KỸ THUẬT SẴN CÓ TỐT NHẤT ÁP DỤNG CHO NGÀNH SẢN XUẤT XI MĂNG

KỸ THUẬT SẴN CÓ TỐT NHẤT ÁP DỤNG CHO NGÀNH SX XI MĂNG

Mục tiêu: Ứng dụng BAT cho ngăn ngừa ô nhiễm trong ngành sản xuất

Xi măng

Tài liệu tham khảo

1 Establishing the best available techniques (BAT) conclusions under Directive 2010/75/EU of the European Parliament and of the Council on industrial emissions for the production of cement, lime and magnesium oxide

http://eippcb.jrc.ec.europa.eu//reference/BREF/CLM_BATC_Published.pdf

2 Best Available Techniques (BAT) Reference Document for the Production of

lý chất thải nguy hại trong lò nung xi măng, Hà Nội

, 2011, QCVN41:2011/BTNMT

3

NỘI DUNG CHÍNH

- CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT SẴN CÓ TỐT

NHẤT (BAT)

- CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH ÁP DỤNG BAT

- CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG, SO SÁNH

VÀ CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG CẦN QUAN TÂM

- CHƯƠNG 4: BAT CHO NGÀNH SẢN XUẤT XI MĂNG

- CHƯƠNG 5: LIÊN HỆ CÔNG NGHỆ NỔI BẬT CỦA BAT

VỚI SXSH

- CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN

Cấu trúc tài liệu BAT cho ngành

xi măng

Tài liệu hướng dẫn BAT cho ngành sản xuất xi măng bao gồm 5 chương:

• Chương 1: Cung cấp thông tin về ngành xi măng

• Chương 2: Các kỹ thuật, quy trình công nghệ ngành xi

măng

• Chương 3: Mức phát thải hiện thời và mức độ tiêu thụ

• Chương 4: Kết luận BAT

• Chương 5: Kết luận và Kiến nghị

5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BAT

1.1 Ngăn ngừa ô nhiễm tích hợp và kiểm soát (IPPC)

- Ngăn ngừa ô nhiễm tích hợp và kiểm soát (IPPC –

Integrated Pollution Prevention and Control) là một

hệ thống các quy định nhằm bảo đảm mỗi ngành công nghiệp hành động theo cách tiếp cận ngăn ngừa

ô nhiễm tích hợp hướng đến một tầm cao hơn của bảo vệ môi trường tổng thể khi xem xét cả hai khía cạnh có thể phát sinh khả năng ô nhiễm môi trường hiện hữu cũng như tiềm tàng

- European Directive 96/61/EC (Chỉ thị Châu Âu) hoạt

động từ 24 tháng 09 năm 1996 (Hiện nay có phiên bản thay thế là Chỉ thị 2008/1/EC)

1.1 Ngăn ngừa ô nhiễm tích hợp và kiểm soát (IPPC)

- Chỉ thị IPPC nhằm mục đích giảm thiểu ô nhiễm

từ nhiều nguồn khác nhau trong Cộng đồng Châu Âu và bao gồm một loạt những quy định về

xả thải từ các đơn vị sản xuất công nghiệp

- Những đối tượng áp dụng theo IPPC phải đăng

ký giấy phép từ nhà chức trách (cơ quan môi trường hoặc chính quyền địa phương) để có quyền ưu tiên trong trường hợp chuẩn bị hoạt động ở địa điểm mới hoặc trong khoảng thời gian

cụ thể đối với trường hợp đang hoạt động

7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BAT

1.1 Ngăn ngừa ô nhiễm tích hợp và kiểm soát (IPPC)

- IPPC là một khung luật lệ mà theo đó các ngành

Công nghiệp phải đạt được giấy phép hoạt động trên cơ sở các Kỹ thuật tốt nhất có thể áp dụng (BAT - Best Available Techniques), hay còn được gọi là Kỹ thuật sẵn có tốt nhất IPPC đề ra các phương án/giải pháp nhằm ngăn ngừa/giảm thiểu phát thải vào đất, nước, không khí cũng như giảm thiểu chất thải thông qua một hệ thống giấy phép

và cách tiếp cận tích hợp (đất, nước, không khí và chất thải).

