Liên tiếp trong 3 năm gần đây, tác động của cuộc chiến Nga - Ukraina và các biện pháp cấm vận làm đứt gãy chuỗi cung ứng toàn cầu, khiến giá than cám biến động khó lường. Năm 2023, giá than thế giới giao động ở mức 200 USD/tấn, dù thấp hơn mức lập đỉnh 440 USD/tấn năm 2022, nhưng cao hơn nhiều lần so với mức trung bình 86 USD/tấn suốt 10 năm trước đó. 

Điều này tác động mạnh mẽ đến ngành xi măng, khi 90% năng lượng sản xuất đến từ nguồn than cám. Công ty Xi măng Cẩm Phả cũng không nằm ngoài vòng xoáy đó. 

“Giá than thế giới ngày càng tăng cao khiến Ban lãnh đạo và cả anh em lao động đều sốt ruột. Chúng tác động trực tiếp đến hiệu quả sản xuất của cả tập thể. Đó chính là lý do để các anh em luôn nỗ lực tìm kiếm các giải pháp tối ưu giúp tiết kiệm chi phí sản xuất”, anh Hoàng Quang Thoa, Phó TGĐ Kỹ thuật của công ty cho biết. 

Khắc khoải tìm nguồn nhiên liệu mới

Đó cũng là sự trăn trở chung của các nhân sự kỹ thuật của bộ phận sản xuất - những người ngày đêm làm việc trực tiếp với máy móc, thiết bị. Rất nhiều cuộc họp được triển khai, bao gồm cả lực lượng kỹ thuật và mở rộng các lực lượng khác. Mọi người đều nhận diện được vấn đề: Chỉ khi tìm được nguồn nhiên liệu thay thế cho than mới có thể giảm được chi phí sản xuất, giảm giá thành sản phẩm để nâng cao năng lực cạnh tranh. Tất nhiên, nguồn nhiên liệu mới phải rẻ hơn, mà còn phải ổn định, có số lượng lớn,… và phải đáp ứng được các mục tiêu phát triển bền vững của Tập đoàn.

Trước thách thức của bài toán, nhóm nghiên cứu được thành lập, Phó TGĐ Hoàng Quang Thoa làm chủ trì. Thành viên bao gồm các kỹ sư công nghệ, kỹ sư điện, kỹ sư cơ khí,… của khối kỹ thuật sản xuất.

Sau khi nghiên cứu chi tiết các cách làm trên thế giới, phương án dùng rác thải công nghiệp làm nhiên liệu thay cho than cám được đánh giá là khả thi. Một mặt, nguồn rác công nghiệp có khả năng sử dụng làm nhiên liệu để đốt được. Mặt khác, nhiều nơi vẫn đang xử lý kiểu chôn lấp truyền thống, vừa gây ô nhiễm môi trường, vừa lãng phí năng lượng. Phương án này vừa giải quyết được vấn đề cấp bách trong sản xuất, vừa góp phần bảo vệ môi trường. Hướng đi đã có, cả nhóm lại lao vào tìm giải pháp phù hợp. 

“Qua tìm hiểu, nhóm giải pháp thấy nhiều hãng cung cấp hệ thống đốt rác thải công nghiệp trên thị trường. Ví dụ dây chuyền nhập khẩu của Polysius (Đức), Flsmith (Đan Mạch), Sinoma (Trung Quốc),... Nhưng mỗi dây chuyền như vậy thường có giá hàng triệu USD, không phù hợp với điều kiện của công ty. Bởi vậy, anh em quyết táo bạo: Tự nghiên cứu và chế tạo!”, anh Vũ Ngọc Quang, Quản đốc phân xưởng Lò nung, chủ nhiệm đề tài nói. 

Từ những tài liệu ít ỏi trên mạng kết hợp với kinh nghiệm, nhóm nghiên cứu cũng phác thảo được nguyên lý hoạt động của buồng đốt rác thải. Tuy nhiên, không ít thách thức để đưa hệ thống từ bản vẽ ra hiện trường. Nhiều vật tư đặc chủng, chỉ số kỹ thuật, tham số vận hành,… phải được cân đối, tính toán để đảm bảo những thứ “rác” ở đầu vào tạo đủ nhiệt lượng đúng yêu cầu kỹ thuật, không ảnh hưởng đến chất lượng clinker - vật liệu chính chế tạo xi măng. Nhiều loại linh kiện đặc thù không có sẵn, nhóm phải lùng mua từ những nguồn đơn lẻ khác nhau để chế tạo. 

“Thử thách nhất là khi lên bản vẽ thiết kế. Chúng tôi phải tự tìm kiếm thông tin tham khảo trên Internet. Tuy nhiên, các hãng nước ngoài họ có đăng tải thông tin nhưng ở phần quan trọng nhất thì họ luôn giấu công nghệ để bảo vệ bản quyền. Chúng tôi phải tự tính toán đề phù hợp với hệ thống của mình”, anh Nguyễn Văn Thụy, Phó phòng Kỹ thuật sản xuất cho biết. 

