Tài liệu Báo cáo đề án kiểm toán năng lượng nhà máy giấy hòa khánh

BÁO CÁO ĐỀ ÁN KIỂM TOÁN NĂNG LƯỢNG NHÀ MÁY GIẤY HÒA KHÁNH TÓM TẮT Với sự hỗ trợ của Ban Giám đốc Nhà máy giấy Hòa Khánh, chúng tôi đã tiến hành tìm kiếm và nghiên cứu các giải pháp tiết kiệm năng lượng. Công tác này nhằm phân tích, nhận dạng và đưa ra phương án thực hiện các giải pháp tiết kiệm năng lượng khả thi cho Nhà máy, nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, TKNL, giảm chi phí sản xuất, giảm ô nhiễm môi trường. Thời gian thực hiện kiểm toán năng lượng tại Nhà máy từ ngày 16/4/2010 22/4/2010 với sự phối hợp của các cán bộ kỹ thuật của Nhà máy. Tất cả các số liệu sử dụng trong báo cáo kiểm toán đều được thu thập và đo lường tại chỗ bằng các thiết bị đo đếm, bản câu hỏi và thông qua thảo luận với cán bộ vận hành trong thời gian khảo sát. Báo cáo kiểm toán năng lượng tổng thể này giúp xây dựng một cái nhìn tổng thể về hiện trạng tiêu thụ năng lượng trong các bộ phận và công đoạn sản xuất khác nhau trong Nhà máy. Qua đợt kiểm toán năng lượng này, các cơ hô ôi tiết kiê ôm năng lượng đã được phát hiê ôn, nghiên cứu phân tích. Các kết quả phân tích đánh giá đều dựa trên tình trạng vận hành và chế độ hoạt động hiện nay của Nhà máy. Các giải pháp đưa ra đều có vốn đầu tư thấp và thời gian thu hồi vốn ngắn. Để thực hiện trọn bộ các giải pháp TKNL này, vốn đầu tư của Nhà máy là 617,7 triệu đồng, trong khi lợi ích đem lại hàng năm lên đến 445,399 triệu đồng. Như vậy thời gian thu hồi vốn khoảng 17 tháng. Về điện năng, mỗi năm công ty tiết kiệm được khoảng 5,92%. Xét về chi phí năng lượng, mỗi năm công ty tiết kiệm một khoản lên đến 10,82%. Vậy hiệu quả về kinh tế là rất lớn. Các giải pháp về tiết kiệm năng lượng đã nhận dạng được trình bày trong bảng dưới đây. 1 BẢNG TÓM TẮT CÁC CƠ HỘI TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG STT 1 2 3 4 Giải pháp Đầu tư Năng lượng tiết (triệu đồng) kiệm Chi phí tiết kiệm (triệu đồng/năm) Thời gian hoàn vốn đơn Thay đèn huỳnh quang thông thường T10 bằng bóng tiết kiệm điện T5 Lắp thiết bị Powerboss cho động cơ máy nghiền Tận dụng nhiệt khói thải để hâm nóng nước cấp cho lò hơi 9,7 7.200 (kWh/năm) 8,179 13 tháng 103 67.160 (kWh/năm) 72,9 17 tháng 55 25,9 Tấn than 72 9 tháng Thay lò hơi 450 104 Tấn than 292,32 19 tháng 445,399 17 tháng Tổng số 617,7 2 I. THÔNG TIN CHUNG VỀ DOANH NGHIỆP  Tên doanh nghiệp: Nhà máy giấy Hòa Khánh –  Địa chỉ liên lạc: khu công nghiệp Hoà Khánh  Số cán bộ công nhân viên: 150 người  Nguyên liệu chính: Giấy vụn các loại  Sản phẩm chính: Giấy bao bì carton  Công suất thiết kế: 20.000 tấn  Sản lượng năm cơ sở: 13.482 tấn/ năm  Tiêu thụ năng lượng các loại:  Than (tấn): 986 tấn/năm  Dầu: 0  Điện: 1.256.864 kWh/năm  Gas: 0  Số ca làm việc