Nghiên cứu đề xuất các biện pháp giảm thiểu chất thải cho nhà máy xi măng lưu xá thái nguyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU CHẤT THẢI CHO NHÀ MÁY XI MĂNG LƯU XÁ THÁI NGUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Mà SỐ: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG DUNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Ngô Thị Nga HÀ NỘI, 2009 MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục ký hiệu viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan ngành công nghiệp sản xuất xi măng giới 1.2 Tổng quan ngành công nghiệp sản xuất xi măng Việt Nam 1.3 Phương pháp giảm thiểu chất thải 1.3.1 Các cách tiếp cận giảm thiểu chất thải 1.3.2 Các cách ngăn ngừa ô nhiễm CHƯƠNG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG VÀ CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG 16 2.1 Công nghệ sản xuất xi măng Việt Nam 16 2.1.1 Phương pháp công nghệ sản xuất 16 2.1.2 Nguyên nhiên liệu sản xuất xi măng 17 2.1.3 Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng kèm theo dòng thải 26 2.2 Các vấn đề môi trường 34 2.2.1 Bụi thải 35 2.2.2 Khí thải phát sinh từ lò nung clanhke 37 2.2.3 Nước thải 41 2.2.4 Xỉ than thải 42 2.2.5 Tiếng ồn 43 2.2.6 Ô nhiễm nhiệt 43 CHƯƠNG GIẢM THIỂU CHẤT THẢI TẠI NHÀ MÁY XI MĂNG LƯU XÁ THÁI NGUYÊN 44 3.1 Khái quát chung nhà máy xi măng Lưu Xá Thái Nguyên 44 3.2 Công nghệ sản xuất xi măng nhà máy 45 3.2.1 Quy trình công nghệ 45 3.2.2 Sơ đồ dòng chi tiết 49 3.3 Thực giảm thiểu chất thải nhà máy xi măng Lưu Xá Thái Nguyên 51 3.3.1 Cân vật chất 51 3.3.2 Tính cân nhiệt cho lò nung clanhke 57 3.3.3 Ứng dụng tính toán cân nhiệt lò nung clanhke nhà máy xi măng Lưu Xá 63 CHƯƠNG ĐỀ XẤT CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU CHẤT THẢI VÀ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TẠI NHÀ MÁY XI MĂNG LƯU XÁ THÁI NGUYÊN 67 4.1 Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường áp dụng nhà máy Lưu Xá 67 4.1.1 Giảm thiểu ô nhiễm bụi khí thải 67 4.1.2 Chất thải rắn 68 4.1.3 Nước thải 69 4.2 Đề xuất số biện pháp nhằm sử dụng nguyên liệu hiệu 69 4.2.1 Giải pháp thay nguyên nhiên liệu 69 4.2.2 Biện pháp quản lý nội vi 70 4.2.3 Các biện pháp cải tiến thay đổi thiết bị 74 4.3 Đề xuất biện pháp thay đổi công nghệ sản xuất xi măng 84 4.4 Phân tích lợi ích kinh tế giải pháp 88 4.5 Phân tích lợi ích môi trường giải pháp 92 KẾT LUẬN 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BVMT: Bảo vệ môi trường CNSXXM: Công nghệ sản xuất xi măng CNSXXMLĐ: Công nghệ sản xuất xi măng lò đứng CNSXXMLQ: Công nghệ sản xuất xi măng lò quay SXSH: Sản xuất SXXM: Sản xuất xi măng TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam TCCP: Tiêu chuẩn cho phép UNDP: Chương trình hỗ trợ phát triển Liên Hiệp Quốc 10 UNEP: Chương trình môi trường Liên Hiệp Quốc 11 UNIDO: Tổ chức phát triển Công nghiệp Liên Hiệp Quốc 12 XM: Xi măng DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1 Năng suất sản xuất xi măng tương ứng với lò Bảng Chức đặc điểm sơ đồ công nghệ 17 Bảng 2.2 Trữ lượng đá vôi xi măng vùng 18 Bảng Thành phần hóa học đá vôi 19 Bảng Trữ lượng mỏ sét 20 Bảng Thành phần hóa học trung bình mỏ sét 21 Bảng Thành phần hóa học nguyên liệu điều chỉnh 22 Bảng Thành phần hóa học than dùng sản xuất xi măng 23 Bảng Tính chất than Quảng Ninh 24 Bảng Tính chất dầu đốt 25 Bảng 10 Nhu cầu tiêu thụ số nhà máy xi măng 26 Bảng 11 Quan hệ công nghệ dòng thải sản xuất xi