Báo cáo tóm tắt kết quả Benchmarking năng lượng trong ngành sản xuất xi măng tại Việt Nam

Ngành công nghiệp xi măng ở Việt Nam đã phát triển được hơn 100 năm, từ năm 1899 nhà máy xi măng lò nung thẳng đứng đầu tiên đã được xây dựng tại Hải Phòng. Kể từ ngày thống nhất năm 1975, Chính phủ quyết định đầu tư thêm nhà máy xi măng với công suất cao hơn để đáp ứng nhu cầu tái thiết đất nước. Đến năm 2017, đã có 84 lò quay clinker hoạt động tại Việt Nam đóng góp 2% vào GDP và 6% cho tổng sản lượng công nghiệp.

Dữ liệu sản xuất của ngành xi măng trong năm 2017 được tổng hợp như dưới đây:

Tổng công suất thiết kế: 97.910.000 tấn xi măng / năm (VNCA, 2018)

Tổng sản lượng xi măng sản xuất: 85.215.141 tấn xi măng (VNCA, 2018)

Tổng công suất lắp đặt của clinker: 268.650 tấn clinker / ngày (VNCA, 2018)

Việt Nam là một trong những nước tiêu dùng và sản xuất xi măng hàng đầu trên toàn thế giới. Đến cuối năm 2017, các nhà máy xi măng đang hoạt động đã sản xuất khoảng 85,2 triệu tấn, trong đó, 70% là tiêu thụ nội địa và 30% là xuất khẩu (VNCA, 2018). Xuất khẩu đang tăng nhanh. Năm 2017, xuất khẩu 4,9 triệu tấn xi măng và 16,1 triệu tấn clanhke. Hầu hết các sản phẩm đã được xuất khẩu dưới dạng clinker và người mua chính là từ Bangladesh, Philippines, Trung Quốc và Đài Loan, trong số đó, Bangladesh là thị trường lớn nhất với 8 triệu tấn (50% tổng khối lượng xuất khẩu).

 Quá trình phát triên của ngành sản xuất xi măng tại Việt Nam giai đoạn 2000-2017 (MOC, VNCA)

Có ba loại sở hữu trong lĩnh vực xi măng: a) Doanh nghiệp vốn nhà nước; b) Doanh nghiệp tư nhân; và c) Các công ty liên doanh với nước ngoài, được chia sẻ giữa một đối tác Việt Nam (thường là VICEM) và các đối tác quốc tế. Trong đó:

Doanh nghiệp vốn nhà nước VICEM: Sở hữu 10 công ty xi măng, đóng góp cổ phần vào 5 công ty liên doanh, chiếm 33% công suất lắp đặt toàn ngành; chiếm 35% thị phần tiêu thị nội địa

Doanh nghiệp tư nhân: Chiếm 37% thị phần nội địa; các tập đoàn tư nhân lớn như Vissai, Xuân Thành sở hữu nhiều nhà máy xi măng

Công ty Liên doanh với nước ngoài: Chiếm 28% thị phần nội địa; gồm 7 công ty

               

                                Thị phần ngành xi măng trong nước, Nguồn: VNCA, 2017

Trong năm 2015, tổng tiêu thụ than cho ngành công nghiệp 17,696 triệu tấn, trong đó riêng ngành xi măng tiêu thụ khoảng 12,8%; Tổng tiêu thụ điện cho ngành công nghiệp 77.063 GWh, trong đó ngành xi măng chiếm gần  5% tiêu thụ toàn ngành công nghiệp.

Về Phát thải khí nhà kính, tổng phát thải KNK của Việt Nam 293,2 triệu tấn CO2 - không tính lĩnh vực LULUCF; Về Phát thải khí nhà kính, tổng phát thải KNK của Việt Nam 293,2 triệu tấn CO2 - không tính lĩnh vực LULUCF tổng phát thải của quốc gia, chủ yếu do 2 nguồn:

Phát thải do quá trình công nghiệp: CaCO3 + Nhiệt = CaO + CO2: khoảng 28 triệu tấn CO2

Phát thải do sử dụng nhiên liệu và tiêu thụ điện của ngành xi măng: 18 triệu tấn CO2

Trong hầu hết các nhà máy sản xuất xi măng năng lượng tiêu thụ chính là điện, than và các loại dầu FO và DO (thường được sử dụng đốt bổ sung), qua thực tế khảo sát tại các nhà máy sản xuất cho thấy cơ cấu sử dụng các loại năng lượng khá điển hình đối với mỗi loại công nghệ/dây chuyền sản xuất xi măng khác nhau.

                                   

                                 Cơ cấu tiêu thụ năng lượng trong nhà máy sản xuất xi măng

Biểu đồ cho thấy than và điện là nguôn năng lượng chủ yếu cho việc sản xuất xi măng, trong khi các loại dầu FO& DO chỉ là nguồn phụ trợ. Có đến 80 ÷ 85% nguồn năng lượng được sử dụng cho sản xuất xi măng được cung cấp bởi nguồn than và chỉ 15 ÷ 20% từ điện năng, với lượng rất nhỏ nhiên liệu dầu DO đốt phụ trợ.

