Công nghệ xanh cho ngành sản xuất xi măng Việt Nam

Ngày 28/6/2011, tại Hà Nội đã diễn ra buổi họp báo và hội thảo về Công nghệ mới trong ngành sản xuất xi măng do Đại sứ quán Đan mạch, Tổng công ty Công nghiệp xi măng Việt Nam và Tập đoàn FLSmidth đồng tổ chức. Hội thảo nhận được sự hưởng ứng mạnh mẽ của Chính phủ hai nước Đan Mạch và Việt Nam, của Bộ Xây dựng, Quỹ Bảo vệ môi trường Việt Nam, đại diện Tập đoàn FLSmidth và Tổng Công ty Công nghiệp Xi măng Việt Nam.

Hai công nghệ mới được giới thiệu lần này là hệ thống thu hồi nhiệt thừa và đốt rác thải trong ngành xi măng.

Một mũi tên trúng hai đích

Việc tiết kiệm tiêu thụ nước và năng lượng, cùng với việc giảm thiểu nồng độ khí CO2 là những bước thiết yếu cần thực hiện để đảm bảo tính bền vững của môi trường trong quá trình sản xuất xi măng. Trong một nhà máy xi măng (XM) luôn có một lượng khí thải với nhiệt năng lớn được tạo ra nhưng không có giá trị sử dụng cho quá trình sản xuất. Do đó, phương pháp phát điện từ việc thu hồi nhiệt thừa sẽ là một giải pháp hấp dẫn nhằm đáp ứng những thách thức trên.

Sản xuất xi măng gắn liền với tiêu thụ năng lượng than và điện, khi vận hành lò nung sẽ phát sinh một lượng khí thải và bụi khá lớn ở nhiệt độ cao (khoảng 300oC), chủ yếu tại tầng tháp sấy sơ bộ PH và ghi làm nguội clinker. Quá trình này vừa gây ô nhiễm môi trường, vừa lãng phí năng lượng. Theo tính toán, để sản xuất ra một tấn XM phải tiêu hao khoảng 80KWh điện, nếu tất cả các nhà máy XM lò quay hệ khô hiện có ở nước ta được trang bị hệ thống phát điện tận dụng nhiệt khí thải thì tổng công suất các trạm phát điện đạt khoảng 200MW, giảm được khoảng 20% lượng điện tiêu thụ từ lưới điện.

Việc tận dụng nhiệt khí thải lò nung để phát điện không còn mới lạ đối với các quốc gia có ngành công nghiệp XM phát triển như Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc, Thái Lan. Công nghệ trên đã được ứng dụng từ rất lâu và có quy định bắt buộc nên đa số các nhà máy XM ở các nước này đều lắp hệ thống phát điện từ nhiệt khí thải. Ở Việt Nam, công nghệ này được VICEM tìm hiểu từ những năm 1997, sau đó tổ chức phát triển nguồn năng lượng mới (NEDO) của Nhật Bản đã tài trợ cho nhà máy XM Hà Tiên 2 một trạm phát điện nhiệt khí thải công suất 2,95KW. Đến năm 2011 thì XM Holcim, XM Công Thanh (công suất dự kiến khoảng 4MW), XM Hà Tiên (công suất dự kiến 6MW) cũng đã và đang có kế hoạch cho chương trình này.

Sử dụng hệ thống thu hồi nhiệt thừa, các nhà máy có thể tận dụng nhiệt thừa trong khí thải để sản xuất điện. Trong khi đó, công nghệ khác – đốt rác thải – sẽ đốt rác thải công nghiệp hoặc rác thải sinh hoạt thay thế việc đốt than hiện nay để sản xuất xi măng. Với tổng công suất các doanh nghiệp sản xuất xi măng năm 2011 dự kiến là khoảng 72 triệu tấn (theo số liệu của Bộ Xây dựng), tổng tiêu thụ năng lượng và tài nguyên thiên nhiên cho sản xuất xi măng ngày càng gia tăng.

Theo số liệu báo cáo, tính trung bình với mức tiêu thụ 100kWh điện/tấn xi măng thì với sản lượng 72 triệu tấn XM, tổng mức thiêu thụ điện năng cho sản xuất xi măng ước khoảng 7,2 tỷ kWh điện. Ngoài ra các doanh nghiệp XM còn tiêu thụ một lượng lớn nguyên liệu như than, dầu. Vì vậy công nghệ mới này càng có ý nghĩa hơn vì sẽ giúp giảm thiểu chi phí và lượng điện năng cho việc sản xuất xi măng. Bên cạnh đó, nó còn có ý nghĩa về mặt môi trường bởi vấn đề xử lí rác thải công nghiệp và hộ gia đình hiện nay đang là một thách thức không nhỏ, nên nếu các công nghệ này được áp dụng, có thể xử lí một lượng lớn rác thải vào sản xuất xi măng.

