Các thông số đầu vào, đầu ra của khâu nấu luyện, đúc và cán được thu thập một cách có hệ thống để tính toán năng lượng sử dụng trong sản xuất và phân tích các yếu tố như công nghệ, năng
Trang 1Sử dụng Hiệu quả Năng lượng và Tài Nguyên
trong Ngành Thép Việt Nam
Báo cáo do Tư vấn quốc tế của UNIDO, Tiến sĩ Joe Herbertson, Tập đoàn Crucible Pty Ltd, Úc
Cùng với ông Chu Đức Khải, Tư vấn trong nước của
UNIDO soạn thảo
Tổ chức UNIDO tại Việt Nam
Tháng 7 năm 2011
Trang 3TÓM TẮT NỘI DUNG CHÍNH
Báo cáo này tóm tắt kết quả nghiên cứu về sử dụng hiệu quả năng lượng và tài nguyên trong lò điện hồ quang (EAF) của ngành thép Việt Nam, do UNIDO khởi xướng với sự hỗ trợ của Hiệp hội Thép Việt Nam Nhiệm vụ được tiến hành trong hai giai đoạn với một chuyên gia tư vấn quốc tế và một chuyên gia tư vấn trong nước Giai đoạn đầu tiên bao gồm các chuyến thăm sáu nhà máy thép đầu tháng 12 năm 2010 Sáu nhà máy này đều sản xuất thép theo công nghệ EAF được chọn mang tính đại diện về địa lý, sở hữu nhà nước và sở hữu tư nhân, tuổi của các cơ sở, quy mô sản xuất và trình độ công nghệ Kết quả sơ bộ đã được trình bày cho Hội thảo UNIDO-VSA tại thành phố Hồ Chí Minh (ngày 10 tháng 12/2010) Giai đoạn II, phân tích được nhân rộng cho các nhà máy luyện thép còn lại dựa trên những chuyến thăm, khảo sát 12 nhà máy trong tháng 4
& 5 năm 2011
Các thông số đầu vào, đầu ra của khâu nấu luyện, đúc và cán được thu thập một cách có
hệ thống để tính toán năng lượng sử dụng trong sản xuất và phân tích các yếu tố như công nghệ, năng suất, sự ổn định quá trình, hiệu quả tài nguyên, và chất lượng thép phế Việc phân tích sẽ tạo ra một tầm nhìn rộng hơn về Vòng đời sản phẩm liên quan đến hiệu quả sử dụng năng lượng cũng như tính toán lượng phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính Bằng việc khảo sát, phân tích nêu trên, có thể có được những so sánh về hiệu quả vân hành giữa các nhà máy luyện thép Việt Nam với các nhà máy trung bình tiên tiến trên toàn cầu để tham khảo
Kết quả cho thấy năng lượng để sản xuất thép phần lớn ở khâu lò điện hồ quang (EAF), được tổng hợp dưới đây Trong khi có một số các nhà máy Việt Nam vận hành phù hợp với tiêu chuẩn thực hành tốt trên toàn cầu, thì còn lại hầu hết đều kém hiệu quả đáng kể
Ngành công nghiệp thép Việt Nam đang phát triển nhanh chóng Cần có cách tiếp cận có
hệ thống để đào tạo, nâng cao năng lực, bao gồm việc chia sẻ kiến thức vận hành tốt nhất Chỉ riêng công nghệ mới không đủ đảm bảo vận hành tốt hay đem lại hiệu quả tốt Ưu tiên cần được đặt vào việc tăng cường năng lực của ngành để có thể “tiêu hóa” được công nghệ mới và đạt được những cải tiến có tính hệ thống về năng suất và hiệu quả từ các thiết bị hiện có Hiện có cơ hội đáng kể để tăng cường năng lực khoảng 300.000 tấn mỗi năm trở lên tại sáu nhà máy ban đầu Một vấn đề nữa là hệ thống cung cấp thép phế vẫn còn chưa phát triển Nâng cao chất lượng thép phế cần phải được coi là một phần không thể thiếu để đạt được hiệu quả vận hành đạt đẳng cấp thế giới
Trang 4Các phân tích ban đầu được tiến hành cho sáu nhà máy đầu tiên đã được nhân rộng cho mười tám cơ sở sản xuất thép tại Việt Nam bằng cách sử dụng một mô hình tính toán (Mode Out-put) đơn giản, được xây dựng đặc biệt cho UNIDO để cung cấp cho ngành công nghiệp thép Việt Nam như một công cụ để cơ sở tự đánh giá.