trong ngày: 3 ca  Thời gian vận hành trong năm (ngày/năm): 300 ngày/năm 3 II. TÌNH HÌNH VỀ SẢN XUẤT II.1. Tình hình sản xuất thực tế Sản lượng giấy thành phẩm của Nhà máy các tháng trong năm 2009 được cho ở bảng 1 sau đây: Bảng 2.1 - Sản lượng giấy các tháng trong năm 2009 Năm 2009 Giấy thành phẩm, (tấn) Tháng 1 780 Tháng 2 900 Tháng 3 870 Tháng 4 990 Tháng 5 900 Tháng 6 990 Tháng 7 960 Tháng 8 1230 Tháng 9 1302 Tháng 10 1200 Tháng 11 1620 Tháng 12 1740 4 Hình 2.1 - Biểu đồ sản lượng giấy thành phẩm các tháng trong năm 2009 Qua biểu đồ, chúng ta nhận thấy tình hình sản xuất của Doanh nghiệp có những biến động nhất định. Vào những tháng cuối năm (tháng 11 và 12) sản lượng giấy tăng lên tới cực đại, điều này là do vào những tháng cuối năm, doanh nghiệp đẩy mạnh sản xuất, thị trường cần cung nhiều. Ngoài ra, sản lượng giấy thành phẩm trong tháng 01 03 đạt mức tối thiểu, điều đó là do nhà máy đang trong giai đoạn sửa chửa bảo dưỡng thiết bị và nghỉ tết cuối năm. II.2. Quy trình sản xuất 2.2.1 Sơ đồ quy trình sản xuất Hoạt động sản xuất giấy các sản phẩm giấy của Nhà máy được thực hiện theo quy trình sau đây: 5 Nguyên liệu Chọn lọc Nghiền Guồng bột Máy xeo Thành phẩm Phân loại Nhập kho Hình 2.2 – Quy trình công nghệ của nhà máy 2.2.2 Đánh giá về tình trạng môi trường Nhà máy Giấy Tân Long sản xuất Giấy đã gây ô nhiễm môi trường, tuy nhiên ở mức độ vừa phải. Các nguồn gây ô nhiễm chính bao gồm: - Khí thải: Nhà máy sử dụng 03 lò hơi ống lửa đốt than cục, nhiệt độ khói sau khi ra ống khói rất cao làm ảnh hưởng môi trường và thất thoát nhiệt. - Nước thải: Nước sản xuất sau khi qua sử dụng một phần sử dụng lại, phần còn lại thất thoát qua đường nước thải, lan tràn lên mặt đất gây ảnh hưởng môi trường. - Chất thải rắn: Chất thải rắn từ Nhà máy chủ yếu là xỉ than, các phế phẩm từ quá trình lựa chọn và phân loại giấy phế liệu. Xỉ than không được xử lý đổ bừa bộn trên mặt đất gây mất mỹ quan và gây ô nhiễm môi trường. 6 7 III. HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG III.1. Hệ thống cung cấp năng lượng 3.1.1. Hệ thống cung cấp năng lượng điện Hiện nay, Nhà máy mua điện của EVN ở cấp 6kV thông qua 1 trạm biến áp là 560 kVA với đơn giá tiền điện được tính theo đơn giá mới ở mức ba giá như sau:  Giờ bình thường : 955 VND/kWh a ) Gồm các ngày từ thứ Hai đến thứ Bảy + Từ 04h00 đến 9h30 (5h30 phút). + Từ 11h30 đến 17h00 (5h30 phút). + Từ 20h00 đến 22h00 (02h). b ) Ngày Chủ nhật : + Từ 04h00 đến 22h00 (18h)  Giờ cao điểm : 1.900 VND/kWh a ) Gồm các ngày từ thứ Hai đến thứ Bảy + Từ 09h30 đến 11h30 (02h). + Từ 17h00 đến 20h00 (03h). b ) Ngày Chủ nhật : không có giờ cao điểm.  