NGHIÊN CỨU CÁC BIỆN PHÁP SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ TẠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN PHẢ LẠI 2 LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (547.03 KB, 102 trang )
i
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo: PGS.TS
Nguyễn Cảnh Nam – người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi hồn thành luận
văn này.
Tơi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa Đào tạo Sau
đại học – Trường Đại học Điện lực đã tạo điều kiện thuận lợi cho tơi trong
q trình học tập và làm luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, các kỹ thuật viên, các đồng
nghiệp tại Công ty Cổ phần Nhiệt điện Phả Lại đã cung cấp tài liệu, nhiệt tình
hướng dẫn tơi trong q trình khảo sát thực tế.
Sau cùng tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình đã ln tạo điều
kiện tốt nhất cho tơi trong quá trình học tập cũng như thực hiện luận văn.
Trong q trình làm luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót, tơi rất
mong nhận được sự đóng góp, bổ sung của hội đồng chấm luận văn tốt
nghiệp, ý kiến của bạn bè và đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện hơn.
Hà Nội, ngày 29 tháng 8 năm 2014
Tác giả
Nguyễn Minh Đức
ii
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn là công trình nghiên cứu của riêng tơi dưới
sự hướng dẫn của thầy giáo: PGS.TS Nguyễn Cảnh Nam. Tôi cũng xin cam
đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cám ơn và
các trích dẫn trong luận văn này đã được chỉ rõ nguồn gốc.
iii
MỤC LỤC
iv
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BC, BNg
: Bơm cấp, Bơm ngưng
BH
: Bao hơi
BN
: Bình ngưng
BSKK
: Bộ sấy khơng khí
BKK
: Bình khử khí
BQN
: Bộ quá nhiệt
BMCR
: Tải liên tục cực đại
DC1
: Dây chuyền 1
DC2
: Dây chuyền 2
ESP
: Bộ lọc bụi tĩnh điện
FGD
: Bộ khử lưu huỳnh khói thải
GNC
: Gia nhiệt cao áp
GNH
: Gia nhiệt hạ áp
HGT
: Hộp giảm tốc
IRR
: Hệ số hoàn vốn nội tại
LH
: Lò hơi
M
: động cơ điện, motor
MFĐ
: Máy phát điện
NMNĐ
: Nhà máy nhiệt điện
NPV
: Giá trị hiện tại thuần
QGC
: quạt gió chính
QGC1
: Quạt gió cấp 1
RO
: Tải định mức
TB
: Tuabin
v
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Quy đổi năng lượng.........................................................................................................16
Bảng 2.1: Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của Công ty từ năm 2010 tới 2014......................................37
Bảng 2.2: Đặc tính kỹ thuật của lị hơi.............................................................................................40
Bảng 2.3: Đặc tính kỹ thuật của than ..............................................................................................41
Bảng 2.4: Đặc tính kỹ thuật của dầu FO...........................................................................................42
Bảng 2.5: Thơng số chính của Tuabin..............................................................................................49
Bảng 2.6: Thơng số hơi trích tuabin.................................................................................................53
Bảng 2.7: Thơng số kỹ thuật của bình ngưng...................................................................................54
Bảng 2.8: Thơng số các thiết bị chính trong hệ thống khói gió........................................................56
Bảng 2.9: Thông số của máy nghiền than........................................................................................61
Bảng 2.10: Thông số vận hành của bộ sấy khơng khí.......................................................................74
Bảng 3.1: Thơng số nước cấp trung bình cả 2 tổ máy dây chuyền 2 ...............................................82
(năm 2003 và 2015).........................................................................................................................82
Bảng 3.2: Số liệu sản lượng tro bay trong 1 ngày............................................................................84
vi
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Các bước phân tích kinh tế - kỹ thuật giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả................12
Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý cơ bản của NMNĐ ngưng hơi ................................................................17
Hình 1.3: Đồ thị I-s thể hiện chu trình nhiệt....................................................................................19
Hình 1.4: Sơ đồ ngun lý NMNĐ có trích hơi hồi nhiệt..................................................................20
Hình 1.5: Đồ thị T-s NMNĐ có Quá nhiệt trung gian........................................................................22
Hình 1.6: Sơ đồ các bước thực hiện kiểm tốn năng lượng............................................................27
Hình 2.1: Sơ đồ khối q trình cơng nghệ của dây chuyền..............................................................39