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BAT

1.2 Kỹ thuật sẵn có tốt nhất (BAT – Best Available Techniques)

- Kỹ thuật tốt nhất có thể áp dụng (BAT) là ở mức hiệu quả nhất và tiên tiến nhất trong việc phát triển những hoạt động và những phương pháp vận hành của chúng mà chính điều này thể hiện tính khả thi

áp dụng của những kỹ thuật cụ thể nhằm cung cấp (trên nguyên lý) cơ sở cho giá trị phát thải cho phép nhằm phục vụ cho mục đích ngăn ngừa ô nhiễm, hoặc hạn chế phát thải và tác động đến môi trường

ở những nơi không áp dụng được (IPP, 2000).

9

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BAT

1.2 Kỹ thuật sẵn có tốt nhất (BAT – Best Available Techniques)

- BAT với:

 “Kỹ thuật” bao gồm cả ứng dụng công nghệ và cách thức

thiết kế, xây dựng, vận hành, bảo trì và tháo dỡ công nghệ đó;

 “Có thể” bao gồm những kỹ thuật/công nghệ được phát

triển ở quy mô cho phép áp dụng ở những ngành công nghiệp có liên quan, trong điều kiện khả thi và kinh tế và kỹ thuật, kể cả các xem xét về chi phí và hiệu quả;

 “Tốt nhất” có nghĩa là hiệu quả trong việc đạt được

mức/khả năng cao nhất trong việc bảo vệ môi trường tổng thể.

- Trong đó, yếu tố “tốt nhất” là quan trọng nhất.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BAT

1.3 Các thứ bậc ưu tiên thực hiện các nội dung thuộc BAT:

1) Sử dụng công nghệ phát sinh ít chất thải;

2) Sử dụng ít hợp chất nguy hại hơn;

3) Tái sinh và quay vòng hơn nữa các hợp chất phát sinh và sử dụng cho chính quy trình hay cho chính chất thải ở bất cứ nơi nào phù hợp;

4) Những quy trình, phương tiện hoặc phương pháp có thể so sánh được đang được phát triển áp dụng thành công cho quy mô công nghiệp;

5) Cải tiến và thay đổi công nghệ dựa trên nền tảng tri thức và hiểu biết về khoa học;

6) Bản chất, tác động và lượng chất thải phát sinh cần quan tâm;

11

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BAT

1.3 Các thứ bậc ưu tiên thực hiện các nội dung thuộc BAT:

7) Hạn thử nghiệm vận hành những hoạt động mới hoặc hiện hữu; 8) Thời hạn cần để có thể giới thiệu kỹ thuật tốt nhất có thể áp dụng; 9) Mức tiêu thụ tài nguyên và nguyên liệu (kể cả nước) sử dụng cho quy trình sản xuất và hiệu suất năng lượng của chúng;

10) Nhu cầu cần ngăn ngừa hay giảm thiểu tác động toàn diện của các phát thải ra môi trường và các rủi ro của chúng;

11) Nhu cầu ngăn ngừa tai nạn và hậu quả cho môi trường;

12) Các thông tin công bố bởi Ủy ban châu Âu được chiếu theo sự trao đổi thông tin giữa các nước thành viên và các ngành công nghiệp có liên quan về kỹ thuật tốt nhất sẵn có, trong việc phối hợp giám sát và liên tục phát triển chúng, hoặc là của các tổ chức quốc tế khác.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BAT

2.1 Quy trình áp dụng BAT

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH ÁP DỤNG BAT

2.1 Quy trình áp dụng BAT

Bước 1: Bat selection

Để ứng dụng Bat ta cần chọn đối tượng cụ thể (ngành công nghiệp, công ty ) để đánh giá tiềm năng áp dụng Bat, từ đó căn cứ Bat được đề xuất

Bước 2: Xem xét độ tin cậy Bat được đề xuất (positive)

Ở bước này nhanh chóng xem xét công nghệ Bat đang được đề xuất có mang lại lợi ích cho môi trường hay không, một trong những tiêu chí đầu tiên phải xem xét

• Nếu không đáng tin cậy, dừng ngay lập tức

• Nếu đáng tin cậy, tiếp tục ở bước 3

2.1 Quy trình áp dụng BAT

Bước 3: Có chấp nhận hay không (acceptable)

