Trong bài viết này, Lars Jennissen, Tập đoàn N+P, trình bày những phát triển mới nhất về nhiên liệu và nguyên liệu thay thế có nguồn gốc từ rác thải, và nêu rõ việc các nhà sản xuất xi măng có thể sử dụng chúng ra sao để đạt được các mức thay thế nhiệt cao hơn.
>> Hướng tới phát triển các loại nhiên liệu tốt nhất (P2)
Trong năm 2021, N+P liên tục triển khai thực hiện các kế hoạch tăng trưởng và phát triển đầy tham vọng của mình, cho dù Covid-19 vẫn còn ảnh hưởng tới hoạt động kinh doanh chung. Đầu năm nay, N+P đã công bố một đối tác chiến lược mới, Mercuria Energy. Mercuria Energy đã hợp tác với công ty để hỗ trợ phát triển năng lực sản xuất của công ty ở Châu Âu cũng như năng lực tiềm tàng ở bên ngoài Châu Âu. Kế hoạch tăng trưởng của N+P được dựa trên cơ sở nhu cầu đang gia tăng đối với các sản phẩm nhiên liệu thay thế chất lượng khác nhau của công ty. Công ty cũng đang phát triển một số dòng nguyên liệu thay thế mới mà có tiềm năng sử dụng trong ngành xi măng. Bài viết này trình bày một số phát triển cụ thể về nhiên liệu và nguyên liệu thay thế.
N+P không phải là một công ty rác thải truyền thống, mà đã phát triển thành một công ty sản xuất nhiên liệu riêng. Đây là cách tiếp cận khá độc đáo trên thị trường rác thải; N+P có sự hiểu biết rất tốt về quy trình sản xuất xi măng, và do công ty không tự thu gom rác thải, nên công ty có thể lựa chọn dòng rác thải mà công ty xử lý. Trong 10 năm qua, rất nhiều nhân viên của N+P đã được đào tạo bởi các chuyên gia cao cấp về xi măng, những người đã làm việc với các loại lò nung khác nhau, đã sử dụng các nhiên liệu khác nhau và đã tham gia thực tế vào các giai đoạn đầu tiêu thụ nhiên liệu thay thế ở Châu Âu. Tư duy này kết hợp với sự hiểu biết của N+P về xử lý rác thải cho phép công ty liên tục phát triển các loại nhiên liệu của mình, đặc biệt là các nhiên liệu dạng viên, thử nghiệm và thiết lập các tiêu chuẩn cho mức thay thế nhiệt cao hơn.
Đạt được ngọn lửa đốt bằng 100% nhiên liệu có nguồn gốc từ rác thải
Trong năm 2021, N+P liên tục triển khai thực hiện các kế hoạch tăng trưởng và phát triển đầy tham vọng của mình, cho dù Covid-19 vẫn còn ảnh hưởng tới hoạt động kinh doanh chung. Đầu năm nay, N+P đã công bố một đối tác chiến lược mới, Mercuria Energy. Mercuria Energy đã hợp tác với công ty để hỗ trợ phát triển năng lực sản xuất của công ty ở Châu Âu cũng như năng lực tiềm tàng ở bên ngoài Châu Âu. Kế hoạch tăng trưởng của N+P được dựa trên cơ sở nhu cầu đang gia tăng đối với các sản phẩm nhiên liệu thay thế chất lượng khác nhau của công ty. Công ty cũng đang phát triển một số dòng nguyên liệu thay thế mới mà có tiềm năng sử dụng trong ngành xi măng. Bài viết này trình bày một số phát triển cụ thể về nhiên liệu và nguyên liệu thay thế.