Cơ cấu tiêu thụ điện năng của các dây chuyền sản xuất clanhke/xi măng là khá tương đồng với chủ yếu nguồn tiêu thụ điện năng từ khu vực nghiền xi măng và nghiền nguyên liệu tiếp đến là khu vực lò nung chiếm hơn 90% tổng lượng điện năng tiêu thụ cho sản xuất xi măng.

                                   

                                Cơ cấu tiêu thụ điện năng trong nhà máy sản xuất xi măng

Thông qua các dòng năng lượng trong nhà máy xi măng, sơ đồ dưới đây thể hiện giản đồ Sankey năng lượng tiêu thụ điển hình của nhà máy sản xuất xi măng.

                                      

                               Giản đồ năng lưng tiêu thụ điển hình của nhà máy xi măng

Chi phí năng lượng chiếm khoảng 45%-50% trên tổng giá bán ra của xi măng, trong đó chi phí điện năng chiếm 15%-17%; chi phí than chiếm khoảng 30%-32%. Chỉ tính riêng clinker, chi phí than chiếm khoảng 40% giá thành bán ra của clinker.

Trình độ công nghệ của các nhà máy xi măng tại Việt Nam:

Đối với sản xuất clinker, các nhà máy đều sử dụng lò quay và tháp tiền nung, tiền canxi hoá (PHPC);

Đối với công đoạn nghiền xi măng, có hai công nghệ phổ biến là nghiền đứng và nghiền bi;

Hệ thống thu hồi nhiệt thải (hệ thống WHR): Mặc dù có quy định bắt buộc nhưng đến nay chỉ có 1 số ít nhà máy đã lắp đặt.

Mức tiêu hao năng lượng nhiệt cho quy trình sản xuất clinker: Từ 3.200-4.552 MJ/tấn clinker (khoảng từ 764 kcal-1.058 kcal/tấn clinker).

                                     

                                               Suất tiêu hao nhiệt để sản xuất ra clinker

Nếu so sánh với các nước trong khu vực Châu Á Thái Bình Dương, suất tiêu hao nhiệt năng của Việt Nam cao hơn khoảng 9% ( Việt Nam là 3.715MJ so với khu vực là 3.380 MJ).

Trên cơ sở số liệu cung cấp của các nhà máy phục vụ công tác phân tích đánh giá định mức tiêu hao năng lượng, và kết quả kiểm toán năng lượng tại các nhà máy điển hình, dưới đây là danh mục các giải pháp tiết kiệm nhiệt năng trong nhà máy xi măng.

Stt

Giải pháp tiết kiệm năng lượng

Tiềm năng tiết kiệm nhiệt

Thời gian triển khai

Trung hạn

(<5 năm)

Dài hạn

(> 5 năm)

1

Trích gió nóng sấy than

0,3%

x

 

2

Ứng dụng sản phẩm công nghệ mới E-Plus làm phụ gia cho các lò đốt than (Nano-enzyme G5CC93)

1,5%

x

 

3

Cải tạo thay thế vòi đốt

0,5%

x

 

4

Cải tạo, nâng cấp calciner & preheater

0,5%

x

 

5

Thu hồi nhiệt thải để phát điện

4,39%

 

x

6

Giảm thất thoát nhiệt trong tháp trao đổi nhiệt

0,4%

x

 

7

Tận dụng khí thải từ hệ thống làm mát clinker cấp cho lò quay

0,2%

x

 

8

Đốt vỏ bã điều thay thế cho một phần than cám

0,5%

x

 

9

Xây dựng hệ thống ISO 50001 để kiểm soát mức tiêu thụ năng lượng

1,0%

x

 

10

Giảm tỷ lệ clinker/xi măng

1,0%

x

 

11

Tăng tỷ lệ sử dụng tro, xỉ trong xi măng (kết hợp công nghệ nghiền/phối trộn riêng)

0,5%

x

 

12

Nâng cấp hệ thống điều khiển (tối ưu hóa quá trình)

0,56%

x

 

13

Cải thiện đặc tính nung của nguyên liệu bằng các phụ gia khoáng hóa

1,0%

 

x

Giải pháp tiết kiệm Nhiệt năng trong nhà máy sản xuất xi măng

Có khoảng 13 giải pháp tiết kiệm năng lượng tiềm năng có thể thực hiện, tương đương với lượng tiết kiệm là 12,35%. Tiềm năng tiết kiệm nhiệt năng của hệ thống WHR là hơn 4%.

Mức tiêu hao năng lượng điện năng của các nhà máy sản xuất Xi măng: Từ 77,3 kWh/tấn xi măng đến 108 kWh/tấn xi măng.

                                           

                                                         Suất tiêu hao điện năng để sản xuất xi măng

Với hệ thống WHR lắp đặt tại nhà máy, có thể giảm lượng điện phải mua từ lưới điện quốc gia. Đối với 3 nhà máy đã lắp đặt hệ thống WHR trong cơ sở dữ liệu, các thông số sau có thể tính toán:

    • Sản lượng điện phát từ hệ thống WHR;
    • Đóng góp của sản lượng điện từ hệ thống WHR vào tổng mức tiêu thụ của nhà máy;
    • Điện năng mua từ lưới.