Giờ thấp điểm : 540 VND/kWh Tất cả các ngày trong tuần: từ 22h00 đến 04h ngày hôm sau 3.1.2. Hệ thống cung cấp năng lượng than Hiện nay, nhu cầu năng lượng than được Nhà máy mua trực tiếp từ Công ty than Nông Sơn. Than được vận chuyển bằng đường bộ cung cấp đến Nhà máy. Loại than tiêu thụ tại Nhà máy là than cục 3. Đơn giá than trung bình là 2.800 VNĐ/kg và lượng than tiêu thụ trung bình hàng tháng là 80 tấn. III.2. Nhu cầu năng lượng 3.2.1. Nhu cầu điện năng Nhóm kiểm toán tiến hành đo tại Nhà máy từ 10 giờ ngày hôm trước đến 9 giờ ngày hôm sau. Điện năng sử dụng cho các thiết bị được phân tích một cách chi tiết và cặn kẽ. Việc phân tích này dựa trên sự khảo sát đo đạc thực tế và những thông tin thu thập từ cán bộ quản lý và công nhân làm việc tại Nhà máy. 8 Bảng 3.1 - Số liệu phụ tải trong 1 ngày khảo sát Giờ trong ngày (h) Điện năng tiêu thụ (kWh) Giờ trong ngày (h) Điện năng tiêu thụ (kWh) 10 325 22 163 11 319 23 145 12 297 24 140 13 361 1 130 14 406 2 123 15 288 3 113 16 221 4 135 17 244 5 127 18 220 6 184 19 239 7 203 20 200 8 258 21 159 9 281 Hình 3.1 - Đồ thị phụ tải của Nhà máy một ngày sản xuất điển hình 9 Biểu đồ phụ tải điện đã chỉ rõ tình trạng tiêu thụ điện toàn doanh nghiệp một cách tổng quát. Có thể thấy rằng nhu cầu điện của doanh nghiệp biến đổi theo từng thời điểm, phụ thuộc vào tình hình sản xuất. 3.2.2. Nhu cầu năng lượng than Tại Nhà máy hiện có 3 lò hơi kiểu đứng đốt than, hầu hết các lò có công suất nhỏ, tiêu hao nhiên liệu lớn, nhiệt độ khói thải rất cao. Dưới đây là lượng than tiêu thụ trung bình của các lò hơi tại Nhà máy. Bảng 3.2 - lượng than tiêu thụ trung bình của các lò hơi tại Nhà máy. TT III.3. Tên gọi lò hơi Công suất (kg/h) Lượng than tiêu thụ (kg than) 1 Lò hơi số 1 1.000 148 2 Lò hơi số 2 1.000 162 3 Lò hơi số 3 1.200 170 Tiêu thụ năng lượng và sản phẩm Nhà máy chuyên sản xuất, gia công và kinh doanh giấy cuộn, thùng cartong các loại. Nguồn năng lượng sử dụng chủ yếu là điện, than. Qua quá trình khảo sát, chúng tôi nhận thấy lượng nước cần thiết để cung cấp cho quá trình sản xuất là không lớn, hầu hết Nhà máy đã tự xử lý nước thải và đưa vào tái sử dụng. Vì vậy, trong phần đánh giá chúng tôi chỉ đi sâu vào phân tích hiện trạng sử dụng điện và than tại Nhà máy. 3.3.1. Tiêu thụ điện năng và sản phẩm Điện năng tiêu thụ trung bình hàng tháng tại Nhà máy là 104.000kWh. Chi phí tiền điện trung bình 113,7 triệu đồng/tháng Sản lượng giấy thành phẩm và lượng điện tiêu thụ của các tháng trong năm 2009 được thể hiện ở các bảng dưới đây: 10 Năm 2009 Tháng 1 Tháng 2 Tháng 3 Tháng 4 Tháng 5 Tháng 6 Tháng 7 Tháng 8 Tháng 9 Tháng 10 Tháng 11 Tháng 12 Bảng 3.3 - Sản lượng giấy và chi phí điện trong năm 2009 Điện Giấy thành phẩm (tấn) kWh Thành tiền, VND 73.008 79.286.688 780 84.896 92.197.056 900 80.832 87.783.552 870 93.408 101.441.088 990 84.332 91.584.552 900 90.928 98.747.808 