Tiếp tục bước 2 kiểm tra Bat có ảnh hưởng chất lượng sản phẩm, thực phẩm, nghề nghiệp, an toàn cho ngành công nghiệp và những vấn đề đó có thể chấp nhận được hay không

Bước 4: Xét tính khả thi (feasible)

Sau khi xem xét những thay đổi đã được chấp, tiếp đến đánh giá các tác động Bat đối với kinh tế: nhà máy đang tồn tại, nhà máy mới, quy mô nhà máy

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG

3.1 Quy trình sản xuất xi măng

3.2 So sánh công nghệ sử dụng trong quá trình sản xuất xi măng

• Xi măng là chất kết dính thủy ở dạng bột mịn, khi trộn với nước thành dạng

hồ dẻo có khả năng đóng rắn tạo thành vật liệu dạng đá nhờ các phản ứng hóa lý Xi măng là vật liệu xây dựng cơ bản rất quan trọng, sử dụng trong các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp.

• Nhu cầu tiêu thụ xi măng trên toàn cầu không ngừng tăng Từ năm 1950 cho

đến nay, sản lượng xi măng liên tục tăng cùng với sự phát triển trong công nghệ sản xuất xi măng Lượng xi măng tiêu thụ năm 2005 trên toàn thế giới là

2283 triệu tấn và đến năm 2010 đã lên tới 3294 triệu tấn

17

3.1 Quy trình sản xuất xi măng

• Tại Việt Nam, xi măng là một trong những ngành công nghiệp cơ bản và

được hình thành sớm nhất ở Việt Nam, cùng với các ngành dệt may, than, đường sắt Nhà máy xi măng đầu tiên của Việt Nam được xây dựng

ở Hải Phòng vào ngày 25/12/1889 và đến nay, Việt Nam đã có trên 100 công ty, đơn vị tham gia trực tiếp vào sản xuất và phục vụ sản xuất xi măng trong cả nước Từ năm 2008, công nghiệp sản xuất xi măng được phát triển mạnh do sản lượng xi măng sản xuất trong nước chưa đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ

4.1 Quy trình sản xuất xi măng

Trong xây dựng, xi măng thông thường gồm hai loại, xi măng portland và ximăng portland hỗn hợp:

•Xi măng Portland: Được nghiền từ clinker xi măng portland và thạch cao

Các sản phẩm được phân theo mác và có ký hiệu: PC 30, PC 40,PC 50.

• Xi măng Portland hỗn hợp: Được nghiền từ clinker xi măng

portland,thạch cao và phụ gia khoáng Các sản phẩm được phân theo mác

và có ký hiệu: PCB 30, PCB 40, PCB 50.

19

3.1 Quy trình sản xuất xi măng

Mỏ - đá vôi, macnơ và đất sét cũng như những vật liệu chứa các oxid nhôm, sắt, canxi, silic được lấy từ mỏ bằng kĩ thuật nổ mìn hay khoan

2)Máy đập

Máy đập - vật liệu từ mỏ được làm giảm kích thước bằng những máy đập khác nhau.Các khối

đá được làm giảm kich thước từ 120cm đến khoảng từ 1.2 - 8cm Vật liệu thô cũng có thể cần được sấy để việc pha trộn và đập hiệu quả hơn

4)Lớp trộn

Lớp trộn - đá vôi đã nghiền và đất sét được đồng nhất bằng cách chất thành đống và cào thanh từng lớp trong kho dự trữ Những vật liệu này được sẵn sàng cho việc nghiền và sấy trong lò nung

5)Nghiền thô

Nghiền thô - các vật liệu thô được nghiền và sấy trong máy nghiền con lăn Những con lăn lớn được lắp trên một bàn xoay và vật liệu thô được nghiền cho đến khi chúng đủ mịn để chuyển đến silo đồng nhất bằng không khí

6)Túi lọc bụi

Túi lọc bụi - bao gồm nhiều túi lọc bằng vải hoặc nỉ để tách các hạt mịn từ khí thải lò Gas thải

từ nhiều lò nung được dùng để sấy vật liệu thô, vì vậy cải thiện việc sử dụng năng lượng hiệu quả của nhà máy

