Tận dụng nhiệt năng thải ra đưa trở lại quá trình sản xuất

Tận dụng nhiệt năng thải ra đưa trở lại quá trình sản xuất

Các nhà máy nhiệt điện, luyện kim, xi măng, hóa chất, gạch, gốm sứ, dệt, nhuộm, ép nhựa, chế biến thực phẩm, đường, cà phê, chè… đều có các lò đốt sử dụng than, dầu, gas hoặc điện năng để tạo ra nhiệt độ cao trong quá trính sản xuất máy biến tần giá rẻ. Lượng nhiên liệu thực sự hữu ích thường chỉ chiếm một phần nhỏ trong tổng số nhiên liệu bị đốt cháy. Điều này không những gây lãng phí tài nguyên, mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường và khí quyển trái đất. Phần nhiệt lượng thực sự góp phần tạo thành sản phẩm thường chỉ từ 5% tới 30%. Hầu hết phần nhiệt năng còn lại đi theo khí thải, nước thải hoặc nước làm nguội máy… và thoát ra môi trường, góp phần làm cho trái đất nóng lên. Nếu tận dụng triệt để nhiệt lượng sinh ra từ các quá trình đốt, lượng CO2 và SO2 cùng các chất khí độc hại do công nghiệp sinh ra có thể giảm từ 50% tới 80%. Hiện tượng nhiệt độ trái đất nóng lên và các hiện tượng thay đổi khí hậu khác cũng có thể được hạn chế đáng kể nếu áp dụng triệt để các biện pháp tiết kiệm nhiên liêu.
Với các thiết bị thu hồi nhiệt hiện đại, người ta có thể tận dụng hầu hết nhiệt năng thải ra để đưa trở lại quá trình sản xuất mua bán máy biến tần.

1. Nguyên lý hoạt động của thiết bị thu hồi nhiệt.


Quá trình tái sử dụng nhiệt thải gồm nhiều công đoạn kỹ thuật khác nhau. Công đoạn chính trong khi tái sử dụng nhiệt năng là việc thu hồi nhiệt. Qua đó nhiệt năng thải ra được chuyển tới một quá trình khác, trực tiếp hoặc qua một phương tiện trung gian. Có rất nhiều dạng trao đổi nhiệt với các phương tiện trung gian khác nhau và áp dụng cho các trường hợp sử dụng khác nhau. Thông thường lượng nhiệt năng thu hồi được sử dụng ngay ở gần đó, dòng khí thải sẽ được sử dụng để làm nóng không gian và sấy nóng không khí cung cấp cho sự cháy. Với những quá trình công nghệ không liên tục, sự thải ra nhiệt và sự tái sử dụng nhiệt không thể thực hiện đồng thời được, nhiệt lượng thu hồi cần đưa vào những ngăn giữ nhiệt hoặc những thiết bị trao đổi nhiệt.

Các thiết bị thu hồi nhiệt thường có một hệ thống trao đổi nhiệt giữa khí thải hoặc nước từ nhà máy thải ra với không khí sạch, nước sạch đi vào nhà máy. Hệ thống trao đổi nhiệt có thể cấu tạo bởi các tấm chuyên chở nhiệt, các ống vận chuyển nhiệt tuần hoàn, các ống vận chuyển nhiệt theo nguyên lý mao dẫn, các ống vận chuyển nhiệt theo nguyên lý trọng lực, rotor hấp thụ nhiệt, máy bơm nhiệt.

2. Thu hồi nhiệt theo nguyên tắc dòng ngược chiều

Đây là phương pháp có hiệu quả cao và được áp dụng trong rất nhiều quá trình công nghệ.

Theo cách này nhiệt năng được truyền từ khí thải hoặc nước thải qua không khí sạch hoặc nước sạch trong một buồng trao đổi nhiêt. Không khí sạch đã sấy nóng sẽ được chuyển qua một công đoạn sản xuất khác có yêu cầu nhiệt độ thấp hơn, hoặc bơm vào lò để cung cấp cho sự đốt cháy nhiên liệu, làm cho quá trình đốt cháy nhanh hơn, triệt để hơn và tốn ít nhiên liệu hơn. Nước sạch sau khi được làm nóng cũng sẽ được chuyển sang một công đoạn sản xuất cần nước nóng khác hoặc được bơm vào nồi hơi.

Buồng trao đổi nhiệt là một không gian chạy dài được bao bọc bằng vật liệu cách nhiệt, bên trong có các ống bằng kim loại dẫn nhiệt với các cánh tản nhiệt ở cả mặt trong và mặt ngoài. Khí thải có nhiệt độ cao được bơm vào từ một đầu của buồng trao đổi nhiệt và thoát ra ở đầu kia. Không khí sạch được bơm vào các ống kim loại trong buồng trao đổi nhiệt từ phía đầu ra của khí thải và thoát ra một đường ống riêng ở phía đầu vào của khí thải. Việc thu hồi nhiệt từ nước thải cũng thực hiện như vây. Đồng thời với việc thu hồi nhiệt, các nhà máy có nồi hơi còn thu hồi được hàng triệu lít nước ngưng tụ để sử dụng lại.

