Nghiên cứu các giải pháp tiết kiệm năng lượng nhiệt cho các hộ tiêu thụ hơi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN VĂN DŨNG

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG
LƢỢNG NHIỆT CHO CÁC HỘ TIÊU THỤ HƠI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT NHIỆT

Hà Nội - Năm 2014


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu của cá nhân, được
thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của thầy giáo TS. Lê Đức Dũng.
Các số liệu và những kết luận nghiên cứu được trình bày trong Luận văn này
hoàn toàn trung thực và chưa từng được công bố dưới bất kỳ hình thức nào.
Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của bản thân.

Hà Nội, tháng 9 năm 2014
Học viên

Nguyễn Văn Dũng


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo TS. Lê Đức Dũng người đã
trực tiếp hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành Luận văn. Với
những sự chỉ dẫn, góp ý tận tình và những lời động viên của Thầy đã giúp tôi vượt

qua nhiều khó khăn trong quá trình thực hiện Luận văn này.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn tới quý thầy cô Viện Khoa học & Công
nghệ Nhiệt - Lạnh đã tạo điều kiện học tập, cung cấp tài liệu và truyền đạt cho tôi
những kiến thức quý báu trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Cảm ơn ban lãnh đạo Công ty C phần may xuất khẩu Hà Phong, Công ty c
phần Năng Lượng Bách Khoa đã cung cấp thông tin và tạo điều kiện thuận lợi cho
tôi trong suốt quá trình khảo sát, thực nghiệm.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè trong lớp đã luôn bên cạnh động
viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện Luận văn.

Hà Nội, tháng 9 năm 2014
Học viên

Nguyễn Văn Dũng


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................... 4
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN ..................................................................................... 7
1.1. Vai trò của hơi trong công nghiệp........................................................................7
1.2. Đặc điểm của lò hơi công nghiệp .........................................................................8
1.2.1. Sơ đồ sử dụng hơi điển hình trong công nghiệp ...............................................8
1.2.2. Phân loại lò hơi trong công nghiệp .................................................................10
1.3. Lò hơi và vấn đề tiết kiệm năng lượng trong ngành dệt may ............................11
1.3.1. Tình hình chung ..............................................................................................11
1.3.2. Lò hơi trong ngành dệt may ............................................................................12
CHƢƠNG II: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG HƠI TRONG CÔNG
NGHIỆP ...................................................................................................................18
2.1. Công nghệ sản xuất hơi ......................................................................................18
2.1.1. Lò hơi ống lò và ống lửa .................................................................................18

2.1.2. Lò hơi ống nước ..............................................................................................19
2.1.3. Lò hơi đốt thủ công .........................................................................................20
2.1.4. Lò hơi công nghiệp loại ghi xích ....................................................................22
2.1.5. Lò hơi LHG .....................................................................................................23
2.2. Phân tích quá trình cháy của nhiên liệu trên ghi cố định ...................................24
2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất lò và các biện pháp nâng cao hiệu suất lò
hơi..............................................................................................................................28
2.3.1. Ảnh hưởng của thiết bị lò lên hiệu suất và biện pháp khắc phục ...................28
2.3.2. Ảnh hưởng của chế độ vận hành lò đến hiệu suất lò hơi ................................29
2.4. Các số liệu thực tế trong việc sử dụng hơi của một số hộ tiêu thụ ....................30
2.4.1. Công ty c phần bia VIAN..............................................................................30
2.4.2. Nhà máy chế biến thức ăn thủy sản ................................................................34
2.4.3. Kết luận ...........................................................................................................37
CHƢƠNG III: NGHIÊN CỨU VÀ TÍNH TOÁN CÁC GIẢI PHÁP TIẾT
KIỆM NĂNG LƢỢNG NHIỆT TẠI CÔNG TY MAY .......................................38
3.1. Giới thiệu chung về công ty ...............................................................................39
3.1.1. Thông tin chung ..............................................................................................39

1


3.1.2. Tình hình hoạt động của công ty. ....................................................................39
3.2. Hiện trạng quản lý năng lượng ...........................................................................42
3.2.1. Chính sách năng lượng của doanh nghiệp ......................................................42
3.2.2. Cơ cấu t chức quản lý năng lượng ................................................................43
3.2.3. Cơ chế thúc đẩy để đạt được hiệu quả năng lượng cao hơn ...........................43
3.2.4. Hệ thống thông tin, quản lý năng lượng .........................................................44
3.2.5. Tiếp thị tiết kiệm năng lượng ..........................................................................44
3.2.6. Đầu tư tiêu chuẩn bảo tồn năng lượng ............................................................45
3.3. Các giải pháp tiết kiệm năng lượng đã áp dụng .................................................46

3.4. Hiện trạng tiêu thụ năng lượng của công ty .......................................................46
3.4.1. Các dạng năng lượng tiêu thụ .........................................................................46
3.4.2. Dữ liệu tiêu thụ năng lượng ............................................................................47
3.4.3. Nhận dạng tiềm năng tiết kiệm năng lượng ....................................................54
3.5. Nghiên cứu và tính toán các giải pháp tiết kiệm năng lượng nhiệt....................55
3.5.1. Hệ thống sản xuất hơi nước ............................................................................55
3.5.2. Hệ thống cung cấp hơi và các thiết bị sử dụng hơi .........................................65
3.6. Các giải pháp tiết kiệm năng lượng nhiệt ..........................................................69
3.6.1. Tăng cường bảo ôn cho lò hơi, van, đường ống dẫn hơi. ...............................69
3.6.2. Tận dụng nhiệt hơi thải lò đốt vải vụn để gia nhiệt nước cấp cho cụm lò hơi
đốt than số 1. ............................................................. Error! Bookmark not defined.
3.6.3. Tận dụng nước ngưng hồi về. .........................................................................73
3.6.4. Tận dụng nhiệt khói thải để gia nhiệt cho nước cấp .......................................76
3.6.5. Hiệu chỉnh quá trình vận hành hệ thống lò hơi. ..............................................79
CHƢƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................... 86
4.1. Kết luận ..............................................................................................................86
4.2. Kiến nghị ............................................................................................................86
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 87
PHỤ LỤC ................................................................................................................. 88