măng 43 Bảng Thành phần nguyên vật liệu thô dùng sản xuất xi măng nhà máy Lưu Xá 47 Bảng Định mức tiêu thụ nguyên, nhiên liệu 48 Bảng 3 Cân vật liệu tính cho xi măng 52 Bảng Kết thẩm định khí thải bụi khu vực nghiền đập đá 53 Bảng Kết thẩm định khí thải bụi khu vực nghiền xi măng 54 Bảng Cân nhiệt cho lò nung clanke nhà máy xi măng Lưu Xá 65 Bảng 4.1 Kết quan trắc nồng độ bụi lò nung sấy nguyên liệu 68 Bảng 4.2 Các biện pháp quản lý nội vi nhà máy 71 Bảng 4.3 Đề xuất biện pháp cải tiến thiết bị 75 Bảng 4.4 Lượng bụi thu hồi sau qua lọc bụi túi công đoạn sấy 80 Bảng 4.5 So sánh nguyên, nhiên liệu dùng sản xuất xi măng 84 Bảng Dự kiến kinh phí đầu tư thiết bị cho công đoạn sấy 88 Bảng 4.7 Dự tính định mức tiêu thụ nguyên, nhiên liệu sau thực SXSH 95 Bảng 4.8 Dự tính giảm thiểu chất thải sau thực SXSH 95 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1 Mô tả trình tự kỹ thuật sản xuất Hình 1.2 Chương trình đánh giá giảm thiểu chất thải 11 Hình Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng lò đứng 28 Hình 2.2 Quy trình sản xuất xi măng lò quay khô 30 Hình Quy trình sản xuất xi măng lò quay ướt 32 Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng nhà máy Lưu Xá – Thái Nguyên 50 Hình Thiết bị lọc túi bụi 77 Hình Bộ phận rũ bụi thiết bị lọc túi 78 Hình Sơ đồ thiết bị lọc túi công đoạn sấy nhà máy 79 Luận văn Thạc sỹ Khoa học -1- MỞ ĐẦU Xi măng ngành thiếu ngành xây dựng, loại vật liệu xây dựng thông dụng sử dụng rộng rãi với khối lượng lớn xây dựng sở hạ tầng, xây dựng công nghiệp, dân dụng lĩnh vực kinh tế, văn hóa xã hội khác Ở Việt Nam, từ ngày thống đất nước từ thời kỳ đổi 1986 đến nghiệp xây dựng phát triển kinh tế, củng cố an ninh quốc phòng đòi hỏi khối lượng xi măng ngày lớn Tiêu thụ xi măng nước ta ngày tăng, năm 2008 nước đạt 40 triệu tấn/năm, dự báo kế hoạch năm 2009 50 triệu với 105 dây chuyền sản xuất Dự báo nhu cầu xi măng nước ta giai đoạn từ 2010 đến 2020 tăng từ 50 triệu lên 70 triệu Công nghiệp xi măng có vai trò vị trí quan trọng kinh tế quốc dân Nó ngành có tỷ trọng đóng góp cho ngân sách nhà nước cao (khoảng – triệu USD triệu sản phẩm) Số liệu thống kê nhiều năm cho thấy tỷ trọng đóng góp vào GDP ngành công nghiệp xi măng chiếm khoảng 10-12% GDP toàn ngành công nghiệp [2] Công nghiệp xi măng phát triển thu hút lượng lớn lao động xã hội Cho đến lao động loại ngành công nghiệp xi măng nước ta khoảng 40 nghìn người tiếp tục tuyển dụng đào tạo để đáp ứng phát triển sản xuất Phát triển công nghiệp xi măng thúc đẩy nhiều ngành công nghiệp khác phát triển như: Giao thông vận tải, lượng, khí chế tạo… Tuy nhiên, yếu tố tích cực kể công nghiệp xi măng xem nhóm ngành công nghiệp gây ô nhiễm môi trường nói chung, đặc biệt ô nhiễm môi trường không khí bụi, khí độc hại tiếng ồn Trong dây chuyền sản xuất xi măng có nhiều công đoạn mà vấn đề môi trường cần phải quan tâm như: Qúa trình gia công học Nguyễn Thị Phương Dung CHMT 2007-2009 Luận văn Thạc sỹ Khoa học -2- nguyên vật liệu đập, nghiền sàng, phát sinh tiếng ồn lớn lượng bụi với kich thước nhỏ Qúa trình sấy nguyên liệu đầu vào nung clanhke nhiệt độ cao với nhiên liệu than dầu tạo lượng lớn khói thải, bụi, khí thải độc hại Vì vậy, với phát triển không ngừng ngành công nghiệp xi măng công tác bảo vệ môi trường cần phải quan tâm để đảm bảo môi trường lao động tốt, nâng cao sức khỏe cho người sản xuất không gây ảnh hưởng xấu đến môi trường xung quanh Việc cải thiện môi