Hiệu quả phát điện tận dụng nhiệt khí thải trong sản xuất xi măng

Năm 2017, Tập đoàn Thành Thắng xây dựng nhà máy phát điện tận dụng nhiệt khí thải tại dây chuyền sản xuất xi măng số 2, với công suất thiết kế là 7,5 MW. Nhà máy được thiết kế và lắp đặt đồng bộ hệ thống thu hồi nhiệt dư từ nguồn khí thải sau tháp trao đổi nhiệt và nguồn khí thải sau thiết bị làm lạnh clinker của dây chuyền sản xuất clinker. Lượng nhiệt dư này sau khi được hệ thống thu hồi về sẽ nung nóng làm nước bốc hơi và làm quay turbine phát điện.

Ông Lê Xuân Nam, Trưởng phòng Năng lượng (Nhà máy xi măng Thành Thắng) cho biết: Điện sản xuất từ tận dụng nguồn nhiệt khí thải được hòa vào lưới 6kV của trạm 110 kV, sau đó cấp trở lại cho nhà máy. Lượng điện tự sản xuất ra đã đáp ứng được một phần nhu cầu sử dụng điện của nhà máy, góp phần tiết kiệm chi phí sản xuất.

Từ lợi ích này, năm 2019, Tập đoàn Thành Thắng tiếp tục xây dựng nhà máy phát điện nhiệt dư tại dây chuyền sản xuất xi măng số 3 cùng có công suất 7,5 MW. Hiện nay, tính chung cả 2 nhà máy mỗi ngày sản xuất được 160.000 kW. Sau 3 năm vận hành phát điện, đến nay những người thợ của xi măng Thành Thắng đã hoàn toàn làm chủ công nghệ tận dụng nhiệt dư. Cả hai nhà máy phát điện tận dụng nhiệt khí thải đều chạy đạt công suất thiết kế. Trong năm 2020, giá trị sản lượng điện sản xuất từ tận dụng nhiệt khí thải đạt 190 tỷ đồng. Đặc biệt rút kinh nghiệm từ hoạt động của nhà máy phát điện nhiệt dư số 1, ở nhà máy phát điện số 2 xi măng Thành Thắng đã có những cải tạo, điều chỉnh hợp lý hơn so với ban đầu nhằm tối ưu hóa sản xuất, như: các đường ống thu hồi nhiệt đã được lắp thưa hơn bảo đảm áp và vệ sinh tốt hơn; bể làm mát được làm to, rộng hơn và chìm sâu dưới đất đã bảo đảm tốt hơn chế độ làm mát cho toàn bộ hệ thống so với thiết kế ban đầu.

Tại Công ty cổ phần xi măng Xuân Thành, năm 2020, sản lượng điện sản xuất của nhà máy phát điện nhiệt dư đạt 160 triệu kW. Sau hơn một năm hoạt động nhà máy phát điện tận dụng nhiệt dư vận hành ổn định và khẳng định hiệu quả rõ rệt. Lợi ích lớn nhất là lượng điện tự sản xuất ra đã đáp ứng được khoảng trên 30% nhu cầu sử dụng điện năng cho toàn bộ nhà máy, góp phần làm giảm chi phí sản xuất và nâng cao sức cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường.

Tận dụng nhiệt dư để phát điện tại các công ty sản xuất xi măng được cho là đem lại lợi ích đa mục tiêu. Bởi nó không chỉ mang lại lợi ích về kinh tế mà còn mang lại lợi ích xã hội to lớn, nhất là trong giải quyết bài toán giảm thiểu ô nhiễm môi trường, giảm phát thải khí CO2 do không phải sử dụng nguồn nguyên liệu thứ cấp. Theo Quyết định số 56/QĐ-TTg, ngày 18/8/2020 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Chiến lược phát triển vật liệu xây dựng Việt Nam thời kỳ 2021 - 2030, định hướng đến năm 2050  thì đến hết năm 2025, có 100% các dây chuyền sản xuất xi măng công suất từ 2.500 tấn clinker/ngày trở lên phải lắp đặt và vận hành hệ thống phát điện tận dụng nhiệt khí thải. Đi cùng với tận dụng nhiệt khí thải để phát điện, các nhà máy xi măng cũng cần đáp ứng đầy đủ các chỉ tiêu về công nghệ và môi trường và phải đầu tư chiều sâu đổi mới công nghệ nhằm nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường. 