2


DANH MỤC BẢNG BIỂU SƠ ĐỒ
Bảng 1.1: Hiệu quả kinh tế khi thu hồi nước ngưng ................................................. 13
Bảng 1.2: So sánh hiệu quả kinh tế khi sử dụng sóng siêu âm ................................ 14
Bảng 2.1: Tình hình tiêu thụ và chi phí năng lượng cho từng dạng năm 2012 ........ 32
Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật và thông tin hai lò hơi ................................................. 33
Bảng 2.3: Kết quả đo đạc khu vực lò hơi .................................................................. 34
Bảng 2.4: Tình hình tiêu thụ và chi phí năng lượng cho từng dạng năm 2012 ........ 36

Bảng 3.1: Biểu giá điện cho các ngành sản xuất (có hiệu lực từ 01/08/2013) ......... 46
Bảng 3.2: Bảng giá trung bình của các loại năng lượng .......................................... 47
Bảng 3.3: Thống kê dữ liệu tiêu thụ điện trong giai đoạn 2011 ÷ 2013 .................. 38
Bảng 3.4: Thống kê dữ liệu tiêu thụ than trong giai đoạn 2011 ÷ 2013 .................. 49
Bảng 3.5: Thống kê dữ liệu tiêu thụ dầu DO và củi trong năm 2013 ...................... 52
Bảng 3.6: Thống kê dữ liệu tiêu thụ năng lượng giai đoạn 2011 ÷ 2013 ................ 53
Bảng 3.7: Tình hình tiêu thụ và chi phí năng lượng cho từng dạng năm 2013 ....... 53
Bảng 3.8: Thông số kỹ thuật, vận hành lò hơi tại trạm số 1 của Công ty ................ 55
Bảng 3.9: Thông số kỹ thuật, vận hành lò hơi tại trạm số 2 của Công ty ................ 55
Bảng 3.10: Thông số khói thải tại một số lò hơi ...................................................... 56
Bảng 3.11: Thành phần than sử dụng đốt lò ............................................................ 57
Bảng 3.12: Bảng tính hiệu suất lò hơi ....................................................................... 62
Bảng 3.13: Một số vị trí chưa bọc bảo ôn ................................................................ 69
Bảng 3.14: Mức độ phun nước: những hạt mịn trên độ ẩm bề mặt trong than ......... 84

3


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Hệ thống sử dụng hơi điển hình trong công nghiệp………………………8
Hình 2.1: Lò hơi ống lửa ........................................................................................... 20
Hình 2.2: Lò hơi ống nước ........................................................................................ 20
Hình 2.3: Lò hơi đốt thủ công ................................................................................... 22
Hình 2.4: Lò hơi ghi xích đốt than ............................................................................ 23
Hình 2.5: Lò hơi LHG ............................................................................................... 24
Hình 2.6: Giản đồ quá trình cháy trên ghi cố định.................................................... 26
Hình 2.7: Đặc tính về không khí trong một chu kỳ cháy nhiên liệu ......................... 27
Hình 2.8: Quy trình sản xuất bia của công ty .......................................................... 31
Hình 2.9: Hình ảnh lò hơi ống nước ......................................................................... 32
Hình 2.10: Sơ đồ hệ thống cung cấp hơi ................................................................... 33

Hình 2.11: Sơ đồ quy trình sản xuất cám cá cùng với hệ thống hơi ........................ 35
Hình 2.12: Sơ đồ quy trình sản xuất cám cá cùng với hệ thống hơi ........................ 36
Hình 3.1. Sơ đồ quy trình sản xuất ........................................................................... 41
Hình 3.2. Biểu đồ kết quả điều tra đánh giá hệ thống quản lý năng lượng .............. 45
Hình 3.3. Biểu đồ tiêu thụ điện năng trong giai đoạn 2011-2013 ............................ 49
Hình 3.4: Biểu đồ t ng lượng điện tiêu thụ trong giai đoạn 2011-2013 .................. 49
Hình 3.5: Biểu đồ tiêu thụ than trong giai đoạn 2011- 2013 ................................... 51
Hình 3.6: Biểu đồ t ng lượng than tiêu thụ trong giai đoạn 2011-2013 .................. 51
Hình 3.7: Biểu đồ chi phí các loại năng lượng năm 2013 ........................................ 54
Hình 3.8: Sơ đồ hệ thống lò hơi trạm lò số 1 .......................................................... 65
Hình 3.9: Sơ đồ hệ thống lò hơi trạm lò số 2 .......................................................... 66
Hình 3.10: Sơ đồ cấp hơi hệ thống nấu ăn .............................................................. 67
Hình 3.11: Sơ đồ phân phối hệ thống hơi nước ...................................................... 67
Hình 3.12: Sơ đồ nguyên lý phân phối hệ thống hơi nước ..................................... 68
Hình 3.13: Bông thủy tinh cách nhiệt ....................................................................... 71
Hình 3.14: Sơ đồ nguyên lý tận dụng nước ngưng ................................................... 74
Hình 3.15: Sơ đồ lắp bộ hâm nước loại sôi ............................................................... 77