Các nhà máy sản xuất thép của Việt Nam nên xem xét việc thiết lập một số mục tiêu chung cho việc cải thiện hiệu quả năng lượng tương ứng với các tiêu chuẩn thế giới Những biện pháp cải thiện hiệu quả năng lượng cần được thúc đẩy bởi các hoạt động nâng cao hiệu quả của các hệ thống quản lý cũng như các dự án mở rộng cơ sở vật chất và đưa vào công nghệ tốt hơn Nâng cao hiệu suất năng lượng cần được xem như là một phần không thể thiếu để liên tục giảm chi phí cho mỗi tấn và tăng tổng sản lượng
Ngành công nghiệp nên xem xét những cách thức hợp tác để cải thiện hiệu suất vận hành
và khả năng cạnh tranh toàn cầu của công nghiệp Việt Nam Ưu tiên ban đầu nên dành cho sản xuất thép theo công nghệ EAF, nơi có nhiều cơ hội nhất để cải thiện UNIDO sẽ xem xét, cung cấp một chuyên gia tư vấn quốc tế giàu kinh nghiệm trong lĩnh vực vận hành sản xuất thép với hiệu quả cao từ khâu cung cấp thép phế tới khâu máy đúc liên tục
Để có được sự hợp tác hiệu quả trong ngành công nghiệp thép Việt Nam nhằm nâng cao hiệu quả và năng suất sẽ cần có một cơ cấu tổ chức cơ bản, một diễn đàn nhất định để chia sẻ
ý tưởng và phối hợp hoạt động Ngành công nghiệp thép nên xem xét việc thiết lập một mạng lưới chính thức với đại diện từ tất cả các nhà máy sản xuất thép để từ đó thúc đẩy sáng kiến của UNIDO / VSA
Trang 52 PHÂN TÍCH SƠ BỘ SÁU NHÀ MÁY THÉP TẠI VIỆT NAM 9
Các phương diện rộng lớn hơn về vòng đời sản phẩm 18
Hiệu quả tại các cấp độ quy trình , vòng đời sản phẩm và tổng thể hệ thống 20
Trang 61 GIỚI THIỆU
Bối cảnh
Tại Việt Nam, UNIDO đã hỗ trợ việc xây dựng “Kế hoạch hành động ứng phó với biến đổi khí hậu của Bộ Công Thương” vừa ban hành mới đây Ngành thép là một trong những ngành được định hướng ứng dụng và chuyển giao các công nghệ các-bon thấp thân thiện với khí hậu trong Kế hoạch hành động của Bộ Công Thương Ngoài ra, Luật Sử dụng Năng lượng Tiết kiệm
và Hiệu quả đã được chính phủ Việt Nam ban hành và cùng với luật này là các yêu cầu nhằm cải thiện hiệu suất năng lượng trong các lĩnh vực sử dụng nhiều năng lượng UNIDO đã quyết định lựa chọn ngành thép tham gia vàocác hoạt động hợp tác kỹ thuật về hiệu suất năng lượng công nghiệp Đối với UNIDO, đây là một trong những hoạt động thí điểm về sáng kiến “Công nghiệp Xanh” của mình
Hiệp hội Thép Việt Nam (VSA) yêu cầu UNIDO cử một chuyên gia cao cấp quốc tế về thép
để tư vấn cho các nhà lãnh đạo ngành công nghiệp thép những kinh nghiệm quốc tế trong lĩnh vực
sử dụng hiệu quả năng lượng và tài nguyên trong ngành thép và tạo điều kiện thuận lợi mở các buổi hội thảo,để trao đổi về các hành động phối hợp khả dĩ mà các bên liên quan của ngành có thể tiến hành để cải thiện sử dụng hiệu quả năng lượng và tài nguyên, nhờ đó chuyển sang một quỹ đạo tăng trưởng bền vững hơn Các khuyến nghị sẽ được dựa trên việc khảo sát, đánh giá nhanh hiện trạng của ngành công nghiệp thép thông qua các chuyến thăm thực địa, phỏng vấn với các
cơ quan chính phủ có liên quan và các nhà tài trợ hoạt động trong lĩnh vực sử dụng hiệu quả năng lượng và nguồn tài nguyên trong nước Nhiệm vụ được tiến hành trong hai giai đoạn: Giai đoạn một, phân tích sơ bộ được tiến hành dựa trên sáu nhà máy thép đại diện Việt Nam và sau đó, giai đoạn hai được triển khai tiếp cho mười hai nhà máy khác nữa Báo cáo này trình bày các kết quả của cả hai giai đoạnnghiên cứu bao gồm tổng số mười tám nhà máy thép
Nhiệm vụ
Bà Nilgün F Tas, đại diện UNIDO Việt Nam, và bà Lê Thị Thanh Thảo, Cán bộ chương trình quốc gia UNIDO, được giao quản lý nhiệm vụ này Tiến sĩ Joe Herbertson được bổ nhiệm làm chuyên gia tư vấn quốc tế và ông Chu Đức Khải đã được bổ nhiệm làm chuyên gia tư vấn quốc gia
Giai đoạn đầu tiên của công trình được dựa trên một chuyến viếng thăm Việt Nam của Tiến sĩ Herbertson 1-11 tháng 12 năm 2010 VSA sắp xếp cho Tiến sĩ Herbertson và ông Khải đến thăm sáu nhà máy thép trên cả nước Ngoài ra, các cuộc phỏng vấn được thực hiện với các nhà lãnh đạo VSA, các quan chức Bộ Công Thương và các nhà tài trợ với mối quan tâm chung đến hiệu suất năng lượng và biến đổi khí hậu
Điểm đáng chú ý của giai đoạn một1 là buổi hội thảo UNIDO-VSA tại thành phố Hồ Chí Minh ngày 10 tháng 12.Tại hội thảo này chuyên gia tư vấn trình bày những phát hiện sơ bộ của
họ Hội thảo với sự tham dự khoảng 75 người, chủ yếu từ ngành công nghiệp thép, đại diện của các ban ngành của đảng, chính phủ và các tổ chức tài trợ Một số diễn giả tại Hội thảo thành phố
Hồ Chí Minh cung cấp bối cảnh rộng lớn để tập trung vào sử dụng hiệu quả năng lượng và tài nguyên trong ngành công nghiệp thép Việt Nam2 VSA đã trình bày tại Hội thảo3 về tổng quan hiện trạng của ngành công nghiệp thép Việt Nam4
1 Sau giai đoạn công việc thứ nhất đã có một báo cáo lâm thời (Herbertson, tháng Tư năm 2011)
2 Các đại biểu về dự Hội thảo này đã được cung cấp các bài trình bày Để có thêm các tài liệu này hoặc thông tin thêm liên quan đến sáng kiến này, đề nghị liên hệ với bà Thảo tại văn phòng UNIDO tại Hà Nội; +844 3942 4000;
L.Thao@unido.org
3 Ông Phạm Chí Cường, Chủ tịch Hiệp hội Thép Việt Nam.
4 Do ông Đinh Huy Tâm, Tổng Thư ký, Hiệp hội Thép Việt Nam, trình bày
Trang 7UNIDO nêu ra các mục tiêu của nhiệm vụ này về sử dụng hiệu quả năng lượng và tài nguyên của ngành thép đồng thời đưa ra tầm nhìn rộng lớn hơn về “các Ngành Công nghiệp Xanh”5 Bộ Công Thương giới thiệu về Chương trình Mục tiêu Quốc gia, kế hoạch Hành động ứng phó với Biến đổi Khí hậu6 và Luật Sử dụng Năng lượng Tiết kiệm và Hiệu quả7.
