Phần 2: Mô đun Kỹ thuật Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn - Sử dụng Năng lượng Hiệu quả Trang 221 Mô đun 2: Công nghệ hiệu quả về năng lượng Quy trình sử dụng năng lượng hiệu quả đang được triển khai. Các nghiên cứu và phát triển (R & D) đang tiến hành trên thế giới liên tục mang lại quy trình và thiết bị mới. Mục tiêu cơ bản của những R & D này là hướng tới cắt giảm nguồn năng lượng sử dụng dưới bất kỳ hình thức nào - khói lò, lượng khí bị tiêu hao trong quá trình dẫn tải, đối lưu hay bức xạ hoặc để cải thiện hiệu quả sử dụng nguồn điện. Chương này giới thiệu những ví dụ điển hình nhằm nâng cao nhận thức của độc giả về hệ thống năng lượng hiện có hoặc sắp được đưa vào sử dụng trong tương lai. M 2 . 1 C ô n g n g h ệ m ớ i g i ú p t i ế t k i ệ m đ i ệ n  Hệ thống truyền dẫn HVDC Giảm tổn thất truyền tải từ 18–22% xuống còn 8–10 %. Phù hợp với các công ty cung cấp trang thiết bị, các nhà máy nhiệt điện…  Nhà máy đồng phát điện dựa trên hơi nước (phản lực/chu trình đỉnh tuabin hút) Giảm đáng kể nguồn nhiên liệu cần thiết để sản xuất điện và nhiệt. Phù hợp với các ngành chế biến chính như đường, giấy và bột giấy, hóa chất và hóa dầu…  Các nhà máy đồng phát dựa trên chu trình kết hợp Nâng cao hiệu suất của hệ thống: 70–80 phần trăm trong các nhà máy đồng phát so với 25–36 phần trăm tại các nhà máy nhiệt điện thông thường nhờ hợp nhất năng lượng nhiệt và điện từ cùng một nguồn. Phù hợp với các ngành sản xuất tiêu thụ nguồn khí tự nhiên với nhu cầu hơi trên 10 TPH.  Máy phát điện diesel (DG) sử dụng năng lượng hiệu quả Tốc độ quay thấp hơn mà hiệu suất lại cao hơn so với các DG thông thường.  Quạt và bơm hiệu suất cao Quạt và bơm ly tâm hiệu suất cao hiện đã được hầu hết các nhà sản xuất quạt và bơm hàng đầu cung cấp. Hiệu suất đạt: 75–83 phần trăm. Phù hợp với hầu hết các cơ sở sản xuất công nghiệp. Phần 2: Mô đun Kỹ thuật Mô đun 2: Công nghệ hiệu quả ve năng lượng Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn - Sử dụng Năng lượng Hiệu quả Trang 222  Thiết bị kiểm soát nhu cầu tối đa Cải thiện hệ số tải và giảm nhu cầu tối đa. Phù hợp với các tổ chức thương mại và các cơ sở sản xuất công nghiệp.  Thiết bị kiểm soát hệ số công suất tự động Cải thiện hệ số công suất. Phù hợp với tất cả các ngành.  Động cơ hiệu suất cao Các động cơ đạt hiệu suất 92–96 phần trăm với thời gian bảo hành 10 năm hiện có bán trên thị trường, do các nhà sản xuất động cơ hàng đầu cung cấp. Chúng có thể hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao tới 80–100 °C.  Bộ biến tốc tĩnh, bộ biến tần, bộ đổi điện Hệ thống kiểm soát thyristor, ở đó tốc độ được kiểm soát bằng cách thay đổi điện áp và tần số. Đạt hiệu suất cao hơn tại các tải trọng riêng phần. Phù hợp với các ngành quy mô lớn và trung bình và các nhà máy điện.  