Tài liệu Tính toán và đề xuất các giải pháp tiết kiệm năng lượng cho giải pháp tiết kiệm năng lượng cho trạm nghiền cam ranh thuộc cty cp xi măng hà tiên 1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HOÀNG THANH CẦM TÍNH TOÁN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO TRẠM NGHIỀN CAM RANH THUỘC CÔNG TY CỔ PHẦN XI MĂNG HÀ TIÊN 1 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HOÀNG THANH CẦM TÍNH TOÁN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO TRẠM NGHIỀN CAM RANH THUỘC CÔNG TY CỔ PHẦN XI MĂNG HÀ TIÊN 1 Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60.52.02.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS. ĐOÀN ANH TUẤN Đà Nẵng - Năm 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả Hoàng Thanh Cầm ii TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN TÍNH TOÁN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO TRẠM NGHIỀN CAM RANH THUỘC CTY CP PHẦN XI MĂNG HÀ TIÊN 1 Học viên: HOÀNG THANH CẦM Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60 52 02 02 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Khóa: 33 Tóm tắt - Hiện nay có rất nhiều cuộc hội thảo, nhiều giải pháp thực nghiệm, đồng thời rất nhiều thiết bị mới, công nghệ mới được áp dụng với mục đích giảm thiểu tiêu thụ năng lượng. Tuy nhiên hiệu quả đem lại vẫn chưa cao thứ nhất là do ý thức của các doanh nghiệp, thứ hai là chính sách pháp luật chưa nghiêm nên tình trạng thất thoát năng lượng một cách vô ích còn lớn. Trạm nghiền Cam Ranh thuộc Cty CP xi măng Hà Tiên 1 là một doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực chế biến khoáng sản, hàng năm tiêu thụ khoảng 27199221 (kWh) chiếm một tỷ lệ tiêu thụ điện năng rất lớn trong khu vực TP Cam Ranh. Việc sử dụng năng lượng chưa hiệu quả tại một số khâu sản xuất, đặc biệt là những khâu có nhiều động cơ điện. Nghiên cứu này được đề xuất nhằm tìm ra các giải pháp tiết kiệm năng lượng nhằm áp dụng các giải pháp này vào Trạm nghiền Cam Ranh góp phần giảm áp lực thiếu hụt năng lượng và cải thiện môi trường, đảm bảo an ninh năng lượng đất nước. Từ các số liệu, thông tin thu thập ở Trạm nghiền tác giả đã nêu ra giải các pháp tiết kiệm năng lượng và được phân tích cụ thể trong bài báo. Tác giả đã tóm tắt các kết quả đã đạt được và đưa ra các hướng phát triển tiếp theo. Từ khoá – Tính toán và đề xuất; các giải pháp tiết kiệm năng lượng; tiết kiệm năng lượng; Trạm nghiền Xi măng; nghiên cứu tiết kiệm năng lượng. CALCULATION AND PROPOSITION OF ENERGY SAVING SOLUTIONS FOR CAM RANH GRINDING STATION OF VICEM HA TIEN 1 CEMENT JOINT STOCK COMPANY Summary - There are many seminars, many experimental solutions, and many new equipment, new technologies are applied to reduce energy consumption. However, the effect is still not high, first of all, because of the awareness of enterprises, the second , the law is not strict, so the energy is lost uselessly. The Cam Ranh grinding station of Vicem Ha Tien 1 Cement Joint Stock Company is an enterprise operating in the field of mineral processing, consuming about 27199221 kWh, accounting for large percentage of electricity consumption in the Cam Ranh City. The use of energy is not effective at some stages of production, especially those with multiple electric motors.This research is proposed to find energy saving solutions to apply these solutions to Cam Ranh grinding station to reduce the pressure of energy shortages and improve the environment, ensuring national energy security. From the data is collected at the author's grinding station, the energy saving solutions are described and analyzed in detail in the article. The author has summarized the results achieved and set out the next direction. Keywords – calculation and proposition; energy saving solutions; energy saving; Cement grinding station; Energy saving study. iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................. i TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN ...................................................................................ii MỤC LỤC ............................................................................................................. iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................ vi DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................vii DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ ....................................................................................... ix DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................... x MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………….1 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ...............................................................................................1 2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI ....................................................................................................1 3. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..............................2 4. ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI .........................................................................................2 5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ..........................................2 6. KẾT CẤU ĐỀ TÀI ......................................................................................................2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM…...…………………………………………….…….3 1.1. TẦM QUAN TRỌNG CỦA NĂNG LƯỢNG…………………………………….3 1.2. ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TRÊN THẾ GIỚI……….3 1.2.1. Tình hình sử dụng năng lượng .......................................................................3 1.2.2. Vài nét chung về nhu cầu năng lượng của thế giới ........................................3 1.2.3. Chính sách về tiết kiệm năng lượng. ..............................................................7 1.2.3.1. Belarus: ...................................................................................................7 1.2.3.2. Slovakia ...................................................................................................7 1.2.3.3. Thái Lan...................................................................................................7 1.2.3.4. Trung Quốc ..............................................................................................7 1.2.3.5. Idonesia ...................................................................................................8 1.2.3.6. Nhật Bản ..................................................................................................8 1.3. ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG HIỆN NAY TRONG NƯỚC…………………………………………………………………………………..8 1.3.1. Tình hình sử dụng năng lượng .......................................................................8 1.3.2. Chính sách về tiết kiệm năng lượng .............................................................10 1.3.3. Nhận xét .......................................................................................................11 1.4. TỔNG KẾT CHƯƠNG…………………………………………………………..11 CHƯƠNG 2. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG VÀ PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN CÁC GIẢI PHÁP TKNL CHO TRẠM NGHIỀN CAM RANH ............12 2.1. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT……………………………………….12 2.1.1. Sơ lược về Trạm nghiền Cam Ranh .............................................................12 iv 2.1.2. Quy trình công nghệ sản xuất xi măng của Trạm nghiền. ...........................13 2.2. SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ DANH MỤC THIẾT BỊ SỬ DỤNG ĐIỆN……14 2.2.1. Sơ đồ cung cấp điện của trạm nghiền: .........................................................14 2.2.2. Danh mục thiết bị sử dụng năng lượng cho trạm nghiền (Phụ lục 05) ........15 2.3. PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG Ở CÁC KHÂU SẢN XUẤT…………………………………………………………………..15 2.3.1. Tình hình sản xuất và sử dụng năng lượng của Trạm nghiền. .....................15 2.3.2. Đặc điểm tiêu thụ năng lượng ở các khâu sản xuất .....................................15 2.3.3. Phân tích các vấn đề kỹ thuật của HT tiêu thụ năng lượng .........................16 2.3.3.1. Hệ thống nhập nguyên liệu ....................................................................16 2.3.3.2. Hệ thống nghiền xi măng.......................................................................18 2.3.3.3. Hệ thống xuất xi măng...........................................................................21 2.3.3.4. Hệ thống khí nén....................................................................................22 2.3.3.5. Hệ thống bơm nước giải nhiệt ...............................................................24 2.3.3.6. Hệ thống phi sản xuất ............................................................................25 2.4. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÁC GIẢI PHÁP TKNL……………………………26 2.4.1. Giải pháp TKNL chung ................................................................................26 2.4.1.1. Giải pháp TKNL cho động cơ điện .......................................................26 2.4.1.2. Giải pháp tiết kiệm năng lượng bằng biện pháp quản lý – Vận hành ..26 2.4.1.3. Giải pháp tiết kiệm năng lượng cho hệ thống chiếu sáng .....................27 2.4.2. Giải pháp TKNL cụ thể. ...............................................................................27 2.4.2.1. Giải pháp điều chỉnh hệ số công suất cho động cơ có công suất lớn ...27 2.4.2.2. Giải pháp dùng biến tần cho hệ thống quạt, bơm nước, máy nén khí ..29 2.4.2.3. Giải pháp tiết kiệm năng lượng bằng biện pháp quản lý – Vận hành. .37 2.4.2.4. Giải pháp dùng đèn hiệu suất cao cho hệ thống chiếu sáng. ................42 2.5. TỔNG KẾT CHƯƠNG…………………………………………………………..45 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN, ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ CÁC GIẢI PHÁP TKNL TRẠM NGHIỀN CAM RANH .........................................................................46 3.1. TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ KINH TẾ KHI DÙNG GIẢI PHÁP BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO ĐỘNG CƠ CÓ CÔNG SUẤT LỚN………………………….46 3.1.1. Tính toán kinh tế khi dùng giải pháp bù. .....................................................46 3.1.1.1. Các công thức tính toán ........................................................................46 3.1.1.2. Phân tích chi phí, lợi ích .......................................................................48 3.1.2. Đánh giá hiệu quả kinh tế khi dùng giải pháp bù. .......................................49 3.2. TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ KINH TẾ KHI DÙNG BIẾN TẦN CHO HỆ THỐNG QUẠT, BƠM NƯỚC, MÁY NÉN KHÍ………………………………………………50 3.2.1. Tính toán kinh tế khi dùng giải pháp biến tần .............................................50 3.2.1.1. Công thức tính toán ...............................................................................50 3.2.1.2. Phân tích chi phí, lợi ích .......................................................................54 v 3.2.2. Đánh giá hiệu quả kinh tế khi dùng giải pháp biến tần ................................55 3.3. TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ KINH TẾ KHI DÙNG GIẢI PHÁP QUẢN LÝ - VẬN HÀNH…………………………………………………………………………………56 3.3.1. Giảm nước ngưng trong hệ thống phân phối khí nén ..................................56 3.3.1.1. Công thức tính toán ...............................................................................56 3.3.1.2. Phân tích chi phí, lợi ích. ......................................................................56 