990 87.664 95.203.104 960 114.832 124.707.552 1230 120.800 131.188.800 1302 111.936 121.562.496 1200 151.248 164.255.328 1620 162.976 176.991.936 1740 Hình 3.2 - Biểu đồ sản lượng giấy và chi phí điện trong năm 2009 Qua biểu đồ, chúng ta nhận thấy cả hai đường đặc tính có những sai lệch nhất định, điều đó là do khi thống kê số liệu lượng sản phẩm và lượng điện năng tại Nhà máy không thống nhất. 3.3.2. Tiêu thụ than và sản phẩm 11 Lượng than tiêu thụ hàng tháng bình quân tại Nhà máy là 80 tấn. Chi phí do tiêu thụ than khoảng 229 triệu đồng/tháng. Sản lượng giấy thành phẩm và lượng than tiêu thụ của các tháng trong năm 2009 được thể hiện ở các bảng dưới đây: Bảng 3.4 - Sản lượng giấy và chi phí than trong năm 2009 Năm 2009 Than Giấy thành phẩm (tấn) Tấn Thành tiền(đồng) Tháng 1 48 134.400.000 780 Tháng 2 62 173.600.000 900 Tháng 3 60 168.000.000 870 Tháng 4 66 184.800.000 990 Tháng 5 63 176.400.000 900 Tháng 6 68 190.400.000 990 Tháng 7 72 201.600.000 960 Tháng 8 94 263.200.000 1230 Tháng 9 112 313.600.000 1302 Tháng 10 98 274.400.000 1200 Tháng 11 125 350.000.000 1620 Tháng 12 116 324.800.000 1740 12 Hình 3.3 - Biểu đồ sản lượng giấy và chi phí than trong năm 2009 Qua biểu đồ, chúng ta nhận thấy lượng than tiêu thụ và sản lượng giấy thành phẩm tại doanh nghiệp tương đối ổn định, điều đó là do doanh nghiệp đã có các phương pháp thống kê, quản lý một cách hợp lý vận hành tốt. III.4. Cân bằng năng lượng điện Tại xưởng sản xuất của Nhà máy, hệ thống điện được sử dụng để cấp điện cho các động cơ máy nghiền, máy xeo và các thiết bị tiêu thụ điện khác, cụ thể theo bảng sau: 13 Bảng 3.5 - Danh mục các thiết bị sản xuất tiêu thụ điện Số lượng Công suất P1 (kw) Thời gian vận hành (giờ/ngày) Động cơ máy nghiền Hà Lan 04 45 08 Động cơ máy nghiền thuỷ lực 05 30 18 Động cơ máy nghiền thuỷ lực 01 75 12 Động cơ máy nghiền đĩa 01 22 06 Động cơ máy nghiền đĩa 03 37 06 Động cơ máy nghiền đĩa 01 45 06 Động cơ máy nghiền đĩa 01 75 06 Động cơ máy guồng bột 06 7,5 20 Máy xeo 04 15 16 Động cơ bơm nước lò hơi 02 2,2 16 Động cơ bơm nước 04 2,5 16 Động cơ quạt gió lò hơi 03 1,5 16 Tên thiết bị Hình 3.4 – Cân bằng năng lượng Bảng sau đây so sánh giữa phần trăm công suất vận hành và phần trăm điện năng tiêu thụ của từng hộ sử dụng điện. Bảng 3.6 - Điện năng và công suất điện tiêu thụ trong thời gian khảo sát Mục đích sử dụng Công suất vận hành Điện năng tiêu thụ (%) Hệ thống máy nghiền 67% 64% Hệ thống máy xeo 6% 14% Hệ thống máy guồng bột 5% 2% Hệ thống lò hơi 6% 6% 14 Hệ thống bơm nước 7% 6% Các thiết bị thành phẩm 8% 6% Phụ tải văn phòng 1% 2% Các hộ tiêu thụ có công suất vận hành bé nhưng tiêu thụ điện nhiều là do chúng có thời gian vận hành dài (hệ thống máy xeo). Ngược lại các hộ tiêu thụ có công suất vận hành lớn thường có thời gian vận hành ngắn hơn (vận hành gián đoạn không liên tục) (máy nghiền). 