Tiết kiệm năng lượng xi măng với cải tạo lò nung, máy nghiền

Cải tạo lò nung và máy nghiền xi măng giúp dây chuyền vẫn hoạt động nhưng chưa chắc đã tối ưu theo yêu cầu hiện nay

Nhiều dây chuyền xi măng được xây dựng qua các thời kỳ khác nhau. Thiết bị có thể vẫn vận hành ổn định nhưng mức tiêu hao nhiệt, điện năng và chi phí bảo trì không còn phù hợp với yêu cầu sản xuất hiện nay.

Việc cải tạo không đơn thuần là thay một thiết bị cũ bằng thiết bị mới. Nhà máy cần đánh giá toàn bộ mối quan hệ giữa tháp trao đổi nhiệt, lò phân hủy, lò quay, hệ thống làm nguội, máy nghiền, quạt và hệ thống vận chuyển.

Một thay đổi tại tháp trao đổi nhiệt có thể ảnh hưởng đến nhiệt độ khí dùng để sấy nguyên liệu. Tương tự, việc thay đổi máy nghiền có thể làm thay đổi hình dạng hạt, lượng nước tiêu chuẩn và đặc tính của xi măng thành phẩm.

Tháp trao đổi nhiệt 6 cấp có tiết kiệm hơn 5 cấp?

Trong phần giải đáp sau hội thảo, CHOPE đưa ra ví dụ với dây chuyền clinker 5.000 tấn/ngày. Theo tính toán của doanh nghiệp, tháp trao đổi nhiệt 6 cấp có chi phí xây dựng cao hơn tháp 5 cấp khoảng 1,1 triệu USD, nhưng có thể giảm tiêu hao nhiệt khoảng 25 kcal/kg clinker. Với các giả định về giá than và số ngày vận hành do CHOPE sử dụng, thời gian thu hồi phần vốn tăng thêm được ước tính khoảng 1,5 năm.

Lợi ích của tháp 6 cấp đến từ việc tận dụng nhiệt tốt hơn, khiến nhiệt độ khí đầu ra thấp hơn. Tuy nhiên, nhiệt độ khí giảm cũng đặt ra câu hỏi liệu có đủ nhiệt để sấy nguyên liệu trong máy nghiền hay không.

CHOPE cho rằng nhiệt độ khí đầu ra khoảng 260–280°C vẫn đáp ứng phần lớn điều kiện nguyên liệu tại Việt Nam. Khi độ ẩm nguyên liệu thường xuyên từ 6% trở lên, nhà máy cần đánh giá lại phương án hoặc sử dụng thiết kế có khả năng chuyển đổi giữa chế độ 5 cấp và 6 cấp. Đây là ví dụ cho thấy công nghệ tiết kiệm hơn chưa chắc phù hợp với mọi nguồn nguyên liệu.

Máy nghiền đứng hay tiền nghiền kết hợp nghiền bi?

CHOPE cũng so sánh hai phương án nghiền xi măng.

Máy nghiền đứng có ưu điểm là dây chuyền gọn, ít thiết bị và thuận tiện trong quản lý. Tuy nhiên, theo nhận định của doanh nghiệp, hạt xi măng sau nghiền có xu hướng phẳng hơn và lượng nước tiêu chuẩn có thể cao hơn, ảnh hưởng đến khả năng chấp nhận của một số nhóm khách hàng.

Phương án sử dụng máy nghiền đứng để tiền nghiền, sau đó hoàn thiện bằng máy nghiền bi, hướng tới kết hợp ưu điểm của hai công nghệ. Phần vật liệu thô và trung bình quay lại máy nghiền đứng, vật liệu mịn được đưa vào máy nghiền bi, còn phần siêu mịn có thể được tách làm thành phẩm. CHOPE cho rằng cách bố trí này có thể nâng sản lượng, giảm điện năng và cải thiện hình dạng hạt xi măng.

Không có một phương án nghiền tốt nhất cho tất cả nhà máy. Việc lựa chọn còn phụ thuộc vào loại xi măng sản xuất, đặc tính nguyên liệu, yêu cầu thị trường, nguồn nhiệt sấy và hệ thống thiết bị hiện hữu.

Tiết kiệm năng lượng phải được đo bằng cả hệ thống

Cải tạo một thiết bị có thể giảm tiêu hao tại chính công đoạn đó nhưng lại làm tăng tải ở công đoạn khác. Vì vậy, trước khi đầu tư, nhà máy cần xác lập đường cơ sở về điện năng, nhiệt năng, sản lượng, chất lượng clinker và chi phí bảo trì.

Sau cải tạo, các chỉ số phải được đo lại trong điều kiện vận hành tương đương. Cách đánh giá này giúp xác định mức tiết kiệm thực tế, thay vì chỉ dựa vào công suất thiết kế hoặc số liệu lý thuyết của thiết bị.

Tham luận của CHOPE tại ACT.2024 cho thấy dư địa tiết kiệm năng lượng có thể nằm ngay trong dây chuyền hiện hữu. Vấn đề quan trọng là xác định đúng điểm nghẽn và tránh cải tạo riêng lẻ thiếu tính đồng bộ.