Công nghệ đốt rác trong sản xuất xi măng hiện nay

Sản xuất xi măng cần một nguồn nhiên liệu cực lớn trong khi đó các loại nguyên liệu truyền thống đang trên đà cạn kiệt. Để giải quyết tình trạng này, một số nhà khoa học đã tìm kiếm nguồn nguyên liệu mới có thể thay thế lâu dài trong hoạt động sản xuất xi măng, đó là chất thải rắn.

Hiện nay chất thải rắn trong sinh hoạt phát sinh từ các đô thị ngày càng gia tăng, đa dạng về thành phần và tính độc hại đang gây nhiều tác động tiêu cực đến môi trường và chất lượng cuộc sống của người dân thành thị. Chính vì vậy chúng cần được thu gom và xử lý đúng cách.

Việt Nam là một trong những quốc gia tăng trưởng nhanh nhất về sản xuất xi măng và cũng là nước xuất khẩu xi măng hàng đầu Thế giới. Tuy nhiên, đây là ngành sản xuất luôn được cảnh báo về các nguy cơ ảnh hưởng đến môi trường. Trăn trở để phát triển công nghệ sản xuất với mục tiêu tiết kiệm tài nguyên, bảo vệ môi trường thì điều mà ngành xi măng cần là một cơ chế chính sách đồng bộ hỗ trợ cho các ý tưởng sáng tạo.  

Ở nước ta hiện nay, phần lớn rác thải thu gom được vẫn đang xử lý theo kiểu truyền thống là: chôn lấp, đếm tấn lấy tiền xử lý từ ngân sách. Như vậy, vừa lãng phí tài nguyên, lại tốn kém tiền của và gây ô nhiễm môi trường.

TS. Hoàng Dương Tùng, nguyên Phó tổng cục trưởng Tổng cục Môi trường, Bộ Tài nguyên và Môi trường cho biết, hiện nay, có nhiều giải pháp xử lý rác thải rất khoa học, tận dụng tái chế tài nguyên, mang lại nguồn lợi lớn cho xã hội, lại giảm ô nhiễm môi trường. Thực tế, nhiều nước trên Thế giới đã làm, cho hiệu quả tốt như nhà máy đốt rác phát điện, xử lý rác thải trong lò đốt của nhà máy sản xuất xi măng, luyện thép, rác thải làm đầu vào trong nhà máy sản xuất phân bón… 

Đầu năm 2020 vừa qua, Tổng Công ty Xi măng Việt Nam (Vicem) cùng Tập đoàn FLSmidth (Đan Mạch) ra tuyên bố chung về phát minh thế hệ công nghệ mới ngành xi măng "Zero emission – natural cycle" (Không phát thải - tuần hoàn tự nhiên). Mục tiêu của việc hợp tác là để triển khai các công nghệ giúp giảm triệt để khí thải nhà kính, phát minh giải pháp sử dụng nhiên liệu thay thế và cải thiện chất lượng không khí. Một trọng tâm chính thu hút sự chú ý là việc sử dụng nguồn chất thải đô thị và các chất thải khác làm nguồn nhiên liệu thay thế, nhờ đó ngăn ngừa ô nhiễm không khí từ việc đốt chất thải. Thực tế, đến nay, ứng dụng công nghệ tại Vicem liên quan đến nhiên liệu thay thế bước đầu đã có kết quả. Dự kiến đến cuối năm 2020 Vicem sẽ có báo cáo Thủ tướng kết quả của việc thay thế nhiên liệu này.

