Bí quyết của KHD trong sản xuất xi măng bền vững

Bí quyết của KHD trong sản xuất xi măng bền vững bắt đầu từ việc giải quyết bài toán kép của nhà máy xi măng

Ngành xi măng đang phải giải quyết đồng thời hai yêu cầu tưởng như mâu thuẫn: giảm chi phí sản xuất nhưng vẫn phải đầu tư cho phát triển bền vững.

Các nhà máy vẫn phải duy trì sản lượng, chất lượng sản phẩm, khả năng vận hành và thời gian hoạt động của thiết bị. Trong khi đó, áp lực mới lại đến từ yêu cầu giảm tiêu thụ năng lượng, tăng nhiên liệu thay thế, sử dụng nguyên liệu bổ sung và giảm phát thải CO₂.

Trong tham luận mở đầu tại ACT Nov.2024, KHD cho rằng quá trình chuyển đổi không thể tách rời yêu cầu kinh doanh truyền thống. Một giải pháp giảm carbon chỉ có giá trị thực tế khi nhà máy vẫn kiểm soát được chi phí, chất lượng và độ ổn định sản xuất.

Không có một công nghệ duy nhất giải quyết toàn bộ vấn đề

Theo KHD, lộ trình giảm phát thải cần kết hợp nhiều nhóm giải pháp:

Tối ưu quy trình và nâng năng suất.
Nâng hiệu quả sử dụng điện và nhiệt.
Tăng tỷ lệ nhiên liệu thay thế.
Tăng sử dụng vật liệu bổ sung xi măng.
Giảm phát thải NOₓ và các chất ô nhiễm.
Giảm tỷ lệ clinker trong xi măng.
Thu giữ, sử dụng và lưu trữ carbon.

Mỗi nhà máy sẽ cần một thứ tự ưu tiên khác nhau. Nhà máy đang tiêu hao điện lớn tại công đoạn nghiền có thể bắt đầu bằng máy cán ép hoặc tối ưu hệ thống nghiền. Nhà máy phụ thuộc nhiều vào than có thể ưu tiên nhiên liệu thay thế. Nhà máy cần giảm hệ số clinker có thể nghiên cứu đất sét nung.

Như vậy, chuyển đổi xanh không bắt đầu bằng việc chọn thiết bị, mà bắt đầu bằng việc xác định nguồn phát thải và điểm tổn thất lớn nhất.

Hai giai đoạn đến năm 2030 và 2050

KHD chia lộ trình thành hai giai đoạn.

Giai đoạn đến năm 2030 tập trung triển khai rộng hơn các công nghệ đã được chứng minh như:

Máy cán ép tiết kiệm điện.
Pyrorotor sử dụng nhiên liệu thay thế.
Tối ưu hóa vận hành bằng dữ liệu.
Cải tạo và hiện đại hóa nhà máy.
Đất sét nung làm vật liệu bổ sung.

Giai đoạn tiếp theo hướng đến phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050, trong đó công nghệ oxyfuel và thu giữ carbon có vai trò lớn hơn.

Cách tiếp cận này cho thấy nhà máy không cần chờ đến khi công nghệ thu giữ carbon hoàn thiện mới hành động. Phần tiêu hao có thể xử lý ngay nên được triển khai trước, đồng thời chuẩn bị hạ tầng cho các công nghệ dài hạn.

Số hóa giúp biến cải tiến thành kết quả liên tục

Một phần trong chiến lược của KHD là sử dụng hệ thống tối ưu hóa theo thời gian thực để kết nối dữ liệu máy móc và dữ liệu quá trình.

Theo số liệu nhà cung cấp trình bày, các mô-đun tối ưu hóa có thể tạo ra mức cải thiện khác nhau đối với nghiền liệu, nghiền xi măng và hệ thống nung. Tuy nhiên, đây là kết quả điển hình do KHD công bố, không phải mức bảo đảm cho mọi nhà máy.

Giá trị quan trọng hơn của số hóa nằm ở khả năng phát hiện xu hướng, giữ thiết bị gần vùng vận hành tối ưu và giảm phụ thuộc vào điều chỉnh thủ công.

Nhà máy nên bắt đầu bằng một bản đồ chuyển đổi

Trước khi lựa chọn công nghệ, doanh nghiệp cần lập đường cơ sở gồm:

Tiêu hao nhiệt trên một tấn clinker.
Điện năng trên một tấn xi măng.
Hệ số clinker.
Tỷ lệ nhiên liệu thay thế.
Nồng độ NOₓ và các chất phát thải.
Tình trạng thiết bị chính.
Mức độ ổn định của sản lượng và chất lượng.
Chi phí dừng máy, bảo trì và phụ tùng.

Từ những dữ liệu này, nhà máy có thể chia dự án thành ba nhóm: việc có thể làm ngay với chi phí thấp; cải tạo trung hạn; và đầu tư chiến lược dài hạn.

Thông điệp chính của tham luận là “xi măng vượt ngoài carbon” không phải tên của một thiết bị. Đó là quá trình cải tiến từng bước, trong đó hiệu quả kinh tế và hiệu quả môi trường phải được theo dõi đồng thời.