15 IV.CÁC CƠ HỘI TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG – ECO IV.1. Cơ hội 1 (ECO1): Thay bóng đèn huỳnh quang thông thường T10 bằng bóng đèn huỳnh quang tiết kiệm điện T5 a. Hiện trạng Hệ thống chiếu sáng tiêu thụ khoảng 1% tổng điện năng tiêu thụ của toàn Nhà máy. Các bộ đèn chiếu sáng hiện nay là loại 40W và chấn lưu sắt từ. Tổng số bóng đèn hiện nay là 100 bóng. Bảng dưới đây thống kê chi tiết số lượng đèn trong các khu vực. Bảng 4.1 - Thống kê đền chiếu sáng trong các khu vực Stt Khu vực Loại đèn Số lượng (bóng) Sử dụng (giờ/ngày) 01 Xưởng sản xuất Huỳnh quang 40W 88 16 02 Văn phòng Huỳnh quang 40W 12 8 Trung bình 15 b. Phương án cải thiện Các bộ đèn huỳnh quang truyền thống T10-40W sử dụng chấn lưu sắt từ như hiện nay, nên thay chúng bằng thế những bộ đèn huỳnh quang T5 – 28W và chấn lưu điện tử có hiệu quả chiếu sáng cao, ít tổn hao: Những ưu điểm của bộ đèn huỳnh quang sử dụng chấn lưu điện tử: - Không cần “chuột”, khởi động tức thì ngay khi bật đèn. - Hệ số công suất gần như bằng 1, do đó dòng điện chạy trên dây dẫn điện bé hơn, làm dây điện “mát” hơn. - Không có tiếng ồn, giảm bớt sự phát tán nhiệt. - Tiêu tốn ít điện năng hơn các bộ đèn truyền thống. - Hoạt động ngay cả trong trường hợp điện áp thấp, làm gia tăng tuổi thọ bóng đèn. c. Lợi ích – chi phí Bảng 4.1.2 sau đây so sánh hiệu quả của đèn T10-40W sử dụng chấn lưu thường và đèn T5-28W sử dụng chấn lưu điện tử tiết kiệm năng lượng. 16 Bảng 4.2 – Đánh giá lợi ích và chi phí của phương án chiếu sáng STT Chỉ tiêu/Thông số Đơn vị Bộ đèn (T10) Bộ đèn (T5) 1 Số lượng bóng đèn Cái 100 100 2 Số lượng chấn lưu Cái 100 100 3 Giá bóng đèn VND 10.000 29.000 4 Giá chấn lưu VND 36.000 65.000 5 Giá một bộ đèn VND 96.000 175.000 6 Tổng tiền đầu tư VND 9.600.000 17.500.000 7 Tổng chi phi gia tăng VND 8 Công suất tiêu thụ một bóng đèn Wh 40 28 9 Công suất tiêu thụ một chấn lưu Wh 12 4 10 Công suất tiêu thụ một bộ đèn Wh 52 32 11 Số giờ sử dụng trong ngày Giờ 12 12 12 Số ngày sử dụng trong năm Ngày 300 300 13 Điện năng tiêu thụ trong1 năm kW 18.720 11.520 14 Điện năng tiết kiệm kW 7.200 15 Giá điện bình quân VND 1.136 16 Số tiền tiết kiệm trong 1 năm VND 8.179.200 17 Thời gian hoàn vốn Tháng 13 18 Chiết khấu %/năm 12% 19 Thời gian khảo sát Năm 5 20 Giá trị hiện tại thuần (NPV) VND 21.584.186 7.900.000 Như vậy, giải pháp thay thế các bóng đèn huỳnh quang 40W chấn lưu sắt từ bằng bộ đèn huỳnh quang tiết kiệm năng lượng T5-28W với chấn lưu điện tử sẽ giúp tiết kiệm mỗi năm 7.200kWh điện, tương đương với 8,179triệu VNĐ. Theo như tính toán thì thời gian hoàn vốn giản đơn là 13 tháng, như vậy thời gian hoàn vốn nhanh, vốn đầu tư