3,Đo và phân tích dữ liệu)
ECCJ
ECCJ

(1) Thiết bị đo
1. Nhiệt độ:
1-1 Nhiệt kế đo bề mặt (Thermo couple K-type)
1-2 Nhiệt kế đo bức xạ (Infrared )
1-3 Nhiệt kế kết hợp đo độ ẩm (Thermister)
1-4 Cool memory (bộ nhớ bảo ôn)
2. Đo điện: thế và cường độ dòng
Điện kế lọai kẹp
3. Phân tích khí: nồng độ Oxygen meter
4. Bẫy hơi (Steam trap checker)
5. Độ sáng (Illuminance): Digital luxmeter
6. Flow meter, Pressure,vv.
7. Khác: Digital photo camera, etc.
ECCJ
ECCJ

(2) Dụng cụ đo (1/2)
•
Tùy theo mục đích và
mức độ thường xuyên
đo
Vortex flow-meter
Đo dòng tại miệng
(ống) ra
Portable type ultrasonic
flow-meter for liquid
Đo dòng lỏng cầm tay
siêu âm
Electromagnetic flow-meter (for
liquid)- cảm biến từ đo dòng lỏng

Ultrasonic flow-meter
for gases-
đo dòng khí siêu âm
ECCJ
ECCJ

Flue gas oxygen
analyzer
Phân tích oxy
Radiation thermometer
(portable, non-contact type)
Infrared thermal image display unit
Đo hồng ngoại bức xạ
Electricity power meter
Đo điện: cường độ
dòng và thế
(2) Công cụ do (2/2)
ECCJ
ECCJ

Lò hơi…
Source: www.mae.ncsu.edu; www.lenntech.com

Lò hơi…

Lịch sử về năng lượng
•
Khai thác
nguyên liệu tới
tiêu thụ cuối

cùng

Đốt Dầu
•
Thông số về dầu:
–
Tỷ trọng: 0.83-0.86kg/l
–
Nhiệt trị cao (ko có hơi nước): 42-43MJ/kg
–
Nhiệt trị thấp (có hơi nước): 39.8-41.5MJ/kg
11,06-11,54kWh/kg
Phát thải Lượng Đơn vị
Nox (120)…250…>500 Mg/kwh
dầu đốt
SO2 340 (0.2S)
1700(1%S)
Mg/kwh
dầu đốt
CO2 270 Mg/kwh
dầu đốt
1kwh=3,6MJ


© UNEP 2006
© UNEP 2006
Loại nhiên liệu (type of fuels)
Loại nhiên liệu (type of fuels)
Nhiên liệu lỏng
T

h
e
r
m
a
l

S
y
s
t
e
m
s
/
F
u
e
l
s

Nhiệt trị (calorific value)
•
chỉ năng lượng được tạo ra
•
Gross calorific value (GCV): nước đã được ngưng tụ hết
•
Net calorific value (NCV): nước không được ngưng tụ hết
Fuel Oil Gross Calorific Value (kCal/kg)
Kerosene 11,100

Diesel Oil 10,800
L.D.O (light DO) 10,700
Furnace Oil (FO) 10,500
LSHS (low sulfure heavy stock) 10,600
1kCal=4,1876kJ=1,163kWh
=3,969Btu


© UNEP 2006
© UNEP 2006
Type of Fuels
Type of Fuels
Nhiên liệu rắn - Solid Fuels (Physical properties)
T
h
e
r
m
a
l

S
y
s
t
e
m
s
/
F

u
e
l
s

Nhiệt trị của nhiên liệu
•
The typical GVCs for various coals are:
Parameter Lignite
(Dry
Basis)
Than Ấ
độ
Than
Indonesia
Than Nam
Phi
GCV
(kCal/kg)
4,500 4,000 5,500 6,000

Đốt than
•
Than antracite
- Nhiệt trị cao: 35.Mj/kg hay 9.9kwh/kg
- Nhiệt trị thấp: 34MJ/kg hay 9.4kwh/kg
•
Than chất lượng thấp hơn:
- Nhiệt trị cao: 28.6MJ/kg hay 7.9kwh/kg
- Nhiệt trị cao: 27.3MJ/kg hay 7.6kwh/kg

1.0 gigajoule (GJ) = 10
9
joules = 0.948 million Btu =
239 million calories = 278 kWh
1000 Btu/lb = 2.33 GJ/ton


© UNEP 2006
© UNEP 2006
Type of Fuels
Type of Fuels
Nhiên liệu khí (Gaseous Fuels)
T
h
e
r
m
a
l

S
y
s
t
e
m
s
/
F
u

e
l
s

Nhiệt trị
•
Nhiên liệu nên so sánh dựa trên giá trị nhiệt trị
thuần (NCV), đặc biệt là khí
Các đặc tính vật lý và hóa học của các nhiên liệu khí
Fuel Gas Tỷ
trọng
tương
đối
Nhiệt trị cao
kCal/Nm
3
Tỷ số
Air/Fuel
m
3
/m
3

Nhiệt độ
ngọn lửa
o
C
Tốc độ
ngọn lửa
m/s

Natural
Gas
0.6 9350 10 1954 0.290
Propan
e
1.52 22200 25 1967 0.460
Butane 1.96 28500 32 1973 0.870
Bài tập: Hãy tính nhiệt trị theo kJ/kg của mỗi lọai khí?


© UNEP 2006
© UNEP 2006
T
h
e
r
m
a
l

S
y
s
t
e
m
s
/
F
u

e
l
s
Fuel Oil Coal Natural Gas
Carbon 84 41.11 74
Hydrogen 12 2.76 25
Sulphur 3 0.41 -
Oxygen 1 9.89 Trace
Nitrogen Trace 1.22 0.75
Ash Trace 38.63 -
Water Trace 5.98 -
So sánh thành phần hóa học giữa các lọai
nhiên liệu (%khối lượng)

Nhiệt trị của một số chất
Chất thải Nhiệt trị
(Btu/lb)
Lượng không khí lý thuyết
(kg không khí/kg chất thải)
Polyetylen
Polystyren
Polyuretan
PVC
Giấy
19.687
16.419
11.203
9.754
5.000
16

13
9
8
4
1Kj=0,9478 Btu = 238,8 calorie
1kg = 2,2046 lb

1000J=0,9478 Btu = 238,8 calorie;
1,0 kWh = 3,6 MJ = 3,413 mBtu
1kg = 2,2046 lb
Nhắc lại: các điểm về nhiệt

Enthanpy và truyền nhiệt
•
Enthanpy
Cp: nhiệt dung riêng của hệ thống [j/K]
•
ΔH= Cp*(T
2
-T
1
)
Cp= a +b.T + cT
2
(J/K/mol)
-
Đúng trong khoảng 20
o
C-1700
o

C
Ví dụ như đối với HCl, Cp= 26.99 +8.26*10
-3
T –
2.29*10
-6
T
2
Nước ở 101
o
C: Cp=28+7,43*10
-3
*101+ (-1,82)*10
-
6
(101)
2
=28,73J/K.mol hay=1,596KJ/K.kg (?)
∫
=∆
2
1
.
t
t
dtCpH

Hệ số a,b và c của một số khí
Lucht=air=kk xung quanh