trường làm việc đồng thời áp dụng biện pháp nhằm giảm thiểu tác nhân gây ô nhiễm môi trường sản xuất xi măng cần thiết Với đặc thù hầu hết doanh nghiệp công nghiệp Việt Nam khả tài eo hẹp, tính cạnh tranh sản phẩm thị trường nên việc đầu tư thay đổi công nghệ thiết bị tăng hiệu sản xuất giảm thiểu ô nhiễm môi trường thực khó khăn Trong đó, hướng tiếp cận đại đa số doanh nghiệp Việt Nam đón nhận việc áp dụng sản xuất với mục tiêu làm tăng khả tận dụng nguồn nguyên, nhiên liệu, giảm thiểu chất thải phát thải Như vậy, với cách tiếp cận này, doanh nghiệp lúc đạt thành việc tiết kiệm nguyên nhiên vật liệu lượng giảm thiểu lượng chất thải môi trường Nhà máy xi măng Lưu Xá Thái Nguyên có công nghệ sản xuất lò đứng nên vấn để ô nhiễm môi trường trình sản xuất tiêu tốn nguyên, nhiên liệu cao quan tâm cấp ngành Bộ Xây Dựng Chính Tôi thực đề tài: “ Nghiên cứu đề xuất biện pháp giảm thiểu chất thải cho Nhà máy xi măng Lưu Xá Thái Nguyên ” Nguyễn Thị Phương Dung CHMT 2007-2009 Luận văn Thạc sỹ Khoa học -3- CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan ngành công nghiệp sản xuất xi măng giới Trải qua 120 năm hình thành phát triển, công nghệ xi măng lò đứng đạt số thành tựu to lớn Tuy nhiên, với phát triển nhanh chóng khoa học công nghệ nhu cầu xây dựng người nên lò đứng suất thấp dần thay lò quay có công suất lớn Hiện nay, lò đứng tồn số nước Châu Á Trung Quốc, Việt Nam, Ấn Độ vài nước khác Myama, Neepan, Pakistan Sản lượng xi măng số nước giới năm 2008 Trung Quốc 1.370 triệu tấn/năm; Ấn Độ 160 triệu tấn/năm; Mỹ 113 triệu tấn/năm; Nhật Bản 68 triệu tấn/năm; Thái Lan 65,7 triệu tấn/năm; Tây Ban Nha 54 triệu tấn/năm; Brasil 52,9 triệu tấn/năm Trong đáng kể công nghiệp lò đứng Trung Quốc, ngành xi măng lò đứng Trung Quốc đạt thành tựu to lớn Những năm đầu kỷ 21 (2001 - 2005), Trung Quốc rộ lên phong trào lưu cải tạo đồng dây truyền lò đứng kiểu cũ thành dây chuyền suất cao với chất lượng clanhke tương đương lò quay, đồng thời giảm tiêu hao lượng môi trường Các dây chuyền sau cải tạo phát huy trình độ sản xuất khí hóa tự động hóa cao, tạo bước chuyển biến có tính chất cách mạng công nghệ xi măng lò đứng Trung Quốc bước vào kỷ 21 [15] Cụ thể - Về suất đầu tư: Đầu tư cải tạo mở rộng hệ lò đứng khí bán tự động suất cao Trung Quốc năm 2004 – 2005 cỡ – 10 USD/tấn XM [15] - Về suất: Để đạt suất 30 – 40 clanhke/ theo công nghệ lò quay ta phải sử dụng kiểu lò SLC SP với tầng cyclon trao đổi nhiệt + canxino, đường kính lò khoảng 3,2 – 3,6m, chiều dài 52 – 60m, Nguyễn Thị Phương Dung CHMT 2007-2009 Luận văn Thạc sỹ Khoa học -4- với đầy đủ thiết bị phụ trợ Nếu sử dụng loại lò đứng cải tạo mở rộng với đường kính từ – 4m Trung Quốc triển khai đạt suất ổn định sau [15] Bảng 1 Năng suất sản xuất xi măng tương ứng loại lò Quy cách lò Năng suất clanhke/h 3x10m 12,5-13,5 3,2x11m 14-15 3,4x12m 16-17 3,8x12m 22-26 4x12m 32-36 - Về chất lượng clanhke: Bằng thủ pháp công nghệ tổng hợp từ khâu chuẩn bị phối liệu, đồng vê viên, sử dụng phụ gia khoáng hóa, dây chuyền lò đứng Trung Quốc cải tạo từ năm 2001 – 2005 đạt Rn 28 ngày clanhke khoảng 52 -55 Mpa, số nhà máy đạt kết bình quân năm 2005 khoảng 62- 63Mpa đưa tỷ lệ pha phụ gia vào xi măng tới 52% - Về môi trường: Trung Quốc theo kịp tiến giải môi trường sản xuất cho nhà máy sản xuất xi măng lò đứng công suất tương tự dây truyền lò quay phương pháp khô đại, Bằng việc trang bị đồng khâu sản xuất Chính hệ thiết bị lọc