Thông qua việc thực hiện Dự án SXTN: “Hoàn thiện công nghệ chế tạo phụ gia tiết kiệm than và giảm khí thải cho lò đốt trong công nghiệp sử dụng than”, các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm trọng điểm Công nghệ Lọc, Hóa dầu  (Bộ Công thương) đã làm chủ quy trình công nghệ và hệ thống thiết bị chế tạo phụ gia tiết kiệm than và giảm khí thải cho lò đốt trong công nghiệp sử dụng than, quy mô 200 lít/mẻ, đóng góp tích cực cho sự phát triển KHCN trong lĩnh vực chuyên ngành và mang lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật và môi trường cao.

Là quốc gia nằm trong số các nước đang phát triển, các ngành công nghiệp sử dụng năng lượng than ở Việt Nam rất đa dạng, như nhiệt điện than, xi măng, luyện kim, hóa chất, phân bón, giấy, dệt may, gốm sứ, ….Tương đồng với nhiều nước trên thế giới, ở Việt Nam, nguồn nhiệt điện đang chiếm tỉ trọng cao nhất trong cơ cấu nguồn điện và đóng vai trò quan trọng trong đảm bảo cung cấp điện cho phát triển kinh tế - xã hội đến năm 2030 và các năm sau. Nhu cầu sử dụng than cho các nhà máy nhiệt điện trong 10 - 20 năm tới vẫn rất lớn.

Nắm bắt được nhu cầu thực tiễn và những thách thức về khoa học và công nghệ, đồng thời có năng lực phát triển các chế phẩm có tính năng nâng cao hiệu quả quá trình cháy, ngay từ năm 2013, Phòng Thí nghiệm trọng điểm (PTNTĐ) Công nghệ lọc, hóa dầu đã xây dựng chiến lược phát triển công nghệ sản xuất sản phẩm phụ gia nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng nói chung, phụ gia tiết kiệm nhiên liệu cho các hoạt động giao thông, vận tải, xây dựng và công nghiệp, nói riêng. Trong đó có việc thực hiện Dự án SXTN “Hoàn thiện công nghệ chế tạo phụ gia tiết kiệm than và giảm khí thải cho lò đốt trong công nghiệp sử dụng than”.

Phụ gia ECOAL – Sản phẩm của đề tài (Ảnh: PTNTĐ Công nghệ Lọc, Hóa dầu)

Đây là Dự án SXTN cấp Bộ Công Thương do GS. TS. Vũ Thị Thu Hà (PTNTĐ Công nghệ Lọc, Hóa dầu) làm chủ nhiệm. Mục tiêu của dự án là hoàn thiện công nghệ và hệ thống thiết bị chế tạo phụ gia tiết kiệm than và giảm khí thải cho lò đốt trong công nghiệp sử dụng than, quy mô 200 lít/mẻ; Đồng thời, sản xuất thử nghiệm 600 lít phụ gia tiết kiệm than và giảm khí thải cho lò đốt trong công nghiệp sử dụng than; Từ đó triển khai ứng dụng thử nghiệm phụ gia tiết kiệm than và giảm khí thải trong lò đốt công nghiệp sử dụng than.

Kết quả ngoài mong đợi

Sau hai năm triển khai thực hiện, dự án đã thiết lập được quy trình công nghệ hoàn thiện chế tạo phụ gia tiết kiệm than và giảm khí thải cho lò đốt trong công nghiệp sử dụng than, với quy mô 460 lít/mẻ, gồm hai quy trình thành phần: Quy trình tổng hợp hợp chất có chỉ số khúc xạ mol cao, quy mô 50kg sản phẩm/mẻ; Quy trình sản xuất phụ gia đa năng trên cơ sở các hợp chất có chỉ số khúc xạ mol cao, quy mô 460 lít/mẻ. Kết quả cho thấy quy mô công suất của bộ quy trình đã tăng gấp hơn hai lần so với công suất đăng ký trong thuyết minh dự án sản xuất thử nghiệm (SXTN).

Bên cạnh đó, đề tài đã thiết lập được hệ thống thiết bị chế tạo phụ gia tiết kiệm than và giảm khí thải cho lò đốt trong công nghiệp sử dụng than, quy mô 460 lít/mẻ, trên cơ sở khai thác một số thiết bị sẵn có của cơ quan chủ trì dự án. Hệ thiết bị bao gồm: 02 thiết bị phản ứng có khuấy, có gia nhiệt, đầy đủ hệ thống bích nạp liệu, cửa xả đáy, thể tích 1.000 lít; 01 bồn chiết có khuấy, thể tích 400 lít; 01 hệ thống cô quay chân không, thể tích 50 lít; 01 thiết bị phối trộn siêu âm, phát siêu âm 3000W; có buồng phản ứng với đầu dò bằng Titan, kết nối với thùng chứa bên ngoài (200 lít, có khuấy) để có thể tuần hoàn hỗn hợp; 01 thiết bị lọc cặn cơ học; Các phụ trợ khác.