4


LỜI NÓI ĐẦU
Năng lượng có ý nghĩa hết sức quan trọng để phát triển kinh tế và kỹ thuật
đối với mỗi quốc gia. Nhu cầu sử dụng năng lượng ngày một tăng cao, các
nguồn tài nguyên thiên nhiên dần dần cạn kiệt thì việc nghiên cứu các giải pháp
tiết kiệm năng lượng đang là vấn đề cấp thiết và có ý nghĩa hết sức to lớn đến sự
phát triển kinh tế.
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành
công nghiệp là sự gia tăng về sử dụng năng lượng. Các ngành công nghiệp sản
xuất và chế biến hiện đang tiêu thụ nhiều năng lượng nhất trong cơ cấu các

nghành của Việt Nam. Cụ thể, trong năm 2012 tiêu thụ năng lượng trong công
nghiệp chiếm 39,9% trong t ng năng lượng tiêu thụ, tăng 30,6 % so với năm
2010. Tuy nhiên, năng lượng sử dụng chủ yếu ở dạng hóa thạch và đang có nguy
cơ cạn kiệt, hơn nữa lượng phát thải lớn ra môi trường trong năm 2010 của
ngành công nghiệp chiếm tới 30,3% . Mặt khác, việc sử dụng năng lượng ở nước
ta vẫn còn trong tình trạng lạc hậu, lãng phí. Theo khảo sát thực tế thì việc sử
dụng và tiết kiệm năng lượng hiệu quả vẫn còn ở mức khá thấp và tiềm năng tiết
kiệm năng lượng ở các nhà máy công nghiệp, sản xuất khá lớn. Chẳng hạn như
công nghiệp xi măng, tiềm năng tiết kiệm năng lượng có thể lên tới 50%, nông
nghiệp 50%, công nghiệp gốm 35%, dệt may 30%, phát điện than 25%, tòa nhà
thương mại 25%, công nghiệp thép 20%, chế biến thực phẩm 20% và ngành xử
lý nước 15% [10] .
Sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả thực chất là tìm cách sử dụng năng
lượng theo yêu cầu của các cơ sở sản xuất một cách hợp lý, nhờ các biện pháp
bố trí sản xuất, nghiên cứu quy trình công nghệ, sử dụng tối đa các nguồn năng
lượng tự nhiên.
Việc đưa ra các giải pháp tiết kiệm năng lượng nhiệt cho các hộ tiêu thụ hơi
có ý nghĩa rất lớn trong đời sống kinh tế và xã hội. Nó góp phần vào việc tiết
kiệm năng lượng cho các nhà máy nói riêng và cho đất nước nói chung, đồng

5


thời tham gia vào công tác bảo vệ môi trường, giảm chi phí sản xuất ở các nhà
máy.
Chính vì những lý do trên tôi đã chọn và nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu các
giải pháp tiết kiệm năng lượng nhiệt cho các hộ tiêu thụ hơi”.
Mục đích chính của đề tài là “Đánh giá hiện trạng công nghệ và tình hình sử
dụng hơi trong công nghiệp, đồng thời đưa ra các giải pháp để góp phần tiết
kiệm năng lượng cho các hộ tiêu thụ hơi”.

Để đạt được mục tiêu trên thì luận văn cần giải quyết được các vấn đề sau:
T ng quan tình hình sử dụng năng lượng nhiệt (hơi) tại các nhà máy, xí
nghiệp, cơ sở sản xuất, chế biến có sử dụng hơi như nhà máy bia, nhà máy chế
biến thức ăn thủy sản, công ty dệt may...Bằng cách thống kê các số liệu về hiện
trạng sử dụng hơi tại các hộ tiêu thụ đó.
Nghiên cứu các công nghệ sản xuất hơi, đánh giá được ưu nhược điểm của
từng loại lò hơi, tìm giải pháp nâng cao hiệu quả làm việc của lò hơi.
Nghiên cứu, tính toán các giải pháp tiết kiệm năng lượng nhiệt cho hộ tiêu
thụ hơi.
Với mục tiêu trên thì luận văn được thực hiện qua các chương với những nội
dung như sau:
Chương 1: T ng quan
Chương 2: Công nghệ sản xuất và sử dụng hơi trong công nghiệp
Chương 3: Nghiên cứu và tính toán các giải pháp tiết kiệm năng lượng nhiệt
tại công ty may.
Chương 4: Kết luận và kiến nghị.

6


CHƢƠNG I: TỔNG QUAN
1.1.

Vai trò của hơi trong công nghiệp

Lò hơi công nghiệp là thiết bị sử dụng nhiên liệu để đun sôi nước ở áp suất
thấp (6 – 10 bar) để sinh hơi bão hòa phục vụ cho các yêu cầu về nhiệt trong
nhiều lĩnh vực như sản xuất, chế biến. Lò hơi đóng một vai trò quan trọng trong
sự phát triển của nền công nghiệp, góp phần tích cực vào sự phát triển của nền
kinh tế quốc dân, nâng cao chất lượng cuộc sống và sinh hoạt của người dân.

Trong công nghiệp việc sử dụng lò hơi hiệu quả đem lại rất nhiều lợi ích như:
chi phí nhiên liệu sử dụng cho lò hơi rẻ, tiết kiệm được năng lượng, sử dụng lò
hơi có hiệu suất cao, sản lượng hơi n định, chất lượng tốt, an toàn khi sử dụng
vận hành, ít khói bụi khi hoạt động, đảm bảo vệ sinh môi trường [10].
Lò hơi là thiết bị có mặt gần như trong tất cả các xí nghiệp, nhà máy để sản
xuất hơi phục vụ cho quá trình đun nấu, chưng cất các dung dịch, sấy các sản
phẩm trong quá trình công nghệ ở nhà máy hóa chất, đường, rượu, bia, nước giải
khát, thuốc lá, dệt, chế biến nông sản và thực phẩm. Lò hơi chiếm khoảng 20 –
30% chi phí năng lượng. Ví dụ: Công ty may mặc, công ty giặt khô họ sử dụng
lò hơi để cung cấp hơi cho hệ thống cầu là, hấp, nhuộm. Nhà máy chế biến thức
ăn chăn nuôi gia súc, nhà máy bánh kẹo thì sử dụng lò hơi để sấy sản phẩm. Một
số nhà máy thì sử dụng lò hơi để cung cấp hơi cho các hộ tiêu thụ (chủ yếu trong
các khách sạn, nhà nghỉ) để phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt như: tắm giặt, xông
hơi, xông khô. [10]
Trong các nhà máy bia để thực hiện quá trình nấu nguyên liệu (dùng hơi để
gia nhiệt cho dịch), thanh trùng để bảo quản bia được lâu hơn khi đóng chai
(bằng nước nóng để diệt men) và hệ thống cung cấp nước nóng cần phải có hệ
thống cấp nhiệt.
Tùy theo nhu cầu sử dụng hơi mà người ta tạo ra nguồn hơi có nhiệt độ và áp
suất phù hợp để đáp ứng cho các loại công nghệ khác nhau. Lò hơi được sử
dụng trong các nhà máy công nghiệp, hơi sử dụng thường là hơi bão hòa. Áp

7


suất hơi tương ứng với nhiệt độ bão hòa cần thiết cho các quá trình công nghệ,
nhiệt độ thường từ 110 đến 1800C [10].
1.2.