bụi kiểu túi (loại xung loại túi vải thủy tinh thổi gió ngược) kết hợp với lọc bụi tĩnh điện hiệu suất cao xóa mặc cảm xã hội đại phát thải ô nhiễm bụi, không khí nguồn nước công nghệ xi măng lò đứng Về mặt nâng vị lò đứng ngang tầm lò quay đại xã hội chấp nhận tồn phát triển ngành công nghiệp thân thiện với môi trường [15] Nguyễn Thị Phương Dung CHMT 2007-2009 Luận văn Thạc sỹ Khoa học - 85 - Công nghệ SXXM lò quay khô tận dụng loại chất thải khác để lấy nhiệt cấp cho trình nung clanhke Việc có lợi ích môi trường lớn, giảm lượng chất thải môi trường * Về hiệu kinh tế: Chi phí sản xuất cho clanhke CNSXLĐ khoảng 202.478 đồng lớn chi phí sản xuất cho clanhke CNXMLQ (189.182 đồng) chi phí chưa tính đến khấu hao thiết bị nhân công * Về chất lượng Công nghệ sản xuất xi măng lò quay khô cho chất lượng clanhke cao (thường mác 40-50) ổn định Chất lượng clanhke cao cho phép pha trộn nhiều phụ gia trình nghiền xi măng, giảm giá thành sản xuất, giảm tiêu hao lượng đồng thời giảm nguy gây ô nhiễm môi trường Ngoài chất lượng clanhke cao cho phép sản xuất loại xi măng đặc biệt khác việc trộn chất phụ gia vào clanhke theo tỷ lệ định Chất lượng clanhke, xi măng có ảnh hưởng trực tiếp đến thị trường tiêu thụ sản phẩm Thường sản phẩm nhà máy sản xuất xi măng lò đứng sử dụng để xây dựng công trình có quy mô nhỏ như: cầu cống, công trình nhỏ địa phương, phường xã…Các công trình lớn sử dụng xi măng từ nhà máy sản xuất theo công nghệ lò quay Như vậy, thị trường sản phẩm từ công nghệ sản xuất xi măng lò quay rộng nhiều * Về áp dụng quy mô suất Đối với XMLĐ thường có quy mô suất nhỏ (thường từ vạn đến vạn tấn/năm) Khi nhà sản xuất muốn mở rộng quy mô gặp số hạn chế kỹ thuật như: Trở lực lớp vật liệu lớn, cần quạt có công suất lớn để thắng trở lực; phân bố khí lớp vật liệu không đều, nhiều nơi xảy không đủ oxy, than cháy không hết, gây bám dính thành lò, cục Đây Nguyễn Thị Phương Dung CHMT 2007-2009 Luận văn Thạc sỹ Khoa học - 86 - nguyên nhân sinh CO tiêu tốn nhiều lượng (từ 1000 đến 1.300 Kcal/tấn clanhke) gấp 1,5 lần so với phương pháp sản xuất clanhke lò quay Đối với XMLQ nói chung có quy mô suất lớn tùy theo yêu cầu nhà đầu tư Hiện Việt Nam nhà máy XMLQ có công suất đến 5.800 clanhke/ngày (nhà máy xi măng Nghi Sơn – Thanh Hóa, xi măng Hoàng Mai – Nghệ An) Trong trình nung clanhke lò quay liên tục, nguyên liệu đảo trộn Lò tính toán phù hợp để nguyên liệu từ cuối lò đến đầu lò đảm bảo phân hủy hết Khi khỏi lò clanhke đạt yêu cầu chất lượng Như vậy, CNSXXMLQ áp dụng linh động với quy mô suất tùy theo yêu cầu nhà đầu tư * Về tác động chất thải tới môi trường xung quanh Công nghệ SXXMLĐ có lượng chất thải nguy gây ô nhiễm cao so với công nghệ SXXMLQ cụ thể: Bụi trình sản xuất, bụi chất khí độc hại khói thải, nước làm mát, nước thải công nghệ, xỉ than * Về mức độ xảy cố môi trường [18] Công nghệ SXXMLQ nguy gây cố môi trường cấp liệu ổn định, nhiên liệu cháy hết, phối liệu điều khiển tự động, thành phần phối liệu ổn định, không gây tượng kết dính cục bộ, nguyên liệu nung ổn định đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, vận hành thuận lợi Vì SXXM lò quay ngày áp dụng rộng rãi nghiên cứu tiến khoa học kỹ thuật vào sản xuất * Về thiết bị suất đầu tư [18] Để xây dựng nhà máy SXXMLĐ giới hóa cần có khoảng 74 thiết bị, số lượng thiết bị CNSXXMLQ khô 120 Số lượng thiết bị cần thiết SXXMLQ lớn số lượng thiết bị XXMLĐ công nghệ Nguyễn Thị Phương Dung CHMT 