Thu thập thông tin
Trước chuyến thăm Việt Nam, chuyên gia tư vấn quốc tế đã được UNIDO và VSA cung cấp tài liệu về ngành công nghiệp thép tại Việt Nam và tác động của Luật Sử dụng Năng lượng Tiết kiệm và Hiệu quả mới được ban hành đối với ngành này Những tài liệu này đã được sử dụng
để chuẩn bị một Bảng câu hỏi8 nhằm đánh giá việc sử dụng tài nguyên, với sự chú trọng về năng lượng và các kế hoạch nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn tài nguyên trong lĩnh vực này Bảng câu hỏi này được gửi tới các công ty thép,được các chuyên gia tư vấn quốc tế và quốc gia sử dụng để thu thập thông tin chi tiết ban đầu từ một nhóm đại diện gồm sáu nhà sản xuất thép Các chuyến khảo sát thực tế đã thu thập thông tin về các công nghệ được sử dụng, và các dữ liệu về hiệu quả vận hành, sử dụng hiệu quả năng lượng và tài nguyên cũng như các kế hoạch để nâng cao hiệu quả và thúc đẩy phát triển bền vững Các chuyến thăm và các cuộc họp đã được sử dụng để đánh giá sự sẵn sàng thiết lập các mục tiêu cải thiện tại từng nhà máytrong ngành và mối quan hệ hợp tác cho sự phát triển của toàn ngành
Điều cần được nhấn mạnh ở đây là những người trong các nhà máy thép mà các chuyên gia tư vấn đã đến thăm đều cởi mở, hợp tác, thân thiện và sẵn sàng cung cấp dữ liệu Các chuyên gia tư vấn đánh giá rất cao điều này, và là một dấu hiệu tích cực cho các hoạt động trong tương lai
Cách tiếp cận
Nhiệm vụ này sẽ là những bước đi đầu tiên trong một chương trình lâu dài nhằm thúc đẩy
sự phát triển ngành công nghiệp thép Việt Nam và các doanh nghiệp Điều quan trọng là bắt đầu bằng sự tìm hiểu về hiện trạng của việc sử dụng hiệu quả tài nguyên trong ngành công nghiệp, trước khi vội vàng đến với các giải pháp Nếu không có một phân tích thực tế hiện trạng sẽ khó khăn để cải thiện một cách có hệ thống hiệu suất vận hành tại cấp độ nhà máy hoặc cấp độ ngành
Do đó ưu tiên việc thu thập các dữ liệu đáng tin cậy được dùng để tính toán hiệu quả sử dụng năng lượng của từng nhà máy, nơi mà các kết quả từ hoạt động khác nhau có thể được so sánh với nhau và cũng có thể so sánh với thực hành tốt trên toàn cầu Phân tích về năng lượng và các tài nguyên được sử dụng trong sản xuất kèm theo những tính toán ngoại suy về ‘vòng đời sản phẩm’, các yếu tố ngoại vi, chẳng hạn như việc cung cấp điện, năng lượng và nguyên liệu đầu vào cho sản xuất thép cũng được đề cập đến và tổng lượng phát thải khí nhà kính được ước tính
Để đánh giá nhanh cho giai đoạn đầu tiên, mới chỉ có thời gian để ghé thăm sáu trong
số mười tám nhà máy sản xuất phôi thép của đất nước Sản xuất phôi thép chủ yếu ở Việt Nam phần nhiều là dựa trên công nghệ EAF và đúc liên tục Sáu nhà máy được lựa chọn đã mang tính đại diện cho toàn bộ ngành xét trên phương diện về vị trí, quyền sở hữu, qui mô sản xuất, và tuổi nhà máy
Dữ liệu thu thập trong các chuyến thăm nhà máy được phân tích bằng cách sử dụng các
mô hình bảng tính phức tạp được phát triển bởi Tập đoàn Crucible tại Úc9 nhằm đánh giá kết quả thu được từ các dữ liệu của các nhà máy ở Việt Nam so sánh với một nhà máy tham khảo từ cơ
sở dữ liệu của Crucible, đã được chọn để đại diện cho thực hành tốt trên toàn cầu
5 Do bà Thảo, cán bộ chuyên trách của UNIDO, trình bày
6 Do ông Hoàng Văn Tâm, cán bộ Kỹ thuật An toàn Công nghiệp và Môi trường, Bộ Công Thương, trình bày
7 Do ông Trần Việt Hòa, cán bộ Chương trình Quốc gia về Năng lượng và Bảo tồn, trình bày
8 Sử dụng hiệu quả năng lượng và tài nguyên trong Ngành Công nghiệp Thép của Việt Nam, các Câu hỏi để Thảo luận và Đề nghị Thu thập Số liệu Cụ thể của Nhà máy; Joe Herbertson, chuyên gia tư vấn UNIDO, tháng 11 năm 2010
9 Tập đoàn Trách nhiệm Hữu hạn Crucible là công ty cử chuyên gia tư vấn quốc tế; công ty có vốn kinh nghiệm rộng rãi về phân tích Vòng đời Sản phẩm, mô hình hóa các luồng vật tư và năng lượng trong các hệ thống công nghiệp phức tạp (đặc biệt trong ngành công nghiệp thép), đánh giá phát thải khí nhà kính của các hoạt độngvà phát triển bền vững (đặc biệt là ngành tài nguyên khoáng sản và năng lượng)
Trang 8Giai đoạn thứ hai của công việc là dựa trên các chuyến thăm các nhà máy sản xuất thép EAF còn lại ở Việt Nam của chuyên gia tư vấn trong nước (ông Chu Đức Khải) trong tháng Tư và tháng Năm năm 2011 Phân tích dữ liệu được thực hiện bằng cách sử dụng một Công cụ Đánh giá
do Tập đoàn Crucible Group Pty Ltd tại Úc10 xây dựng đặc biệt phục vụ mục đích này