Đặc điểm của lò hơi công nghiệp

1.2.1. Sơ đồ sử dụng hơi điển hình trong công nghiệp
Trong công nghiệp hầu hết các nhà máy, công ty đều sản xuất và sử dụng hơi
theo sơ đồ dưới đây:

Hình 1.1: Hệ thống sử dụng hơi điển hình trong công nghiệp [10]
Quan sát hình 1.1 ta thấy hệ thống lò hơi, mạng nhiệt được phân ra thành các
thành phần sau:
a. Lò hơi:
Có nhiều loại lò hơi với các kết cấu khác nhau đã và đang được sử dụng
trong các cơ sở sản xuất. Nhìn chung, lò hơi có hai hệ thống cơ bản bao gồm:
+ Hệ thống cháy có nhiệm vụ t chức quá trình cháy nhiên liệu trong lò sao
cho đạt mức cháy kiệt, tỏa ra nhiều nhiệt lượng nhất. Hệ thống này gồm có
buồng đốt và thiết bị đốt với nhiên liệu đốt có thể là than, dầu, khí, hoặc đôi khi
là nhiên liệu sinh khối.

8


+ Hệ thống trao đ i nhiệt giữa nhiệt sinh ra từ hệ thống cháy và nước để
chuyển đ i nước thành hơi nước tại áp suất cần thiết.
Như vậy, để tiết kiệm năng lượng trong các lò hơi cần phải tối ưu hóa quá
trình cháy trong lò, tối ưu hóa quá trình trao đ i nhiệt trong lò và giảm t n thất
nhiệt ra ngoài môi trường, tận dụng nhiệt thừa của khói thải [10].
b. Hệ thống phân phối hơi
Hệ thống gồm các đường ống, van và các thiết bị phụ có nhiệm vụ phân phối
hơi nước tới các hộ tiêu thụ và giảm áp suất hơi nước đến áp suất cần thiết tại hộ
tiêu thụ riêng biệt.
Hệ thống này thường bị t n thất nhiệt qua vách ống dẫn ra môi trường bên
ngoài và t n thất hơi qua các mối nối bị xì hở và các lỗ thủng trên đường ống do

ăn mòn, mài mòn.
Giải pháp đối với hệ thống này là luôn luôn lưu ý đảm bảo việc bọc cách
nhiệt các đường ống, các van, cút nối với những kết cấu bao che đặc biệt [10].
c. Các thiết bị sử dụng hơi nước
Là các thiết bị sử dụng nguồn nhiệt sinh ra từ hơi nước để phục vụ cho các
nhu cầu cụ thể trong quá trình sản xuất của nhà máy như nấu trong các nồi nấu,
trao đ i nhiệt để làm tăng nhiệt độ của môi chất khác, sấy trong các lô sấy của
nhà máy giấy hay dệt nhuộm, v..v..
Đây là khu vực hơi nước được ngưng lại và trong quá trình ngưng, nó truyền
một lượng nhiệt lớn cho mục tiêu sử dụng như sấy, nấu, gia nhiệt, v..v. Hiệu
suất của các thiết bị sử dụng hơi này cũng góp một phần quan trọng vào hiệu
suất chung của hệ thống lò hơi, mạng nhiệt.
Đây cũng là nơi dễ bị đóng cáu cặn từ phía các môi chất sử dụng nhiệt nên
cần phải được vệ sinh hợp lý cũng như ngăn chặn đóng cáu làm giảm hiệu suất
thiết bị [10].
d. Hệ thống thu hồi nước ngưng

9


Hơi nước sau khi sử dụng và trao đ i nhiệt cho các nhu cầu cần thiết thì biến
đ i thành nước ngưng. Nước ngưng này có nhiệt độ cao và là nước sạch có thể
được đưa trở lại lò hơi để biến đ i thành hơi.
Đây là hệ thống quan trọng góp phần tiết kiệm năng lượng cho toàn bộ hệ
thống lò hơi, mạng nhiệt do nước ngưng hồi về là nước sạch không cần xử lý và
nó vẫn còn tồn trữ một lượng nhiệt tương đối lớn. Nước thu hồi về sẽ được cấp
vào lò cùng với một lượng nước b sung. Thực tế cho thấy khi nhiệt độ nước
cấp vào lò tăng lên 60C ta có thế tăng hiệu suất lên 1%, do đó có thể giảm đáng
kể nhiên liệu tiêu thụ.
Trên đây là cấu tạo chung của hệ thống lò, mạng nhiệt và những cách thức cơ