3.3.1.3. Đánh giá hiệu quả kinh tế .....................................................................57 3.3.2. Giảm nhiệt độ đầu vào máy nén khí ............................................................57 3.3.2.1. Công thức tính toán ...............................................................................57 3.3.2.2. Phân tích Chi phí – Lợi ích ...................................................................57 3.3.2.3. Đánh giá hiệu quả kinh tế .....................................................................58 3.3.3. Giảm thời gian sử dụng cho máy điều hoà ..................................................58 3.3.3.1. Công thức tính toán ...............................................................................58 3.3.3.2. Phân tích chi phí – lợi ích .....................................................................58 3.3.3.3. Đánh giá hiệu quả kinh tế .....................................................................59 3.3.4. Đánh giá hiệu quả kinh tế khi dùng giải pháp quản lý - vận hành...............59 3.4. TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ KINH TẾ KHI DÙNG ĐÈN HIỆU SUẤT CAO CHO HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG…………………………………………………………..60 3.4.1. Tính toán kinh tế khi dùng đèn hiệu suất cao ..............................................60 3.4.1.1. Công thức tính toán ...............................................................................60 3.4.1.2. Phân tích lợi ích khi dùng giải pháp dùng đèn hiệu suất cao. ..............60 3.4.2. Đánh giá hiệu quả kinh tế khi dùng đèn hiệu suất cao.................................61 3.5. TỔNG HỢP CÁC GIẢI PHÁP BÙ, BIẾN TẦN, QUẢN LÝ – VẬN HÀNH, DÙNG ĐÈN HIỆU SUẤT CAO……………………………………………………...62 3.6. PHÂN TÍCH TÀI CHÍNH………………………………………………………..62 3.7. TỔNG KẾT CHƯƠNG…………………………………………………………..63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………………………………………………………...65 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………….67 PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI. BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN. vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Btu: British Thermal Unit: Đơn vị nhiệt lượng Anh. DO – Diesel Oil: Dầu Diesel HT: Hệ thống IEO - International economic organization: Tổ chức kinh tế quốc tế. TKNL: Tiết kiệm năng lượng TOE – Ton of Oil Equivalent: Tấn dầu tương đương. UNDP - United Nations Development Programme: Chương trình Phát triển Liên Hợp Quốc WB - World Bank: Ngân hàng Thế giới WTO - World Trade Organization: Tổ chức thương mại thế giới VSD: Variable speed drive vii DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1 Dự báo tăng trưởng GDP giai đoạn 2011 đến 2030 8 Bảng 2.1 Biểu giá điện hiện nay của nhà máy ở cấp 6kV 14 Bảng 2.2 Sản lượng xi măng, điện năng tiêu thụ và suất tiêu hao điện năng trong năm 2016 15 Bảng 2.3 Tiêu thụ điện năng ở các khâu sản xuất 16 Bảng 2.4 Thống kê thiết bị tiêu thụ NL chính HT nhập nguyên liệu 17 Bảng 2.5 Thống kê thiết bị tiêu thụ NL chính HT nhập nghiền xi măng 19 Bảng 2.6 Thống kê thiết bị tiêu thụ năng lượng chính HT xuất xi măng 21 Bảng 2.7 Thống kê thiết bị tiêu thụ năng lượng chính 23 Bảng 2.8 Thống kê thiết bị cần giải nhiệt 24 Bảng 2.9 Thống kê các thiết bị chiếu sáng 25 Bảng 2.10 Bảng vận hành hệ thống khí nén đề xuất 39 Bảng 2.11 Nhiệt độ khí vào và mức tiêu thụ năng lượng của máy nén 41 Bảng 2.12 So sánh giữa đèn Led và đèn huỳnh quang T10 44 Bảng 3.1 Danh mục thiết bị bù công suất phản kháng 46 Bảng 3.2 Phân tích chi phí, lợi ích khi dùng giải pháp bù. 49 Bảng 3.3 Danh mục các thiết bị dùng giải pháp biến tần 50 Bảng 3.4 Phân tích chi phí, lợi ích khi lắp biến tần 54 Bảng 3.5 Chi phí và lợi ích giải pháp giảm nước ngưng trong HTPP khí nén. 56 Bảng 3.6 Chi phí và Lợi ích – Giảm nhiệt độ không khí đầu vào máy nén 58 Bảng 3.7 Phân tích chi phí, lợi ích khi giảm thời gian sử dụng cho