Transcript Mot so giai phap TKNL trong HTLCN NH3

TS. Nguyễn Đình Vịnh
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt – Lạnh
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Tháng 6 - 2016
Nâng cấp/ cải tạo hệ thống lạnh công nghiệp
Một số giải pháp TKNL trong hệ thống lạnh công nghiệp NH3
2
Nâng cấp/ cải tạo hệ thống lạnh công nghiệp
1.
Cải thiện thiết bị ngưng tụ
 Tăng diện tích trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ
 Cải thiện tháp giải nhiệt cho bình ngưng
2.
Cải thiện thiết bị bay hơi




3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Tăng diện tích trao đổi nhiệt của thiết bị bay hơi
Loại bỏ nước trong NH3
Điều khiển chế độ bay hơi phù hợp
Giảm tổn thất áp suất đường hút
Lắp đặt hệ thống điều khiển máy nén
Thay thế máy nén lạnh đã cũ và kém hiệu quả
Lắp đặt bộ biến tần (VSD) cho các máy nén, thiết bị phụ trợ
Nâng cấp hệ thống phân phối lạnh
Nâng cấp đối tượng tiêu thụ lạnh
Các giải pháp phụ trợ khác: Bảo trì hệ thống; Xây dựng chế độ vận hành tối ưu
áp dụng các quy trình điều khiển khác nhau …
Thay thế môi chất lạnh
Một số giải pháp TKNL trong hệ thống lạnh công nghiệp NH3
3
1. Cải thiện thiết bị ngưng tụ
2.91 bar
-10.00 ˚C
Liquid/gas
40.00 ˚C
382.0 kW
Expansion valve
15.55 bar
38.00 ˚C
Liquid
13.50 bar
107.80 ˚C
Gas
NH3
-10.00 ˚C
323.7 kW
2.91 bar
-10.00 ˚C
Liquid/gas
35.00 ˚C
374.0 kW
Expansion valve
Concenser
-10.00 ˚C
306.5 kW
Evaporator
Evaporator
NH3
Compressor
2.91 bar
-8.00 ˚C
Gas
15.55 bar
118.82 ˚C
Gas
Concenser
Compressor
2.91 bar
-8.00 ˚C
Gas
13.50 bar
33.00 ˚C
Liquid
Nhiệt độ ngưng tụ giảm từ 40 oC xuống 35 oC
=> Tiết kiệm 15% điện năng tiêu thụ cho máy nén
Một số giải pháp TKNL trong hệ thống lạnh công nghiệp NH3
4
1. Cải thiện thiết bị ngưng tụ
 Nhiệt độ ngưng tụ + 1oC cần điện năng tiêu thụ + 3%
 Nguyên nhân áp suất ngưng tụ quá cao:
 Bảo dưỡng bình ngưng kém, bề mặt trao đổi nhiệt bẩn
 Bình ngưng quá tải
 Bình ngưng hoạt động kém hiệu quả
 Không khí hoặc dầu có trong bình ngưng
 Nhiệt độ thiết kế chênh lệch khuyến nghị là khoảng 2OC.
Một số giải pháp TKNL trong hệ thống lạnh công nghiệp NH3
5
1. Cải thiện thiết bị ngưng tụ







Bảo dưỡng và làm sạch bề mặt trao đổi nhiệt
Kiểm tra/ tách nước trong các chất làm lạnh (R717)
Kiểm tra/ xả dầu trong bình ngưng
Nâng cấp hệ thống điều khiển cho thiết bị ngưng tụ
Bổ sung tháp giải nhiệt/ bình ngưng
Tận dụng nhiệt từ hơi quá nhiệt cho mục đích khác
Bổ sung quạt giải nhiệt, bơm nước giải nhiệt nhằm giảm tiêu
hao điện cho các thiết bị phụ giải nhiệt
 Cải thiện vị trí lắp đặt tháp làm lạnh hoặc sử dụng khí mát
dư từ một số khu vực để giảm nhiệt độ không khí cung cấp
cho các tháp làm lạnh
Một số giải pháp TKNL trong hệ thống lạnh công nghiệp NH3
6
Quy tắc ngón tay cái
Tăng 1°C nhiệt độ ngưng tụ có nghĩa
Áp suất đầu đẩy là khoảng:
Công suất lạnh giảm 1%
COP giảm 3%
Tiêu thụ điện năng tăng 3.1%
Giảm 1°C nhiệt độ bay hơi có nghĩa
là khoảng:
Ở
Receiver