bản để có thể sử dụng năng lượng một cách tiết kiệm và hiệu quả [10].
1.2.2. Phân loại lò hơi trong công nghiệp
Cùng với sự phát triển của kinh tế và công nghiệp, lò hơi ngày càng thay đ i
cả về mặt nguyên lý làm việc, về công suất, về thông số hơi, về cấu trúc...do vậy
hiện nay lò hơi rất đa dạng. Để phân biệt lò hơi ta có thể tiến hành theo các
phương thức sau [13]:
a. Theo nguyên lý hoạt động: lò hơi có 2 loại chính.
+ Lò hơi ống lò ống lửa: Khói sinh ra khi đốt nhiên liệu trong buồng đốt
được đi qua hệ thống ống để đun nóng nước bên ngoài.
+ Lò hơi ống nước: Các ống chứa nước bao quanh buồng lửa hoặc bố trí
thành cụm để nhận nhiệt từ khói ở phía bên ngoài.
b. Theo nguyên lý đốt của buồng lửa: lò hơi có thể được phân loại như sau
+ Buồng lửa đốt ghi cố định hoặc ghi xích chuyển động: nhiên liệu rắn được
phân bố và đốt trên ghi lò để cung cấp nhiệt cho lò.
+ Buồng lửa phun: nhiên liệu rắn, lỏng khí được phun vào buồng lửa hỗn
hợp với không khí trong đó và cháy.
+ Buồng lửa tầng sôi: các hạt nhiên liệu rắn với kích cỡ xác định ở trạng thái
giống như hiện tượng “sôi ” trong buồng lửa khi bị không khí th i lên ở một tốc
độ nhất định.

10


c. Theo thông số hay công suất của lò hơi
+ Lò hơi công suất nhỏ thông số hơi thấp.
+ Lò hơi công suất vừa và thông số hơi trung bình.
Phương pháp phân loại lò hơi như trên chỉ thể hiện một vài đặc tính nào đó
của lò hơi. Để hiểu rõ hơn về cấu tạo cũng như ưu nhược điểm của các loại lò
hơi trong công nghiệp, chúng ta tìm hiểu ở chương 2 “công nghệ sản xuất và sử
dụng hơi trong công nghiệp”.

1.3.

Lò hơi và vấn đề tiết kiệm năng lƣợng trong ngành dệt may

1.3.1. Tình hình chung
Theo thống kê sơ bộ, Việt Nam hiện đang sử dụng hơn 2000 lò hơi các loại,
chủ yếu trong lĩnh vực công nghiệp. Các lò hơi này có công suất từ 1 tấn/giờ
đến 300 tấn/giờ. Nhiên liệu chủ yếu là than, dầu, trấu và mùn cưa..v..v...Các lò
hơi đã được sử dụng lâu năm (khoảng 8÷10 năm) với trang thiết bị còn thô sơ,
lạc hậu nên mức tiêu hao năng lượng để sản xuất ra một đơn vị sản phẩm cao,
sản lượng hơi thấp, lượng khí độc hại do đốt nhiên liệu phát thải vào môi trường
khá lớn. Hầu hết các nhà máy đều chưa có các biện pháp để nâng cao hiệu suất
sử dụng tiết kiệm và hiệu quả năng lượng đối với lò hơi [10].
Thực tế quan sát được tại các nhà máy có sử dụng lò hơi như sau:
+ Do các lò hơi được sử dụng lâu năm nên phần lớn bảo ôn đường ống phân
phối hơi đều bị hỏng dẫn đến rò rỉ hơi, gây thất thoát nhiệt lớn làm gia tăng chi
phí năng lượng.
+ Nhiệt độ khói thải ở đuôi lò cao nhưng chưa có giải pháp tận dụng mà thải
toàn bộ ra môi trường bên ngoài gây nên tình trạng lãng phí năng lượng.
+ Không khí cấp cho quá trình cháy chưa được gia nhiệt hoặc được gia nhiệt
nhưng nhiệt độ tăng lên không đáng kể.
+ Một số nhà máy có sử dụng lò hơi với nhiên liệu là hỗn hợp giữa than,
trấu, vỏ hạt điều…thì tỷ lệ trộn nhiên liệu chưa được tính toán và điểu chỉnh sao
cho tối ưu nhất.

11


+ Nhiệt độ khói thải lò hơi cao (250÷3000C), nồng độ bụi sau ống khói
thường cao hơn mức cho phép, gây ô nhiễm môi trường về mặt phát thải nhiệt.

+ Công tác t chức, vận hành lò hơi chưa tốt.
Với những thực trạng nói trên, vấn đề đặt ra cho các doanh nghiệp, nhà máy,
các cơ sở sản xuất là phải thực hiện đánh giá hiện trạng sử dụng năng lượng của
đơn vị mình bằng hình thức kiểm toán năng lượng.
Vậy kiểm toán năng lượng là gì? Vì sao phải kiểm toán năng lượng?
Kiểm toán năng lượng là cốt lõi cho một chương trình tối ưu hóa hiệu quả.
Đó là sự phân tích việc sử dụng năng lượng một cách toàn diện tại cơ sở sản
xuất để có được những thông tin cần thiết.
Để sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trước tiên cần đánh giá đúng
hiện trạng sử dụng năng lượng.
Mục tiêu của kiểm toán năng lượng là đánh giá thực trạng sử dụng năng
lượng, sau đó xác định các giải pháp giảm tiêu thụ năng lượng, giảm các chi phí
vận hành.
Kiểm toán năng lượng giúp giảm tiêu hao năng lượng tại các hệ thống sản
xuất và sinh hoạt trong khi vẫn duy trì hoặc cải thiện công suất dây chuyền,
năng suất lao động, sức khỏe con người, an toàn môi trường sống, môi trường
làm việc.
Kiểm toán năng lượng tập trung xác định cơ hội tiết kiệm năng lượng và tiềm
năng cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng.
Quá trình kiểm toán năng lượng gồm hai hoạt động riêng rẽ nhưng lại có mối
quan hệ mật thiết với nhau. Đó là kiểm toán năng lượng sơ bộ và kiểm toán năng
lượng chi tiết. [4]
1.3.2. Lò hơi trong ngành dệt may
Công nghệ dệt may có vai trò đáng kể trong nền kinh tế của các nước phát
triển và nó là một trong những ngành quan trọng nhất của các nước đang phát
triển và chậm phát triển vì ngành dệt may không chỉ mang lại nguồn thu nhập