Thực hiện quyết định này, các công ty sản xuất xi măng trên địa bàn tỉnh đã và đang khẩn trương lắp đặt, đưa vào vận hành hệ thống phát điện tận dụng nhiệt khí thải. Tại Tập đoàn Thành Thắng, từ hiệu quả của nhà máy phát điện tận dụng nhiệt dư ở dây chuyền sản xuất số 2 và số 3, khi xây dựng dây chuyền sản xuất số 4 và số 5, tập đoàn thiết kế đồng bộ nhà máy phát điện tận dụng nhiệt khí thải nhằm tiết kiệm chi phí và bảo đảm kỹ thuật cao trong sản xuất. Tổng công suất phát điện tận dụng nhiệt dư của dây chuyền 4 và 5 đạt 10 MW, dự kiến cuối năm 2021 sẽ đi vào hoạt động. Ở Công ty cổ phần xi măng Xuân Thành, một nhà máy phát điện nhiệt dư mới đang được lắp đặt song hành khi xây dựng dây chuyền sản xuất số 3.

Đối với Công ty cổ phần xi măng Vicem Bút Sơn, dự án Nhà máy phát điện nhiệt dư có công suất 12 MW đang được gấp rút triển khai. Còn tại Công ty cổ phần xi măng Vissai, cho đến nay, việc lắp đặt nhà máy phát điện nhiệt dư đã cơ bản hoàn thành. Ông Phạm Việt Hưng, Giám đốc Nhà máy Vissai Hà Nam cho biết: Trong quá trình sản xuất clinker sẽ phát sinh nhiệt, gọi là nhiệt dư. Đối với nhiệt dư này nếu không có hệ thống thu hồi để tận dụng phát điện thì nó sẽ phát tán ra môi trường, gây ô nhiễm và làm cho không khí nóng lên. Thực hiện Quyết định của Thủ tướng Chính phủ, Công ty cổ phần xi măng Vissai đã thiết kế và lắp đặt hệ thống thu hồi nhiệt dư để phát điện, dự kiến sẽ đi vào hoạt động từ tháng 6/2021. Với công suất thiết kế là 7 MW, nhà máy sẽ đáp ứng được khoảng 20-25% nhu cầu sử dụng điện cho sản xuất.

Theo tổng hợp bước đầu các công ty sản xuất xi măng trên địa bàn tỉnh đầu tư xây dựng các nhà máy phát điện tận dụng nhiệt khí thải có tổng công suất khoảng 80 MW. Xi măng là ngành công nghiệp tiêu thụ điện năng rất lớn. Việc đầu tư các nhà máy phát điện tận dụng nhiệt dư trong quá trình sản xuất không những mang lại hiệu quả kinh tế lớn mà còn giúp các công ty xi măng chủ động nguồn điện trong sản xuất, tối ưu hoá thiết bị, nhanh chóng thu hồi vốn và đặc biệt hơn là còn giúp giảm áp lực thiếu điện cho cả ngành điện và toàn xã hội. Hơn nữa, trong điều kiện giá các loại nguyên liệu đầu vào như điện, than… không ngừng tăng lên, buộc các doanh nghiệp sản xuất xi măng phải tính toán, tiết kiệm tối đa các chi phí, trong đó có chi phí về nguồn điện. Do đó tận dụng nhiệt thừa để phát điện đã và đang được các doanh nghiệp xi măng tích cực triển khai thực hiện nhằm tiết kiệm điện năng cho quốc gia và bảo vệ môi trường. 

Triệu Đoàn