2007-2009 Luận văn Thạc sỹ Khoa học - 87 - SXXMLQ khô có mức độ đồng đại cao hơn, công đoạn nối tiếp chu trình kín Ngoài so sánh số lượng thiết bị, cần phải tính đến giá thành thiết bị đầu tư tổng thể/ xi măng Tổng mức đầu tư xây dựng nhà máy SXXMLĐ 56.007.000.000 đồng [18] Tổng mức đầu tư xây dựng nhà máy SXXMLQ 507.907.575.000 đồng Nhưa để đầu tư cho nhà máy SXXMLQ đắt suất đầu tư cho CNSXXMLĐ Tuy nhiên, nhà máy XMLĐ phù hợp với giai đoạn độ, phải thay Theo quy hoạch phát triển công nghiệp xi măng đến năm 2010 định hướng đến 2020 ưu tiên phát triển dự án đầu tư xây dựng mở rộng sản xuất xi măng công nghệ lò quay trạm nghiền clanhke, cải tạo chuyển đổi công nghệ SXXM lò đứng, nhà máy không chuyển đổi dừng sản xuất trước năm 2020 (Quyết định số 108/2005/QĐ-TTg ngày 15 tháng năm 2005 Thủ tướng Chính Phủ) Và theo Quyết định QĐ64/2003TTg ngày 22 tháng năm 2003 Thủ tướng Chính phủ “ Khuyến khích đổi nâng cấp công nghệ, đẩy mạnh áp dụng công nghệ thân thiện với môi trường vào sản xuất doanh nghiệp” Mục tiêu lâu dài đến 2015 tiếp tục đẩy mạnh công tác phòng ngừa ngăn chặn ô nhiễm, tiến tới kiểm soát hạn chế tốc độ gia tăng sở gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng phạm vi nước, bảo đảm phát triển bền vững thời kỳ công nghiệp hóa, đại hóa đất nước Vì vậy, công nghệ sản xuất xi măng lò quay khô thực hướng đắn cho doanh nghiệp để đầu tư chuyển đổi từ SXXMLĐ sang SXXMLQ Với ưu điểm nhược điểm nêu trên, giải pháp đầu tư dây chuyền sản xuất theo công nghệ lò quay giai đoạn điều kiện Nguyễn Thị Phương Dung CHMT 2007-2009 Luận văn Thạc sỹ Khoa học - 88 - nhà máy cần phân tích thêm nhiều yếu tố Tuy nhiên, tương lai nhà máy xi măng Lưu Xá Thái Nguyên cần phải chuyển đổi công nghệ sản xuất từ lò đứng sang CNSXXMLQ để đảm bảo sản xuất thân thiện với môi trường theo yêu cầu Chính phủ trước lộ trình chiến lược phát triển ngành nghề sản xuất vật liệu xây dựng từ đến năm 2020 4.4 Phân tích lợi ích kinh tế giải pháp a Tại lò sấy Đối với giải pháp cải tiến thiết bị công đoạn sấy đầu tư hệ thống xử lý bụi từ dập ướt sang lọc bụi túi, nhà máy cần đầu tư thêm số thiết bị sau: Bảng Dự kiến kinh phí đầu tư thiết bị cho công đoạn sấy Tên thiết bị, công việc Yêu cầu kỹ thuật Hệ thống tự động điều chỉnh lưu lượng gió quạt đẩy Tự động điều chỉnh tốc độ quạt đẩy để điều chỉnh nhiệt độ lò đốt TT Số lượng Đơn giá (Triệu đ) Thành tiền (Triệu đ) 01 70 70 Cải tạo máy sấy, bảo ôn máy sấy, hệ thống đường ống dẫn khí Tăng khả trao đổi nhiệt máy, giảm phát tán nhiệt môi trường 01 90 90 Lọc bụi túi, hệ Khí thải môi thống thu bụi tái trường đạt tiêu sử dụng chuẩn Việt Nam 01 850 850 Lắp đặt, hiệu Lắp đặt, hiệu chỉnh chỉnh toàn bộ, toàn bộ, chuyển chuyển giao giao công nghệ để công nghệ hệ thống hoạt động ổn định, yêu cầu đặt 01 40 40 Tổng cộng : 1.050.000.000,00 đồng Nguyễn Thị Phương Dung CHMT 2007-2009 Luận văn Thạc sỹ Khoa học - 89 - Tính toán lợi ích kinh tế có thiết bị mới: có hệ thống lọc bụi túi nên thu hồi tái sử dụng nguyên, nhiên liệu; đồng thời giảm thiểu tổn hao than đốt lò sấy, không nước thải tuần hoàn Vì mang lại lợi ích kinh tế sau: (tính cho năm sản xuất) o Không chi phí nhân công vận chuyển bùn thải Lượng bụi thải than lượng bụi thải đất sét là: 395 bụi than + 711 bụi đất sét = 1106 bùn/năm 1106 bùn/năm x 20.000 đồng/tấn = 22.120.000 đồng o Lượng đất thu hồi khoảng 704 tấn/năm 704 tấn/năm x 25.000 đồng/tấn = 17.600.000 đồng o Lượng than thu hồi (391tấn/năm) 391 tấn/năm x 550.000 đồng/tấn =215.050.000 đồng o Ước tính lượng than giảm bảo ôn (7,5 tấn/tháng) 7,5 tấn/tháng x 11 tháng x 550.000 đồng/tấn = 45.375.000 đồng o Giảm tiêu hao than (8 tấn/tháng) sấy 1106 bùn tấn/tháng x 11tháng x 550.000 đồng/tấn = 48.400.000 đồng o Giảm 33.180m3 nước/năm dùng cho dập bụi tương đương tiết kiệm 1000 đồng tiền điện bơm/m3) 33.180m3 nước/năm x 1000 đồng/m3 = 33.180.000 đồng Tổng cộng thu: 22.120.000 + 17.600.000 + 215.050.000 + 45.375.000 + 48.400.000 + 33.180.000 = 381.725.000 đồng/năm Tính toán chi phí hệ thống lọc bụi mới: Nguyễn Thị Phương Dung CHMT 2007-2009 Luận văn Thạc sỹ Khoa học - 90 - o Chi phí điện + nhân công 50.000.000 đồng/năm o Khấu hao tài sản cố định 120.000.000 đồng/năm o Lãi vay vốn ngân hàng 50.000.000 đồng/năm Tổng cộng chi: 50.000.000 + 120.000.000 + 50.000.000 = 220.000.000 đồng/năm Lợi ích kinh tế có đầu tư: Tổng thu - tổng chi = 381.725.000 - 220.000.000 = 161.725.000 đồng/năm Thời gian hoàn vốn 1.050.000.000 /161.725.000 = 6.5 năm b Tại lò nung: Mặc dù, đầu tư cho công việc cải thiện môi trường công việc tiêu tốn tiền không mang lại hiệu kinh tế cho mục đích sản xuất kinh doanh, song với đầu tư máy lọc bụi khói lò đứng cho nhà máy Lưu Xá ý nghĩa xã hội, có hiệu kinh tế gián tiếp trực tiếp đáng kể cụ thể: *Hiệu suất lò nung tăng thêm Khi lắp đặt hệ thống lọc bụi khói lọc túi suất lò tăng từ 10 ÷15% cải thiện môi trường khu vực làm việc, suất làm việc công nhân cao hơn, kỹ thuật hơn, chất lượng clanhke mà ổn định tốt Năng suất trung bình nhà máy đạt công suất từ 10÷12 clanhke/h, sau lắp đặt lọc bụi túi suất tăng 10% có nghĩa ngày tăng dư thêm 25÷30tấn clanhke Như vậy, lượng clanhke tăng thêm năm là: (tính cho 11 tháng sản xuất năm) 25tấn x 30 ngày x 450.000đ/tấn = 337.500.000 đ/tháng Nguyễn Thị Phương Dung CHMT 2007-2009 Luận văn Thạc sỹ Khoa học - 91 - 337.500.000đ/tháng x 11 tháng = 3.712.500.000 đồng/năm Như hiệu tăng thêm đầu tư thiết bị lọc bụi làm tăng suất lò nung tiết kiệm khoản chi phí cố định khấu hao tài sản cố định, chi phí trã lãi tiền vay, chi phí ăn ca, công đoàn, chi phí điện, chi phí quản lý khoản chi phí khác, 01 năm làm lợi cho doanh nghiệp 3.712.500.000đ *Hiệu thu hồi bụi Hiệu kinh tế trực tiếp lượng bụi khô thu hồi sau lọc bụi quay lại máy trộn liệu nung lại Nếu tính mức tối thiểu lượng bụi theo khói thải 3% lượng phối liệu nạp vào lò, suất lò trung bình 12 clanhke/h lượng bụi bay theo khí thải khói lò 12 clanhke/h x 3%= 0,36 tấn/h Tỷ lệ thu hồi lọc bụi 98% có nghĩa lượng bụi clanhke thu hồi là: 0,36 tấn/h x 98% = 0,3528 /h Vậy Lượng clanhke sản xuất từ lọc bụi thu hồi năm là: 0,3528 tấn/h x 24h x 30 ngày x 11 tháng = 2794 tấn/năm Nếu lấy giá phối liệu cho clanhke 112.614đồng/tấn năm thu hồi làm lợi cho nhà máy là: 2.794 x 112.614đồng/tấn = 314.643.000đồng/năm Như cách tính trực tiếp khoản hiệu kinh tế cụ thể việc đầu tư hệ thống lọc bụi khói lò mang lại năm nhà máy thu khoảng tỷ đồng Giá tham khảo thị trường đầu tư lắp đặt hệ thống lọc bụi khói lò 4.000.000.000 đồng Nguyễn Thị Phương Dung CHMT 2007-2009 Luận văn Thạc sỹ Khoa học - 92 - Dự tính khấu hao tài sản lọc khử khói, bụi lò đứng nung clanhke năm (1năm 0,65 tỷ VNĐ), với hiệu mang lại từ nguồn thời gian khấu hao giảm xuống chưa đầy năm Định mức tiêu thụ than nhà máy 0.25 than/tấn clanhke Với công suất lò nung 12 tấn/h tương đương khoảng 86.000 tấn/năm Khi lắp đặt hệ thống lọc bụi khói lò lượng