12

lớn cho các doanh nghiệp mà nó còn tạo một số lượng lớn công ăn việc làm cho
người lao động.
Ở nước ta, dệt may có vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế nước ta, nhất là
trong giai đoạn hiện nay khi kim ngạch xuất khẩu của ngành dệt may đang đứng
thứ 2 sau dầu thô.
Tuy là ngành mang lại kim ngạch xuất khẩu cao nhưng hiện nay ngành kinh
tế thu hút được nhiều lao động này vẫn nằm trong tình trạng lấy công làm lãi, vì
hiệu quả kinh tế không cao. Chi phí về điện và nhiệt khá cao, qua khảo sát
ngành dệt may đang lãng phí năng lượng khoảng 20% - 25%, trong đó chi phí về
nhiệt chiếm khoảng 12% .Để cùng làm ra một sản phẩm có giá trị như nhau
nhưng các doanh nghiệp Việt Nam phải tiêu tốn năng lượng gấp 1,5 – 1,7 lần so
với các doanh nghiệp của Trung Quốc, Thái Lan. Như vậy, nếu có các giải pháp
tiết kiệm và sử dụng năng lượng một cách hiệu quả thì các ngành công nghiệp
có sử dụng nhiệt nói chung và ngành dệt may nói riêng sẽ tiết kiệm được một
khoản chi phí không hề nhỏ [10].
Thực tế cho thấy đã có rất nhiều công ty, nhà máy, xí nghiệp sản xuất đã áp
dụng thành công các giải pháp tiết kiệm năng lượng và đem lại hiệu quả kinh tế
khá cao. Các bảng dưới đây là những số liệu thực tế về hiệu quả kinh tế của các
công ty khi áp dụng một số giải pháp tiết kiệm năng lượng:
Bảng 1.1: Hiệu quả kinh tế khi thu hồi nước ngưng ở HTX Dệt – May Duy
Trinh [11].
Thông số

Giá trị

Đơn vị

1

Lượng nước ngưng thu hồi

1020

kg/h

2

Nhiệt lượng tiết kiệm được

77

kW

3

Lượng nhiên liệu tiết kiệm được trong 1 giờ

9,6

kg/h

4

Số giờ làm việc trong ngày

8

Giờ

5

Số ngày làm việc trong năm

320

Ngày

6

Lượng nhiên liệu tiết kiệm trong một năm

24.567

kg

7

Giá thành nhiên liệu

1.540

Đồng/kg

STT

13


8

Số tiền tiết kiệm trong một năm

37,83

Triệu đồng

9

Chi phí đầu tư

9,48

Triệu đồng

10

Thời gian hoàn vốn

3

Tháng

Bảng 1.2: So sánh hiệu quả kinh tế khi sử dụng sóng siêu âm để xử lý cáu
cặn trong lò hơi thay thế biện pháp sử dụng hóa chất ở Công ty dệt Sài Gòn [11]
STT

Thông số

Giá trị

Đơn vị

Biện pháp sử dụng hóa chất
1

Chi phí mua hóa chất

6

Triệu
đồng

2

Lượng nhiên liệu sử dụng trong một năm

64.800.000

3

Giá thành nhiên liệu

15.000

Đồng/lít

4

T ng chi phí

972

Tỷ đồng

lít

Biện pháp sử dụng sóng siêu âm
5

Giá thiết bị siêu âm

120

Triệu
đồng

6

Lượng nhiên liệu sử dụng trong một năm

62.856.000

7

T ng chi phí

942,84

8

Lượng nhiên liệu tiết kiệm được trong 1 năm

1.944.000

9

Số tiền tiết kiệm được trong một năm

29,16

Tỷ đồng

10

Thời gian hoàn vốn

0,05

tháng

lít
Tỷ đồng
lít

Nhận xét: Qua bảng so sánh trên chúng ta thấy được lợi ích thu được từ
những giải pháp tiết kiệm năng lượng, chúng không những tiết kiệm được chi
phí sản xuất nhằm hạ giá thành sản phẩm, tăng sức cạnh tranh mà còn giảm bớt
chi phí đầu tư cho các công trình cung cấp năng lượng, giảm sự phát sinh chất
thải và bảo vệ tài nguyên môi trường.
Như vậy để thực hiện tiết kiệm năng lượng trong lò hơi chúng ta phải thực

hiện các giải pháp như sau [11]:

14


- Kiểm soát hệ số không khí thừa: Mục đích cuối cùng của việc kiểm soát
mức độ không khí thừa là phải xác lập được một quy trình kiểm soát lượng
không khí thừa và xác định hiệu quả của quá trình này. Muốn vậy cần phải xác
định nồng độ O2 trong khói thải nhờ sử dụng bộ phân tích khói hoặc máy phân
tích O2 (có thể đo liên tục mà không cần lấy mẫu khói thải). Để đạt được hiệu
quả kinh tế cao nhất trong việc kiểm soát hệ số không khí thừa thì cần phải lưu ý
các vấn đề sau:
+ Vỏ bọc lò và ống khói phải kín và không có nguồn gió khác luồn vào hoặc
thoát ra.
+ Bộ đốt phải hoạt động tốt
-

Kiểm soát nhiệt độ khói thải: Nhiệt độ khói thải ảnh hưởng rất lớn đến

hiệu suất lò hơi. Nhiệt độ khói thải càng cao thì t n thất nhiệt q2 càng lớn. Tuy
nhiên khi nhiệt độ khói thải quá thấp sẽ gây đọng sương hơi nước và hơi
axitsunfuric trong khói, gây ra hiện tượng ăn mòn ở bề mặt đốt phần đuôi. Vì
vậy để duy trì nhiệt độ khói thải tối ưu trong vận hành cần phải tiến hành các
biện pháp sau:
+ Thường xuyên vệ sinh các bề mặt đốt lò hơi.
+ Duy trì hệ số không khí thừa ở mức tối ưu.
+ Phân tích nước cấp thường xuyên để có biện pháp hiệu chỉnh kịp thời chất
lượng nước cấp nhằm tránh hiện tượng đóng cáu trên các bề mặt truyền nhiệt
làm cản trở truyền nhiệt.
+ Phải kiểm tra nồng độ oxy trước và sau bộ sấy không khí mỗi tháng để

kiểm tra độ kín của bộ sấy.
- Thu hồi nước ngưng: Việc thu hồi nước ngưng sẽ là cơ hội tối ưu hóa hoạt
động của lò hơi và mang lại cơ hội tiết kiệm sau:
+ Giảm lượng nước b sung do đó giảm được chi phí cho việc xử lý nước
cấp cho lò hơi.
+ Giảm nồng độ tạp chất trong nước lò do đó giảm lượng nước xả đáy và
giảm năng lượng tiêu hao cho xả đáy.