máy điều hoà 59 viii Bảng 3.8 Tổng hợp chi phí, lợi ích khi dùng giải pháp quản lý – Vận hành 59 Bảng 3.9 Phân tích chi phí lợi ích khi dùng đèn hiệu suất cao 60 Bảng 3.10 Tổng hợp chi phí lợi ích các giải pháp 62 ix DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ Số biểu đồ Tên biểu đồ Trang Biểu đồ 1.1 Các lĩnh vực sử dụng năng lượng ở Việt Nam giai đoạn 2010-2030 9 Biểu đồ 1.2 Tương quan kinh tế và năng lượng, từ năm 2005 đến 2030 9 x DANH MỤC CÁC HÌNH Số hình Tên hình Trang Hình 1.1 Mức tiêu thụ NL Thế giới từ 1970 -2025 3 Hình 1.2 Mức tiêu thụ NL theo khu vực từ 1970 -2025 3 Hình 1.3 Mức tiêu thụ các nguồn NL của thế giới từ 1970 – 2025 4 Hình 1.4 Lượng khí thải CO2 sinh ra do sử dụng nguồn hoá thạch từ 1970-2025 4 Hình 1.5 Tiêu thụ NL thế giới theo nguồn NL từ 1970 -2025 4 Hình 1.6 Biểu đồ tiêu thụ NL thế giới của các nguồn NL (%) 4 Hình 1.7 Tiêu thụ NL cho ngành vận tải của Mỹ, Canada, Mexico từ 2001 – 2025 5 Hình 1.8 Tiêu thụ NL cho ngành vận tải của Trung Quốc và một số nước châu Á từ 2001 – 2025 5 Hình 1.9 Tiêu thụ NL cho ngành vận tải của đông Âu và Liên Xô cũ từ 2001 – 2025 7 Hình 2. 1 Các loại sản phẩm của Công ty Xi măng Hà Tiên 1 12 Hình 2. 2 Quy trình sản xuất xi măng cơ bản 13 Hình 2. 3 Hệ thống phân phối điện 14 Hình 2.4 Tỉ lệ chi phí năng lượng năm 2016 16 Hình 2.5 Cẩu thủy lực nhận liệu từ tàu 17 Hình 2.6 Băng tải dài và xilo clinker. 17 Hình 2.7 Đồ thị phụ tải cẩu trục số 2 năm 2016 17 Hình 2.8 Đồ thị phụ tải băng tải dài nhập liệu năm 2016. 18 Hình 2.9 Đồ thị phụ tải quạt lọc bụi phía núi năm 2016 18 xi Hình 2.10 Máy nghiền bi. 19 Hình 2.11 Cân định lượng 19 Hình 2.12 Khu vực máy nghiền và silo xi măng 19 Hình 2.13 Đồ thị phụ tải máy nghiền 20 Hình 2.14 Đồ thị phụ tải động cơ quay chậm máy nghiền 20 Hình 2.15 Độ mở van của quạt tuần hoàn và quạt lọc bụi chính 21 Hình 2.16 Khu vực xuất xi măng bao và xi măng xá. 22 Hình 2.17 Sơ đồ hệ thống xuất xi măng. 22 Hình 2.18 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống khí nén 23 Hình 2.19 Máy nén khí 110kW 23 Hình 2.20 Máy nén khí khu vực cảng 23 Hình 2.21 Ba bơm nước 24 Hình 2.22 Tháp giải nhiệt 24 Hình 2.23 Đồ thị phụ tải bơm nước giải nhiệt năm 2016 25 Hình 2.24 Sơ đồ nguyên lý bộ biến tần gián tiếp. 29 Hình 2.25 Sơ đồ nguyên lý bộ biến tần trực tiếp. 30 Hình 2.26 Đồ thị quan hệ giữa áp suất với lưu lượng dòng chảy 31 Hình 2.27 Đồ thị phụ tải máy nén khí số 3 năm 2016 33 Hình 2.28 Đồ thị quan hệ giữa công suất tiêu thụ và lưu lượng khí nén 34 Hình 2.29 Sơ đồ nguyên lý chung hệ thống quạt hút tại nhà máy 34 Hình 2.30 Sơ đồ nguyên lý chung lắp biến tần cho hệ thống quạt 35 Hình 2.31 Quan hệ giữa lưu lượng và công suất tiêu thụ của hệ thống quạt 35 Hình 2.32 Đồ thị quạt tuần hoàn 36 xii Hình 2.33 Đồ thị quạt lọc bụi chính 36 Hình 2.34 Lưu lượng đọc khoảng 140 m3/h 37 Hình 2.35 Lưu lượng đo 140 m3/h 37 Hình 2.36 Bộ xả nước ngưng tự động bằng timer. 38 Hình 2.37 Hình ảnh một số bộ xả nước ngưng tự động trên thị trường 38 Hình 2.38 Sơ đồ cải tạo hệ thống khí nén đề xuất. 39 Hình 2.39 Phòng máy nén khí rất kín, không thoáng gió 40 Hình 2.40 Gió nóng giải nhiệt đầu nén thải trực tiếp vào không gian trong phòng 40 Hình 2.41 Đồ thị phụ tải máy nén khí trục vít ngoài cảng 40 Hình 2.42 Phòng máy nén thông thoáng 41 Hình 3.1 Đường đặc tính của động cơ 110kw 53 1 MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Các nguồn năng lượng được sử dụng phổ biến hiện nay trên thế giới là nguồn năng lượng hóa thạch như than, dầu… Tuy nhiên, các nguồn năng lượng này đang đứng trước vần đề cạn kiệt. Các nguồn năng lượng khác, như năng lượng gió, mặt trời… có khả năng tái tạo thì việc triển khai và sử dụng chúng hiện tại đang gặp rất nhiều khó khăn về mặt công nghệ và chưa hoàn toàn hiệu quả về mặt kinh tế. Thời gian gần đây sự biến động của giá nhiên liệu ngày càng lên cao, thúc đẩy yêu cầu tiết kiệm năng lượng lên mức cao đối với các