Các phương diện quốc tế
Trên phương diện quốc tế, việc sử dụng hiệu quả năng lượng và tài nguyên trong ngành công nghiệp thép được đưa vào báo cáo này như là một phần không thể tách rời của cuộc thảo luận các kết quả thu thập từ các nhà máy ở Việt Nam Tuy nhiên, một số ý kiến sơ bộ được đưa
ra ở đây để cung cấp bối cảnh nhất định
Trên toàn cầu, ngành công nghiệp thép có một lịch sử rất ấn tượng về tiến bộ trong cải thiện hiệu suất năng lượng Ví dụ, mức tiêu thụ năng lượng trên mỗi tấn thép thô sản xuất trong ngành công nghiệp thép của Bắc Mỹ, Nhật Bản và châu Âu đã giảm 50% kể từ năm 1975, như thể hiện trong Hình 1 dưới đây theo Hiệp hội Thép Thế giới
Năng lượng trung bình cho mỗi tấn thép sản xuất tại Mỹ đã giảm bốn lần trong vòng 50 năm qua, như thể hiện trong Hình 2 dưới đây11 Điều này là do cải thiện năng suất có tính hệ thống
và bền bỉ, những tiến bộ trong đúc liên tục, và thay đổi liên quan đến sản xuất thép dựa vào thép phế tại các lò điện hồ quang mini (EAF)12
Hình 1
10 Công cụ Đánh giá do Tập đoàn Crucible thiết kế dưới dạng là một mô hình bảng tính “thân thiện với người sử dụng”
11 Nguồn: Bộ Năng lượng Hoa Kỳ và Viện Sắt và Thép Hoa Kỳ (AISI)
12 Có thể tìm đọc phần tóm lược có chất lượng tốt trong “Sử dụng Năng lượng trong ngành Công nghiệp Thép Hoa Kỳ: Một phương diện Lịch sử và các Cơ hội Tương lai”, tháng 9 năm 2000, J Stubbles, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ Xem thêm “Những Công nghệ Hiện
có và đang Nổi lên để Giảm Phát thải Khí Nhà kính từ ngành Công nghiệp Sắt và Thép”, Cục Bảo vệ Môi trường Hoa kỳ
Tiêu thụ năng lượng được chỉ số hóa / tấn thép thô được sản xuất tại Bắc Mỹ, NhậtBản và Châu Âu
Trang 9Đối với một ngành công nghiệp tiên tiến như Mỹ, cải thiện hơn nữa hiệu suất năng lượng bây giờ chỉ có thể gia tăng dần, như hiệu suất vận hành tiệm cận mức tối thiểu theo lý thuyết có thể đạt được cho các quy trình và vật liệu hiện đang được sử dụng trong sản xuất sắt và thép13
Để đạt được tiết kiệm năng lượng vượt quá giới hạn lý thuyết này cần có sự chuyển đổi trong công nghệ sản xuất thép14
Tóm tắt quá trình thực hiện hiệu suất năng lượng trong ngành công nghiệp thép của Mỹ được đưa ra trong Bảng 1 dưới đây Bảng này được dựa trên tổng lượng thép sản xuất trong cả hai dạng nhà máy liên hợp (BF-BOF) và các lò hồ quang điện mini (EAF), và nó bao gồm cả năng lượng cung cấp từ bên ngoài như điện và vật liệu đầu vào, cũng như năng lượng sử dụng trực tiếp trong sản xuất tại các nhà máy thép
2 PHÂN TÍCH SƠ BỘ SÁU NHÀ MÁY THÉP TẠI VIỆT NAM
Trong số sáu nhà máy đã đén thăm trong Giai đoạn 1, tất cả đều có lò hồ quang điện (EAF) và xưởng đúc phôi thép bánh, bốn máy cán thép, nhưng chỉ một nhà máy không có lò thùng tinh luyện
Bảng câu hỏi và bảng tính yêu cầu dữ liệu15 được thiết kế để thu thập dữ liệu trên các yếu
tố đầu vào và đầu ra của sản xuất Điều này bao gồm năng lượng đầu vào, chẳng hạn như điện
và nhiên liệu, cũng như nguyên liệu đầu vào như thép phế, vôi và nước Kết quả đầu ra là các sản phẩm, chẳng hạn như phôi thép và thép cán dự ứng lực, cũng như lượng xỉ và vẩy cán Các cuộc trao đổi tại nhà máy là quan trọng để đảm bảo rằng có sự rõ ràng xoay quanh những gì đã được yêu cầu, sao cho số liệu chính xác nhất và trên cơ sở nhất quán nhất giữa các nhà máy
13 “Những Mức năng lượng Tối thiểu theo Lý thuyết để Sản xuất Thép trong những Điều kiện Được Lựa chọn”, tháng ba năm
2000, R.J.Fruehan, O Fortini, H.W Paxton, R Brindle, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ; thực hành tốt nhất quốc tế hiện giờ vào khoảng 30% trên các giới hạn theo lý thuyết được coi là thiết thực hoặc có thể đạt được với các quy trình chính và vật liệu được sử dụng để sản xuất sắt và thép ngày nay
14 Tiềm năng cho việc thay đổi dần dần và chuyển hóa được thảo luận trong “Tiết kiệm một Thùng dầu cho Mỗi tấn (SOBOT):
Lộ trình Mới để Chuyển hóa các Quy trình Sản xuất Thép”, Viện Sắt và Thép Hoa Kỳ, tháng Mười năm 2005 Xem thêm “Sổ tay Những Công nghệ Tân tiến (SOACT) để Sản xuất Thép” do Viện Sắt và Thép Hoa Kỳ soạn thảo cho Đối tác Châu Á Thái Bình Dương vì Phát triển Sạch và Khí hậu, tháng Mười Hai năm 2007
15 Sử dụng Năng lượng và Tài nguyên Hiệu quả trong Ngành Thép Việt Nam, các Câu hỏi để Thảo luận và Đề nghị Thu thập
Số liệu Cụ thể của từng Nhà máy; Joe Herbertson, chuyên gia tư vấn của UNIDO, tháng Mười Một năm 2010.