Bao hơi là loại khơng phân ngăn, đường kính trong 1830 mm, chiều dài phần song song 14100
mm và chiều dày trung bình 180 mm. Mức nước trung bình trong bao hơi cao hơn so với đường
trục hình học bao hơi là 51 mm. Trong bao hơi lắp đặt 98 bộ phân ly hơi dạng cyclone thành 3
hàng, 1 hàng phía Trước và 2 hàng phía sau. Hỗn hợp hơi nước từ các đường ống lên đi vào các
cyclone, tại đây nước được phân ly xuống dưới vào khoang nước, hơi được phân ly lên trên vào
khoang hơi của bao hơi và bốc hơi theo các đường hơi bão hoà sang bộ quá nhiệt. Để đảm bảo
chất lượng hơi bão hoà trước khi sang bộ quá nhiệt, trong bao hơi trang bị 2 cấp rửa hơi, cấp thứ
nhất là các tấm lỗ đặt ngay trên các cyclone, cấp thứ 2 là các tấm cửa chớp đặt trên đỉnh bao hơi
trước các đầu vào đường ống hơi bão hồ....................................................................................45
Hình 2.2: Bản thể lị hơi...................................................................................................................47
Hình 2.3: Sơ đồ nhiệt chi tiết tuabin 270T-422/423........................................................................52
Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống khói gió...................................................................................................56
Hình 2.5: Sơ đồ ngun lý hệ thống nghiền than.............................................................................59
Hình 2.6: Sơ đồ thốt xỉ đáy lị........................................................................................................64
Hình 2.7: Sơ đồ gom tro bay............................................................................................................65
Hình 2.8: Sơ đồ các bơm thải xỉ trạm bơm......................................................................................67
Hình 2.9: Sơ đồ hệ thống nước cấp và các bình GNC......................................................................70
Hình 2.10: Đồ thị thể hiện sự suy giảm nhiệt độ nước cấp ở tải 275MW........................................72
Hình 2.11: Sơ đồ ngun lý bộ sấy khơng khí..................................................................................73
Hình 2.12: Xả ướt tro bay................................................................................................................76
vii
1
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Như chúng ta đã biết, điện năng là một trong những yếu tố đầu vào
quan trọng của nhiều quá trình sản xuất, là một trong những nguồn lực then
chốt thúc đẩy sự phát triển của xã hội đối với mọi quốc gia. Theo “Quy hoạch
phát triển điện lực Quốc gia giai đoạn 2011 – 2020 có xét đến năm 2030” (gọi
tắt là “Quy hoạch điện VII”) phê duyệt theo Quyết định số 1208/QĐ-TTg
ngày 21/7/2011 của Thủ tướng Chính phủ, tỷ trọng nguồn nhiệt điện than
ngày càng gia tăng.
Định hướng đến năm 2020: công suất các nhà máy nhiệt điện than là
36.000 MW, chiếm 48% công suất nguồn, sản lượng điện sản xuất 156 tỷ
kWh chiếm 46,8% tổng sản lượng điện sản xuất, nhu cầu than 67,3 triệu tấn.
Triển vọng đến năm 2030: công suất các nhà máy nhiệt điện than là
75.748,8 MW chiếm 51,6% công suất nguồn, sản lượng điện sản xuất 391,98
tỷ kWh chiếm 56,4% cơ cấu nguồn, nhu cầu than lên tới 171 triệu tấn.
Mặc dù chi phí nhiên liệu than cao hơn thuỷ điện, nhưng xét về tính ổn
định nhiệt điện chạy than vẫn được lựa chọn. So với các nguồn năng lượng
khác thì với nguồn dự trữ lớn và chi phí nhiên liệu thấp, than vẫn giữ vai trị
chính, bởi vậy nhu cầu sử dụng than để đáp ứng cho công cuộc tăng trưởng
kinh tế ngày càng tăng. Nhưng cũng không thể phủ nhận vấn đề là: việc sử
dụng năng lượng, nhất là than đá trong các nhà máy nhiệt điện đốt than chưa
tiết kiệm, hiệu quả còn thấp và những hậu quả khi sử dụng than để sản xuất ra
điện năng, đặc biệt là trong hoàn cảnh cả nhân loại đang phải gồng mình khắc
phục những hậu quả của biến đổi khí hậu mà nguyên nhân chiếm tỉ trong lớn
là do sự phát thải CO2, SOx, NOx từ các nhà máy nhiệt điện than. Chưa kể để
thực hiện Quy hoạch điện 7, trong thời gian tới nước ta phải nhập khẩu rất
nhiều than từ nước ngoài. Bởi vậy việc nâng cao hiệu quả quá trình sản xuất
2
của các nhà máy nhiệt điện chạy than là vô cùng cần thiết để giảm chi phí vận
hành, giảm phát thải những khí có hại ra mơi trường.
Với sự định hướng, dẫn dắt của thầy giáo hướng dẫn và sự nhận thức
của bản thân về tính cấp thiết của vấn đề nâng cao hiệu quả sử dụng năng
lượng trong các nhà máy nhiệt điện than, tôi đã tiếp cận vấn đề này trong quá
trình được làm việc, khảo sát tại Công ty Cổ phần Nhiệt điện Phả Lại. Bởi vậy
tôi đã lựa chọn đề tài: “NGHIÊN CỨU CÁC BIỆN PHÁP SỬ DỤNG NĂNG
LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ TẠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN PHẢ
LẠI 2” làm đề tài cho luận văn thạc sĩ của mình.
