19/07/2017

I. MỘT SỐ CƠ HỘI TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG ĐỐI VỚI HỆ THỐNG KHÍ NÉN TẠI DOANH NGHIỆP

Theo các kết quả kiểm toán năng lượng và triển khai các giải pháp tiết kiệm năng lượng đối với máy nén khí tại doanh nghiệp, các công ty có thể tiết kiệm trung bình 15-20% đối với chi phí năng lượng sử dụng hệ thống khí nén. Tùy theo đặc trưng của nhóm ngành sản xuất mà tỷ lệ tiết kiệm này còn có thể lên cao hơn. Để vận hành tối ưu, an toàn và hiệu quả năng lượng thì công tác đo kiểm cần được chú trọng và triển khai định kỳ. Ngoài ra, việc triển khai đồng bộ các giải pháp theo hiện trạng vận hành là cần thiết để giảm chi phí sản xuất tại đơn vị. Dưới đây là một trong số cơ hội tiết kiệm đối với hệ thống khí nén tại Doanh nghiệp.

1. Giải nhiệt không khí cấp đầu vào cho máy nén khí

Trong quá trình vận hành máy nén khí tại doanh nghiệp, nhiệt độ không khí cấp đầu vào máy nén tăng cao do nhiệt độ môi trường cao, nhiệt thải của các thiết bị khác trong khu vực hay nhiệt thải của chính máy nén khí không được dẫn ra ngoài mà quẩn vào không khí đầu vào. Vấn đề này ảnh hưởng hiệu suất nén và gây suy giảm hiệu suất của cả máy nén khí.
Theo các nghiên cứu của các hãng máy nén khí như Atlas Copco, Fusgeng, Hitachi,  Gardner Denver,… về ảnh hưởng của không khí cấp đầu vào đến hiệu quả sử dụng năng lương của máy nén khí đều cho thấy : Không nên đánh giá thấp các tác động của khí cấp đối với hiệu quả hoạt động của máy nén. Khí vào bị nhiễm nóng  hoặc bẩn có thể làm giảm hiệu suất của máy nén. Nếu hơi nước, bụi và các chất bẩn có nhiều trong khí vào, chúng sẽ gây ra bám bẩn ở các bộ phận bên trong máy nén như các van, bánh công tác, rôto, cánh gạt. Những cặn bám này sẽ gây mòn sớm và làm giảm năng suất của máy nén. Theo quy tắc chung, “Cứ mỗi mức tăng 4oC của nhiệt độ khí vào, mức tiêu thụ năng lượng sẽ tăng thêm 1%  để duy trì năng suất tương ứng”. Vì vậy, nếu khí cấp vào là khí mát sẽ nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng của máy nén .
Hiện nay, phương pháp giải nhiệt cho máy nén khí chủ yếu là giải nhiệt không khí đầu vào. Có thể thực hiện điều này bằng cách lắp đặt các hệ thống hút khí nóng trong phòng đặt máy nén khí, đặt biệt là không khí thải của chính máy nén khí. Ngoài ra, công ty có thể cải tạo kết cấu nhà xưởng và bố trí lại thiết bị nhằm hạn chế tối đa ảnh hưởng của không khí nóng do các thiết bị khác gây ra, đặt biệt là động cơ công suất lớn và thiết bị sinh nhiệt để giảm nhiệt độ khu vực đặt máy nén khí.

2. Giảm thiểu rò rỉ và sụt áp trên hệ thống

Theo các kết quả khảo sát, đo đạt thực tế tại các Doanh nghiệp đều cho thấy trong quá trình sử dụng hệ thống khí nén, do công tác bảo trì và kỹ thuật người lao động nên dễ xảy ra hiện tượng rò rỉ khí nén tại các vị trí nối, tiếp giáp, van hay tại thiết bị sử dụng khí nén hay trên các van, đường ống phân phối. Cách tốt nhất để tìm ra vị trí rò rỉ khí nén là sử dụng bộ dò âm thanh siêu âm.
Ngoài ra, tại một số Công ty, đường dẫn truyền khí nén đến khu vực sử dụng thường khá dài, nhiều đoạn co, vòng,.... Điều này gây tụt áp suất khí nén trên toàn hệ thống và làm máy nén khí phải vận hành với công suất lớn hơn mức cần thiết để bù vào lượng suy giảm áp suất này và điều đó đồng nghĩa với việc tiêu hao nhiều năng lượng nhiều hơn. Mức sụt áp khí nén hợp lý điển hình ở các ngành công nghiệp là 0,3 bar từ bộ phân phối chính tại điểm xa nhất và 0,5 bar ở hệ thống phân phối.
Để giảm thiểu hiện tượng rò rỉ khí nén và sụt áp trên hệ thống máy nén khí, các giải pháp sau cần được xem xét thực hiện: kiểm tra, bảo dưỡng và lắp đặt mới các van khóa tổng đến các khu vực sử dụng, đặt biệt là các khu vực sử dụng không thường xuyên (như khu vực vệ sinh, thiết bị khác,…). Định kỳ (ít nhất 1 tháng/1 lần) kiểm tra và bảo dưỡng các thiết bị của máy nén khí, các đường ống dẫn khí nén và các thiết bị sử dụng khí nén nhằm giảm thiểu tối đa hiện. Đối với một 1 hệ thống khí nén hoạt động ở mức 7kg/cm2, việc tắng áp suất làm việc lên 0,14kg/cm2 thì năng lượng tiêu thụ sẽ tăng thêm 1 lượng 1%.