3.1 Quy trình sản xuất xi măng

7)Gia nhiệt

Gia nhiệt - những cy-lon gia nhiệt sẽ nâng nhiệt độ của bột liệu thô lên cao trước khi vào lò

nung Điều này làm gia tăng hiệu quả sử dụng nhiệt của lò nung vì bột liệu đã được vôi hóa 20 - 40% khi bắt đầu vào lò

8)Lò nung

Lò nung - lò nung được thiết kế để tối đa hiệu quả của sự truyền nhiệt từ nhiên liệu đến vật liệu thô Trong tháp gia nhiệt, vật liệu thô được nung nhanh chóng đến nhiệt độ khoảng 1000oC, ở nhiệt độ này đá vôi chuyển sang dạng nóng chảy Trong lò quay, nhiệt độ lên đến khoảng

2000oC Tại nhiệt độ này, các khoáng nóng chảy kết hợp để hình thành các tinh thể silicat canxi

- lanh ke xi măng

9)Máy làm lạnh

Máy làm lạnh - lanh ke nóng chảy được làm lạnh một cách nhanh nhất Không khí xung quanh dùng làm lạnh lanh ke được thổi vào lò nung, khi không khí bị đốt cháy để đảm bảo hiệu quả cao của sự sinh ra nhiệt

3.1 Quy trình sản xuất xi măng

3.1 Quy trình sản xuất xi măng

3.2 So sánh các công nghệ được sử dụng

Chỉ tiêuCN Công nghệ lò đứng Công nghệ lò quay ướt Công nghệ lò quay khô

1 Nguyên

lý làm việc

- làm việc gián đoạn,

- phối liệu đc cấp vào theo từng mẻ, đi từ trên xuống,

- quá trình tạo khoáng diễn ra theo chiều cao của lò và trong từng viên phối liệu

- làm việc liên tục

- phối liệu được nạp vào từ đầu cao của

lò, đảo trộn đều theo vòng quay của lò

- quá trình tạo khoáng được diễn ra theo chiều dài lò

- công suất lớn có thể đạt từ 3000 – 5800 tấn clinker/ngày

- làm việc liên tục

- phối liệu tương tự lò quay ướt

- các chỉ tiêu công nghệ còn lại tương tự lò quay ướt.

2 Phối liệu - đá vôi, đất sét, phụ gia như Na2SiF6, xỉ pirit

- thêm phụ gia khoáng hóa photphorit – ở dạng viên, độ

ẩm 14%, trộn lẫn vào nhau

- tương tự Cn lò đứng

- phối trộn dạng bùn, độ ẩm 40%, phối liệu ko trộn lẫn than

- tương tự CN lò đứng.

- phối liệu đưa vào dạng bột mịn, độ ẩm 1 – 2 % và không trộn lẫn với nhau

3 Nhiên

liệu - chỉ dùng nhiên liệu rắn (than)- tiêu tốn nhiều nhiên liệu trên một đơn vị sản phẩm lớn - có thể dùng than, dầu, khí,- tiêu tốn nhiên liệu trên một đơn vị sản

phẩm là lớn nhất do nhiệt lượng cần làm bay hơi lượng hơi nước là rất lớn

- tương tự lò quay ướt.

- tiêu tốn nhiên liệu trên một đơn

- tương tự lò quay đứng - sử dụng lò quay- lò quay khô có hệ thống trao

đổi nhiệt, tháp xyclon

- Lượng khí thải gây ô nhiễm lớn.

- Đặc biệt công nghệ này thải ra một lượng HF – chất khí rất độc hại (F có trong Na2SiF6) vì vậy cần công nghệ xử lý hiện đại và chi phí cao

- Lượng khí thải gây ô nhiễm là lớn nhất

do sử dụng nhiều nhiên liệu nhất - lượng khí thải gây ô nhiễm là nhỏ nhất.