© ICE DRAW.DK
ICE DRAW
kch
© ICE DRAW.DK
+10°C
0°C
Áp suất đầu hút
-10°C
-20°C
-30°C
-40°C
-50°C
Công suất lạnh
-3.6%
-4.0%
-4.4%
-5.1%
-5.5%
-6.5%
-7.3%
COP
-5.0%
-4.3%
-3.8%
-3.5%
-3.9%
-4.4%
-5.0%
CS. Điện
+5.2%
+4.5%
+4.0%
+3.6%
+4.1%
+4.6%
+5.2%
Số liệu lấy từ gí trị trung bình của Máy nén pít tông và trục vít của Sabroe
Công suất điện tiêu thụ ở cùng một mức công suất lạnh
Một số giải pháp TKNL trong hệ thống lạnh công nghiệp
2. Cải thiện thiết bị bay hơi
2.91 bar
-10.00 ˚C
Liquid/gas
40.00 ˚C
382.0 kW
Expansion valve
15.55 bar
38.00 ˚C
Liquid
NH3
-7.00 ˚C
306.5 kW
3.28 bar
-7.00 ˚C
Liquid/gas
15.55bar
112.42 ˚C
Gas
40.00 ˚C
376.0 kW
Expansion valve
Concenser
-10.00 ˚C
306.5 kW
Evaporator
Evaporator
NH3
Compressor
3.28 bar
-5.00 ˚C
Gas
15.55 bar
118.82 ˚C
Gas
Concenser
Compressor
2.91 bar
-8.00 ˚C
Gas
15.55 bar
38.00 ˚C
Liquid
Nhiệt độ bay hơi tăng -10 oC lên -7 oC
=> Tiết kiệm 9% điện tiêu thụ cho máy nén
Một số giải pháp TKNL trong hệ thống lạnh công nghiệp NH3
8
2. Cải thiện thiết bị bay hơi
Nguyên nhân áp suất bay hơi quá thấp:
 Thiết bị bay hơi bị quá tải
 Bộ trao đổi nhiệt quá cũ hoặc hoạt động kém hiệu quả.
 Hiện tượng đóng băng bao phủ thiết bị bay hơi (do độ ẩm và
không xả băng thường xuyên)
 Nước trong môi chất NH3
 Dầu ngập trong dàn bay hơi
 Tăng tổn thất áp suất trên đường hút (van, kích thước
đường ống…)
Một số giải pháp TKNL trong hệ thống lạnh công nghiệp NH3
9
2. Cải thiện thiết bị bay hơi
 Xả băng dàn lạnh
 Xả dầu trong dàn lạnh
 Tách nước trong môi chất NH3
 Giảm tổn thất áp suất trên đường hút (van, kích
thước đường ống…)
 Tăng cường trao đổi nhiệt trong thiết bị bay hơi
 Sục khí trong nước đá trước đóng băng
 bơm nước muối thay cho quạt khuấy…
 Nâng cấp hệ thống điều khiển chế độ bay hơi
 Thay thế dàn bay hơi có diện tích TĐN lớn hơn
Một số giải pháp TKNL trong hệ thống lạnh công nghiệp NH3
10
Kiểm tra nồng độ nước trong NH3
Nhiệt độ bay hơi chỉ ra rằng
có xấp xỉ 15% H2O
Một số giải pháp TKNL trong hệ thống lạnh công nghiệp NH3
Đo H2O đã chỉ ra rằng có ít hơn
1% H2O
sau khi NH3 bay hơi
11
Tách nước trong môi chất NH3
Sự dịch chuyển nhiệt độ bay hơi của
R717 do hàm lượng nước tại 1atm.
Sự dịch chuyển Nhiệt độ bay hơi
của R717 do hàm lượng nước tại 1
atm.
-10
-31
-15
Nhiệt độbay hơi °C
Nhiệt độ bay hơi °C
-31.5
-20
-25
-32
-32.5
-33
-30
-33.5
-35 0
5
10
15
20
25
30
Hàm lượng nước, % khối lượng
35
Một số giải pháp TKNL trong hệ thống lạnh công nghiệp NH3
40
-1
0
1
2
3
4
5
Hàm lượng nước, % khối lượng
12
Tách nước trong môi chất NH3
Sự thay đổi xấp xỉ trong sự dịch chuyển nhiệt độ bay hơi
Tham khảo tại -33.4 °C / 1 atm.
Sự thay đổi trong nhiệt độ bay hơi °C
2.5
2
1.5
1
0.5
0
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
Nhiệt độ bay hơi °C
Ví dụ: 4°C thay đổi tại 1 atm. → 4 x 1.5 °C = 6 °C thay đổi +15 °C nhiệt độ bay hơi
Một số giải pháp TKNL trong hệ thống lạnh công nghiệp NH3
13
Tổn thất 0,2 bar ở đường hút có nghĩa gì?