2. Mục tiêu và mục đích nghiên cứu của luận văn
Đưa ra các giải pháp có căn cứ khoa học và tính khả thi sử dụng năng
lượng tiết kiệm và hiệu quả cho dây chuyền 2 Nhà máy nhiệt điện Phả Lại
nhằm góp phần nâng cao hiệu quả kinh doanh của Công ty Cổ phần Nhiệt
điện Phả Lại và giảm thiểu ô nhiễm môi trường cũng như sử dụng hợp lý
nguồn tài nguyên than.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Để đạt được mục tiêu nêu trên nhiệm vụ nghiên cứu gồm có:
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết và kinh nghiệm thực tiễn về sử dụng năng
lượng hiệu quả và tiết kiệm tại các nhà máy nhiệt điện than nhằm xây
dựng cơ sở phương pháp luận phân tích, đánh giá thực trạng và tham
khảo kinh nghiệm đề xuất giải pháp cho dây chuyền 2 Nhà máy nhiệt
điện Phả Lại.
- Phân tích đánh giá thực trạng sử dụng năng lượng tại dây chuyền 2
Công ty CP nhiệt điện Phả Lại, làm rõ những tổn thất, nguyên nhân và
tiềm năng tiết kiệm và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.
- Đề xuất một số giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả và tiết kiệm cho
dây chuyền 2 Công ty CP nhiệt điện Phả Lại.
4. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
3
- Đối tượng nghiên cứu: Sử dụng năng lượng và giải pháp nâng cao hiệu
quả sử dụng năng lượng trong nhà máy nhiệt điện than.
- Phạm vi nghiên cứu:
o Về không gian: trong Dây chuyền 2 Nhà máy nhiệt điện Phả Lại.
o Về thời gian: Số liệu về tình hình sử dụng năng lượng tại dây chuyền
2 Nhà máy nhiệt điện Phả Lại từ năm ... đến năm 2014.
5. Phương pháp nghiên cứu
Đề tài luận văn được nghiên cứu giải quyết trên cơ sở kết hợp nghiên
cứu lý thuyết và khảo sát thực tế, đồng thời sử dụng các phương pháp chun
mơn sau:
- Phương pháp thống kê, phân tích, so sánh.
- Phương pháp thu thập số liệu trực tiếp: Thu thập tài liệu, số liệu về dây chuyền máy nghiền
than.
- Phương pháp thu thập số liệu, tài liệu gián tiếp: Những số liệu gián tiếp là những số liệu thu
thập từ những nguồn khác nhau như số liệu của các đơn vị tư vấn, các cơ quan nghiên cứu và
tài liệu liên quan khác.
- Trên cơ sở các số liệu thu thập đó tính tốn các chỉ tiêu phục vụ cho mục đích nghiên
cứu.
- Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia.
6. Kết quả và đóng góp mới của luận văn
Luận văn đã đạt được những kết quả và đóng góp mới sau đây:
• Hệ thống hóa cơ sở lý luận và kinh nghiệm thực tế về sử dụng năng
lượng hiệu quả và tiết kiệm trong các nhà máy nhiệt điện chạy than.
• Phân tích, đánh giá thực trạng sử dụng năng lượng tại Dây chuyền 2
Nhà máy nhiệt điện Phả Lại, qua đó làm rõ những tồn tại, bất cập và
nguyên nhân.
• Đã đề xuất được một số giải pháp có căn cứ khoa học và tính khả thi sử
dụng năng lượng hiệu quả và tiết kiệm cho dây chuyền 2 Nhà máy
nhiệt điện Phả Lại.
Kết quả nghiên cứu của luận văn có ý nghĩa đối với khoa học quản lý
năng lượng và có giá trị tham khảo cho Công ty CP nhiệt điện Phả Lại và các
4
nhà máy nhiệt điện chạy than trong nước. Ngoài ra, có thể dùng làm tài liệu tham
khảo cho học tập, giảng dạy và nghiên cứu trong lĩnh vực quản lý năng lượng.
7. Kết cấu nội dung luận văn
Nội dung luận văn, ngoài phần Mở đầu, Kết luận và Tài liệu tham
khảo, gồm 3 chương như sau:
Chương 1. Cơ sở lý thuyết và kinh nghiệm thực tiễn về sử dụng năng
lượng hiệu quả và tiết kiệm tại các nhà máy nhiệt điện than.
Chương 2. Thực trạng sử dụng năng lượng tại dây chuyền 2 Công ty
CP nhiệt điện Phả Lại.
Chương 3. Đề xuất một số giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả và
tiết kiệm cho dây chuyền 2 Công ty CP Nhiệt điện Phả Lại.
5
CHƯƠNG I
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN VỀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG
HIỆU QUẢ VÀ TIẾT KIỆM TẠI CÁC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN
1.1. Năng lượng
Qua quá trình hình thành và lịch sử phát triển của nhân loại có thể thấy
năng lượng có vai trị vơ cùng quan trọng. Đối với đời sống con người và sự
phát triển xã hội nói chung.
Từ thời sơ khai khi mới tiến hóa từ vượn người, tổ tiên loài người đã
biết sử dụng lửa để nấu chín thức ăn, sưởi ấm ; rồi tiến tới sử dụng năng
lượng để rèn đúc công cụ lao động. Đặc biệt khi con người bước vào cuộc
cách mạng cơng nghiệp thì nhu cầu tiêu thụ năng lượng tăng đột biến cả về số
lượng cũng như các dạng và nguồn năng lượng.