Năm
Trang 10Với mục đích thu thập dữ liệu, các hoạt động được chia thành ba lĩnh vực: sản xuất thép, đúc (bao gồm cả lò thùng tinh luyện) và cán Khi số liệu bao gồm hơn một lĩnh vực thì được chia lại cho ba lĩnh vực này, giữ nguyên tổng16 số
Về mặt công nghệ sản xuất thép, các nhà máy được chia làm hai nhóm (trong mỗi nhóm
có ba nhà máy) Một nhóm có công nghệ tiên tiến hơn, tức là quy mô các mẻ lớn hơn (60 tấn)17, các hệ thống sấy sơ bộ thép phế, lò EAF có làm mát bằng nước ở tường & đỉnh và rót dưới đáy Nhóm kia có quy mô mẻ nhỏ hơn (15-20 tấn), mà không có các tính năng trên Trong số bốn nhà máy với các máy cán (2 lớn, 2 nhỏ), thì có ba nhà máy có trang bị cho việc nạp nóng/ấm phôi thép vào máy cán thép
Năng lượng cho Sản xuất
Năng lượng cho sản xuất là những gì thực sự được sử dụng trong các hoạt động trực tiếp tại chỗ Các nguồn năng lượng bao gồm:
• Điện được sử dụng trực tiếp trong các thiết bị chính và cũng trong các lĩnh vực hỗ trợ,
chẳng hạn như xử lý bụi, xử lý nước, cần cẩu và thắp sáng18
• Hàm lượng carbon của gang
• Điện cực các dạng
• Than được thêm vào trong sản xuất thép nhằm điều chỉnh thành phần hoặc được phun
vào để tạo bọt xỉ19
• Dầu nhiên liệu được sử dụng trong máy cán để nung phôi và sấy sơ bộ thùng tinh luyện
• Khí đốt tự nhiên được sử dụng trong các nhà máy cán và sấy sơ bộ thùng tinh luyện và
thép phế
Các kết quả tính toán từ sáu nhà máy đến thăm được biểu thị trong Bảng 2 dưới đây, với tất
cả các yếu tố đầu vào, các dạng năng lượng được chuyển đổi thành đơn vị GJ cho mỗi tấn thép 20ở
ba giai đoạn của sản xuất: luyện thép, đúc liên tục và cán Các kết quả được liệt kê theo thứ tự giảm Năng lượng cho Sản xuất EAF, tức là năng lượng kém hiệu quả nhất ở phía trên, năng lượng hiệu quả nhất ở phía dưới Luyện thép là bước sản xuất tập trung năng lượng nhiều nhất, với sự biến thiên lớn nhất từ các hoạt động hiệu quả nhất đến kếm hiệu quả nhất, như thể hiện trong Bảng 3 dưới đây Cải thiện hiệu suất năng lượng trong khâu luyện thép nên được ưu tiên
NĂNG LƯỢNG CHO SẢN XUẤT Luyện thép
sự phân bổ giữa sản xuất thép và đúc thép (bao gồm cả lò thùng tinh luyện)
17 Cần làm rõ rằng quy mô mẻ 60 tấn là tương đối nhỏ theo các chuẩn mực quốc tế (quy mô 100-140 tấn thì điển Hình hơn cho các nhà máy đúc phôi thép thuộc diện thực hành tốt)
18 Một phần quan trọng của các cuộc họp nhà máy là đảm bảo chắc chắn rằng tất cả điện năng trực tiếp và gián tiếp đều được tính đến.
19 Tất cả lượng than được sử dụng trong các nhà máy đều là than anthracite.
20 Các nhà máy đã thực sự thu thập số liệu cho sản xuất thép, lò thùng tinh luyện và cán trên cơ sở “cho mỗi tấn phôi thép”;
trong Bảng trình bày tại đây, những năng lượng dùng cho sản xuất thép EAF tuy nhiên lại được báo cáo theo mỗi tấn thép
lỏng – như tính toán theo số liệu thì không được đo lường trực tiếp.
Trang 11Phạm vi tiêu chuẩn cho luyện thép EAF để sản xuất phôi thép là khoảng 2,1 - 2,4 GJ/tấn thép lỏng21 Do đó, phân tích này cho thấy ít nhất một nhà máy hoạt động hiệu quả cao của Việt Nam là phù hợp với thực hành tốt trên toàn cầu, số các nhà máy còn lại đều kém hiệu quả22.
Mức tiêu thụ năng lượng trong luyện thép EAF ở sáu nhà máy Việt Nam so sánh với thực hành tốt trên toàn cầu và những giới hạn thực tế lý thuyết23 được thể hiện trong Hình 3 dưới đây với các dấu chấm theo trật tự hiệu quả giảm
Công nghệ
Hình này lại được thể hiện bằng các dấu chấm trong Hình 4 dưới đây, nhưng lần này cho thấy sự khác biệt giữa hai nhóm nhà máy liên quan đến công nghệ sản xuất thép, cụ thể là các nhà máy lớn hơn, cao cấp hơn (dấu chấm màu xanh) và nhỏ hơn, ít công nghệ tiên tiến (chấm màu đỏ)
Giai đoạn quy trình Biến thiên trong năng lượng cho sản xuất giữa các nhà máy
22 Nhà máy Việt Nam hiệu quả nhất thì hiệu quả hơn chút ít so với nhà máy tham chiếu thực hành tốt Năng lượng máy cán đối với nhà máy tham chiếu thì tương đối cao trong phạm vi các nhà máy Việt Nam, điều này phản ánh phạm vi sản phẩm phức tạp hơn (ví dụ các bộ phận kết cấu nhẹ)
23 Giới hạn lý thuyết được coi là có thể đạt được với các quy trình và vật liệu hiện hành là 1.6 GJ/tấn thép lỏng được sản xuất theo công nghệ EAF, xem phần tham khảo ở trên
Hình 3
1 2 3
Trang 12Đây là một kết quả vô cùng thú vị Nó cho thấy rằng trong khi nhà máy hiệu quả nhất là nhà máy có dung lượng mẻ lớn hơn và công nghệ tiên tiến, và nhà máy kém hiệu quả nhất là nhà máy có dung lượng mẻ nhỏ hơn và công nghệ kém hơn Công nghệ tốt là quan trọng, nhưng như thế chưa đủ Do đó, một yếu tố quan trọng là năng lực sở tại để làm sao có được hiệu suất vận hành cao nhất của thiết bị mà họ có Ngành công nghiệp thép thế giới là rất cởi mở và công nghệ mới nhất có thể được mua dễ dàng mà không có ràng buộc (ngoài đồng tiền) Tuy nhiên, hiệu suất vận hành phụ thuộc vào năng lực “tiêu hóa công nghệ”, mà tóm lại là khả năng đạt được kiểm soát quá trình, tối ưu hóa và cải tiến liên tục có tính hệ thống.