Hệ thống chiếu sáng huỳnh quang sử dụng năng lượng hiệu quả (đèn huỳnh quang, đèn hơi natri, đèn huỳnh quang compact) Lumen/watt cao hơn. Phù hợp với các phân xưởng sản xuất, tòa cao ốc, hệ thống đèn đường và hệ thống chiếu sáng nhà xưởng.  Bộ ổn áp điện dành cho hệ thống quạt Giảm tổn thất điện trong khi vận hành tải trọng riêng phần. Phù hợp với các cơ sở công nghiệp, cao ốc văn phòng và các thiết bị gia dụng.  Bộ khởi động mềm thể rắn Hệ thống kiểm soát thyristor thể rắn. Điện áp thay đổi theo tải trọng động cơ. Đạt hiệu suất cao hơn tại các tải trọng riêng phần. Phù hợp với băng tải, tải trọng từng phần và các thiết bị vận hành thường xuyên với các tải trọng riêng phần trong các ngành quy mô lớn và trung bình. Phần 2: Mô đun Kỹ thuật Mô đun 2: Công nghệ hiệu quả ve năng lượng Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn - Sử dụng Năng lượng Hiệu quả Trang 223 M 2 . 2 Cô n g n g h ệ l ò h ơ i và lò đố t  Thiết bị gia nhiệt sơ bộ không khí Cải thiện hiệu suất nhiệt nhờ quá trình gia nhiệt sơ bộ khí đốt bằng lượng nhiệt thải trong khói lò. i. Thiết bị thu hồi kim loại Gia nhiệt sơ bộ ở 350 °C. Phù hợp với các lò hơi cỡ lớn, các lò đốt nhỏ. ii. Thiết bị thu hồi kim loại (thép đặc biệt) Gia nhiệt sơ bộ ở 700 °C. Phù hợp với các lò đốt, bể ngâm, lò đốt thủy tinh, lò gốm. iii. Thiết bị thu hồi gốm Gia nhiệt sơ bộ ở 1.000 °C. Phù hợp với các khu liên hợp gang thép, các lò thủy tinh.  Mỏ đốt lưới khí Mức giảm cao hơn tới 7:1, giảm lượng khí dư nhiều hơn. Phù hợp với các lò hơi và lò đốt công nghiệp, các lò xử lý nhiệt…  Mỏ đốt khí dư thấp (0–5% x khí hút) Nâng cao hiệu suất hệ thống. Phù hợp với các lò hơi, lò đốt công nghiệp.  Mỏ đốt tái sinh Nhiệt đốt cao hơn và quá trình trao đổi nhiệt được cải thiện. Phù hợp với các lò đốt công nghiệp.  Lò hơi tầng sôi Qúa trình đốt than nhiều tro, chất lượng thấp và chất thải rửa.  Nồi hơi sử dụng nhiệt thải Sản sinh hơi nước bằng nhiệt thải trong khói lò. Phù hợp với nhà máy sản xuất axit sunfuric, hóa chất, hóa dầu, phân bón và gang thép.  Hệ thống tận thu nước ngưng khép kín Hệ thống tận thu nước ngưng hiệu quả. Phù hợp với tất cả các ngành sử dụng nguồn hơi nước gián tiếp. Phần 2: Mô đun Kỹ thuật Mô đun 2: Công nghệ hiệu quả ve năng lượng Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn - Sử dụng Năng lượng Hiệu quả Trang 224  Tuabin hơi hiệu suất cao Tuabin hơi xung lực 5 MW hoặc thấp hơn đã được nâng cấp với hiệu suất đạt 70%. Lớp phản lực của tuabin có thể được sử dụng trong thiết kế hệ thống đồng phát cho các ngành khác nhau. Điều này không chỉ giúp giảm tiêu thụ năng lượng mà còn cung cấp nguồn điện năng giá trị trong trường hợp thiếu điện.  