ngành sản xuất, đặc biệt là sản xuất công nghiệp. Có rất nhiều cuộc hội thảo, nhiều giải pháp thực nghiệm, đồng thời rất nhiều thiết bị mới, công nghệ mới được áp dụng với mục đích giảm thiểu tiêu thụ năng lượng. Bên cạnh sự thiếu năng lượng do nhu cầu tăng cao, một vấn đề cũng không kém phần quan trọng là sự nóng lên toàn cầu; biến đổi khí hậu do khai thác và sử dụng năng lượng không hợp lý. Theo kinh nghiệm của nhiều nước, một trong những giải pháp kinh tế và có hiệu quả để giảm bớt nhu cầu phát triển nguồn năng lượng và giảm sự ô nhiễm môi trường gây biến đổi khí hậu là áp dụng các chương trình quản lý sử dụng nhu cầu năng lượng. Trạm nghiền Cam Ranh thuộc Cty CP xi măng Hà Tiên 1 là một doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực chế biến khoáng sản, hàng năm tiêu thụ khoảng 27199221 (kWh) chiếm một tỷ lệ tiêu thụ điện năng rất lớn trong khu vực TP Cam Ranh. Việc sử dụng năng lượng chưa hiệu quả tại một số khâu sản xuất, đặc biệt là những khâu có nhiều động cơ điện. Xuất phát từ những vấn đề nêu trên tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “ Tính toán và đề xuất các giải pháp tiết kiệm năng lượng cho Trạm Nghiền Cam Ranh thuộc CTy CP Xi măng Hà Tiên 1” 2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI - Đánh giá việc quản lý sử dụng và tiết kiệm năng lượng của Trạm Nghiền Cam Ranh thuộc Cty CP Xi măng Hà Tiên 1; tìm ra những yếu tố tích cực, những hạn chế bất cập còn tồn tại. - Nghiên cứu các chương trình tiết kiệm năng lượng từ đó đề xuất các giải pháp để thực hiện có hiệu quả việc quản lý sử dụng nhu cầu năng lượng trong tương lai, đảm bảo hài hòa giữa mục đích ngắn hạn và mục đích dài hạn, phù hợp với chiến lược phát triển kinh tế của Trạm nghiền. - Giảm suất tiêu hao năng lượng trong sản xuất cho Trạm nghiền. ` 3. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu: 2 - Phân tích quản lý sử dụng nhu cầu năng lượng và đề xuất các giải pháp thực hiện tiết kiệm năng lượng đối với Trạm nghiền. Phạm vi nghiên cứu: - Tình hình sản xuất và sử dụng năng lượng tại Trạm nghiền. Phương pháp nghiên cứu: - Lấy số liệu, thu thập xử lý và tổng hợp thông tin liên quan đến đề tài nghiên cứu, qua đó tiến hành tra cứu, ghi chép lại những kết quả, thông tin, lí luận. 4. ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI - Phân tích thực trạng về quản lý, sử dụng năng lượng của Trạm nghiền. - Thu thập và xử lý thông tin về hệ thống quản lý cung cấp năng lượng đối với Trạm nghiền - Đề xuất các giải pháp nâng cao việc quản lý sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả. 5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Đề tài nghiên cứu tình hình sử dụng năng lượng nhằm tìm ra các giải pháp tiết kiệm năng lượng áp dụng các giải pháp này vào Trạm nghiền Cam Ranh góp phần giảm áp lực thiếu hụt năng lượng và cải thiện môi trường, đảm bảo an ninh năng lượng đất nước. 6. KẾT CẤU ĐỀ TÀI Đề tài ngoài phần mở đầu và kết luận, gồm có 3 chương như sau: Chương 1: Tổng quan về tình hình TKNL trên thế giới và tại Việt Nam Chương 2: Quy trình công nghệ sản xuất Xi măng và phân tích, lựa chọn các giải pháp TKNL cho Trạm nghiền Cam Ranh Chương 3: Tính toán, đánh giá hiệu quả kinh tế các giải pháp TKNL cho Trạm nghiền Cam Ranh 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM 1.1. TẦM QUAN TRỌNG CỦA NĂNG LƯỢNG Năng lượng là một vấn đề mang tính toàn cầu. Loài người hiện nay đang đối mặt với hàng loạt các vấn đề như điều kiện sống khó khăn, thiếu dinh dưỡng, thất nghiệp,… Vì vậy cần có một sự hiểu biết về vấn đề này, đặc biệt là vấn đề nhận thức mối liên hệ gắn kết giữa năng lượng với chúng ta. 1.2. ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TRÊN THẾ GIỚI 1.2.1. Tình hình sử dụng năng lượng Trên thế giới vào những năm đầu của thế kỷ thứ 21 đang đứng trước nhiều vấn đề cần phải đối mặt. Trong đó, vấn đề được xem là nóng bỏng nhất và thu hút sự quan tâm của tất cả các nhà khoa học cũng như Chính Phủ các quốc gia hiện nay là hiện tượng ấm lên toàn cầu do tác động của hiệu ứng nhà kính và sự khủng hoảng về năng lượng. Theo dự báo của Cơ quan thông tin về năng lượng (EIA) vào năm 2004, trong vòng 24 năm kể từ năm 2001 đến năm 2025, mức tiêu thụ năng lượng trên toàn thế giới có thể tăng thêm 54% (ước tính khoảng 404 nghìn triệu triệu Btu năm 2001 tới 623 Btu vào năm 2025) mà nhu cầu chủ yếu sẽ rơi vào các quốc gia có nền kinh tế đang phát triển mạnh mẽ, ví dụ như Trung Quốc hay Ấn Độ ở châu Á Hình 1.1 Mức tiêu thụ NL Thế giới từ 1970 -2025 (đơn vị nghìn triệu Btu) Hình 1.2 Mức tiêu thụ NL theo khu vực từ 1970 -2025 (đơn vị nghìn triệu Btu) 1.2.2. Vài nét chung về nhu cầu năng lượng của thế giới Về vấn đề này, có 3 điểm chúng ta cần lưu ý. Thứ nhất là, nhu cầu về năng lượng của thế giới tiếp tục tăng lên đều đặn trong hơn hai thập kỷ qua. Thứ hai là, nguồn năng lượng hóa thạch vẫn chiếm 90% tổng nhu cầu về năng lượng cho đến nay. 4 Thứ ba là, nhu cầu đòi hỏi về năng lượng của từng khu vực trên thế giới cũng không giống nhau. Hình 1.3 Mức tiêu thụ các nguồn NL của Hình 1.4 Lượng khí thải CO2 sinh ra do thế giới từ 1970 – 2025 (đơn vị nghìn sử dụng nguồn hoá thạch từ 1970-2025 triệu Btu) Hình 1.3 chỉ ra mức tiêu thụ các nguồn năng lượng khác nhau trên thế giới theo nguồn năng lượng. Tài liệu của Cơ quan thông tin năng lượng 2004 đã dự báo rằng nhu cầu tiêu thụ tất cả các nguồn năng lượng đang có xu hướng tăng nhanh. Giá của các năng lượng hóa thạch dùng cũng vẫn rẻ hơn so với các nguồn năng lượng hạt nhân, năng lượng tái tạo hay năng lượng các dạng năng lượng hoàn nguyên khác (renewable energy). Các nguồn năng lượng hóa thạch trên thế giới đang dần cạn kiệt, thêm nữa là những vấn đề môi trường nảy sinh trong quá trình khai thác đã dẫn đến việc khuyến khích sử dụng năng lượng hoàn nguyên để giảm bớt sự ô nhiễm môi trường (Hình 1.4 cho thấy lượng khí thải CO2 sinh ra trong quá trình sử dụng năng lượng hóa thạch) và tránh gây cạn kiệt nguồn năng lượng hóa thạch. Nhưng do chưa có những điều luật cụ thể về vấn đề này, nên dầu mỏ, than đá, khí thiên nhiên vẫn được coi là nguồn nhiên liệu chủ yếu để nhằm thỏa mãn những đòi hỏi về năng lượng và chính điều đó sẽ dẫn đến sự cạn kiệt nguồn năng lượng hóa thạch trong một thời gian không xa. Hình 1.5 Tiêu thụ NL thế giới theo nguồn NL từ 1970-2025 (đơn vị nghìn triệu triệu Btu Hình 1.6 Biểu đồ tiêu thụ NL thế giới của các nguồn NL (%) 5 Hình 1.5 Minh họa tình hình tiêu thụ năng lượng cơ bản của thế giới phân theo nguồn năng lượng từ năm 1970-2025. Nguồn tài nguyên thiên nhiên từ biển đã trở thành tiêu điểm cạnh tranh quốc tế. Dầu mỏ vẫn được coi là nguồn năng lượng chính cho toàn thế giới tới năm 2025. Hình 1.6 thống kê nhu cầu tiêu thụ các loại năng lượng của thế giới. Thống kê của IEO 2004 cho thấy, với nhu cầu đòi hỏi về dầu mỏ tăng lên 1,9% mỗi năm thì trong vòng 24 năm tới, mức tiêu thụ 77 triệu thùng/ngày năm 2001 sẽ tăng lên tới 121 triệu thùng/ngày vào năm 2025, mà nhu cầu lớn nhất sẽ là từ Mỹ và các nước đang phát triển ở châu Á như Ấn Độ, Trung Quốc… Các quốc gia này có thể sẽ chiếm tới 60% nhu cầu của thế giới. Một số quốc gia với nhu cầu tiêu thụ năng lượng hàng đầu của thế giới: Mỹ là quốc gia đứng đầu trên thế giới về sức tiêu thụ năng lượng. Nhu cầu về dầu mỏ của Mỹ tăng lên khoảng 1,5% mỗi năm kể từ năm 2001 và sẽ đạt tới 28,3 triệu thùng/ngày vào năm 2025. Theo báo cáo của IEO 2004, nhu cầu về năng lượng dùng trong ngành vận tải của Mỹ từ 26,6 nghìn triệu triệu Btu trong năm 2001 sẽ tăng lên 41,2 nghìn triệu triệu Btu vào năm 2025, tức là tăng từ 28% lên 30% so với tổng nhu cầu về năng lượng trên toàn nước Mỹ (Hình 1.7). Chỉ riêng đối với ngành vận tải hàng không nội địa và quốc tế, mức tiêu tốn năng lượng trung bình đã tăng khoảng 1,8% mỗi năm, từ 2,97 nghìn triệu triệu Btu cho năm 2001 lên tới 4,3 nghìn triệu triệu Btu