Có thể nói năng lượng khơng thể thiếu trong nhu cầu sinh hoạt của con
người hiện nay và năng lượng là đầu vào của mọi nền kinh tế.
1.1.1. Khái niệm năng lượng
Dưới các góc độ khác nhau có các khái niệm khác nhau về năng lượng.
Ví dụ như:
- Năng lượng là đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng sinh công của
một vật.
- Năng lượng là đại lượng có thể làm thay đổi trạng thái của một vật,
có thể sinh cơng hoặc thay đổi nhiệt độ của vật đó.
- Năng lượng là độ đo định lượng chung cho mọi dạng vận động khác
nhau của vật chất.
- Năng lượng là một phạm trù vật chất mà ứng với một q trình nào đó
có thể sinh cơng. Q trình ở đây là một quá trình biến đổi năng lượng một cách
tự nhiên hay nhân tạo (theo Nghị định số 102/2003/NĐ-CP ngày 03 tháng 9 năm
2003 của Chính Phủ về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả).
Theo “Luật sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả số 50/2010/QH12”:
6
- “Năng lượng bao gồm nhiên liệu, điện năng, nhiệt năng thu được trực
tiếp hoặc thông qua chế biến từ các nguồn tài nguyên năng lượng không tái tạo
và tái tạo”.
- Tài nguyên năng lượng không tái tạo gồm than đá, khí than, dầu mỏ,
khí thiên nhiên, quặng urani và các tài ngun năng lượng khác khơng có khả
năng tái tạo.
- Tài nguyên năng lượng tái tạo gồm sức nước, sức gió, ánh sáng mặt
trời, địa nhiệt, nhiên liệu sinh học và các tài nguyên năng lượng khác có khả
năng tái tạo.
- Nhiên liệu là các dạng vật chất được sử dụng trực tiếp hoặc qua chế
biến để làm chất đốt.
Trong phạm vi luận văn này khái niệm năng lượng, nhiên liệu được hiểu
theo khái niệm của Luật sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả nêu trên.
1.1.2. Phân loại năng lượng
Có rất nhiều cách để phân loại năng lượng, dưới đây là một số cách
thường dùng:
a.
Theo bản chất vật lý
- Nhiệt năng
- Cơ năng
- Thế năng
- Động năng
- Quang năng
- Hóa năng
- Điện năng
- Năng lượng hạt nhân
b.
Theo dòng biến đổi năng lượng
Năng lượng sơ cấp -> Năng lượng thứ cấp -> Năng lượng cuối cùng ->
Năng lượng hữu ích.
Trong đó:
- Năng lượng sơ cấp: là nguồn năng lượng có sẵn trong tự nhiên
như than, dầu mỏ, khí tự nhiên, gió, mặt trời, năng lượng nguyên
tử, thủy năng, củi gỗ.
7
- Năng lượng thứ cấp: là năng lượng được chuyển đổi từ nguyền
năng lượng khác. Ví dụ: điện năng là năng lượng thứ cấp khi
được chuyển đổi từ nhiệt năng, thủy năng hoặc năng lượng hạt
nhân. Xăng là sản phẩm từ quá trình cracking dầu mỏ…
- Năng lượng cuối cùng: là năng lượng sau khâu truyền tải, vận
chuyển tới nơi tiêu thụ, người sử dụng.
- Năng lượng hữu ích: là năng lượng sử dụng sau khi loại bỏ các
c.
tổn thất của thiết bị tiêu thụ.
Theo khả năng tái tạo
- Năng lượng khơng có khả năng tái tạo: là những loại năng lượng
khơng có khả năng tái tạo hoặc có thời gian tái tạo quá dài sau
khi đã khai thác và sử dụng. Ví dụ: nhiên liệu hóa thạch (than đá,
dầu mỏ, khí thiên nhiên), năng lượng hạt nhân.
- Năng lượng tái tạo là năng lượng có thể phục hồi theo chu trình
của tự nhiên và có thể coi như vơ hạn đối với con người. Ví dụ:
năng lượng mặt trời, năng lượng gió, địa nhiệt, sinh khối, thủy
d.
triều, thế năng của nước.
Theo đặc tính thương mại
- Năng lượng thương mại: là dạng năng lượng đến tận nơi hộ sử
dụng chủ yếu thơng qua thị trường.
- Năng lượng phí thương mại: là các dạng năng lượng không được
trao đổi qua thị trường như năng lượng từ việc đốt củi gỗ, phụ
phẩm nông nghiệp, gia súc tuy nhiên cách chia này chỉ có giá trị
tương đối.
1.1.3. Sự bảo tồn và chuyển hóa năng lượng
Năng lượng không tự nhiên sinh ra hay mất đi mà nó chỉ chuyển hóa từ
dạng này sang dạng khác, từ vật này sang vật khác. Tức là trong một hệ kín
thì tổng năng lượng của nó khơng thay đổi.
Trong tự nhiên cũng như trong kỹ thuật có rất nhiều dạng chuyển hóa
năng lượng:
8
- Quang năng thành hóa năng: q trình quang hợp của cây xanh, tảo.