Cải tiến trong hệ thống đồng phát Hệ thống đồng phát dựa trên hơi nước (chu trình đáy) có thể thích hợp trong điều kiện tỷ lệ hơi nước so với lượng điện cao. Nếu tỷ lệ này thấp, hệ thống đồng phát dựa trên tuabin khí (chu trình đỉnh hay chu trình kết hợp) sẽ phù hợp hơn. Hệ thống thứ hai có thể hút hơi lên xuống ở một mức nhất định mà không làm ảnh hưởng đến hiệu suất của toàn hệ thống. Một nghiên cứu gần đây đã dựa trên chu trình ‘Cheng’, ở đó hơi nước dư sẽ được gia nhiệt và bơm trở lại buồng đốt khí. Hệ thống này cho phép sản sinh lượng điện tối đa mà không cần cung cấp thêm hơi nước cũng như năng lượng, đồng thời cũng tạo ra hơi nước cho toàn bộ quy trình.  Bịt kín các điểm rò rỉ Ngăn rò rỉ trong hệ thống hơi và khí nén. Phù hợp với các ngành sản xuất liên tục, nhà máy điện.  Sợi gốm Giảm nguồn trữ nhiệt và phát tán bức xạ do tổng nhiệt thấp. Phù hợp với các lò đốt, máy sấy đốt, lò xử lý nhiệt …  Lò quang Lớp chịu lửa có độ phát xạ cao — một phát triển của Chương trình không gian Hoa Kỳ - có khả năng ngăn nhiệt độ lớp chịu lửa lò đốt quá cao. Kết quả là sẽ tiết kiệm được 10–15 phần trăm nhiên liệu, tăng tính bức xạ trong kết cấu lò đốt, cải thiện khả năng phân bố nhiệt đồng đều và tăng tuổi thọ của các thành phần chịu lửa và kim loại.  Lớp bảo ôn động Khí hay chất lỏng được đưa qua lớp bảo ôn để ngăn hay tăng khả năng truyền nhiệt theo yêu cầu. Nó còn có những lợi ích khác như tạo lớp bảo ôn và một lượng khí sạch đã được gia nhiệt sơ bộ. Có thể sử dụng trong các lò hơi và lò đốt như khí đốt sơ bộ. Phần 2: Mô đun Kỹ thuật Mô đun 2: Công nghệ hiệu quả ve năng lượng Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn - Sử dụng Năng lượng Hiệu quả Trang 225 M 2 . 3 C ô n g n g h ệ m ớ i g i ú p t i ế t k i ệ m n h i ệ t  Chu trình Rankine hữu cơ Sử dụng nhiệt thải cấp thấp để sản sinh điện trong chu trình tuabin vận hành với chất lỏng hữu cơ. Phù hợp với ngành xi măng, nhà máy hóa chất và hóa dầu và nhà máy tinh chế.  Máy nén nhiệt Cho phép tận dụng năng lượng cấp thấp bằng cách kết hợp nhiệt lượng trong hơi nước áp suất cao với hơi ẩm. Phù hợp với các ngành như đường, chế biến thức ăn, bơ sữa, hóa chất và hóa dầu.  Hệ thống làm lạnh hút hơi Phương pháp điện hơi hay rút dòng thải cấp thấp (150–250 °C) cho phép làm lạnh chu trình hút sử dụng lithi bromua hay amoniac. Phù hợp với các ngành chế biến và kỹ thuật.  Hệ thống nén hơi cơ học Hơi cấp thấp từ thiết bị bay hơi, máy sấy, tháp chưng cất được nâng cấp. Phù hợp với các ngành chế biến thức ăn, hóa chất và hóa dầu.  Ống dẫn nhiệt Thu hồi nhiệt thải từ các dòng thải ở mức nhiệt thấp và trung bình. Tỷ lệ trao đổi nhiệt nhanh hơn, thiết kế nhỏ gọn. Phù hợp với các ngành xử lý hóa chất. Ống nhiệt có chức năng như một ống dẫn gia nhiệt. Đạt hiệu suất gấp 1000 lần so với ống đồng cùng kích cỡ.  Bánh xe nhiệt lượng Bánh xe năng lượng kích thước nhỏ gọn, được sử dụng không chỉ để tận thu nhiệt từ các tòa nhà có hệ thống sưởi và điều hòa không khí mà còn tận thu nhiệt từ lò hơi và lò đốt ở nhiệt độ cao. Với việc sử dụng chất liệu gốm thủy tinh, giờ các bánh xe này có thể chịu được môi trường nhiệt độ cao tới 1.250 °C.  