Chia sẻ về “công nghệ” đốt rác của XMCP, anh Thụy cho biết: Chỉ riêng việc lựa chọn vị trí đặt buồng đốt cũng là thách thức lớn. Với vị trí đặt ở dây chuyền hiện tại, rác thải công nghiệp được tiếp xúc với gió nóng từ ống gió có nhiệt độ lên tới 1.000 độ C. Rác được di chuyển chậm vào đảm bảo đủ thời gian cháy hoàn toàn trong calciner (lò nung). Nhiệt lượng sinh ra trong quá trình này có thể thay thế tới 30% than nhiên liệu. 

“Buồng đốt rác thiết kế bên ngoài hệ thống lò nung, rác được đốt trong buồng đốt để lấy nhiệt đưa vào hệ thống lò nung nên sự biến động của rác không ảnh hưởng đến chất lượng clinke”, anh Vũ Ngọc Quang cho biết thêm.

Bên cạnh vấn đề kỹ thuật, những thách thức trong vấn đề pháp lý cũng phải được giải quyết, bởi sử dụng rác thải công nghiệp làm nhiên liệu thay thế đặt ra yêu cầu tuân thủ các quy định nghiêm ngặt về bảo vệ môi trường. Công ty đã làm việc với các Sở - Ban ngành địa phương và đăng ký thành công giấy phép đốt rác thử nghiệm tại nhà máy. 

Thời gian để xây dựng bản thiết kế hết khoảng 2 tháng, và cũng ngần đó thời gian để những kỹ sư và nhân viên phòng Cơ khí và phòng Điện thi công lắp đặt hoàn chỉnh hệ thống lò nung có sử dụng rác thải công nghiệp. Ngày 15/9/2024, sau 3 tháng thử nghiệm, công ty chính thức đưa buồng đốt phụ vào vận hành thực tế và đã đạt được các yêu cầu kỹ thuật. 

Bất ngờ giá trị “như vàng” từ rác công nghiệp

Trong niềm vui mừng, Chủ nhiệm đề tài Vũ Ngọc Quang cho biết: “Cho đến thời điểm hiện tại, sáng kiến chế tạo buồng đốt rác của XMCP là sản phẩm đầu tiên loại này được nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, vận hành thử nghiệm thành công (giai đoạn I) trong nước. Tính năng tương đương với sản phẩm nhập ngoại có cùng công suất nhưng giá thành chỉ bằng 20%. Chúng tôi có thể tùy biến các phiên bản với công suất khác nhau, không phụ thuộc vào yếu tố công nghệ nước ngoài”. 

Về giá trị của sáng kiến, chỉ riêng việc tự chế tạo hệ thống đốt rác thay cho nhập khẩu, đơn vị đã tiết kiệm được 12 tỷ đồng. Sáng kiến này khi vận hành giúp công ty thay thế từ 15% đến 30% nhiên liệu than truyền thống, giúp tiết kiệm thêm 14 - 40 tỷ đồng/năm.

Công ty Xi măng Cẩm Phả hiện phải tiến hành đấu thầu thu gom và cung cấp nguồn rác thải công nghiệp để có đủ nguồn nguyên liệu phục vụ cho buồng đốt. Nguồn nhiên liệu mới đến từ các ngành da giày, may mặc. Các nhà thầu cam kết cung cấp trên 150.000 tấn/năm, đáp ứng đủ nhu cầu của nhà máy. Công ty cũng đã đầu tư hệ thống nhà kho chứa rác thải công nghiệp rộng 1.000m2, đủ để phục vụ nhu cầu của nhà máy và đảm bảo an toàn vệ sinh môi trường.

“Nếu ngành da giầy, may mặc khó khăn thì phương án dự phòng là chuyển sang sử dụng rác thải trong nông, lâm nghiệp như vỏ cây, vỏ hạt, rơm - rạ, vỏ trấu...”, anh Vũ Ngọc Quang nói. Công ty cũng tính toán và đưa ra các tiêu chuẩn chất lượng “đầu vào” phù hợp với hệ thống, như: độ ẩm nhỏ hơn 20%, nhiệt trị từ 4.000 - 5.000 kcal/kg, độ tro nhỏ hơn 8%, kích cỡ nhỏ hơn 30cm, tỉ trọng từ 0,2 - 0,3 tấn/m3, chất bốc lớn hơn 80%, lưu huỳnh nhỏ hơn 1%. Với sự chuẩn hóa như vậy, khả năng thích ứng của hệ thống rất cao, đảm bảo sử dụng nhiều nguồn rác thải công nghiệp, đem lại sự ổn định cho sản xuất một cách bền vững.

Điều quan trọng hơn, sáng kiến có thể giảm lượng khí thải ra môi trường từ 125.000 - 250.000 tấn CO2 mỗi năm. 

“Giá trị lớn nhất của sáng kiến sử dụng nhiên liệu thay thế từ rác thải công nghiệp là giúp giảm chi phí sản xuất song hành với bảo vệ môi trường. Sáng kiến này thúc đẩy Công ty Xi măng Cẩm Phả giảm phát thải, nhanh chóng lấy được các chứng chỉ xi măng xanh để có thể xuất được vào các thị trường khó tính”, anh Hoàng Quang Thoa khẳng định.