- Quang năng thành điện năng: quá trình xảy ra trong tế bào quang
điện, trong các tấm pin mặt trời.
- Nhiệt năng thành cơ năng: trong các nhà máy nhiệt điện đốt than,
hóa năng từ việc đốt cháy than chuyển thành nhiệt năng, và nhiệt
năng này cung cấp cho hơi nước sinh công quay tuabin.
- Cơ năng thành điện năng: tuabin quay kéo máy phát điện sinh ra
điện năng ở các nhà máy điện.
- Điện năng thành các dạng năng lượng khác: ở quạt điện năng biến
thành cơ năng làm quay cánh quạt, hoặc điện năng biến thành nhiệt
năng ở bếp điện…
1.2. Lý thuyết về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả
1.2.1. Khái niệm sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả
Theo Luật sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả số 50/2010/QH12:
“Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là việc áp dụng các biện pháp
quản lý và kỹ thuật nhằm giảm tổn thất, giảm mức tiêu thụ năng lượng của
phương tiện, thiết bị mà vẫn bảo đảm nhu cầu, mục tiêu đặt ra đối với quá
trình sản xuất và đời sống”.
Theo khái niệm nêu trên có thể hiểu:
- Sử dụng năng lượng tiết kiệm nghĩa là sử dụng năng lượng khơng
lãng phí, sử dụng những thiết bị ít tiêu hao năng lượng, hạn chế tối đa việc
tiêu thụ năng lượng khơng cần thiết, khơng đúng cách (ví dụ: tắt thiết bị điện
khi khơng có nhu cầu sử dụng, tắt bớt đèn chiếu sáng khi không cần thiết,
không để nhiệt độ điều hịa dưới 25oC khi khơng cần thiết...).
- Sử dụng năng lượng hiệu quả là: sử dụng phù hợp với mục đích,
giảm mức tiêu thụ năng lượng cho cùng một nhu cầu, một công việc hoặc một
đơn vị sản phẩm song vẫn đạt mục đích sử dụng (ví dụ: để chiếu sáng, dùng 1
bóng đèn huỳnh quang Compact cơng suất 20W thay cho 1 bóng đèn sợi đốt
có cơng suất 100 W đã giảm được 80% điện năng mà vẫn đảm bảo độ chiếu
sáng như nhau, ...).
1.2.2. Lợi ích của sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả
9
Năng lượng là nguồn động lực duy trì sự tồn tại và phát triển của tất cả
các ngành kinh tế và nhu cầu thiết yếu của con người. Do đó sự khan hiếm và
thiếu hụt năng lượng là một trong những nguyên nhân lớn làm hạn chế việc
nâng cao chất lượng cuộc sống và kìm hãm sự phát triển kinh tế xã hội.
Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả ngày nay đang là xu hướng
chung của tất cả các quốc gia trên thế giới. Việc sử dụng năng lượng tiết kiệm
và hiệu quả vừa là yêu cầu cấp thiết, vừa là một trong những giải pháp quan
trọng của mỗi quốc gia để góp phần giải quyết các vấn đề có tính tồn cầu
hiện nay
-
Đối với nhân loại: việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả
cũng như bớt phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch sẽ làm giảm cạn kiệt tài
nguyên, giảm phát thải CO2, NOx, SOx, bụi… hạn chế các hiện tượng cực
đoan về khí hậu như hiệu ứng nhà kính, mưa axit qua đó duy trì phát triển mơi
trường ổn định, bền vững. Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả góp
phần để dành được những tài nguyên quý giá cho mai sau. Đó cũng là một
thái độ sống có trách nhiệm với cộng động và với thế hệ tương lai.
- Đối với quốc gia: góp phần đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia,
tiết kiệm tài nguyên, giảm nhập khẩu năng lượng, than, dầu…
- Đối với các doanh nghiệp sản xuất năng lượng: Chi phí của nhà sản
xuất năng lượng khi đầu tư vào lĩnh vực tiết kiệm năng lượng bao gồm chi phí
hỗ trợ cho các dự án tiết kiệm năng lượng và lượng giảm doanh thu do tiêu
thụ năng lượng giảm đi. Lợi ích của nhà sản xuất là giảm được chi phí sản
xuất năng lượng (do nhu cầu giảm) và giảm chi phí đầu tư để mở rộng năng
lực sản xuất (nhằm đáp ứng đủ nhu cầu). Khi so sánh giữa lợi ích và chi phí
này thì người ta thấy rằng đầu tư vào lĩnh vực tiết kiệm năng lượng mang lại
hiệu quả kinh tế cho doanh nghiệp sản xuất năng lượng.
- Đối với doanh nghiệp: Chi phí về năng lượng là một trong những chi
phí lớn đóng góp vào giá thành sản phẩm của doanh nghiệp. Việc giảm được
10
chi phí này sẽ giúp doanh nghiệp hạ giá thành sản phẩm, từ đó nâng cao năng
lực cạnh tranh với các doanh nghiệp khác. Mặt khác, một doanh nghiệp sở
hữu một cơng nghệ sử dụng năng lượng hiệu quả chính là đang sở hữu một
công nghệ hiện đại, một doanh nghiệp đang sử dụng năng lượng hiệu quả là
doanh nghiệp đang sở hữu một phương thức quản lý, điều hành sản xuất chất
lượng và hiệu quả. Từ đó tăng năng suất sản xuất, nâng cao chất lượng hàng
hóa, giảm giá thành, tăng lợi nhuận, tăng tính cạnh tranh.