STT

Mức tiêu hao điện năng (kWh/tấn xi măng)

Sản lượng điện của hệ thống WHR (MWh)

Sản lương điện tạo ra từ WHR trên tấn xi măng (kWh/ton of cement)

% đóng góp vào tổng mức tiêu thụ của nhà máy

Công suất hệ thống WHR

Mức tiêu thụ điện năng từ lưới (kWh/ton of cement)

1

77

36.248

16,81

22%

6MW

60,18

2

85

84.120

19,99

24%

13,5MW

65

3

91

21.024

5,34

6%

3MW

85,65

Tiềm năng tiết kiệm từ hệ thống tận dụng nhiệt thải phát điện

Có thể thấy, sau khi lắp đặt hệ thống WHR có thể giúp nhà máy giảm từ 6%-24% tổng điện năng tiêu thụ.

Nếu so sánh với các nước trong khu vực Châu Á Thái Bình Dương, Việt Nam có mức tiêu hao điện năng trung bình tương đương với mức của khu vực.

Region

1990

2000

2010

2015

2016

Africa

118

108

97,4

95,5

98

Asia (n.e.c.) + Oceania

124

126

101

89,3

96,2

Brazil

113

109

110

108

109

Central America

122

109

112

108

105

China + Korea + Japan

103

109

103

91,1

103

CIS

127

148

131

123

119

Europe

115

108

114

115

117

India

100

98,2

90,3

81,5

75

Middle East

142

102

103

99,2

98,6

North America

146

136

135

132

135

South America ex. Brazil

104

101

108

95,1

92,8

So sánh mức tiêu hao điện năng của Việt Nam với các quốc gia trong khu vực

Trên cơ sở số liệu cung cấp của các nhà máy phục vụ công tác phân tích đánh giá định mức tiêu hao năng lượng, và kết quả kiểm toán năng lượng tại các nhà máy điển hình, dưới đây là danh mục các giải pháp tiết kiệm điện năng trong nhà máy xi măng.

Stt

Giải pháp tiết kiệm năng lượng

Tiềm năng tiết kiệm điện

Thời gian triển khai

Trung hạn
(<5 năm)

Dài hạn

(> 5 năm)

1

Lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời để phát điện

2,0%

x

 

2

Sử dụng công nghệ nghiền đứng thay cho nghiền bi

5,26%

x

 

3

Đầu tư lắp đặt các biến tần cho các động cơ hoạt động non tải

2,0%

x

 

4

Xây dựng hệ thống ISO 50001 để kiểm soát mức tiêu thụ năng lượng

3,5%

x

 

5

Quản lý công nghệ và quản lý quy trình sản xuất

2,0%

x

 

6

Tiến hành các biện pháp bảo trì bảo dưỡng ngăn ngừa

0,5%

x

 

7

Cải tạo hệ thống làm mát clinker

0,3%

x

 

8

Cải tạo hệ thống máy nén khí

0,25%

x

 

9

Thay thế động cơ có công suất phù hợp và động cơ hiệu suất cao

0,25%

x

 

10

Thay thế điều hòa cục bộ bằng hệ thống điều hòa trung tâm cho tòa nhà điều khiển

0,25%

x

 

11

Thay thế hệ thống chiếu sáng hiệu suất cao

0,02%

x

 

12

Giảm tỷ lệ clinker/xi măng

1,0%

x

 

Giải pháp tiết kiệm Điện năng trong nhà máy sản xuất xi măng

Có khoảng 12 giải pháp tiết kiệm điện năng tiềm năng có thể thực hiện, tương đương với lượng tiết kiệm là 17,33%.

Phần lớn các nhà máy nằm trong khoảng tiêu thụ từ 3650-4125 MJ/tấn clinker. Mức tiêu thụ trung bình thể hiện đường trung bình của nhanh. Có 21 cơ sở sản xuất xi măng nằm trên mức này, đóng góp khoảng 50% sản lượng của toàn nnh. Từ đó, ngành đề ra mức tiêu hao năng lượng và điện năng cho các giai đoạn tiếp theo như sau:

Chỉ số (Đơn vị)

Giai đoạn đến 2025

Giai đoạn 2025-2030

Mức tiêu hao nhiệt năng (MJ/tấn clinker)

 

% tiết kiệm

3.512

3.354

6,5% (tương đương 5,3% tổng NL)

10,0% (tương đương 8,2% tổng NL)

Mức tiêu hao điện năng (kWh/tấn xi măng)

 

% tiết kiệm

85,12

81,60

12,1% (tương đương 2,2% tổng NL)

14,94 % (tương đương 2,69 % tổng NL)

Tổng tiềm năng tiết kiệm nhiệt năng và điện năng

7,5%

10,89%

 Trung tâm KC&XTTM

 

 

Tin liên quan