thấp và lượng điện năng tiết kiệm được hàng năm là đáng kể. 17 IV.2. Cơ hội 2 (ECO2): Lắp đặt thiết bị Powerboss cho động cơ máy nghiền thuỷ Lực 30kW a. Hiện trạng Qua khảo sát, chúng tôi nhận thấy các động cơ máy nghiền luôn hoạt động ở chế độ non tải, công suất trung bình động cơ đạt được là 50% so với công suất định mức, động cơ hoạt động với tải thay đổi và không sử dụng hết công suất động cơ. Vì vậy động cơ sẽ tiêu thụ một lượng điện năng lớn, điều này gây tổn hao về điện năng, làm cos động cơ thấp, một phần điện năng sẽ chuyển thành nhiệt làm nóng cuộn dây và làm rung roto, dẫn đến động cơ phát ra tiếng ồn, già hoá chất cách điện, mài mòn cơ khí ảnh hưởng đến tuổi thọ động cơ. Hiện tại Nhà máy đang sử dụng nhiều máy nghiền thuỷ lực trong đó có 02 máy nghiền giấy đang hoạt động 12h/ngày công suất định mức mỗi máy là 30kW và 01 máy nghiền hoạt động 24h/ngày có công suất định mức là 75kW. Bảng 4.3 - Các thông số đo đạc động cơ máy nghiền Thuỷ Lực Tên thiết bị Số lượng CS định mức CS thực tế Điện áp (V) P1 (kw) P2 (kw) Động cơ máy nghiền Thuỷ Lực 30 02 30 14,9 408 0,72 Động cơ máy nghiền Thuỷ Lực 75 01 75 37,8 403 0,67 Cos  Ngoài ra, hiện nay động cơ sử dụng phương pháp khởi động truyền thống (khởi động trực tiếp, khởi động sao-tam giác), nên khi khởi động xảy ra quá trình quá độ xuất hiện dòng điện chạy trong cuộn dây là rất lớn khiến cho động cơ bị giật mạnh, các cuộn dây chịu xung dòng điện tức thời lớn gây nguy hiểm cho động cơ, ảnh hưởng đến hệ thống điện chung toàn doanh nghiệp. b. Phương án cải thiện Hệ thống điều khiển động cơ Powerboss là một thiết bị dùng phần mềm điều khiển có tính năng liên tục giám sát tình trạng tải của động cơ và cấp vừa đủ điện năng cần thiết cho động cơ thực hiện tác vụ. Có thể thấy điều này qua việc giảm kW/giờ ở đồng hồ đo. Bởi vì trong một giây, chương trình điều khiển kiểm tra thay đổi của tải động cơ 100 lần ở tần số thực hiện 50Hz nên động cơ không bao giờ bị tổn hại. Vậy giải pháp của chúng tôi đưa ra là lắp đặt thiết bị tiết kiệm điện năng POWERBOSS cho động cơ máy nghiền Thuỷ lực. 18 trước khi lắp đặt Powerboss sau khi lắp đặt Powerboss Hình 4.1 – Số liệu khảo sát động cơ máy nghiền 30kW Lượng tiết kiệm tính toán được : ( 14,9 - 12,3 )/14.9*100%  17,5 % Hình 4.2 – Thông số đo đạc của đông cơ máy nghiền 75kW Với động cơ máy nghiền 75kW, ta thấy hệ số cos thấp hơn so với động cơ máy nghiền 30kW, do đó khi lắp đặt Powerboss tỉ lệ tiết kiệm sẽ cao hơn do tỉ lệ cos  tăng nhiều so với khi lắp đặt tại động cơ máy nghiền 30kW. Do đó, chúng tôi tạm tính tỉ lệ tiết kiệm chung cho giải pháp này 17,5% c. Lợi ích – chi phí - Chi phí đầu tư: C = 103.000.000 VNĐ Powerboss cho động cơ máy nghiền thuỷ lực 30kW 23.700.000 VNĐ/cái * 2 cái = 47.400.000 VNĐ 19