Tận dụng nhiệt khí thải lò quay để phát điện trong sản xuất xi măng

Tính đến năm 2009, cả nước đã có 97 dây chuyền sản xuất xi măng đi vào hoạt động, với tổng công suất thiết kế là 57,4 triệu tấn. Năm 2010, dự kiến có  thêm 13 dây chuyền hoàn thành, nâng công suất lên 11,7 triệu tấn. Đến năm 2011, có thêm 12 dây chuyền mới đi vào hoạt động, công suất dự kiến tăng thêm 9,36 triệu tấn.

Lò hơi tận dụng nhiệt thừa tại nhà máy xi măng Hà Tiên 2

Trong những năm qua mặc dù ngành sản xuất Xi măng đã có những bước tiến đột phá về công nghệ cũng như quy mô sản xuất tuy nhiên có một thực tế là vấn đề sử dụng và tái sử dụng năng lượng vẫn chưa được khai thác triệt để. 

Để giải quyết vấn đề trên, ngay từ cuối năm 1997, Tổng Công ty Xi măng Việt Nam đã quan tâm tiếp cận với công nghệ nghệ tận dụng nhiệt khí thải lò quay để phát điện sử dụng trong Nhà máy Xi măng, tiết kiệm điện năng mua từ các nhà máy nhiệt điện do Bộ KHCN-MT, Bộ Xây dựng, tổ chức NEDO xúc tiến giới thiệu. Sau 1 thời gian khảo sát, đầu năm 2008 Công ty xi măng Hà Tiên 2 đã được chọn để thực hiện dự án mẫu “Giảm tiêu thụ điện năng trong Nhà máy xi măng”.

Ngành công nghiệp tiêu hao năng lượng 

Xi măng là  ngành công nghiệp then chốt góp phần vào công cuộc xây dựng cơ sở hạ tầng, thúc đẩy sự  nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Tuy  nhiên đây cũng là ngành sản xuất tiêu hao năng lượng lớn đồng thờií gây ảnh hưởng lớn tơí môi trường và cảnh quan xung quanh. Sử dụng và tái sử dụng năng lượng đang là vấn đề được các nhà khoa học, nhà đầu tư trong lĩnh vực sản xuất xi măng rất quan tâm. 

Ông Trần Văn Huynh, Chủ tịch Hội Vật liệu xây dựng cho biết, ngành công nghiệp xi măng Việt Nam hiện đang sử dụng một lượng điện rất lớn. Để sản xuất ra mỗi tấn xi măng, phải tiêu hao trên 100 KWh điện. Đến năm 2010, khi sản lượng xi măng của Việt Nam đạt 50 triệu tấn thì sẽ tiêu tốn trên 5 tỉ KWh. 

Công nghệ  sản xuất xi măng hiện nay sử dụng nguồn năng lượng chính là than và điện. Trong quá trình sản xuất, một lượng nhiệt khí thải và bụi khá  lớn đã thải ra làm ô nhiễm môi trường, lãng phí năng lượng, lãng phí nguồn tài nguyên và giảm hiệu quả đầu tư.

 

Tuốc bin phát  điện 3000 kW tận dụng nhiệt thừa tại nhà  máy XM Hà Tiên 2

Khi tất cả các dây chuyền xi măng lò quay hệ khô của Việt Nam được trang bị hệ thống phát điện tận dụng nhiệt khí thải, thì công suất tổng các trạm phát điện khoảng 200 MW, phát ra một lượng điện chiếm 25% lượng điện tiêu thụ từ lưới điện. Đây là con số khá lớn đối với 1 ngành công nghiệp có suất tiêu hao năng lượng lớn. Tận dụng được nguồn điện đó, bài toán năng lượng trong các nhà máy xi măng sẽ được  giải quyết đáng kể, không chỉ mang tới lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường. 

Theo tính toán của ông Huynh, 1 tấn khí thải có thể  sản xuất ra 3-4 KWh điện. Nếu tất cả các nhà  máy sản xuất xi măng của Việt Nam đều tận dụng nhiệt thải của lò nung clinker để phát điện thì  đến năm 2010, sản lượng điện do các nhà máy xi măng cung cấp sẽ đạt khoảng 1,5 tỉ KWh điện. 

Hiện công nghệ tận dụng nhiệt khí thải phát điện là biện pháp tiết kiệm điện năng trong ngành công nghiệp xi măng đang rất được quan tâm ở  Việt Nam. Trước đó, trên thế giới đã có  nhiều nước lắp đặt trạm phát điện khí  thải vào dây chuyền xi măng. Trong đó, Nhật Bản là quốc gia đi đầu trong khu vực Châu Á về công nghệ này khi nghiên cứu và chế tạo thành công các lò hơi tận dụng nhiệt khí thải và các tuốc bin sử dụng hơi nước. 

Hiệu quả  TKNL 

Sau 4 năm khởi công xây dựng và qua giai đoạn chạy thử có tải, 26/03/2002 công nghệ tận dụng nhiệt khí thải lò quay để phát điện chính thức được đưa vào sử dụng tại Nhà máy xi măng Hà Tiên 2, bước đầu cho thấy hiệu quả cao về kinh tế và môi trường.

Đến năm 2009, qua 7 năm hoạt động, trạm phát điện nhiệt khí thải tại Nhà máy xi măng Hà Tiên 2 đã phát ra 105 triệu kWh, mang lại lợi ích rõ rệt trên các phương diện kinh tế xã hội, tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường, làm giảm đáng kể giá thành sản xuất xi măng, hệ thống thiết bị của trạm phát điện làm việc ổn định, không ảnh hưởng tới sản xuất xi măng.

Giải thích về nguyên l‎ý  hoạt động của của công nghệ tận dụng nhiệt khí thải phát điện tại Công ty Hà Tiên 2, ông Đỗ Cao Dương, Trưởng phòng Kỹ thuật Tổng Công ty Công nghiệp xi măng Việt Nam cho biết, khí thải từ lò quay có nhiệt độ từ 350°C đến 380°C được dẫn vào nồi hơi thực hiện trao đổi nhiệt tạo ra hơi quá nhiệt. Dùng hơi quá nhiệt quay turbine dẫn động máy phát điện. Phần khí sau khi đã qua trao đổi nhiệt còn khoảng 230°C được đưa về sấy liệu cho máy nghiền bột sống.  

Như vậy ngoài việc tận dụng được phần nhiệt lượng dư  để phục vụ cho tạo hơi nước chạy máy phát điện, hệ thống còn giúp giảm nhiệt độ khí vào máy nghiền và lọc bụi.

Chỉ  tính riêng từ tháng 3/2002 đến10/2006 công nghệ trên đã cung cấp được tổng lượng điện gần 72 triệu Kwh cho các dây chuyền sản xuất tại Công ty xi măng Hà Tiên 2. Không chỉ tiết kiệm điện năng, tính  từ 7/2004 đến 10/2006 Công ty còn tiết kiệm được trên 2,1 triệu lít dầu ADO.  

Theo đánh giá của Hội Vật liệu xây dựng, đây là là  phương pháp dễ áp dụng cho các nhà máy sản xuất xi măng tại Việt Nam tuy nhiên do công suất phát huy phụ thuộc hoàn toàn vào lượng nhiệt thừa thu được từ lò nung nên các nhà máy khi áp dụng cần xem xét tổng hợp, tính toán chính xác nhiều nhân tố liên quan như dây chuyền công nghệ, bố trí mặt bằng, kết cấu cung cấp và phân phối điện, thiết bị cấp nước.