Sơ đồ qui trình công nghệ pha chế phụ gia đa năng qui mô 460 lít/mẻ (tương đương 400 kg/mẻ)

Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu, thiết lập được, nhóm thực hiện dự án đã sản xuất thử nghiệm thành công phụ gia ECOAL giúp tiết kiệm than và giảm khí thải cho lò đốt trong công nghiệp sử dụng than (sử dụng để thử nghiệm). Khối lượng sản phẩm phụ gia thu được từ quá trình sản xuất thử nghiệm là 691 lít, vượt 15% so với khối lượng đã được đăng ký trong thuyết minh dự án SXTN.

Thành phần của phụ gia bao gồm rất nhiều họ hợp chất và được pha chế theo công thức: 100g isopropanol, 5g dầu gốc khoáng, 20g dung môi sinh học gốc - Basic biosolvents (alkyl esters of fatty acids, ester of glycerin, ester acid hữu cơ C2, C3, C5), 30g Tween 80, lần lượt được thêm vào 200g nước theo thứ tự, khuấy trộn đều và được rung siêu âm ở 20kHz, trong 2 phút. Thêm 30g ammonium acetate, 30g ammonium carbonate và 30g carbamide khuấy trộn đều. Sau đó thêm từ từ hỗn hợp trên vào dung dịch bao gồm 150 g N,N’ - diethyl N,N’ - diphenyl urea, 5g dibenzylideneacetone và 400g isopropanol. Khuấy trộn đều trong 30 phút. Sản phẩm được bảo quản trong lọ kín.

Kết quả phân tích chất lượng của ECOAL bởi phòng thí nghiệm độc lập (Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 1 (Quatest1) - Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng) tương đồng với kết quả phân tích nội bộ. Đồng thời, kết quả phân tích cho thấy, sản phẩm ECOAL có chất lượng hoàn toàn thỏa mãn so với yêu cầu.

Giải pháp tiết kiệm chi phí năng lượng và tăng hiệu quả lên đến hơn 10%

Theo GS. TS. Vũ Thị Thu Hà, nếu một nhà máy xi măng 2 triệu tấn xi măng/năm, sử dụng khoảng 600 lít/năm phụ gia ECOAL, thu được hiệu quả ròng là 50 tỷ/năm, tức là trung bình hiệu quả kinh tế (tính theo lít) mà phụ gia ECOAL mang lại là 83.000.000 VNĐ/lít. Tùy từng cách thức vận hành tối ưu của nhà máy và tùy thuộc giá than trên thị trường, con số này có thể thay đổi ít nhiều, nhưng về cơ bản thường không dưới 50.000.000 VNĐ/lít. Đó là chưa kể lợi ích mang lại từ việc giảm chi phí cạo lò, bảo dưỡng lò nhờ sử dụng phụ gia ECOAL.

“Hiệu quả giảm khí thải HC, CO, muội là rất đáng kể khi sử dụng phụ gia ECOAl. Điều này giúp giảm tải cho các thiết bị xử lý khí thải, từ đó tăng tuổi thọ, giảm chi phí bảo dưỡng, dẫn đến giảm chi phí xử lý. Những điều này trực tiếp góp phần giảm giá thành cho các sản phẩm của các doanh nghiệp sử dụng phụ gia, dẫn đến tăng năng lực cạnh tranh cho các doanh nghiệp này, từ đó tăng năng lực cạnh tranh của toàn bộ nền kinh tế.”, chủ nhiệm dự án cho biết.

Lắp vòi phun chế phẩm ECOAL vào lò nung clinker Nhà máy Xi măng Tân Thắng (Ảnh: Báo Công Thương)

Về hiệu quả môi trường, quá trình sản xuất phụ gia hầu như không phát sinh phế thải thứ cấp, đồng thời tiêu tốn ít năng lượng. Đặc biệt, việc ứng dụng phụ gia ECOAL giúp nâng cao hiệu suất đốt, từ đó giúp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả. Bên cạnh đó, phụ gia ECOAL còn góp phần giảm đáng kể phát thải khí ô nhiễm CO và NOx (tương ứng đến 74,9% và 11,2%). Đối với các quá trình sản xuất công nghiệp có trang bị hệ thống xử lý khí thải đạt tiêu chuẩn quy định, điều này vẫn đặc biệt có ý nghĩa, bởi vì việc sử dụng phụ gia sẽ giúp giảm tải cho hệ thống xử lý khí thải, qua đó góp phần giảm chi phí xử lý, tăng tuổi thọ cho hệ thống xử lý khí thải.