3. Đặt lại áp suất làm việc và tách nhu cầu sử dụng áp suất khí nén của hộ tiêu thụ

Các nghiên cứu của các hãng Atlas Copco, Fusgeng, Hitachi,  Gardner Denver,… đã chỉ ra rằng với cùng một năng suất, máy nén tiêu thụ nhiều điện hơn ở áp suất cao hơn. Không nên vận hành máy nén ở mức áp suất vượt quá áp suất vận hành tối ưu vì như vậy sẽ không chỉ lãng phí năng lượng mà còn dẫn đến hao mòn thiết bị nhanh, từ đó gây các lãng phí năng lượng khác. Hiệu suất thể tích của một máy nén cũng giảm khi áp suất cấp cao hơn.
Khả năng giảm (tối ưu hoá) mức đặt áp suất cấp cần được thực hiện thông qua các nghiên cứu kỹ về yêu cầu áp suất ở tất cả các thiết bị và cả sụt áp trên đường phân phối. Nếu một hộ tiêu thụ hoặc một nhóm thiểu số các hộ tiêu thụ cần áp suất cao hơn áp suất khí nén nhóm còn lại trong dây chuyền, nên xem xét việc lắp đặt riêng một hệ thống ở áp suất cao này cho nhóm thiết bị đó, nhờ đó có thể duy trì nhóm đa số vận hành ở áp suất thấp.
Việc giảm áp suất vận hành phù hợp với yêu cầu thực tế sẽ góp phần ý nghĩa trong tiết kiệm năng lượng ở khâu vận hành khí nén. Một máy nén ở mức áp suất 120 psig thay vì chỉ cần cài đặt ở mức 100 psig sẽ tiêu tốn hơn 10% năng lượng, cũng như tăng lượng rò rỉ khí nén hơn. Các mức tiết kiệm điển hình nhờ giảm áp suất cho trong bảng 8. Một cách gần đúng, việc giảm áp suất 1 bar trong máy nén sẽ giảm tiêu thụ điện từ 6 – 10 %.

4. Điều khiển công suất máy nén khí nhằm tối ưu chế độ vận hành máy nén khí

Động cơ máy nén khí thường chạy trực tiếp từ lưới điện 3pha/380VAC, khởi động theo phương pháp sao-tam giác gây ra các vấn đề như sụt áp lưới khi khởi động, dòng điện tăng đột ngột, tiêu tốn một lượng điện đáng kể, về lâu dài cũng gây ảnh hưởng tuổi thọ của động cơ.
Thông thường thì nhu cầu sử dụng áp suất và lưu lượng khí nén của Công ty không cố định. Và chế độ có tải/không tải thường xuyên là nguyên nhân thay đổi đột ngột áp suất trong toàn bộ đường ống, và áp suất làm việc có biên độ thay đổi lớn và đột ngột sẽ giảm tuổi thọ của máy nén khí. Mặc dù có thể tiết kiệm điện năng ở quá trình này bằng một số thao tác điều chỉnh cho máy nén khí như điều chỉnh van, điều chỉnh tải ngay cả trong trường hợp lưu lượng ít nhưng lượng tiết kiệm không đáng kể. Do đó việc điều chỉnh linh động công suất máy nén theo sự thay đổi nhu cầu áp suất và lưu lượng khí nén bằng cách sử dụng biến tần sẽ giảm điện tiêu thụ. Tuy nhiên, đây là giải pháp có mức đầu tư cao và tiềm năng tiết kiệm ở mức trung bình nên thời gian hoàn vốn của giải pháp thường khá dài so với các giải pháp khác. Vì vậy, các công ty cần xem xét kỹ trước khí thực hiện giải pháp này. Lượng tiết kiệm trung bình của giải pháp này thường ở mức 8-15% năng lượng tiêu thụ tùy theo hiện trạng vận hành tại đơn vị sử dụng. Một cách gần đúng, nếu giảm tốc độ động cơ 5% sẽ tương ứng với việc giảm 10% lượng điện tiêu thụ máy nén.