clanhke thu hồi 2.794 tấn/năm nâng tổng công suất sản phẩm clanhke cho nhà máy là: 2.794 + 86.000 = 88.794 tấn/năm Lượng than giảm tạo 2.794 clanhke: 2.794 clanhke x 0,25 than/tấn clanhke = 698tấn than/năm Ngoài với hệ thống lọc bụi túi này, hàng năm nhà máy giảm 23.700m3 nước/năm dùng cho dập bụi, tương đương tiết kiệm tiền điện: 23.700m3/th¸ng x 1000 ®ång/m3 = 23.700.000 ®ång Như với việc áp dụng giải pháp điều chỉnh công nghệ nung luyên, lắp đặt hệ thống lọc bụi khói lò giúp cho nhà máy nâng cao hiệu suất trình, chất lượng clanhke chất lượng sản phẩm bán sản phẩm, đạt mục đích dây chuyền sản xuất, lượng tiêu tốn nguyên, nhiên liệu, lượng thời gian thu nhiều thành phẩm tạo chất thải Tuy nhiên, hệ thống lọc bụi khói lò vào hoạt động, mức tiêu thụ điện ước tính 3kWh/ sản phẩm tương đương năm tiêu thụ thêm 237.000kWh/năm Nguyễn Thị Phương Dung CHMT 2007-2009 Luận văn Thạc sỹ Khoa học - 93 - 4.5 Phân tích lợi ích môi trường giải pháp Tại lò sấy - Sau lắp đặt hệ thống lọc bụi túi vào công đoạn sấy, giảm nồng độ bụi khí thải từ 200-300mg/m3 xuống nồng độ nhỏ 50mg/m3; tương đương giảm phát thải 48 bụi/năm - Giảm đốt 170 than sấy tương đương giảm phát thải 312 khí CO2, đồng thời giảm lượng xỉ than thải từ trình sấy - Giảm tiêu thụ 33.180 kWh điện phục vụ bơm nước dập bụi tuần hoàn tương đương giảm phát thải 23,7 khí CO2 - Giảm sử dụng 33.180 m3 nước tuần hoàn/năm Tại lò nung clanhke Sau lắp đặt hệ thống lọc bụi khói lò giảm nồng độ bụi khí thải từ 235 mg/m3 xuống nồng độ nhỏ 50mg/m3; đảm bảo TCVN 5937-20054 khí thải công nghiệp - Giảm lượng bụi nguyên liệu phát sinh vào môi trường, nâng cao suất lò nung clanhke - Giảm 698 than thu hồi lượng clanhke thất thoát từ hệ thống lọc bụi khói lò, tương đương với giảm phát thải CO2 1284 tấn/năm - Giảm sử dụng 23.700 m3 nước tuần hoàn/năm phải dập bụi - Giảm tiêu thụ 23.700 kWh điện phục vụ bơm nước dập bụi tuần hoàn tương đương giảm phát thải 17 khí CO2 - Lượng nhiệt thải từ khí lò 21.813.796.103 kcal/năm, có nhiệt độ khoảng 3500C, lượng nhiệt ảnh hưởng đến điều kiện vi khí hậu khu vực xung quanh sức khỏe nhà máy, ảnh hưởng đến trực tiếp đến Nguyễn Thị Phương Dung CHMT 2007-2009 Luận văn Thạc sỹ Khoa học - 94 - dân cư, động thực vật ảnh hưởng đến hoạt động sống cộng đồng đặc biệt vào mùa hè Với đề xuất ta tận dụng toàn lượng nhiệt thải khói lò để sấy sơ nguyên liệu đầu vào Như vậy, tiết kiệm lượng than sử dụng cho lò sấy đồng thời vấn đề ô nhiễm nhiệt cải thiện đáng kể - Do có hệ thống xử lý bụi, điều kiện môi trường lao động cải thiện rõ rệt nên giảm số lượng người nghỉ ốm, nâng cao hiệu làm việc công nhân Nhận xét Vậy với việc áp dụng biệm pháp giảm thiểu chất thải vào số công đoạn dây chuyền sản xuất nhà máy xi măng Lưu Xá góp phần làm giảm đáng kể lượng khí bụi thải tiết kiệm nguyên vật liệu đầu vào đồng thời cải thiện môi trường, cao sức khoẻ công nhân cộng đồng dân cư song quanh nhà máy giảm tác động xấu đến suất trồng Cụ thể - Tổng lượng than giảm tính năm là: 2290 than Như vậy, định mức tiêu hao nhiên liệu than giảm từ 0,250 xuống 0,221 than/năm - Tổng điện tiết kiệm 156.260 kWh/năm tương đương giảm định mức tiêu thụ điện là: 85 kWh/tấn xi măng xuống 83,02 kWh/tấn xi măng - Giảm tiêu hao 56.880 m3 nước tuần hoàn/năm phải dập bụi tương đương giảm định mức tiêu hao từ 0,905 m3/ sản phẩm xuống 0,185 m3/ năm - Tái sử dụng khoảng 50% nguyên liệu thu hồi (547 tấn/năm) - Tận dụng toàn lượng nhiệt khói lò