15


+ Tận dụng được lượng nước ngưng để nâng cao được nhiệt độ nước cấp mà
không tốn thêm năng lượng.
+ Có khả năng nâng cao công suất mà không cần cung cấp thêm năng lượng.
- Sản xuất hơi bằng nhiệt thải: Các lò hơi công suất nhỏ được thiết kế trước
đây thường có nhiệt độ khói thải rất cao do người ta chưa quan tâm đến vấn đề
tiết kiệm năng lượng. Vấn đề đặt ra là xác định được phương cách tận dụng
nhiệt trong khói thải một cách hợp lý, kinh tế. Các phương cách tận dụng nhiệt
như sau:
+ Sản xuất hơi bằng cách lắp thêm bộ phận sinh hơi sử dụng khói thải ở đầu
ra của buồng đốt.
+ Lắp đặt thiết bị hâm dầu để cung cấp cho lò hơi.
Tuy nhiên trong thực tế phần lớn các quy trình công nghệ đều cần hơi nước
nên biện pháp thường áp dụng nhất là thiết bị sinh hơi bằng nhiệt khói thải
không có buồng đốt.
- Gia nhiệt nước cấp cho lò: Gia nhiệt nước cấp cho lò hơi sẽ giảm được
lượng oxy trong nước, do đó giảm được sự ăn mòn. Có thể sử dụng một trong
các phương pháp sau:
+ Tái sử dụng nước ngưng
+ Đặt bộ hâm nước của lò hơi

+ Sử dụng các quá trình trao đ i nhiệt khác.
- Bảo ôn (cách nhiệt) cho lò hơi: Cần phải kiểm tra thường xuyên lớp bảo
ôn và phải tiến hành b sung, sữa chữa kịp thời để giảm t n thất do tỏa nhiệt ra
môi trường.
Tuy nhiên, khi bọc cách nhiệt cần phải xác định được chiều dày tối ưu của
lớp cách nhiệt.
- Thay thế lò hơi: việc thay thế lò hơi sẽ mang lại hiệu quả kinh tế và tiết
kiệm năng lượng trong các trường hợp sau:
+ Lò hơi đang sử dụng cũ và có hiệu suất thấp thì thay bằng lò hơi có hiệu
suất cao hơn.

16


+ Lò hơi có công suất không phù hợp (lớn hơn so với yêu cầu) sẽ khởi động
lâu hơn, luôn chạy non tải nên hiệu suất sẽ thấp hơn, tiêu tốn nhiều nhiên liệu
hơn.
+ Thay thế bằng lò hơi đốt các loại phụ phẩm phế thải từ nông nghiệp, như
nhiên liệu sinh khối, các chất thải như trấu, vỏ cà phê... sẽ góp phần giảm thiểu ô
nhiễm môi trường, đồng thời góp phần tiết kiệm năng lượng truyền thống đang
ngày càng cạn kiệt [11].

17


CHƢƠNG II: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG HƠI TRONG
CÔNG NGHIỆP
2.1. Công nghệ sản xuất hơi
Trong công nghiệp người ta sử dụng rất nhiều loại lò hơi với kiểu dáng và
năng suất khác nhau phù hợp với từng mục đích sử dụng. Nhưng đa phần hơi

được sử dụng đều là hơi bão hòa vì nó có tính n định cao, nhiệt độ và áp suất
phù hợp với nhiều quy trình công nghệ. Các loại lò hơi thường được sử dụng
trong công nghiệp như:
2.1.1. Lò hơi ống lò và ống lửa
a. Lò hơi ống lò
Lò hơi đơn giản nhất có một bình hình trụ, khói đốt nóng ngoài bình. Để tăng
bề mặt truyền nhiệt của lò, người ta có thể tăng số bình của lò.
Ưu điểm:
+ Không đòi hỏi nhiều về bảo ôn buồng lửa.
+ Có thể tích chứa nước lớn.
Nhược điểm:
+ Khó tăng bề mặt truyền nhiệt theo yêu cầu công suất.
+ Có sản lượng hơi bé khoảng 2÷2,5 t/h.
b. Lò hơi ống lửa
Trong loại lò này ống lò được thay bằng ống lửa với kích thước bé hơn
(50÷150 mm). Nồi hơi ống lửa thường được sử dụng với công suất thấp và trung
bình. Nhiên liệu sử dụng cho lò hơi là nhiên liệu lỏng hoặc khí. Có cấu tạo như
hình 2.1.
Ưu điểm: có những ưu điểm n i bật hơn lò hơi ống lò
+ Bề mặt truyền nhiệt lớn hơn lò hơi ống lò.

18


+ Suất tiêu hao kim loại nhỏ hơn so với lò hơi ống lò.

Hình 2.1: Lò hơi ống lửa [10]
+ Có khả năng tận dụng nhiệt tốt.
Nhược điểm:
+ Hạn chế tăng công suất và chất lượng hơi theo yêu cầu.