5. Lắp đặt thêm bình trữ khí nén

Chức năng chính của bình trữ khí trong hệ thống khí nén là tích trữ lượng khí nén và cung cấp trở lại cho hệ thống khí nén khi có nhu cầu sử dụng đột xuất, nhằm duy trì áp suất làm việc trong hệ thống không giảm xuống một cách đột ngột làm ảnh hưởng tới quá trình làm việc của thiết bị và máy móc sử dụng khí nén, giảm các xung khí nén. Thông thường, khi hệ thống mới bắt đầu hoạt động, máy nén khí không thể đáp ứng được ngay yêu cầu về áp lực của hệ thống sản xuất. Máy nén khí cần một thời gian (thời gian ngắn) để đạt được áp lực yêu cầu, trong thời gian này, bình trữ khí được sử dụng như một thiết bị thay thế có cùng chức năng.
Một số kết quả nghiên cứu gần đây đã chỉ ra việc lắp đặt bình trữ khí sẽ góp phần tăng thời gian nghỉ của máy nén khí, giúp máy nén khí giải nhiệt và kéo dài thời gian nghỉ. Ngoài ra, nó còn góp phần giúp giảm tải giờ cao điểm. Do đó, giải pháp này giúp cho các hệ thống máy nén khí hoạt động ổn định hơn, hiệu suất cao và tiết kiệm năng lượng hơn.

6. Tận dụng nhiệt của máy nén khí sản xuất nước nóng cho các nhu cầu khác

Một số công ty có nhu cầu sử dụng nước nóng trong công tác vệ sinh hoặc nhu cầu khác tương tự  nên đã tận dụng nhiệt thừa của máy nén khí để gia nhiệt nước. Đây là giải pháp góp phần tận dụng tối đa năng lượng từ máy nén khí. Với một máy nén khí 75kW đang vận hành, lượng nước ở nhiệt độ 350C có thể được gia nhiệt lên đến gần 700C.

7. Tăng cường công tác bảo trì bảo dưỡng máy nén khí

Công tác bảo trì bảo dưỡng phải được đặt biệt chú ý trong quá trình vận hành khí nén. Quá trình này có ý nghĩa then chốt đối với việc đảm bảo duy trì hiệu suất vận hành và an toàn vận hành máy nén khí. Bảo trì bảo dưỡng phải được tiến hành định kỳ và có kế hoạch rõ ràng trong quá trình vận hành thiết bị. Vì đây có thể được giảm là giải pháp có chi phí đầu tư thấp mà mang lại hiệu quả lâu dài và to lớn. Tiềm năng tiết kiệm trung bình của nhóm giải pháp này ở mức 2-3% tổng mức tiêu thụ năng lượng nếu được thực hiện một cách phù hợp.

II – HIỆU QUẢ MÔ HÌNH TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG ĐỐI VỚI HỆ THỐNG KHÍ NÉN TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN DỆT - MAY 29/3