Kết quả này cũng thực sự khuyến khích, cho thấy có khoảng cách đáng kể để cải thiện hiệu suất năng lượng cho các nhà máy lớn hơn và nhỏ hơn
Năng suất
Ưu tiên cho bất kỳ nhà máy thép nào chính là nâng cao năng suất, vì điều này có xu hướng để giảm năng lượng cần thiết và tăng lợi nhuận cho mỗi tấn sản xuất
Những lợi ích của tăng năng suất được minh họa rõ ràng trong Hình 5 dưới đây (chấm đỏ), trong
đó cho thấy các nguồn năng lượng sản xuất cho luyện thép ở nhóm ba nhà máy nhỏ (tấn 15-20) công nghệ không tiên tiến bằng Cải thiện hiệu suất năng lượng là một hàm số của sản lượng đạt được
Các nhà máy nhỏ hơn đã đạt được tốc độ tăng sản xuất đáng kể trong vài năm qua Một nhà máy đã tăng công suất máy cán 45% kể từ khi ban đầu vận hành vào năm 2002 Một nhà máy khác đã tăng gấp đôi công suất sản xuất thép từ năm 2007, với các kế hoạch để có thể tăng gấp đôi một lần nữa Nhà máy thứ ba đã tăng sản lượng sản xuất thép với hệ số ba từ năm 1995, với một mức gia tăng 20% trong năm tới
1 2 3 4
Mức Tối thiểu theo Lý thuyết
Phạm vi Thực hành Tốt GJ/tấn thép
Hình 4
Trang 13Tăng sản lượng của nhiều nhà máy nhỏ hơn ở Việt Nam là một cơ hội quan trọng để đạt được việc cơ cấu lại ngành công nghiệp một cách từ từ và nâng cao hiệu quả của toàn thể ngành công nghiệp.
Hiệu suất năng lượng là một hàm số của năng suất cho ba nhà máy lớn hơn với công nghệ tiên tiến hơn, có cùng dung lượng mẻ (60t) được thể hiện trong Hình 6 dưới đây (dấu chấm màu xanh)
Hình 5
Hình 6
1 2 3
Trang 14Trong số các nhà máy lớn hơn này, nhà máy có hiệu quả thấp nhất và năng suất thấp nhất
là nhà máy mới nhất Có lý do để hy vọng rằng sự cải thiện đáng kể sẽ đạt được trong những năm tới khi mà người vận hành và ban quản lý có được kinh nghiệm sản xuất Điều cốt yếu là phát triển năng lực để kiểm soát quá trình, tối ưu hóa, cải thiện có tính hệ thống và bền bỉ Về nguyên tắc, khả năng tăng gấp đôi sản lượng tại nhà máy này, với những cải tiến tương ứng về hiệu quả năng lượng là điều có thể đạt được
Thật thú vị, nhà máy với năng suất cao nhất (và thời gian để nấu một mẻ thép là ngắn nhất) lại không phải là nhà máy hiệu quả nhất Dường như năng suất cao đạt được là nhờ có đầu vào nhiên liệu đáng kể cho luyện thép và cho sấy sơ bộ thép phế (than và khí tự nhiên) Sẽ hợp lý khi giả định rằng các mức hiệu quả có thể được cải thiện đáng kể thông qua một quá trình có tính
hệ thống kết hợp kiểm toán năng lượng và tối ưu hóa năng suất
Nhà máy lớn với hiệu suất năng lượng tốt nhất, phù hợp với thực hành tốt nhất toàn cầu, cho thấy một hệ thống sản xuất theo đúng quy trình và kiểm soát quản lý tốt Trong số sáu nhà máy đến thăm, nhà máy này cũng thể hiện có quản lý nội vi tốt nhất, bên trong và xung quanh nhà máy
Năng suất cao, hoạt động đáp ứng chuẩn thực hành tốt trên toàn cầu thường được đặc trưng bởi thời gian nấu một mẻ thép ngắn và số mẻ được đúc liên tục nhiều, là nội dung được thảo luận dưới đây
Thời gian nấu một mẻ thép
Các nhà máy sản xuất phôi thép đáp ứng chuẩn điển hình thực hành tốt trên toàn cầu có quy mô lò EAF khoảng 100 - 140 tấn, với thời gian nấu một mẻ thép dưới một giờ Tình hình của sáu nhà máy Việt Nam đến thăm trong Giai đoạn 1 được thể hiện trong Bảng 4 dưới đây, được liệt
kê theo thứ tự thời gian nấu một mẻ thép từ dài nhất đến ngắn nhất (năng suất thấp nhất đến cao nhất) Chỉ có hai trong số các nhà máy này có thời gian nấu một mẻ thép là một giờ hoặc ít hơn, điều này cho thấy rằng hầu hết các nhà máy đều có thể tiến hành cải thiện đáng kể
Số mẻ được đúc liên tục
Các nhà máy sản xuất phôi thép điển hình thực hành tốt trên toàn cầu liên tục đúc mẻ tiếp
mẻ, khoảng 24 giờ mà không bị gián đoạn (như 24 gầu hoặc nhiều hơn) Điều này tương ứng với tổng lượng thép đúc theo thứ tự là 3.000 tấn, làm nền tảng cho năng suất cao và phản ánh sự ổn định quy trình tốt Tình hình của sáu nhà máy Việt Nam đến thăm trong Giai đoạn 1 được thể hiện trong Bảng 5 dưới đây
Thời gian nấu một mẻ thép
(phút)
969080706045
Bảng 4
Trang 15Hai trong số các nhà máy Việt Nam đến thăm đã đạt được năng lực đúc mẻ tiếp mẻ với hơn 24 gầu liên tục Về tổng lượng thép đúc không bị gián đoạn, kết quả của Việt Nam có xu hướng thấp hơn nhiều so với chuẩn thực hành tốt trên toàn cầu do kết hợp chu kỳ đúc và dung lượng mẻ nhỏ Nhà máy đúc phôi theo từng mẻ (không liên tục) do không có lò thùng tinh luyện, nhưng điều này sẽ được thay đổi trong tương lai gần24.