Hiện nay, giai đoạn 1 đã bước đầu hoàn thành, đây là giai đoạn thay một phần các nhiên liệu truyền thống trong sản xuất xi măng bằng rác thải công nghiệp, rác làng nghề. Vicem là doanh nghiệp Nhà nước chiếm gần 34% thị phần trong nước và đảm nhận vai trò là nòng cốt của ngành xi măng Việt Nam. Vicem luôn nỗ lực nghiên cứu, đổi mới, áp dụng khoa học kỹ thuật trong sản xuất kinh doanh; hợp tác với nhiều hãng sản xuất chế tạo dây chuyền thiết bị sản xuất xi măng hàng đầu trên Thế giới. Từ trước tới nay, sản xuất xi măng truyền thống dùng nhiên liệu là than, dầu nay được thay bằng rác thải vừa giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí nguyên vật liệu, vừa làm sạch môi trường, giảm bức xạ nhiệt mà chất lượng xi măng sản xuất ra không bị ảnh hưởng

Nhà máy xi măng VICEM Bút Sơn

Ngành xi măng Việt Nam đã có nhiều biện pháp công nghệ được áp dụng, tuy nhiên, các phương pháp này đều tồn tại nhược điểm là chưa tiêu hủy hoàn toàn, còn làm ảnh hưởng vệ sinh môi trường và sức khỏe cộng đồng. Một phương pháp mới được các nhà khoa học Nhật Bản sáng chế có tên là công nghệ CKK (Cement Kiln Kawasaki) đã xử lý triệt để rác thải rắn sinh hoạt mà không cần phải dùng tới nguyên liệu trung gian.

Điểm nổi bật trong công nghệ này là phải phối kết hợp với hệ thống lò nung sản xuất clinker trong công nghiệp sản xuất xi măng. Bởi nhiệt độ trong các buồng chính của lò này lên tới 1450oC, tại buồng phụ là 1100oC sẽ làm các chất độc hại trong chất thải rắn bao gồm cả Dioxin được phân hủy hoàn toàn. Nhờ sự kết hợp này, ngành công nghiệp sản xuất xi măng đã tìm ra được một nguồn năng lượng mới thay thế, góp phần tăng năng suất sản xuất cũng như có thể hạ giá thành sản phẩm.

Công nghệ khí hóa rác thải rắn sinh hoạt CKK đã biến đổi rác thải thành năng lượng dạng khí cao cấp vào caciner của lò nung, thay thế một phần cho nhiên liệu cho sản xuất clinker góp phần nâng cao chất lượng của clinker.

Rác thải rắn sinh hoạt được thu gom từ các khu tập kết rác, vận chuyển và đổ trực tiếp vào boongke chứa rác của nhà máy khí hóa. Tại đây rác thải được xử lý theo một quy trình nghiêm ngặt để tạo ra lượng nhiệt ra khỏi lò khí hóa vừa đủ cho quá trình sản xuất xi măng.

Chất thải của rác sau khi đã qua quá trình khí hóa được thu hồi từ đáy lò có khoảng 20 - 30% (tùy theo loại rác sử dụng) gồm các thành phần như tro xỉ, phi kim loại (gạch, ngói, đất, đá), sắt, thủy tinh,… đều được phân loại riêng rẽ.  Một máy tách kim loại được lắp đặt sẵn để phân tách nguyên liệu này mang đi tái chế. Lượng tro xỉ và phi kim còn lại sẽ được tận dụng như là một thành phần của nguyên liệu thô trong sản xuất xi măng. Cát ở đáy lò cũng được thu hồi, phân loại và đưa trở về lò khí hóa rác.

Khi hoàn thành quá trình khí hóa trong lò, nhiệt độ khí đi ra khỏi lò vào khoảng 530oC được bơm sang buồng đốt phụ calciner của hệ thống lò nung clinker. Ở đây, khí này kết hợp với không khí có oxy tại calciner sẽ bắt cháy và cung cấp nhiệt lượng thay thế cho than đang được sử dụng để sản xuất xi măng.

Để phòng ngừa khí hóa từ các chất thải rắn sinh hoạt chứa lượng chất độc ảnh hưởng tới chất lượng xi măng như alkali, chlorine,… người ta đã trang bị thêm hệ thống kích kiềm. Hệ thống này sẽ làm công đoạn trích khí tại đầu lò đưa qua thiết bị làm lạnh và cyclone lắng thu hồi kiềm ở thể rắn.