Bơm nhiệt Bơm nhiệt cho phép nâng cấp và trao đổi nhiệt để sử dụng. Chúng giảm nguồn năng lượng tiêu thụ và có thể thay thế thiết bị gia nhiệt điện trở với hệ số hiệu suất đạt từ 3–5. Bơm nhiệt cũng sử dụng nguồn nhiệt thải nhiệt độ thấp và nâng cấp chúng lên các mức nhiệt phù hợp. Phần 2: Mô đun Kỹ thuật Mô đun 2: Công nghệ hiệu quả ve năng lượng Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn - Sử dụng Năng lượng Hiệu quả Trang 226  Thiết bị trao đổi nhiệt ngưng tụ Chiết xuất được nguồn nhiệt ẩn từ hơi nước trong khói lò của lò hơi và lò đốt. Thiết bị trao đổi nhiệt ngưng tụ có bề mặt phủ lớp Teflon không bị axit ăn mòn, cho phép làm nguội khói lò xuống mức nhiệt độ môi trường, qua đó tăng hiệu suất lò hơi lên đáng kể — trên 92% đối với hệ thống đốt dầu và khí.  Thiết bị trao đổi nhiệt với thiết kế đặc biệt Tỷ lệ trao đổi nhiệt có thể tăng đáng kể ở tốc độ âm thanh. Dựa trên nguyên tắc này, các nhà khoa học đã tạo ra một thiết kế đặc biệt dành cho thiết bị trao đổi nhiệt với hiệu suất trao đổi cao hơn nhiều so với thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống bọc. Những thiết bị này không cần phải bảo trì. Thiết bị trao đổi nhiệt với khuôn cầu và điểm xoắn ốc chèn trong các ống đã được phát triển, giảm diện tích bề mặt của thiết bị tới 25–30 phần trăm.  Hệ thống vi mạch Kiểm soát tốt hơn các thông số chính. Phù hợp với lò hơi, lò đốt, các tháp chưng cất, nhà máy chế biến, nhà máy điện M 2 . 4 C á c t h i ế t b ị k h á c  Màn khí Giảm lọc khí trong hệ thống điều hòa không khí hay nhiệt sưởi. Phù hợp với vải dệt và sợi nhân tạo, các nhà máy đông lạnh, các tòa cao ốc sử dụng điều hòa không khí…  Dây đai dẹt Dây đai dẹt kiểu mới đạt hiệu suất truyền nhiệt 95-98 phần trăm so với dây đai hình chữ V chỉ đạt hiệu suất 80–85 %. Cải thiện đáng kể hiệu suất nhờ giảm lực ma sát giữa dây đai và ròng rọc cũng như không cần nêm. Phù hợp với các bộ truyền động bằng ròng rọc.  Sấy khô công nghiệp bằng bức xạ điện từ Bức xạ hồng ngoại, vi ba, tần số ra đa và tia cực tím hiện được sử dụng để sấy khô. Hiệu suất sấy tăng đáng kể tới 50–70 phần trăm. Tất cả các kỹ thuật này đều được sử dụng cho một số mục đích sấy khô nhất định, ví dụ vi ba dùng trong chế biến thức ăn, tần số ra đa dùng để sấy khô giấy, tia hồng ngoại dùng để làm khô chất dính, tia cực tím dùng để làm khô sơn. . - Sử dụng Năng lượng Hiệu quả Trang 221 Mô đun 2: Công nghệ hiệu quả về năng lượng Quy trình sử dụng năng lượng hiệu quả đang được triển khai. Các nghiên. 2: Mô đun Kỹ thuật Mô đun 2: Công nghệ hiệu quả ve năng lượng Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn - Sử dụng Năng lượng Hiệu quả Trang 225 M 2 . 3 C ô n