MÁY NGHIỀN ĐỨNG

25

MÁY NGHIỀN NGANG

CHƯƠNG 4 : BAT CHO NGÀNH SẢN XUẤT

XI MĂNG

Các vấn đề cần áp dụng để thực hiện BAT cho ngành công

nghiệp sản xuất xi măng :

•Hệ thống quản lý môi trường EMS

•Thông tin cơ bản về phương pháp/kỹ thuật

•Tiêu thụ năng lượng và lựa chọn quy trình

1.TỔNG QUÁT KỸ THUẬT CHÍNH:

Để giảm phát thải từ lò nung và hiệu quả sử dụng năng lượng, BAT là một kỹ thuật hoạt động hiệu quả và ổn định, các quá trình hoạt động thiết lâp các tham số bằng cách sử dụng các

kỹ thuật Sau:

- Quy trình kiểm soát Tối ưu hoá, bao gồm cả kiểm soát tự động trên máy tính

- Sử dụng hệ thống cấp nhiên liệu rắn hiện đại

- Để ngăn chặn và / hoặc giảm phát thải, BAT là để thực hiện một lựa chọn cẩn thận và giám sát tất cả các chất vào lò nung.

27

CHƯƠNG 4 : BAT TRONG NGĂN NGỪA Ô NHIỄM

CHƯƠNG 4 : BAT TRONG NGĂN NGỪA Ô NHIỄM

a Quá trình đo liên tục các thông số thể

hiện sự ổn định quá trình: như nhiệt độ,

hàm lượng O2, áp suất và lưu lượng

Áp dụng chung

b Giám sát và theo dõi quá trình ổn định

của các thông số ví dự: hỗn hợp nguyên

liệu đồng nhất và cấp nhiên liệu, điều

chỉnh liều lượng và oxy dư thừa

Áp dụng chung

c Đo lường liên tục sự phát thải khí NH3

khi áp dụng SNCR

Áp dụng chung

d Đo liên tục sự phát thải của bụi, NOx,

SOx, và CO Áp dụng đối với quá trình nung

e Đo lường định kỳ sự phát thải của

PCDD / F và kim loại

f Đo lường liên tục hoặc định kỳ sự phát

thải của khí HCl, HF và TOC Việc lựa chọn giữa đo liên tục hoặc định kỳ được dựa trên các

nguồn phát thải và các loại chất

2 Giám sát:

3 Tiêu thụ năng lượng và lựa chọn quy trình

3.1 Quá trình lựa chọn: Để giảm mức tiêu thụ năng lượng, BAT là một quá trình sấy khô với nhiều giai đoạn sấy sơ bộ và tiền canxi hóa.

29

CHƯƠNG 4 : BAT TRONG NGĂN NGỪA Ô NHIỄM

Trong loại hệ thống lò nung này, việc thu hồi khí

thải và nước nóng từ quá trình làm mát có thể

được sử dụng để sấy sơ bộ và tiền canxi hóa

nguyên vật liệu trước khi đưa vào lò, có ý nghĩa

trong việc tiết kiệm tiêu thụ năng lượng.

Áp dụng cho các

nhà máy mới và nâng công suất, phụ thuộc vào độ

ẩm nguyên liệu.

CHƯƠNG 4 : BAT TRONG NGĂN NGỪA Ô NHIỄM

3.2 Tiêu thụ năng lượng:

- Để giảm/hạn chế tiêu thụ năng lượng nhiệt, BAT được sử dụng kết với những kỹ thuật sau:

a Áp dụng hệ thống lò nung cải tiến và tối ưu và một quá trình

nung trơn tru và ổn định, hoạt động gần với quá trình thiết lập tham số các điểm bằng cách áp dụng:

I Tối ưu hoá quá trình kiểm soát, bao gồm hệ thống điều khiển

tự động dựa trên máy tính

II Hệ thống trọng lực cấp nhiên liệu rắn hiện đại

III xem xét các cấu hình hệ thống lò nung hiện có dùng để sấy

sơ bộ và tiền canxi hóa đến mức có thể,

Áp dụng chung Lò nung hiện nay, Khả năng ứng dụng sấy sơ bộ và tiền canxi hóa tùy thuộc vào cấu hình

hệ thống lò nung

b Thu hồi nhiệt dư thừa từ lò nung, đặc biệt là từ khu vực làm

mát Cụ thể là nhiệt dư thừa của lò nung từ khu vực làm mát (không khí nóng) hoặc từ tháp trao đổi nhiệt có thể được sử dụng

để sấy nguyên liệu

Áp dụng chung trong ngành công nghiệp xi măng

- Thu hồi nhiệt dư thừa từ cáccáci khu vực làm mát có thể áp dụng khi ghi lò làm mát được sử dụng

- Hạn chế hiệu quả phục hồi có thể được đạt trên thiết bị làm mát