Tổn thất liệu kim loại biểu kiến
Sản lượng và hiệu suất năng lượng gắn kết chặt chẽ Ví dụ, liệu kim loại (thép phế và gang) được nạp nhiều hơn lượng yêu cầu của một tấn thép lỏng, chủ yếu đi vào lượng tổn thất xỉ Những tổn thất kim loại biểu kiến càng cao thì sẽ cần nhiều vôi hơn (fluxing) để tạo xỉ và cần nhiều năng lượng hơn để sản xuất một tấn phôi thép
Tình hình sáu nhà máy Việt Nam đến thăm trong Giai đoạn 1 được thể hiện trong Bảng 6 dưới đây, được liệt kê theo thứ tự giảm tổn thất liệu kim loại biểu kiến25 (để nâng cao hiệu quả tài nguyên) Theo dự kiến, dữ liệu cho thấy rằng những tổn thất này càng cao, càng cần nhiều vôi hơn cho tạo xỉ Nhà máy với mức tổn thất liệu kim loại biểu kiến thấp nhất (110 kg) và bổ sung vôi thấp nhất (65 kg) cho mỗi tấn phôi thép (không đáng ngạc nhiên) là nhà máy với hiệu suất năng lượng tốt nhất cho sản xuất thép (2.1 GJ/tấn thép lỏng)
Mức tối đa đúc mẻ tiếp mẻ
Số gầu Khối lượng đúc điển Hình
24 Nhà máy nhỏ này có các kế hoạch để gia tăng lớn về khối lượng vật liệu đưa vào quy trình sản xuất trong một số giai đoạn nâng cấp
về sản xuất thép và đúc và sau đó là bổ sung một xưởng cán thép
25 Tổn thất Tiếp liệu Kim loại Hiển nhiên được định nghĩa tại đây là khối lượng thép phế và gang cần có để sản xuất một tấn phôi thép
và có 1% thép lỏng nhiều hơn phôi thép, cho nên các mức Tổn thất Tiếp liệu Kim Loại Hiển nhiên là 1.150 kg (tiếp liệu kim loại) trừ đi 1.010 kg (thép lỏng) = 140 kg
Trang 16Bảng này cũng cho thấy các kết quả của một nhà máy tham chiếu (đáp ứng chuẩn thực hành tốt trên toàn cầu), mà tại đó các mức tổn thất liệu kim loại biểu kiến và mức bổ sung vôi thấp hơn đáng kể so với các nhà máy Việt Nam gần một nửa Có thể do kiểm soát thành phần hóa học của xỉ kém là một yếu tố góp phần26 Lời giải thích chính cho sự khác biệt này liên quan tới chất lượng thép phế Thép phế “bẩn” có nghĩa là nhiều xỉ hơn, hiệu quả năng lượng thấp hơn và các mức tổn thất liệu kim loại biểu kiến cao hơn Kiểm tra các bãi thép phế tại các nhà máy cho thấy rằng có một số lượng đáng kể thép phế bẩn cần được xử lý.
Ngoài yếu tố sạch và thành phần hóa học, tỷ trọng thép phế cũng rất quan trọng27; sự đồng đều và tỷ trọng thép phế cao hơn dẫn đến sự ổn định quá trình hơn, tăng năng suất và cải thiện hiệu quả
Ngành sản xuất thép của Việt Nam ngày càng tăng nhanh Sản lượng thép lỏng đạt mức khoảng 300kt/a kể từ khi đất nước hoàn toàn thống nhất (1975), nhưng đã tiến sát mức 3Mt/a trong các thập kỷ qua, tức là theo hệ số mười Một đặc điểm của đà tăng trưởng nhanh chóng này
là vẫn chưa hình thành một ngành “chế biến thép phế” trong nước Nâng cao chất lượng thép phế (cả độ sạch và tỷ trọng) sẽ hỗ trợ ngành công nghiệp sản xuất thép nói chung
Tiêu hao điện cực
Mức độ tiêu hao điện cực cho mỗi tấn hoặc sản lượng phản ánh mức độ ổn định của vận hành.Kết quả của các nhà máy Việt Nam đến thăm được thể hiện trong Bảng 7 dưới đây, được liệt
kê theo thứ tự giảm đần tiêu hao điện cực (tính ổn định tăng)
Ba nhà máy nhỏ công nghệ kém tân tiến hơn có các mức tiêu hao điện cực EAF cao nhất (3,1 - 4,1 kg/tấn phôi thép); ba nhà máy lớn hơn với công nghệ tân tiến hơn có các mức tiêu thụ điện cực EAF thấp hơn (1,35 - 2,7 kg/tấn phôi thép)
Nhà máy tham chiếu đáp ứng chuẩn thực hành toàn cầu đã có mức tiêu hao điện cực EAF
là 0,45 kg cho mỗi tấn phôi thép, thấp hơn nhiều các nhà máy Việt Nam được nghiên cứu, cho thấy tiềm năng cải tiến về ổn định quá trình
Hiệu suất vận hành máy cán thép
Bốn nhà máy đến thăm trong Giai đoạn 1 có máy cán thép Trong các nhà máy này, sử dụng năng lượng trong phạm vi sản phẩm 1,2-1,7 GJ/t (xem Bảng 2) Hiệu quả năng lượng là một hàm số của kế hoạch vận hành máy cán (quy mô đơn đặt hàng), kích thước và chất lượng sản phẩm Sự biến thiên từ hiệu quả nhất đến kém hiệu quả nhất là 0,5 GJ/t sản phẩm, so với sự biến thiên lớn hơn nhiều trong sản xuất thép và đúc gần 2 GJ/t phôi thép giữa nhà máy hiệu quả nhất
và nhà máy kém hiệu quả nhất (xem Bảng 3)
Lò hồ quang điện (EAF)
kg/tấn phôi thép Lò thùng tinh luyện (LF)
Trang 17Cải thiện năng lượng chắc chắn có thể thực hiện được, mức độ hiệu quả khâu cán thép khá phù hợp với chuẩn thực hành tốt trên toàn cầu so với khâu nấu luyện thép.