+ Khó khử cáu bẩn do tro bám vào bề mặt ống.
+ Hiệu suất nồi không cao.
2.1.2. Lò hơi ống nƣớc
Ở lò hơi ống nước, nước cấp qua các ống đi vào tang lò hơi, nước được đun
nóng bằng khí cháy và chuyển thành hơi ở khu vực đọng hơi trên tang nồi hơi.
Cấu tạo như hình vẽ 2.2 dưới đây:

19


Hình 2.2: Lò hơi ống nước [10]
Ưu điểm:
+ Vận hành nhẹ nhàng do lò hơi ống nước hiện đại đều có các hệ thống tự
động (cho than, xỉ thải, cấp nước), không cần nhiều thao tác bằng tay.
+ Áp suất, nhiệt độ thõa mãn được những yêu cầu kỹ thuật của những máy
hơi chính xác.
+ Diện tích tiếp nhiệt lớn hơn so với các loại lò hơi trước, do vậy năng suất
hơi cao, phù hợp với những nơi cần công suất nhiệt cao.
+ Sửa chữa dễ dàng do buồng lửa tương đối rộng.
+ Hiệu suất cháy cao do sử dụng thông gió cưỡng bức, cảm ứng và cân bằng.
Nhược điểm:
+ Yêu cầu chất lượng nước cao, đòi hỏi phải có hệ thống xử lý nước , nếu
không sẽ gây tắc ống, cản trở sự trao đ i nhiệt (do cạn bẩn bám vào ống).
+ Xây lắp tương đối phức tạp bao gồm khung lò, tường lò, giá đỡ,...
+ Công suất hạn chế.
2.1.3. Lò hơi đốt thủ công
Đây là loại lò hơi đơn giản nhất, lâu đời nhất, đốt nhiên liệu rắn. Lò hơi có
cấu tạo đơn giản thường gồm các bộ phận chính: Trống (bao hơi) (1) chứa nước
hơi và cũng là bề mặt truyền nhiệt; van hơi chính (2) để điều chỉnh lượng hơi

20


cung cấp. Van cấp nước (3) để cấp nước vào nồi hơi; (5) buồng lửa; ghi lò (4) cố
định, đỡ nhiên liệu cháy, đồng thời có khe hở để không khí cấp từ (6) buồng cấp
không khí và nhận tro, xỉ; cửa gió (7) và cửa cấp nhiên liệu (8); ống khói (9).
Nguyên lý làm việc: Than được đưa vào trên ghi gặp lớp nhiên liệu đang
cháy sẽ nhận nhiệt và nhiệt độ tăng lên, nước trong nhiên liệu bay hơi, nhiên liệu
khô dần. Tiếp theo là chất bốc thoát ra gặp oxy trong không khí sẽ bốc cháy.
Nhiên liệu khi đạt đến nhiệt độ cháy sẽ bốc cháy. Các loại than ít chất bốc (than
gầy, than antraxit quá trình cháychủ yếu diễn ra trên mặt ghi, các loại dễ cháy
khác thì cháy trong buồng lửa. Để duy trì quá trình cháy người ta cấp không khí
từ dưới ghi lên. Hiệu suất cháy của nhiên liệu phụ thuộc vào tỷ lệ giữa khí và
nhiên liệu, chiều dày lớp nhiên liệu trên ghi. Chiều dày lớp nhiên liệu được lựa
chọn theo loại nhiên liệu sử dụng. Theo kinh nghiệm thiết kế vận hành lò hơi
dạng này thì than antraxit với kích thước hạt từ 2-5 mm lớp than trên ghi cố định
dày từ 60-120 mm; than don tối đa khoảng 200 mm, than bùn khoảng từ 300900 mm, gỗ bã mía khoảng 600-1500 mm.

Hình 2.3: Lò hơi đốt thủ công [3]
Ưu điểm: Do cấu tạo rất đơn giản, không có các chi tiết chuyển động, nên rẻ
tiền. Vận hành dễ dàng, đơn giản, luôn có lớp tro xỉ trên mặt ghi ngăn cách lớp
than cháy nên ghi lò ít bị hư hỏng.

21


Nhược điểm: Công suất bị hạn chế (nhỏ hơn 2 T/h); Hiệu suất thấp và khó
nâng cao. Vận hành nặng nhọc.
2.1.4. Lò hơi công nghiệp loại ghi xích
Thuộc loại lò hơi công suất nhỏ hoặc trung bình. Cấu tạo thân lò gồm 2 loại:

loại t hợp ống nước và ống lửa công suất từ 1-6 tấn/h và loại ống nước có công
suất 6-50 tấn/h.
Cấu tạo gồm: trống (1), van hơi chính (2), đường cấp nước (3), ghi lò dạng
xích (4), buồng lửa (5), hộp tro xỉ (6), hộp gió (7) cấp gió cấp 1 qua ghi cho lớp
nhiên liệu trên ghi, phễu than (8), ống khói (9), bộ sấy không khí (10), quạt (11),
quạt khói (12), bộ hâm nước (13), dàn ống nước xuống (14), ống góp dưới (15),
dàn ống nước lên (16), dãy phestôn (17) và bộ quá nhiệt (18).
Nguyên lý làm việc của lò hơi ghi xích: Than từ phễu cấp than được rót lên
ghi với một chiều dày được điều chỉnh sẵn và chuyển động cùng ghi vào buồng
lửa. Tại đây nhiên liệu nhận được nhiệt bức xạ từ ngọn lửa, vách tường, cuốn lò.
Nhiên liệu được sấy nóng, khô dần và chất bốc thoát. Chất bốc và cốc cháy tạo
thành tro xỉ và được gạt xỉ thải ra ngoài. Chiều dày lớp nhiên liệu trên mặt ghi
cũng được lựa chọn hợp ly cho mỗi loại nhiên liệu. Ví dụ: Than cám antraxit,
than đá: 150-200 mm; than nâu 200-300 mm; than bùn 700-1000 mm; củi gỗ
400-600 mm; Không khí cấp vào buồng lửa thường chia thành gió cấp 1 cấp từ
dưới ghi lên và gió cấp 2 cấp phía trên lớp nhiên liệu. Tỷ lệ giữa gió cấp 1 và
cấp 2 cũng được tính toán lựa chọn phù hợp. Thông thường gió cấp 2 chiếm
khoảng 8-15%, tốc độ gió cấp 2 ra khỏi vòi phun thường khá cao từ 50-80 m/s.

22