Công suất lạnh sau khi tổn thất
áp suất 0,2 bar
Tiêu thụ năng lượng sau khi tổn
thất áp suất 0,2 bar
100%
160%
90%
Capacity %
70%
60%
50%
Screw
40%
Recip
30%
20%
Power consumption %
140%
80%
120%
100%
80%
Screw
60%
Recip
40%
20%
10%
0%
0%
-50
-40
-30
-20
-10
0
Nhiệt đô bay hơi °C
Một số giải pháp TKNL trong hệ thống lạnh công nghiệp NH3
-50
-40
-30
-20
-10
0
Nhiệt độ bay hơi °C
14
3. Lắp đặt hệ thống điều khiển máy nén
Nguyên nhân:
 Hệ thống hiện tại không có hoặc chỉ có hệ thống điều khiển đã lỗi
thời
 Hệ thống lạnh đã thay đổi không phù hợp so với thiết kế ban đầu
 Điểm làm việc đã thay đổi
 Điều khiển On/Off hoặc điều chỉnh bằng tay
 Sử dụng áp hút và áp lực xả cố định
 Nhiều máy nén khác nhau, chế độ phụ tải thay đổi
Một số giải pháp TKNL trong hệ thống lạnh công nghiệp NH3
15
3. Lắp đặt hệ thống điều khiển máy nén
Lượng điện tiêu thụ của máy nén tại công suất hoạt động mức 60%:
 Tối ưu
: 60%
 Sử dụng van trượt
: 78%
 Hệ thống có điều khiển
: 62%
Xác lập chế độ vận hành theo biểu giá điện => Giảm chi phí điện năng
Một số giải pháp TKNL trong hệ thống lạnh công nghiệp NH3
16
4. Thay thế máy nén mới
Các trường hợp thay máy nén khả thi:
 Máy nén kém chất lượng, xuống cấp và không thể cải tiến
 Một nhóm các máy nén nhỏ thay bằng máy nén lớn
 Máy nén hoạt động khác quá xa so với các điều kiện thiết kế
(nhiệt độ, tải lạnh …)
LƯU Ý:
Do chi phí đầu tư cao, chỉ nên chọn giải pháp
này nếu cho hiệu quả tiết kiệm năng lượng đáng kể.
Một số giải pháp TKNL trong hệ thống lạnh công nghiệp NH3
17
5. Lắp đặt VSD
Chỉ lắp đặt VSD trong trường hợp Tải lạnh thay đổi
do:
 nhiệt độ ngoài trời
2.91 bar
-10.00 ˚C
Liquid/gas
40.00 ˚C
382.0 kW
Expansion valve
15.55 bar
38.00 ˚C
Liquid
Một số giải pháp TKNL trong hệ thống lạnh công nghiệp NH3
Evaporator
-10.00 ˚C
306.5 kW
Concenser
Evaporator
NH3
Compressor
3.28 bar
-5.00 ˚C
Gas
15.55 bar
118.82 ˚C
Gas
NH3
-7.00 ˚C
306.5 kW
3.28 bar
-7.00 ˚C
Liquid/gas
15.55bar
112.42 ˚C
Gas
40.00 ˚C
376.0 kW
Expansion valve
Concenser
 phụ tải thay đổi, v.v…
Compressor
2.91 bar
-8.00 ˚C
Gas
15.55 bar
38.00 ˚C
Liquid
18
6. Nâng cấp hệ thống phân phối làm lạnh
Nguyên nhân của tổn thất trên đường ống phân phối:
 Cách nhiệt kém
 Thiết bị bay hơi bị đóng băng
 Cửa đóng không kín
 Ẩm trong buồng bay hơi
 Tổn thất áp suất trên đường hút môi chất (van, kích thước
đường ống…)
 Tổn thất áp suất trong thiết bị bay hơi
Một số giải pháp TKNL trong hệ thống lạnh công nghiệp NH3
19
7. Nâng cấp đối tượng tiêu thụ lạnh
Nguyên nhân gây tăng phụ tải lạnh:
 Cách nhiệt kém của kết cấu vỏ
 Quy trình chất tải, hạ tải
 Truyền nhiệt kém từ hệ thống lạnh đến các đối tượng tiêu thụ lạnh do lựa chọn
sai hệ thống làm lạnh hoặc hệ thống cấp đông
 Sản xuất nước lạnh bằng đá trộn với nước
Lưu ý:
 Tiềm năng TKNL khi sửa chữa thiết kế, vật liệu cách nhiệt hoặc thay thế hệ thống
làm mát/hệ thống lạnh
 Mức tiết kiệm được thể hiện trong mức tiêu thụ điện thấp hơn của máy nén
Một số giải pháp TKNL trong hệ thống lạnh công nghiệp NH3
20
8. Các giải pháp hệ thống phụ trợ khác
 Bảo
trì hệ thống
 Xây
dựng chế độ vận hành tối ưu áp dụng các quy
trình điều khiển khác nhau
9. Thay thế môi chất lạnh
Một số giải pháp TKNL trong hệ thống lạnh công nghiệp NH3
21
LCEE – DỰ ÁN CHUYỂN HÓA CARCBON THẤP
TRONG LĨNH VỰC TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG
 Các
 Hỗ
doanh nghiệp nhỏ và vừa
trợ bảo lãnh vốn vay và trả thưởng TKNL
 Thông
tin dự án: www.lcee.vn
Một số giải pháp TKNL trong hệ thống lạnh công nghiệp NH3
22
23