3. Hiệu suất các thiết bị thu hồi nhiệt

Hệ thống trên đây đã được áp dụng từ những năm giữa thế kỷ 20. Tuy nhiên lúc đầu hiệu quả thu hồi nhiệt còn rất thấp, giá nhiên liệu cũng còn thấp và giá thành thiết bị rất cao nên ít được áp dụng. Trong những năm gần đây ngành sản xuất vật liệu và thiết bị thu hồi nhiệt đã đạt được những tiến bộ đáng kể, đồng thời tương quan giữa giá nhiên liệu và giá thiết bị đã thay đổi rất nhiều nên các thiết bị thu hồi nhiệt được rất nhiều nhà công nghệ sử dụng.

Hiệu suất của thiết bị thu hồi nhiệt phụ thuộc vào kích thước và cấu tạo buồng trao đổi nhiêt, vật liệu làm ra thiết bị, vào nhiệt độ của nước thải, khí thải và các đặc điểm của quá trình sản xuất. Các thiết bị thu hồi nhiệt theo nguyên tắc dòng ngược chiều cho phép thu hồi tới 80% nhiệt lượng trong khí thải và nước thải, đưa hiệu quả sử dụng nhiên liệu lên tới trên 90%. Việc tái sử dụng nhiệt năng để sưởi ấm trong sinh hoạt ở các nước sứ lạnh cũng đã được thực hiện từ nhiều năm nay. Hãng Vailand chuyên sản xuất các thiết bị dùng gas hoặc dầu để đun nước cung cấp cho lò sưởi và sinh hoạt đã tung ra thị trường loại thiết bị có kèm hệ thống tái sử dụng nhiệt từ khí thải với hiệu suất nhiệt 95%. Ở các vùng lạnh, không khí từ các khu văn phòng, khách sạn và nhà ở thoát ra theo hệ thống thông gió cũng mang theo một nhiệt lượng đáng kể và cũng được thu hồi để sưởi nóng không khí sạch trước khi bơm vào nhà.

4. Sau bao lâu thì thu hồi được vốn

Việc tái sử dụng nhiệt năng không chỉ giảm thiểu chi phí năng lượng thông qua việc giảm bớt nhiên liêu đưa vào ban đầu, mà còn làm giảm bớt chi phí đầu tư cho các lò đốt và hệ thống ống khói, tháp lạnh… Các dây chuyền công nghiệp được xây dựng mới trong những năm gần đây thường có hệ thống thiết bị tái sử dụng nhiệt, thiết kế đồng bộ với khu vực đốt nhiên liệu, nồi hơi và hệ thống khí thải, nước thải. Phần tiết kiệm chi phí do việc thu nhỏ lò đốt, thu nhỏ các ống khói, ống thoát khí thải… còn lớn hơn toàn bộ chi khí cho hệ thống tái sử dụng nhiệt.

Trước đây nhà máy cán nhựa Laufenberg (CHLB Đức) hàng năm tiêu thụ cho sản xuất một lượng khí đốt trị giá 2 triệu Euro. Sau khi lắp đặt 3 hệ thống thiết bị tái sử dụng nhiệt với tổng chi phí 150 ngàn Euro, đã hạ mức tiêu thụ nhiên liệu xuống còn 1/3, tiết kiệm mỗi năm khoảng 1,4 triệu Euro.

Công ty cổ phần dệt nhuộm TH (Q. Tân Bình - TP HCM) tiêu thụ mỗi ngày 4 tấn than. Hãng Đức Simon nhận lời lắp đắt cho công ty TH. hệ thống tái sử dụng nhiệt năng và cam kết sẽ hạ 50% mức tiêu thụ than hiện nay. Với số tiền để ra từ 50% nhiên liệu tiết kiệm được trong 72 ngày Công ty TH. đã có thể trang trải toàn bộ chi phí xây dựng hệ thống thu hồi nhiệt. Một hệ thống tái sử dụng nhiệt khác có quy mô và các chỉ tiêu kỹ thuật tương đương như vậy sẽ đươc lắp đặt tại Công ty Gốm sứ PH (Bình Dương). Giám đốc hãng Đức, ông Simon cho biết mức tiết kiệm thực tế sẽ khoảng 75%, nhưng ông chỉ hứa ở mức 50% để lường trước mọi khó khăn trong quá trình chuyển giao công nghệ.

5.Kết luận

Việc áp dụng các biện pháp tái sử dụng nhiệt năng trong những năm qua ở các nước công nghiệp đã tạo nên một cuộc cách mạng về kỹ thuật nhiệt, góp phần giúp nhiều hãng công nghiệp hạ đáng kể giá thành sản phẩm, giành lại thị trường tiêu thụ và thoát ra khỏi nguy cơ phá sản. Một số nước còn áp dụng chính sách tài chính đặc biệt hỗ trợ cho các hãng áp dụng công nghệ tái sử dụng nhiệt năng trong thời gian đầu. Các nước có lượng khí thải cao rất coi trọng công nghệ này, xem như một biện pháp hàng đầu để giảm thiểu lượng CO2, thực hiện nghị định thư Kyoto về bảo vệ khí quyển trái đất.

Các doanh nghiệp mua ban may bien tan công nghiệp Việt nam cần nắm bắt công nghệ hết sức lợi ích này để hạ giá thành và tăng sức cạnh tranh của sản phẩm, đồng thời góp phần cải thiện môi trường khí quyển.