Liệu có khả thi?

Hiện nay, với việc Chính phủ phê duyệt Chiến lược sản xuất sạch hơn trong công nghiệp đến năm 2020, tầm nhìn 2025, những giải pháp và công nghệ mới thân thiện với môi trường ngày càng trở nên quan trọng và cần thiết hơn bao giờ hết. Ngoài ra, Nghị định 21/01/NĐ-CP Quy định chi tiết và biện pháp thực hiện luật sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong các doanh nghiệp trọng điểm tiêu thụ nhiều năng lượng (1000 tấn dầu tương đương) trở lên. Theo quy định này hầu hết các doanh nghiệp xi măng đều thuộc đối tượng trọng điểm. Theo Bộ Xây dựng, định hướng trong thời gian tới là các nhà máy xi măng mới có công suất lò nung từ 2500 tấn clanhke/ngày trở lên bắt buộc phải đầu tư hệ thông thiết bị tận dụng nhiệt thừa khí thải để phát điện, trừ các nhà máy xi măng kết hợp xử lí và sử dụng chất thải công nghiệp và rác thải làm nhiên liệu để tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường.

Ở Việt Nam, Nhà máy Xi măng Kiên Lương (tên mới của Công ty Xi măng Hà Tiên 2) là đơn vị đầu tiên trong ngành Xi măng được Tổ chức phát triển nguồn năng lượng mới (NEDO) của Nhật Bản tài trợ xây dựng một trạm phát điện nhiệt khí thải công suất 2.950 KW. Kể từ khi đưa vào ứng dụng, trạm này đã chứng minh được tính hiệu quả của nó. Bên cạnh đó, Công ty Xi măng Holcim Việt Nam cũng là đơn vị tiên phong trong việc ứng dụng công nghệ cũng như tận dụng các chất thải để tái chế nguồn nhiên liệu phục vụ cho sản xuất. Công ty này vừa khởi công xây dựng trạm phát điện tận dụng nhiệt thừa khí thải công suất 6 MW với tổng vốn đầu tư 18 triệu USD tại Nhà máy Xi măng Hòn Chông, mỗi năm sản xuất ra 44 triệu KWh điện.

Với công suất đó dự kiến sẽ đáp ứng đủ lượng điện cho toàn bộ Nhà máy Xi măng Hòn Chông vận hành trong 88 ngày, tương đương với lượng điện sinh hoạt cung cấp cho 18.300 hộ gia đình trong một năm, tiết kiệm được 9.000 tấn than đá hoặc 6.450 tấn dầu HFO để sản xuất điện mỗi năm. Ngoài ra, do nhà máy nằm tại vựa lúa Đồng bằng sông Cửu Long, khu vực có nguồn trấu rất lớn nên từ năm 2004 Holcim đã tận dụng nguồn nguyên liệu này thay than để nung clanhke. Đồng thời, Nhà máy Xi măng Hòn Chông còn tận dụng nguồn nhiệt từ nhà máy xử lý chất thải nên năm 2010 đã tiết kiệm được 15,6% điện năng, dự tính năm 2011 này sẽ tiết kiệm được 18%. Như vậy, nếu mô hình này được nhân rộng trong tất cả các nhà máy xi măng trên cả nước thì sẽ tiết kiệm được rất nhiều điện cho quốc gia.

Mặc dù tận dụng nhiệt khí thải lò nung để phát điện được xem là con đường duy nhất ứng phó trong điều kiện đến năm 2015 ngành XM phải tự túc ít nhất 20% nhu cầu điện cho sản xuất, nhưng thực tế cho thấy con số ít ỏi các nhàsản xuất xi măng có đủ điều kiện triển khai đề án này trong thời điểm hiện tại. Theo tính toán, suất đầu tư cho tận dụng nhiệt khí thải để phát điện ít nhất cao gấp 1,5 – 2 lần so với việc dùng điện từ lưới điện quốc gia. Đây cũng là lý do mà các nhà máy chưa mặn mà khi đề cập vấn đề này. Tuy nhiên, không thể vì lý do đó mà né tránh việc đầu tư, bởi hệ thống này có thể giúp các dây chuyền sản xuất xi măng tiết kiệm 20 – 25% lượng điện tiêu thụ, chưa kể những hiệu ứng tích cực khác. Hơn nữa, thời gian hoàn vốn của hạng mục này chỉ khoảng 3 – 5 năm, trong khi hiệu quả kéo dài hàng chục năm. Dẫu biết rằng đầu tư một khoản tiền lớn lúc này là không dễ nhưng các nhà máy không thể không đầu tư.

Hơn nữa, xu hướng giá điện ngày càng tăng nên vấn đề tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí đầu vào là nhu cầu thiết yếu của mỗi nhà máy XM.

ximangfico.com