N+P không phải là một công ty rác thải truyền thống, mà đã phát triển thành một công ty sản xuất nhiên liệu riêng. Đây là cách tiếp cận khá độc đáo trên thị trường rác thải; N+P có sự hiểu biết rất tốt về quy trình sản xuất xi măng, và do công ty không tự thu gom rác thải, nên công ty có thể lựa chọn dòng rác thải mà công ty xử lý. Trong 10 năm qua, rất nhiều nhân viên của N+P đã được đào tạo bởi các chuyên gia cao cấp về xi măng, những người đã làm việc với các loại lò nung khác nhau, đã sử dụng các nhiên liệu khác nhau và đã tham gia thực tế vào các giai đoạn đầu tiêu thụ nhiên liệu thay thế ở Châu Âu. Tư duy này kết hợp với sự hiểu biết của N+P về xử lý rác thải cho phép công ty liên tục phát triển các loại nhiên liệu của mình, đặc biệt là các nhiên liệu dạng viên, thử nghiệm và thiết lập các tiêu chuẩn cho mức thay thế nhiệt cao hơn.
Đạt được ngọn lửa đốt bằng 100% nhiên liệu có nguồn gốc từ rác thải
Hình 1: Nguyên liệu nghiền mịn thông thường chứa quá nhiều len, khiến cho nó không thể sử dụng được trong hệ thống cấp nhiên liệu hoá thạch truyền thống.
Công ty đã tập trung các phát triển của mình vào việc cung cấp các cỡ hạt nhỏ hơn cho nhiên liệu rắn thu hồi, chủ yếu cho các ứng dụng vòi đốt chính, với quan điểm thử nghiệm và đạt được ngọn lửa ổn định đốt bằng 100% nhiên liệu có nguồn gốc từ rác thải không cần sự hỗ trợ từ các nguồn nhiên liệu hoá thạch hoặc nhiên liệu dạng lỏng như các dung môi. Chắc chắn là, chủ đề về giảm kích thước hạt liệu đã được bàn luận đến trong rất nhiều bài viết và trong nhiều buổi hội thảo, nhưng dường như chưa có một giải pháp tổng thể nào áp dụng cho tất cả mọi trường hợp. Việc cố gắng giảm bớt nhiên liệu rắn thu hồi là một việc làm tốn kém và khó khăn, nhất là khi bạn muốn đạt được các thông số vật lý tương tự như các thông số của than hoặc than non nghiền mịn. Thông thường, các lò có khả năng đạt được mức thay thế rất cao ở vòi đốt chính sẽ vẫn có lúc phải vật lộn để duy trì sự ổn định của ngọn lửa và các thông số quá trình ở điều kiện phù hợp. Nếu chỉ sử dụng SRF “truyền thống”, thì cỡ hạt từ 20 - 30mm là khá phổ biến, nhưng các mẩu nhựa cứng hơn có cùng kích thước như vậy lại trở nên khó xử lý hơn. Cũng vậy, không phải ai cũng có điều kiện tiếp cận được các nguyên liệu khô đầu vào trên thị trường, hoặc có khả năng sấy khô nguyên liệu trong lò xi măng. Việc đầu tư vào các thiết bị chuyên dụng để làm thay đổi các đặc tính của SRF hoặc nhiên liệu dạng viên như Subcoal® của N+P, cũng không phải là một tiến trình dễ dàng để phát triển.
Hình 2: PAF có thể hỗ trợ các nhà máy xi măng nâng mức thay thế nhiên liệu thay thế lên đến 100%, sử dụng các hệ thống cấp liệu (than) và vòi đốt hiện có.
