» Lars Jennissen, chuyên gia của N+P Group hoạt động trong lĩnh vực phát triển giải pháp và cung ứng nhiên liệu thay thế từ chất thải cho các ngành công nghiệp, phân tích cách các công nghệ xử lý nhiên liệu thay thế và cải tiến viên nén nghiền mịn đang thúc đẩy tỷ lệ thay thế nhiệt (TSR) trong sản xuất xi măng, góp phần hướng tới mục tiêu giảm phát thải CO₂.
Ngành Xi măng toàn cầu đang đứng trước áp lực lớn trong việc giảm phát thải, đặc biệt khi mốc 2030 là thời điểm nhiều doanh nghiệp đặt ra mục tiêu tham vọng giảm mạnh lượng khí thải CO₂ đang đến gần. Để hiện thực hóa mục tiêu này, việc nâng cao tỷ lệ thay thế nhiệt (TSR) bằng nhiên liệu thay thế (AF) trở thành một giải pháp hàng đầu. Tuy nhiên, quá trình triển khai không hề dễ dàng khi ngành Xi măng vừa phải đối mặt với sự cạnh tranh nguồn cung, vừa cần đổi mới công nghệ và phát triển các giải pháp nhiên liệu phù hợp. Dựa trên các nghiên cứu và thử nghiệm thực tế, N+P Group cung cấp cái nhìn toàn diện về xu hướng, thách thức và những đổi mới trong ứng dụng nhiên liệu thay thế cho sản xuất xi măng.
Cạnh tranh nguồn nguyên liệu thay thế
Ngành Xi măng hiện đang đối mặt với thách thức khi nhiều lĩnh vực khác cũng tham gia khai thác chung nguồn cung nhiên liệu thay thế. Sự cạnh tranh này khiến việc chọn lựa nguyên liệu theo tiêu chuẩn chất lượng ngày càng khó khăn.
Đặc biệt, ngành Hóa chất cũng đang đẩy mạnh đầu tư vào công nghệ nhiệt phân, tập trung xử lý nhựa khó tái chế để sản xuất dầu nhiệt phân và khí tổng hợp. Dù khởi đầu chậm, nhưng xu hướng này cho thấy nhu cầu về nguyên liệu thay thế tăng mạnh. Một ví dụ điển hình là nhà máy khí hóa rác đầu tiên ở Tarragona (Tây Ban Nha), dự kiến xử lý một phần lớn rác thải khu vực Barcelona để sản xuất khí tổng hợp phục vụ công nghiệp hóa chất.
Quy trình phân loại chất thải rắn: từ chất thải chưa xử lý sang nguyên liệu (nhựa, giấy) và phần mịn hữu cơ có thể sử dụng làm nhiên liệu thay thế.
Điều này đồng nghĩa, các nguồn rác thương mại và công nghiệp “sạch” sẽ dần được ưu tiên cho các lĩnh vực khác. Ngành Xi măng buộc phải đầu tư công nghệ xử lý rác thải đô thị (MSW) để duy trì nguồn nhiên liệu ổn định. Điểm tích cực là Hệ thống giao dịch phát thải của Liên minh châu Âu sẽ sớm áp dụng cho lĩnh vực năng lượng từ rác, đồng nghĩa với chất thải có nguồn gốc hóa thạch sẽ bị đánh thuế, tác động trực tiếp đến chi phí thu gom (gate fee).
Tiến bộ R&D trong sản xuất nhiên liệu thay thế
Trong bối cảnh thị trường biến động, nhiều loại nhiên liệu thay thế từng được cung ứng rồi biến mất. Ngược lại, nhiên liệu thu hồi dạng rắn (Solid Recovered Fuel - SRF) vẫn có nguồn dồi dào, nhưng chất lượng lại khác biệt giữa các quốc gia, thậm chí có nơi hệ thống cấp liệu không sử dụng được vì thiếu nhiên liệu đạt chuẩn.
Để giải quyết, N+P đã phát triển viên nén nhiên liệu thay thế (AF) với tính chất vật lý cải tiến, tương thích với hạ tầng hiện hữu. Một trường hợp thành công: hệ thống cấp liệu MBM (thịt xương động vật) tại một nhà máy xi măng đã được chuyển sang dùng viên nén ngắn của N+P, đạt tỷ lệ thay thế trên 50% dù trước đó không hề có nhiên liệu thay thế.
Ngoài ra, N+P còn phát triển dạng viên nén hạt nhỏ, có thể dùng trực tiếp tại vòi đốt chính nhờ đặc tính khô, kích thước đồng đều, dễ cháy kiệt. Ngay cả phương thức vận chuyển bằng xe bồn cũng khả thi. Đặc biệt, khi áp dụng cho vòi đốt vệ tinh, loại viên nén này cho thấy sự ổn định và đáng tin cậy cao.
Khai thác lợi thế của viên nén nghiền mịn
Hiệu quả thay thế khi sử dụng viên nén nghiền mịn phụ thuộc vào hệ thống cấp liệu phù hợp. Tin vui là các hệ thống cấp liệu thiết kế riêng hoặc cải tiến (MBM, silo) đều có thể thích ứng.
So với nhiên liệu thu hồi dạng rắn thông thường, viên nén nghiền mịn có mật độ khối cao gấp ba lần (250 - 300 kg/m³), dải kích thước hạt hẹp giúp kiểm soát ngọn lửa chính xác và loại bỏ vấn đề hạt 2D (giấy, màng nhựa) khó cháy. Hơn nữa, vật liệu đồng nhất cho phép giảm rủi ro trong quá trình vận hành lò. Việc vận chuyển cũng linh hoạt qua xe sàn trượt hoặc container đường biển.
Mặc dù chi phí cao hơn nhiên liệu thu hồi dạng rắn, viên nén nghiền mịn được xem là bổ sung lý tưởng vào danh mục nhiên liệu, nhất là khi mục tiêu là thay thế than thay vì thay nhiên liệu thu hồi dạng rắn.
Hướng tới tương lai: Đổi mới đặc tính cấp liệu
N+P khuyến nghị các doanh nghiệp sử dụng viên nén nghiền mịn để mở rộng tỷ lệ thay thế nhiệt khi đã đạt mức trên 65%. Trên thực tế, nhiều nhà máy đã đạt 100% thành công trong việc tăng tỷ lệ thay thế nhiệt, với công suất cấp liệu tới 12 tấn/giờ. Các thử nghiệm còn chỉ ra tiềm năng nâng tỷ lệ thay thế nhiệt lên hơn 95%, ngay cả với hệ thống lò ngắn.
Để tối ưu hơn nữa, N+P đang đầu tư vào công nghệ mới nhằm cải thiện tính chảy và kích thước hạt, cho phép tận dụng lại hệ thống cấp than dư thừa. Dây chuyền trình diễn đầu tiên đã được phát triển tại Hà Lan, dự kiến cung cấp sản lượng thử nghiệm ra thị trường trong nửa cuối năm nay.
Những kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tế cho thấy ngành Xi măng đang bước vào giai đoạn tăng tốc trong việc giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Các giải pháp nhiên liệu thay thế, đặc biệt là công nghệ viên nén nghiền mịn do N+P Group phát triển, đang mở ra khả năng nâng tỷ lệ thay thế nhiệt lên trên 90% vào năm 2030 là một mục tiêu hoàn toàn khả thi với sự đầu tư và phối hợp đồng bộ.
dịch từ Worldcement