1.2.3. Các giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả
• Nhóm giải pháp quản lý
- Đào tạo nâng cao trình độ cán bộ vận hành trong dây chuyền sản
xuất. Người vận hành phải nắm vững cơ sở lý thuyết và thực tiễn
của các q trình cơng nghệ phức tạp xảy ra trong thiết bị và điều
khiển thành thạo các hệ thống thiết bị đúng quy trình vận hành
- Tổ chức kiểm tra giám sát các chỉ tiêu kỹ thuật vận hành kịp thời
phát hiện những biến động và xác định nguyên nhân gây ra các
biến động bất thường chỉ tiêu kỹ thuật thiết bị để có giải pháp
khắc phục kịp thời.
- Xây dựng kế hoạch và đảm bảo việc thực hiện nghiêm túc quy
trình duy tu bảo dưỡng thiết bị công nghệ nhằm đảm bảo bảo
tuổi thọ và hiệu suất của thiết bị cơng nghệ.
- Xây dựng hồn chỉnh các quy trình về nhập nhiên liệu để tránh
thất thốt, tiêu cực.
- Lập dự toán về nhập, trữ thiết bị vật tư cho hợp lý để khi cần
ln sẵn có thiết bị thay thế cũng như tránh tồn kho quá nhiều.
- Tính tốn và xây dựng mức tiêu hao năng lượng cho mỗi đơn vị sản
phẩm, mỗi tổ làm việc, mỗi công đoạn sản xuất. Xây dựng phương
án để giảm mức tiêu hao năng lượng cho những năm tiếp theo.
11
- Thành lập bộ máy quản lý năng lượng, các tổ an tồn viên để
thường xun kiểm tra chéo, đơn đốc nhân viên thực hiện việc sử
dụng năng lượng tiết kiệm hiệu quả.
- Tổ chức đào tạo, nâng cao nhận thức về sử dụng năng lượng tiết
kiệm và hiệu quả cho cán bộ nhân viên.
• Nhóm giải pháp cơng nghệ - kỹ thuật
- Nâng cấp, cải tiến thiết bị cũ công nghệ lạc hậu, điều khiển tự
động dây chuyền sản xuất, lắp đặt các thiết bị tiết kiệm năng
lượng cho động cơ.
- Nâng cấp hệ thống xử lý Clo cho hệ thống nước tuần hoàn để
tiêu diệt các tác nhân gây bám bẩn bình ngưng, qua đó tăng trao
đổi nhiệt ở bình ngưng.
- Cải tiến nâng cấp hệ thống rửa bi bình ngưng để làm sạch bệ mặt
trao đổi nhiệt các ống đồng.
- Nghiên cứu lịch thổi bụi các bề mặt trao đổi nhiệt trong lò hơi
hợp lý để vừa làm sạch các bề mặt ống, vừa tiết kiệm hơi thổi bụi
cũng nhưng dầu đốt kèm (nếu có).
- Nâng cấp hệ thống bến bãi chứa than, dầu để tránh việc giảm
chất lượng do ảnh hưởng tiêu cực của thời tiết.
- Thuê chuyên gia về hiệu chỉnh các thiết bị, đặc biệt là tổ chức
chế độ cháy trong buồng lửa lò hơi.
- Tuân thủ các quy trình sấy xả để giảm thời gian khởi động khối.
- Áp dụng phòng mòn khi dừng lò thời gian dài, sau khi sửa chữa
và đưa trở lại làm việc phải kiểm tra kỹ tình trạng các ống trao
đổi nhiệt. Tránh việc bị bục các ống dẫn tới phải dừng khắc
phục, tiêu tốn chi phí lên khối.
1.2.4. Phương pháp đánh giá sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả
Việc lựa chọn một phương án nào đó về cơng nghệ - kỹ thuật hoặc tổ
chức quản lý để sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả phải dựa trên tiêu
12
chí hiệu quả kinh tế - kỹ thuật. Một biện pháp pháp sử dụng năng lượng hiệu
quả cần phải phân tích kinh tế và phân tích kỹ thuật.
Các bước phân tích kinh tế - kỹ thuật
- Đề xuất các phương án và loại trừ các phương án không hợp lý ban đầu.
- Xác định lợi ích và chi phí trực tiếp, gián tiếp các phương án cịn lại.
- Tính tốn lợi ích và chi phí của từng phương án.