Nhận thức được những hạn chế và thách thức này, N+P đã chấp nhận thách thức để cải tiến thêm viên Subcoal tiêu chuẩn với hai mục tiêu quan trọng. Mục tiêu thứ nhất là để thử nghiệm và giảm bớt kích thước hạt nhiên liệu đã qua nghiền để đạt đến chất lượng nghiền mịn càng cao càng tốt. Mục tiêu thứ hai là để cải thiện và duy trì được tính chất lưu chảy tốt của sản phẩm nghiền mịn. Những người có kinh nghiệm về cắt nhỏ và nghiền nhiên liệu có nguồn gốc từ rác thải nghiền mịn sẽ biết rằng việc cố gắng giảm kích thước SRF xuống thành dạng bột sẽ tạo ra một sản phẩm chứa rất nhiều len, mà sẽ hầu như không thể vận chuyển được (để phân phối riêng) trong các hệ thống cấp nhiên liệu hoá thạch truyền thống, hoặc trong các hệ thống cấp liệu SRF điển hình. Nhiên liệu dạng viên có xu hướng dễ nghiền hơn xuống kích thước hạt nhỏ hơn, nhờ tỷ trọng cao hơn so với SRF. Tuy nhiên, kể cả với viên tiêu chuẩn, liệu thành phẩm sau khi nghiền vẫn có xu hướng chứa rất nhiều len, vì vậy các loại ứng dụng này sẽ chỉ thực hiện được với máy nghiền được dùng trực tiếp ngay trước vòi đốt. Có nhiều ví dụ về các lò xi măng đang thực hiện điều này và đang đạt được mức thay thế 85% ở vòi đốt chính, tuy nhiên, mức thay thế này chỉ đạt được đối với các lò xi măng đã sử dụng loại thiết bị này.
Nhiên liệu thay thế nghiền mịn
Sau gần hai năm, công ty hiện đã thiết kế được một sản phẩm mà có thể hoạt động không chỉ cho ngành xi măng, mà còn cho cả các ngành công nghiệp khác. Thành viên mới nhất trong gia đình Subcoal có tên là “Pulverised Alternative Fuel” (Nhiên liệu thay thế nghiền mịn), hoặc viết tắt là PAF. Sau khi tiến hành thử nghiệm các công nghệ và các phương pháp sản xuất khác nhau, N+P hiện có thể sản xuất được viên liệu ổn định 6mm, mà sau khi nghiền, tạo ra sản phẩm dạng bột chảy tự do có các đặc tính cỡ hạt tương tự như các tiêu chuẩn đã áp dụng trong bụi len (90% < 3mm). Cũng không kém phần quan trọng, nhiên liệu có thể được cung cấp dưới dạng nghiền mịn để khách hàng không phải đầu tư thêm thiết bị. Với công nghệ sản xuất mới, SRF truyền thống có thể chuyển hoá thành dạng bột chảy tự do, mà các hệ thống hiện tại có thể tiếp nhận được như các silo MBM, hoặc các silo chứa than hoặc than non nghiền mịn, được cấp qua các hệ thống cân cấp liệu hiện có và được sử dụng cho các vòi đốt bằng than hiện có. Đặc biệt đối với các lò mà hiện đang mua than non nghiền mịn, điều này mang lại những khả năng thay thế tuyệt vời cho số phần trăm còn lại của nhiên liệu hoá thạch.
Các đặc tính nhiên liệu PAF của N+P là tương tự với các đặc tính của SRF truyền thống, vì quá trình chủ yếu tập trung vào việc thay đổi các tính chất vật lý. Do đó, tuỳ thuộc vào từng nơi trên thế giới, các thành phần nhất định trong nhiên liệu sẽ khác nhau, tuy nhiên các đặc tính kỹ thuật tiêu biểu sẽ được thể hiện rõ ở Bảng 1. Là một phần của quá trình sản xuất, nguyên liệu rất khô, có hàm lượng độ ẩm tiêu biểu dưới 2%, và vì quá trình yêu cầu nguyên liệu sạch, nên hàm lượng tro cũng sẽ thấp hơn so với SRF truyền thống. Nhờ phương pháp sản xuất cải tiến mới, tỷ trọng sản phẩm nghiền vẫn khá cao, đặc biệt là khi so sánh với các dòng SRF chất lượng cao có các tính chất tương tự. Ưu điểm chính của nguyên liệu PAF đó là có thể sử dụng nhiên liệu nghiền mịn để thay thế cho 10 - 40% nhiên liệu hoá thạch còn lại. Những khách hàng mà vẫn còn đang sử dụng SRF ở mức cao đều biết rằng điều này sẽ tiết kiệm được rất nhiều phát thải CO2, vì hàm lượng sinh học tiêu biểu nêu trong bảng trên vẫn còn khá cao.
Nguyễn Thị Kim Lan dịch từ Internatiional Cement Review số tháng 12/2021
ximang.vn