vào năm 2005. Năng lượng dùng để chuyên chở cho ngành xe lửa cũng tăng 0,9% mỗi năm, từ 0,5 nghìn triệu triệu Btu đạt tới 0,57 Btu. Hình 1.7 Tiêu thụ NL cho ngành vận tải Hình 1.8 Tiêu thụ NL cho ngành vận tải của Mỹ, Canada, Mexico từ 2001 – 2025 của Trung Quốc và một số nước châu Á (đơn vị triệu triệu Btu) từ 2001 – 2025 (đơn vị triệu triệu Btu) Nhật Bản là quốc gia châu Á có nền kinh tế đứng thứ hai thế giới. Nhật là một quốc gia có trình độ kỹ thuật tối tân hiện đại nhưng hầu như không có tài nguyên khoáng sản nên phải nhập khẩu dầu mỏ, than từ Trung Đông, Indonesia và các nước khác. Sau khủng hoảng dầu mỏ lần thứ nhất (năm 1973), Nhật Bản đã đặt chiến lược dự trữ dầu mỏ lên vị trí hàng đầu, ví dụ như xây các kho dự trữ quốc gia cũng như bù lỗ hàng trăm triệu yên cho dân dự trữ dầu để đảm bảo việc duy trì nguồn cung cấp dầu 6 mỏ ổn định khi xảy ra khủng hoảng đồng thời duy trì quan hệ với các quốc gia ở Trung Đông để đảm bảo nguồn cung cấp năng lượng lâu dài cũng như góp phần duy trì và đảm bảo an ninh thông suốt cho tuyến đường vận chuyển dầu mỏ từ eo biển Đài Loan tới Malacca, Ấn Độ Dương và vịnh Ba Tư. Một quốc gia khác có vai trò hết sức quan trọng nữa ở châu Á là Trung Quốc, nước có sức tiêu thụ dầu thô đứng thứ 2 thế giới. Năng lượng sử dụng trong ngành vận tải ở Trung Quốc tăng 5,3% mỗi năm, từ 4,1 nghìn triệu triệu Btu trong năm 2001 có thể sẽ tăng lên 14 nghìn triệu triệu Btu vào năm 2025 (Hình 1.8), với nguồn nhiên liệu chính là dầu mỏ, vì vậy khoảng 2/3 nhu cầu về dầu mỏ của Trung Quốc sẽ được sử dụng cho ngành vận tải. Thị trường ô tô chở khách tăng 10 lần kể từ năm 1990-2000. Thêm nữa, nhu cầu về xe hơi bùng nổ vào năm 2002 do sự cạnh tranh giá cả dẫn tới việc lượng xe hơi nhập khẩu tăng vọt sau khi thuế nhập khẩu giảm do Trung Quốc gia nhập WTO tháng 12 năm 2001. Tờ Thời Báo Bắc Kinh đã viết rằng, mức nhiên liệu tiêu thụ trên 1 cây số đối với xe hơi ở Trung Quốc lớn hơn 10-20% so với ở các nước phát triển. Ngành công nghiệp hàng không phát triển mạnh thứ hai trong các phương tiện vận tải. Nhu cầu nhiên liệu ngày càng lớn khiến Trung Quốc trở thành một trong những quốc gia nhập khẩu và tiêu dùng nhiên liệu hàng đầu thế giới. Hiện nay Trung Quốc đã trở thành quốc gia lớn thứ 2 thế giới về nhập khẩu dầu lửa. Dự tính năm 2005, mỗi ngày Trung Quốc nhập khẩu 2,5 triệu thùng, năm 2010 nhập khẩu 3,3 triệu thùng/ ngày, năm 2030 nhập khẩu 7,3 triệu thùng/ ngày. Một số học giả cho rằng trong tương lai, Trung Quốc, chứ không phải là Mỹ, Nhật Bản hay các nước công nghiệp phát triển khác, sẽ chi phối giá cả thị trường nguyên liệu toàn thế giới. Nhu cầu về năng lượng cho ngành vận tải của Ấn Độ với mức tăng trưởng khoảng 4,4% mỗi năm từ 1,9 nghìn triệu triệu Btu trong năm 2001 lên 5,3 nghìn triệu triệu Btu ở thời điểm năm 2025 và chiếm khoảng 20% tổng mức tiêu thụ năng lượng trên toàn lãnh thổ. Các quốc gia khác như Úc, New Zealand, các nước Đông, Tây Âu, cho dù có mức tăng dân số chậm thì cũng có nhu cầu tiêu thụ dầu mỏ và các năng lượng khác ngày càng tăng cao. Nga là một nước lớn về sản xuất dầu mỏ trên thế giới, Nga trở thành nguồn cung cấp dầu mỏ quan trọng cho phương Tây. Nga đã thu được nhiều lợi ích khi giá dầu quốc tế tăng lên và đòi hỏi ngày càng nhiều về dầu lửa của Trung Quốc, Nhật Bản. Tuy nhiên, Nga cũng gặp khó khăn trong việc khai thác dầu mỏ ở vùng biển Caspi. Vùng biển này nối liền hai đại lục Âu, Á, nằm ở giữa khu vực Trung Á, Kavkaz và Iran, có diện tích mặt nước biển 44 vạn km2 (dài 1.440 km, rộng 278 km), được coi là "Vịnh Ba Tư thứ hai của thế kỷ 21", với trữ lượng dầu đã thăm dò khoảng 7 - 10 tỉ tấn, phần lớn tập trung ở vùng thềm lục địa gần Azecbaizan và Kazakhstan. Mặc dù nhu cầu về năng lượng cho các ngành đặc biệt là ngành vận tải chỉ tăng có 3,1% hàng năm nhưng cũng thay đổi từ 3,9 nghìn triệu triệu Btu (năm 2001) tới mức 8,0 nghìn triệu triệu Btu vào năm 2025 (Hình 1.9)