Thông tin chuyên ngành Xi măng Việt Nam

>> Kinh nghiệm sử dụng nhiên liệu thay thế ở châu Âu (P2)
>> Kinh nghiệm sử dụng nhiên liệu thay thế ở châu Âu (P3)

Ngày nay, vấn đề sử dụng các nhiên liệu thay thế đốt trong các lò nung clinker xi măng đang được xem là giải pháp cơ bản để giảm bớt sức ép về các nhiên liệu hóa thạch truyền thống và giảm chi phí nguyên nhiên vật liệu đầu vào dẫn đến hạ giá thành sản phẩm,... Việc sản xuất và sử dụng các nhiên liệu thay thế không chỉ bảo đảm công ăn việc làm nhờ giảm được các chi phí năng lượng mà còn giảm được nhu cầu đối với các cơ sở đốt rác địa phương và đối với các diện tích chôn lấp, ngăn ngừa phát thải metan không được kiểm soát tại các bãi chôn lấp rác và giảm tiêu thụ các nguồn năng lượng sơ cấp. Đó chính là giải pháp đại diện cho phương án năng lượng bền vững trong tương lai để giảm tối thiểu sự phát thải CO2.

Sử dụng lốp xe làm nhiên liệu

1. Giới thiệu chung

Để nung 1kg Clinker xi măng từ thành phần nguyên liệu đá vôi và đất sét cần một nguồn năng lượng nhiệt rất lớn, theo tính toán lý thuyết là 1,75 MJ. Năng lượng nhiệt này được tính toán dựa trên các phản ứng thu nhiệt khi phân hủy đá vôi và khử nước của đất sét (Kaolinits) (giá trị này vào khoảng 2,20 MJ/kg) và phản ứng tỏa nhiệt hình thành pha C₃S, C₂S, C₃A và C₄AF (trị giá này vào khoảng - 0,45 MJ/kg).

Tùy thuộc vào công nghệ sản xuất, yêu cầu năng lượng thực tế vào khoảng 3,2-6 MJ/kg. Đối với công nghệ khô năng lượng này được sử dụng theo tỷ lệ khoảng 50% cho phản ứng hóa học và khoảng 50% bị tổn thất trong đó do bức xạ (xấp xỉ 10 - 12%), do không khí thải ra (khoảng 10%), do khí thải (tới 20%) và do clinker (xấp xỉ 2%). Nhiệt khí thải được tận dụng để sấy nguyên liệu, than, xỉ lò cao nên hiệu suất sử dụng nhiệt có thể lên tới 80%.

Trong công nghiệp sản xuất clinker xi măng, nhiên liệu sẽ được đưa vào môi trường nhiệt độ ôxy hóa xấp xỉ 1450°C (nhiệt độ thiêu kết). VÌ vậy, nhiệt độ tối thiểu cần có khoảng 1800°C (nhiệt độ ngọn lửa), yêu cầu thành phần O₂ là 3%. Thực tế nhiệt độ ngọn lửa có thể lên tới 2000°C. Để đảm bảo vận hành liên tục ổn định thì nhiệt lượng cấp vào không được vượt quá giới hạn 18 MJ/kg nhiên liệu. Tại buồng đốt thứ cấp nhiệt lượng phải thấp hơn 10 MJ/kg.

Khí đốt, dầu đốt, than cám và than cốc là những nhiên liệu chuẩn thường sử dụng trong công nghiệp xi măng, hỗn hợp bột liệu có thể được trộn thêm tro xỉ.

Để đạt được nhiệt lượng yêu cầu, người ta thường sử dụng kết hợp đốt nhiên liệu có nhiệt trị cao (dễ cháy do có thành phần chất bốc cao) với nhiên liệu thay thế có nhiệt trị thấp. Tùy thuộc vào nhiên liệu thay thế nào được sử dụng mà có thể thay thế được 80% nhiên liệu truyền thống - trong một số trường hợp có thể tới 100%.

Sử dụng nhiên liệu thay thế trong công nghiệp sản xuất xi măng mang lại hiệu quả kinh tế cao do tận thu được nguồn năng lượng trong chất thải. Tuy nhiên, cần phải kiểm soát tốt quá trình xử lý các chất hữu cơ ô nhiễm sao cho các kim loại nặng có trong tro xỉ đi vào clinker ở mức thấp nhất, không gây ra một mối nguy hại nào.

Những ưu điểm khi sử dụng nhiên liệu thay thế:

- Giảm phát thải khí CO₂ (Mục tiêu của Nghị định thư Kyoto);

- Giảm chi phí sản xuất Clinker xi măng do sử dụng nhiên liệu rẻ tiền;

- Bảo tồn tài nguyên - do sử dụng ít hơn nhiên liệu hóa thạch không có khả năng tái tạo;

- Sử dụng hợp lý vật liệu thứ cấp;

- Cháy hoàn toàn - không xuất hiện tro, đất và nước thải;

- Các chất độc hại sẽ bị phân hủy trong quá trình nhiệt độ cao, thời gian lưu của khí dài, tiếp xúc với các vật liệu nung có tính kiềm, theo nguyên tắc dòng ngược chiều và oxy hóa môi trường;

- Hiệu suất sử dụng nhiệt cao;

- Duy trì tốt cân bằng sinh thái;

2. Các nhiên liệu chính sử dụng trong công nghiệp xi măng

Nhiên liệu thay thế bao gồm 3 hợp phần chính, các thành phần của chúng có thể tồn tại ở các dạng khác nhau:

- Nước - hay là độ ẩm

- Các thành phần hữu cơ

- Các thành phần khoáng sinh ra thành phần tro

Bảng dưới đây mô tả một số nhiên liệu thay thế phổ biến nhất được sử dụng trong công nghiệp sản xuất xi măng ở châu Âu và chỉ ra khả năng gây ô nhiễm do các nguyên tố khác nhau, độ ẩm tiềm tàng cũng như nhiệt trị của các nhiên liệu thay thế đó:

Bảng 1

Để đánh giá mức độ ô nhiễm của nhiên liệu thay thế trong hệ thống lò nung cần phải xác định được thành phần và dạng tồn tại của các nguyên tố trong các dòng vật chất ra khỏi lò nung.

Tính chất đặc trưng của các nguyên tố:

Bảng 2

Trong một số trường hợp, có thể so sánh các kết quả phân tích khi đốt cháy nhiên liệu truyền thống với khi đốt cháy nhiên liệu thay thế và bột liệu - mà bột liệu có khối lượng lớn hơn nhiều (tỷ lệ bột liệu/ nhiên liệu vào khoảng 16:1), thì có thể ước đoán phản ứng xảy ra.