Công nghệ mới này theo tính toán thực tế của Tập đoàn công nghiệp nặng KAWASAKI – Nhật Bản đã tiết kiệm được lượng than khoảng 3 -10% sử dụng trong quá trình sản xuất xi măng. Tỷ lệ này phụ thuộc phần lớn vào yếu tố: lượng nhiệt trị trung bình của rác thải rắn sinh hoạt, công suất của nhà máy khí hóa rác và hệ thống lò nung clinker.

Tại Nhà máy Xi măng Bút Sơn hiện nay, áp dụng công nghệ đốt 2 lò khoảng 10 tấn mỗi ngày, tính ra khoảng 100.000 tấn/năm, bức xạ giảm được 1,5oC; ở TP.HCM thì khoảng 120.000 tấn, giảm được 2,5oC bức xạ nhiệt. Công ty Xi măng Vicem Hoàng Thạch là một trong ba đơn vị thành viên của Vicem thực hiện Chương trình thử nghiệm xử lý rác thải, bùn thải, đang phải mua bùn thải của nhà máy Xử lý nước thải làng nghề Phong Khê (Bắc Ninh) để thay thế một phần nguyên liệu sét. Tuy nhiên, theo Vicem, trong quá trình triển khai Chương trình thử nghiệm đồng xử lý, có một số khó khăn, bất cập như chất thải tại Việt Nam hiện gần như chưa được thu gom, phân loại, sơ chế, nhất là chất thải sinh hoạt. Do vậy, rất khó khăn cho việc đồng xử lý. Theo các doanh nghiệp, có thể chủ động về công nghệ, con người để dùng nguồn rác thải sản xuất xi măng, nhưng cái khó đang ở cơ chế, chính sách.

Tại các nước khác, doanh nghiệp xi măng đi thu gom, xử lý rác được trả tiền, còn ở Việt Nam thì phải đi mua, thậm chí nhiều nơi muốn mua cũng không được. Thời gian vừa qua, nhiều chính sách để hỗ trợ cho các doanh nghiệp đầu tư vào khoa học công nghệ được đưa ra, như luật Công nghệ cao, Chương trình quốc gia về phát triển công nghệ cao đến năm 2020... Điểm chung của những chính sách này là hỗ trợ, ưu đãi nhất định, tạo điều kiện cho ứng dụng công nghệ cao của doanh nghiệp.

Tuy nhiên, với doanh nghiệp Nhà nước, khi làm trực tiếp sẽ có nhiều vấn đề. Hiện nay đã có cơ chế đồng xử lý, nhưng cần cụ thể, rõ ràng hơn để khuyến khích các bên tham gia. Cần tầm nhìn trên góc độ lợi ích quốc gia, không của riêng ai; và khuyến khích kinh tế tuần hoàn. Theo Vicem, đề xuất cần có cơ chế công khai, minh bạch để giúp các doanh nghiệp có ý thức ứng dụng công nghệ vào sản xuất, giảm thiểu ô nhiễm môi trường như Vicem giảm được chi phí biến đổi, có thể tiến hành đấu thầu nguyên, nhiên liệu thay thế.

Ngành công nghiệp xi măng Việt Nam đang ngày càng phát triển với một số lượng lớn các nhà máy, trạm nghiền và đã đến lúc các nhà sản xuất xi măng, quản lý môi trường, quản lý xã hội cần nhìn nhận vấn đề đốt rác thải trong lò quay sản xuất xi măng như một trong những yêu cầu của sự phát triển bền vững, góp phần giảm tiêu hao, tiết kiệm chi phí sản xuất hạ giá thành sản phẩm và góp phần bảo vệ môi trường, giảm thiểu các yếu tố gây ô nhiễm, đặc biệt là việc xử lý rác thải trong sản xuất và sinh hoạt.

Nguồn: Theo Pháp Luật Môi Trường, "Công nghệ đốt rác trong sản xuất xi măng hiện nay", đăng ngày 26/02/2021, xem tại link: https://phapluatmoitruong.vn/cong-nghe-dot-rac-trong-san-xuat-xi-mang-hien-nay, truy cập ngày 06/06/2024