Theo đánh giá của Bộ Công Thương, tiềm năng tiết kiệm năng lượng của Việt Nam đang có dư địa lớn trong rất nhiều ngành và lĩnh vực, như với ngành công nghiệp đạt khoảng 15-30%. Sử dụng phụ gia ECOAL đảm bảo tiết kiệm năng lượng và sử dụng năng lượng hiệu quả đến trên 10%. Trong khi đó, giải pháp áp dụng phụ gia ECOAL vô cùng đơn giản về kỹ thuật, đồng thời không đòi hỏi phải đầu tư cho xây dựng mới hoặc cải hoán cơ sở hạ tầng sẵn có.

Do đó, có thể khẳng định, phụ gia ECOAL thực sự là một trong những giải pháp độc đáo và hiệu quả để góp phần đạt được mục tiêu Quốc gia trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, giảm cường độ năng lượng, giảm khí thải, hiệu ứng nhà kính như cam kết của Chính phủ tại thỏa thuận Paris 2015 và gần đây nhất là COP26 2021. Chứng tỏ, dự án không chỉ có giá trị khoa học và ý nghĩa thực tiễn vô cùng to lớn mà còn đem lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật và môi trường rất cao.

Sau khi hoàn thiện dự án, PTNTĐ Công nghệ lọc, hóa dầu tiếp tục liên kết với Công ty Cổ phần DG Technology sản xuất và phân phối sản phẩm phụ gia phụ gia tiết kiệm than và giảm khí thải cho lò đốt trong công nghiệp sử dụng than đến các hộ tiêu thụ lớn. Mặt khác, thị trường sản phẩm sẽ tiếp tục được mở rộng không chỉ ở thị trường trong nước và sẽ phát triển sang các thị trường quốc tế thông qua việc hợp tác với các chuyên gia trong lĩnh vực cung cấp năng lượng toàn cầu. Tùy quy mô thị trường, công suất dự án SXTN này sẽ được mở rộng khi cần thiết.

Đến nay, kết quả của Dự án SXTN đã được chính PTNTĐ Công nghệ lọc, hóa dầu từng bước đầu tư để triển khai và đưa vào ứng dụng trên thực tiễn. Cụ thể, sản phẩm phụ gia đã được đưa vào ứng dụng thương mại tại Nhà máy xi măng Tân Thắng công suất 2 triệu tấn xi măng/năm, thuộc Tập đoàn TH. Tùy theo giá nhiên liệu tăng hay giảm, mỗi năm nhà máy tiết giảm được từ 92 - 172 tỷ đồng chi phí nhiên liệu phục vụ sản xuất. Đặc biệt, đến nay nhờ sử dụng chế phẩm ECOAL cho quá trình đốt than trong lò nung clinker, Nhà máy xi măng Tân Thắng đã thành công trong việc sử dụng 100% nhiên liệu than cám 6a, thay thế than thiết kế là than cám 4a. Đây là thành tựu công nghệ đặc biệt có ý nghĩa, không chỉ ở Việt Nam mà cả trên thế giới, vì hiện tại chưa có nhà máy xi măng nào trên thế giới thành công trong việc sử dụng 100% than phẩm cấp thấp hơn rất nhiều so với phẩm cấp than thiết kế, trong khi vẫn đảm bảo được chế độ vận hành ổn định, đảm bảo năng suất và chất lượng clinker.

Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả đã và đang được lãnh đạo Đảng và Nhà nước ta quan tâm và coi là một trong những trụ cột quan trọng để đảm bảo an ninh năng lượng cũng như giúp cho ngành năng lượng phát triển bền vững. Năm 2020, Nghị quyết số 55 của Bộ Chính Trị về “Chiến lược phát triển ngành năng lượng đến 2030, định hướng đến năm 2045” đã nêu rõ tiết kiệm năng lượng phải được coi là quốc sách quan trọng và là trách nhiệm của mọi tổ chức, cá nhân. Tiết kiệm năng lượng có những lợi ích rất to lớn như bảo tồn nguồn năng lượng quốc gia; Bảo vệ môi trường, giảm rác thải, hiệu ứng nhà kính; Giúp cho ngành năng lượng nói riêng và nền kinh tế nói chung phát triển bền vững.

Theo KHCNCT