- So sánh lựa chọn phương án tối ưu theo các tiêu chuẩn đánh giá
Hình 1.1: Các bước phân tích kinh tế - kỹ thuật giải pháp sử dụng năng lượng
hiệu quả
Phân tích tài chính:
Các chỉ tiêu phân tích tài chính cho các giải pháp sử dụng năng lượng
tiết kiệm và hiệu quả như sau:
13
Thời gian hồn vốn giản đơn
Chi phí vốn đầu tư (ngàn đồng)
[năm]
Thời gian hồn vốn =
Tiết kiệm chi phí hàng năm (ngàn đồng/năm)
Giá trị hiện tại thuần (NPV): NPV là tồn bộ thu nhập và chi phí của
phương án trong suốt thời kỳ phân tích được qui đổi thành một giá trị tương
đương ở thời điểm hiện tại.
i
NPV =
At
∑ (1 + r )
n =0
n
Trong đó:
At: giá trị rịng của dự án ở năm t: At = Rt - Ct - It
Rt: doanh thu của dự án ở năm t
Ct: chi phí vận hành của dự án ở năm t
It: chi phí đầu tư của dự án ở năm t.
r: Tỉ suất chiết khấu (%/năm)
n: thời gian thực hiện dự án (năm)
t: các năm trong đời dự án từ 0 đến n.
NPV ≥ 0 thì dự án đáng giá.
Hệ số hồn vốn nội tại (IRR): là lãi suất mà dự án tạo ra, được tính
theo cơng thức sau:
NPV
1
IRR = (r2– r1) × NPV + NPV + r1
1
2
r1, r2: tỉ lệ chiết khấu tại đó NPV của dự án có giá trị dương (tại r 1) và
có giá âm (tại r2), r1 và r2 không được cách nhau quá 5%.
Dự án được chấp nhận, tức có hiệu quả khi IRR > r tối thiểu mà nhà
đầu tư đặt ra.
14
Đối với các dự án có mức đầu tư thấp, thời gian hồn vốn ngắn (dưới 1
năm) thì ta chỉ cần phân tích thời gian hồn vốn giản đơn. Các dự án đầu tư
cao, thời gian hồn vốn dài thì cần tính tốn phân tích các chỉ tiêu NPV, IRR
và các chỉ tiêu hiệu quả khác có liên quan.
15
Xác định các số liệu đầu vào:
Chi phí sử dụng năng lượng được thu thập từ các chứng từ, hóa đơn và
hệ thống đo đếm, theo dõi của doanh nghiệp. Các giá trị sau đây được xác
định để phân tích hiệu quả tài chính các giải pháp tiết kiệm năng lượng:
- Tiết kiệm năng lượng theo đơn vị nhiệt (kJ hoặc kWh);
- Tiết kiệm năng lượng theo đơn vị tự nhiên (tấn, lít, m3);
- Các chi phí được tính bằng tiền Việt Nam, các loại giá và các chi phí
được dựa trên cơ sở tỷ giá giữa Việt Nam Đồng và USD tại thời điểm tính tốn.
- Chi phí tiết kiệm năng lượng hàng năm (1.000 VNĐ/năm) được tính
trên đơn giá năng lượng được sử dụng tại doanh nghiệp và lượng năng lượng
tiết kiệm.
- Chi phí thiết bị được tính trên chi phí được báo giá từ các cơng ty
cung cấp thiết bị, giá thiết bị được tính tại thời điểm lập dự án.
- Chi phí đầu tư thực hiện giải pháp tiết kiệm năng lượng gồm: chi phí
thiết bị, chi phí nhân cơng lắp đặt, chi phí dự phịng…
- Chi phí vận hành của dự án gồm chi phí tiền lương, nguyên vật liệu,
v.v. tính theo đơn giá và định mức theo quy định.
- Lãi suất được dùng làm tỉ suất chiết khấu để tính NPV được xác định
căn cứ vào chi phí huy động vốn: nếu là vốn vay thì lấy theo lãi suất vay, nếu
là vốn chủ sở hữu thì lấy theo chi phí cơ hội của vốn, nếu sử dụng cả 2 nguồn
vốn thì lấy bằng bình qn gia quyền chi phí vốn của từng nguồn vốn.
- Đời dự án lấy theo thời gian hoạt động của dự án kể từ lúc bắt đầu
khởi công đến khi kết thúc hoạt động của dự án. Nếu tuổi thọ thiết bị tiết kiệm
năng lượng dưới 5 năm thì sẽ tính theo thời gian tuổi thọ thiết bị. Tuy nhiên,
đối với các thiết bị có tuổi thọ cao, sẽ tính vịng đời dự án tùy theo tuổi thọ
thiết bị.