Trong năm 2016, qua quá trình khảo sát và lựa chọn, Sở khoa học và Công nghệ Đà Nẵng đã giao cho Trung tâm Tiết kiệm năng lượng và Tư vấn chuyển giao công nghệ Đà Nẵng triển khai mô hình tiết kiệm năng lượng đối với trạm khí nén tại Công ty cổ phần dệt may 29/3. Và trong phạm vi chương trình hỗ trợ, nhóm giải pháp được thống nhất triển khai tại Công ty bao gồm giải nhiệt không khí cấp đầu vào; giảm rò rỉ, sụt áp suất khí nén trên đường ống; thay thế máy nén khí hiệu suất thấp bằng máy nén khí hiệu suất cao và lắp đặt thêm bình trữ khí nén cho khu vực có nhu cầu khí nén lớn. Trong đó, Sở khoa học và Công nghệ Đà Nẵng hỗ trợ đo, đánh giá hiện trạng, tư vấn các giải pháp và triển khai hệ thống kênh dẫn khí nóng thải ra ngoài môi trường tại khu vực dệt và lắp đặt thêm bình trữ khí nén 3.000l tại khu vực dệt nhuộm. Và công ty đã thay thế máy nén khí Atlas Copco GA55 55kW hiệu suất thấp bằng máy nén khí 55kW mới hiệu suất cao hơn; lắp hệ thống thông gió cho khu vực may và kiểm tra bảo dưỡng các vị trí rò rỉ khí nén. Ngoài ra, theo hiện trạng ban đầu, tại khu vực dệt, có 2 máy nén khí vận hành liên tục ở mức 7bar để vừa cấp khí nén cho dây chuyền dệt với áp suất yêu cầu 6,6bar và các thiết bị may với áp suất yêu cầu 5,1bar. Sau khi đầu tư mới máy nén khí 55kW hiệu suất cao, công ty đã thực hiện tách hệ thống các máy nén khí tại khu vực dệt thành 2 hệ thống có 2 mức áp suất riêng biệt: 01 máy nén khí chạy ở áp suất 7kg cấp khí nén cho dây chuyền dệt và 01 máy nén khí chạy ở áp suất 5,5bar để cấp khí nén cho các thiết bị may.
(Hình ảnh thực hiện lắp đặt bình trữ khí và kênh dẫn khí nóng)
Với nhóm các giải pháp được đề xuất và thực hiện, nhiệt độ không khí tại phòng đặt máy nén khi (khu vực dệt) giảm từ 35,10C xuống còn 27,10C tương ứng giảm được gần 80C so với nhiệt độ ban đầu khi chưa lắp mô hình. Điều này có nghĩa công ty có thể tiết kiệm được gần 2,2% tổng năng lượng tiêu thụ của máy nén khí. Và chỉ tính riêng giải pháp lắp đặt tăng cường bình trữ khí 3000l tại khu vực dệt đã giúp công ty tiết kiệm hơn 41 triệu đồng mỗi năm với thời gian hoàn vốn giản đơn là 15 tháng. Ngoài ra, hiệu quả các giải pháp còn chưa tính đến lợi ích của việc phân tách 02 mức áp suất cài đặt theo nhu cầu sử dùng, giảm thiểu rò rỉ khí nén, an toàn lao động và lợi ích kinh tế khi duy trì cung ứng khí nén liên tục cho hoạt động sản xuất. Tổng tiềm năng tiết kiệm của tất cả các giải pháp được thực hiện tương ứng 12% tổng năng lượng tiêu thụ hệ thống khí nén.   
(Hình ảnh đánh giá thay đổi nhiệt độ (trước và sau cải tạo) bằng máy ảnh nhiệt tại cửa hút không khí vào )
Đây được đánh giá là một mô hình hỗ trợ thiết thực đối với doanh nghiệp. Mô hình không chỉ góp phần nâng cao nhận thức cần thiết phải thúc đẩy hiệu quả năng lượng không chỉ tại đơn vị thụ hưởng mà ảnh hưởng sâu rộng đến các doanh nghiệp khác đang sử dụng khí nén trong quá trình sản xuất. Do nguồn kinh phí ngân sách còn hạn chế nên việc hỗ trợ doanh nghiệp thực hiện các mô hình ứng dụng tiết kiệm năng lượng không thể triển khai đầy đủ được tất cả các giải pháp nhằm mang lại hiệu quả cao hơn cho mô hình.

III – KẾT LUẬN:

Khí nén được xem là một tài nguyên có chi phí sản xuất cao. Do đó, việc đo và đánh giá hiện trạng hệ thống khí nén để xem xét và triển khai các cơ hội tiết kiệm năng lượng là cần thiết nhằm giảm chi phí năng lượng tại doanh nghiệp. Tùy theo hiện trạng vận hành khác nhau mà các giải pháp tiết kiệm năng lượng cũng sẽ khác nhau. Tiềm năng tiết kiệm năng lượng trung bình của hệ thống có thể đạt từ 15% đến 20%. Và với hiệu quả mang lại từ mô hình tiết kiệm năng lượng đối với trạm khí nén tại Công ty cổ phần dệt may 29/3 do Sở Khoa học và Công nghệ hỗ trợ, mô hình đã chứng tỏ tính khả thi và tiềm năng tiết kiệm của các hệ thống khí nén tại Doanh nghiệp. Mô hình đã góp phần nâng cao nhận thức chung về tính cần thiết và hiệu quả của các giải pháp tiết kiệm năng lượng mang lại. Để hiệu quả mô hình này được nhân rộng thì rất cần thiết duy trì các chương trình, hoạt động hỗ trợ từ phía thành phố và sự tham gia tích cực của doanh nghiệp.
Phạm Phú Thanh Sơn

     
     
    © TRUNG TÂM TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG VÀ CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ ĐÀ NẴNG
    Trụ sở chính: 49 Thế Lữ, Sơn Trà, Đà Nẵng
    Điện thoại: 0236. 3891095       Fax: 0236.3892822
     
     
    © TRUNG TÂM TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG VÀ CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ ĐÀ NẴNG
    Trụ sở chính: 49 Thế Lữ, Sơn Trà, Đà Nẵng
    Điện thoại: 0236. 3891095       Fax: 0236.3892822