Tổn thất cán (tấn phôi thép trừ đi tấn sản phẩm cán) đối với bốn nhà máy là trong phạm vi 2,9 đến 5,9% Điều này biểu thị 1,9-4,9% thép quay trở lại dưới dạng thép phế cho EAF, tổn thất dưới dạng vẩy cán trong tất cả các nhà máy đã được báo cáo là 1%
Từ một phương diện lý thuyết, năng lượng trong cán nóng chủ yếu được xác định bằng các yêu cầu nung nóng phôi28 Năng lượng theo lý thuyết cho sự biến dạng chỉ là 0,02 GJ/t so với 0,83 GJ/t để nung nóng phôi thép khi nạp nguội29 Với nạp nóng phôi thép ở mức trung bình 800oC, năng lượng nung nóng theo lý thuyết giảm khoảng 65% đến 0,29 GJ/t Điều này làm nổi bật những lợi ích về hiệu quả năng lượng của việc nạp trực tiếp phôi thép nóng vào các nhà máy cán
Sở hữu công cộng và tư nhân
Ngành công nghiệp thép Việt Nam đang được tư nhân hóa dần dần, thông qua việc xây dựng của các công ty tư nhân và công ty cổ phần công-tư hợp doanh trong nhóm các công ty thuộc Tổng công ty Thép Việt Nam Sáu nhà máy đến thăm trong nghiên cứu này đã thực hiện một nửa
là sở hữu tư nhân, và nửa còn lại một phần hoặc toàn bộ thuộc sở hữu Nhà nước
Kết quả đối với năng lượng cho sản xuất thép được biểu thị lại bằng các dấu chấm trong Hình 7 dưới đây, nhưng lần này đề cập đến phương diện về quyền sở hữu, cụ thể là giữa các nhà máy thuộc sở hữu tư nhân (chấm màu vàng) và các nhà máy thuộc sở hữu nhà nước đầy đủ hoặc một phần (dấu chấm màu tím)
Hai nhà máy hiệu quả nhất thuộc sở hữu tư nhân Nhà máy kém hiệu quả nhất cũng thuộc
sở hữu tư nhân, nhưng nhà máy này mới đi vào hoạt động với những cải tiến đáng kể về hiệu quả
có thể thực hiện được trong những năm tới
Mức Tối thiểu theo Lý thuyết
Phạm vi Thực hành Tốt GJ/tấn thép
Trang 18Hiệu quả tài nguyên
Các chuyến thăm sáu nhà máy cho thấy ngành công nghiệp đang hoạt động theo định hướng “không chất thải”
Nước sạch: Tất cả các địa điểm đến thăm đều có hệ thống tái tuần hoàn nước làm mát trong vận hành của lò hồ quang điện (EAF), lò thùng tinh luyện (LF) và máy đúc, chỉ cần bổ sung
Phế cán: Phế cán được bán cho các hộ sử dụng chất lượng thấp hơn hoặc quay trở lại lò
hồ quang điện (EAF); toàn bộ thép phế đều được sử dụng hoặc tái chế
Các phương diện rộng lớn hơn về vòng đời sản phẩm
Các dữ liệu và kết quả trình bày ở trên chỉ liên quan tới việc sử dụng trực tiếp các nguồn tài nguyên năng lượng và vật liệu cho sản xuất tại chỗ Đây là những gì có thể trực tiếp kiểm soát được ở cấp độ nhà máy và là trọng tâm chính để cải thiện hiệu quả trong hoạt động Tuy nhiên, từ góc độ công ty, cấp độ cao hơn và toàn ngành thép cũng như các bên hữu quan (đặc biệt là các nhà hoạch định chính sách của chính phủ), điều quan trọng là tìm hiểu tất cả các dạng năng lượng
và tài nguyên đang được sử dụng Điều này có nghĩa là cách nhìn nhận về “Vòng đời sản phẩm” cũng như sự hiểu biết về các yếu tố ngoại vi cũng như các yếu tố tại chỗ
Cách nhìn nhận rộng hơn này cũng cần thiết để tính toán cường độ phát thải khí nhà kính của nhà máy, công ty hoặc ngành công nghiệp Sau cùng, phát thải khí nhà kính lớn nhất đối với sản xuất phôi thép lại liên quan tới các nguồn phát điện thuộc phạm vi bên ngoài nhà máy
Biểu thị năng lượng khác
Năng lượng đáng kể được sử dụng ở bên ngoài để phát điện, sản xuất gang, nung vôi v.v “Năng lượng khác” là một cơ sở vòng đời sản phẩm để đo lường năng lượng được sử dụng trong sản xuất, khi cũng bao gồm năng lượng được sử dụng trong việc cung cấp các đầu vào Lấy một trong các nhà máy Việt Nam làm một ví dụ, như thể hiện trong Bảng 8 dưới đây, năng lượng được sử dụng để sản xuất đầu vào khâu luyện thép nhiều hơn đáng kể so với sử dụng trực tiếp tại chỗ Năng lượng được biểu thị đầy đủ trong trường hợp này là 31/2 lần so với năng lượng sản xuất trực tiếp cho sản xuất thép Điều này có nghĩa cho mỗi GJ sử dụng trực tiếp tại chính nhà máy thép cần tổng lượng về các nguồn tài nguyên năng lượng của xã hội và nền kinh tế là 31/2 GJ
Năng lượng cho sản xuất
(Chỉ riêng cho tại chỗ)GJ/t thép
Năng lượng khác được biểu thị
(Tại chỗ và ngoại vi)GJ/t thép
Bảng 8