16
Bảng 1.1: Quy đổi năng lượng
STT
Loại nhiên liệu và tiêu
chuẩn
Đơn vị
Nhiệt trị
Quy đổi TOE
TOE
0,0001543
1
Điện năng
kWh
MJ/đơn vị
3.600
2
Than cám
Kg
28,22
0,6-0,7
3
Dầu FO
Kg
42,65
0,99
4
Dầu DO
Kg
43,33
1,02
5
Nhiên liệu Gas
Tấn
47,31
1,09
(Theo công văn số 3505 ngày 19/4/2011 của Bộ Công Thương)
Cách thức chuyển đổi năng lượng sử dụng sang đơn vị TOE:
- Năng lượng nhiên liệu: TOE = (LxM)/41,868
Trong đó:
L – Nhiệt năng riêng (GJ/tấn)
M – Khối lượng (tấn)
Hệ số chuyển đổi: 41,868 (GJ/TOE)
- Điện năng: TOE = 11,628x103 kWh
1.3. Nguyên lý hoạt động của nhà máy nhiệt điện đốt than
1.3.1. Khái niệm và phân loại nhà máy nhiệt điện đốt than
Khái niệm:
Nhà máy nhiệt điện than là nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiệt năng tỏa
ra từ quá trình đốt cháy than để biến nước thành hơi có nhiệt độ và áp suất cao
làm quay tuabin để phát ra điện. Ngồi ra, nhà máy nhiệt điện than cịn sử
dụng nhiên liệu phụ là dầu FO hoặc DO khi khởi động lị cũng như duy trì lị
khi chế độ cháy kém hoặc ở phụ tải thấp.
Phân loại các nhà máy nhiệt điện than:
o Phân theo đặc điểm công nghệ sản xuất điện của nhà máy:
- Nhà máy nhiệt điện than ngưng hơi thuần túy
- Nhà máy nhiệt điện có trích hơi hồi nhiệt
- Nhà máy nhiệt điện có trích hơi điều chỉnh
- Nhà máy nhiệt điện có quá nhiệt trung gian
o Phân loại theo thông số hơi:
- Nhà máy nhiệt điện thông số dưới tới hạn
- Nhà máy nhiệt điện thông số cận tới hạn
17
- Nhà máy nhiệt điện thông số siêu cao (trên tới hạn)
o Phân loại theo nguồn nhiên liệu sản xuất điện:
- Nhà máy nhiệt điện chỉ sử dụng nhiên liệu hóa thạch (than,
dầu, khí)
- Nhà máy nhiệt điện lai hóa: ngồi nhiên liệu hóa thạch nhà
máy cịn sử dụng các dạng năng lượng tái tạo.
1.3.2. Công nghệ sản xuất điện trong nhà máy nhiệt điện than
Cơng nghệ lị hơi:
Cơng nghệ lò hơi phải đáp ứng yêu cầu cơ bản là hiệu suất cao, thân
thiện với mơi trường và có chi phí đầu tư hợp lý. Hiệu suất cao một mặt làm
giảm tiêu hao nhiên liệu, mặt khác làm giảm lượng phát thải các chất ô nhiễm
ra môi trường. Vấn đề mơi trường đang địi hỏi các nhà máy điện đốt than
phải áp dụng các kỹ thuật và thiết bị nhằm hạn chế các chất phát thải độc hại
như NOx, SO2, bụi. Hiện nay, nhà máy điện đốt than đang áp dụng các cơng
nghệ sau: Lị than phun, lị than tầng sơi tuần hồn, lị than tầng sơi áp lực và
khí hóa than.
Ở Việt Nam, nguồn than chủ yếu cung cấp cho các nhà máy nhiệt điện
là than antraxit, đây là loại than tương đối khó cháy. Để đốt loại than này,
thực tế các nhà máy nhiệt điện than ở Việt Nam đang sử dụng phổ biến 2
cơng nghệ lị: lị đốt than phun (NMNĐ Phả Lại, NMNĐ ng Bí, NMNĐ
Vũng Áng, NMNĐ Nghi Sơn, NMNĐ Hải Phòng, NMNĐ Quảng Ninh…) và
lị than tầng sơi tuần hồn (NMNĐ Mơng Dương 1, NMNĐ Mạo Khê,
NMNĐ Cẩm Phả…)
Công nghệ thiết bị Tuabin:
Thiết bị Tuabin là thuật ngữ bao gồm Tuabin và các hệ thống đi kèm.
Các NMNĐ than hiện nay ngày càng được cải tiến theo hướng hiện đại hơn,
các công nghệ về thiết bị Tuabin có thể khác nhau nhưng đều dựa trên cơ sở
lý thuyết là chu trình Rankin[7].
Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý cơ bản của NMNĐ ngưng hơi
18
BQN
3
2
4
BH
1
5
TB
LH
MFÐ
6
BN
BC
7
•
1. Lị hơi
2. Bao hơi
3. Bộ q nhiệt
4. Tuabin
5. Máy phát điện
6. Bình ngưng
7. Bơm cấp
Nguyên lý hoạt động:
- Trước khi đưa than vào buồng lửa, than được sấy khô và nghiền
thành bột cho đến khi đạt kích thước tiêu chuẩn nhờ hệ thống
nghiền. Than khi đã đạt kích thước tiêu chuẩn được phun vào
trong buồng lửa cùng với không khí qua hệ thống các vịi phun
tạo thành hỗn hợp cháy và được đốt cháy trong buồng lửa, nhiệt
độ ngọn lửa có thể đạt tới 1900 0C. Nhiệt lượng tỏa ra khi nhiên
liệu cháy truyền cho nước trong dàn ống sinh hơi được bố trí
trong lị hơi, nước tăng dần nhiệt độ đến sơi, biến thành hơi bão
hồ. Hỗn hợp hơi bão hòa và nước theo các đường ống sinh hơi
đi lên và tập trung ở bao hơi.