thải để sấy nguyên liệu trước nung - Giảm phát thải khí CO2 4325 tấn/năm Khi nhà máy thực biện pháp giảm thiểu chất thải đề xuất trên, dự tính lượng nguyên, nhiên liệu định mức giảm thiểu sau: Nguyễn Thị Phương Dung CHMT 2007-2009 Luận văn Thạc sỹ Khoa học - 95 - Bảng Dự tính định mức nguyên nhiên liệu sau thực SXSH Nguyên nhiên liệu đầu vào Lợi ích kỹ thuật Lợi ích kinh tế Đồng/ năm Lợi ích môi trường Trước SXSH Sau SXSH Đá vôi 1,29 kg/ SP Đất sét 0,34 kg/ SP Quặng sắt 0,04 kg/ SP Than cám 0,25 kg/ SP 0,25kg/tấn SP 1.295.500.000 4213tấn CO2 Thạch cao 0,03 kg/ SP Phụ gia xi măng 0,165 kg/tấn SP Điện 85kWh/ SP 82,03kWh/tấn 156.260.000 112 CO2 SP Nước 0,905 m /tấn SP 0,185m3/tấn 45.504.000 SP - Cũng nhờ áp dụng giải pháp giảm thiểu ô nhiễm kết hợp với giải pháp xử lý thu hồi bụi Nhà máy xi măng Lưu Xá giải triệt để vấn đề ô nhiễm bụi, khí thải Đây vấn đề cộm nhà máy hầu hết sở sản xuất xi măng Ước tính tiêu môi trường sau thực biện pháp giảm thiểu đạt sau: Bảng Dự tính giảm thiểu chất thải đến môi trường sau thực SXSH Chỉ tiêu Trước SXSH Sau SXSH TCVN - Khí thải lò sấy 305 mg/m3 50 mg/m3 50 mg/m3 - Khí thải lò nung 235 mg/m3 50 mg/m3 1106 tấn/năm 11 tấn/năm Ô nhiễm khí Lượng chất thải rắn Nguyễn Thị Phương Dung CHMT 2007-2009 Luận văn Thạc sỹ Khoa học - 96 - KẾT LUẬN Công nghệ xi măng có đóng góp lớn cho phát triển kinh tế đất nước Tuy công nghiệp xi măng gây vấn đề môi trường cần quan tâm ô nhiễm bụi, khí thải, tiếng ồn… tiêu tốn lượng lớn tài nguyên môi trường xi măng lò đứng Hiện Việt Nam sử dụng ba loại hình công nghệ sản xuất xi măng: Lò quay (ướt, khô) nhà máy có công suất lớn lò đứng có công suất nhỏ Loại hình công nghệ lò quay khô có nhiều ưu điểm sản xuất (tiêu thụ nguyên nhiên liệu, công suất lớn) bảo vệ môi trường (ít phát thải ô nhiễm) Các nhà máy có công nghệ lò quay ướt dần cải tiến lò nung để chuyển sang loại hình lò khô Bản luận văn giới thiệu trạng môi trường công nghiệp xi măng lò đứng nhà máy xi măng Lưu Xá Thái Nguyên thông qua số liệu đo đạc khảo sát trường Trên sở tìm nguồn phát sinh ô nhiễm tác nhân ô nhiễm cần quan tâm nhà máy Bản luận văn đề xuất số giải pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm đề xuất biện pháp sử dụng nguyên, nhiên liệu hiệu hai công đoạn sấy lò nung cho nhà máy xi măng Lưu Xá – Thái Nguyên dựa vào kết điều tra khảo sát trường tính toán cân vật chất cân nhiệt với số liệu kỹ thuật nhà máy cung cấp Có hai vấn đề trước mắt mà nhà máy thực để giảm thiểu chất thải môi trường: - Giải pháp cải tạo hệ thống sấy liệu đầu tư hệ thống lọc bụi tay áo với hiệu suất cao, nhằm đưa nồng độ bụi khí thải mức ≤ 50 mg/m3 khí, đảm bảo TCVN 5937-2005 Nguyễn Thị Phương Dung CHMT 2007-2009 Luận văn Thạc sỹ Khoa học - 97 - - Đầu tư hệ thống lọc bụi khói lò nhằm đạt mục tiêu: Nồng độ bụi khí thải mức ≤ 50 mg/m3 khí, không gây ảnh hưởng tới môi trường làm việc người lao động môi trường xung quanh nhà máy, thu hồi tái sử dụng bụi khói góp phần tăng hiệu suất trình - Tận dụng nhiệt thải từ khói lò để sấy nguyên liệu Biện pháp khả thi việc đầu tư cho hệ thống đường ống đơn giản không nhiều chi phí mà năm tận dụng toàn lượng nhiệt thải khói lò môi trường Do dây truyền công nghệ phức tạp, kiến thức xi măng có nhiều hạn chế nên luận văn không tránh khỏi thiếu sót Để thấy rõ vấn đề môi trường công nghiệp sản xuất xi măng cần có nghiên cứu sâu Tôi mong có đóng góp thầy cô giáo bạn đồng nghiệp để luận văn hoàn chỉnh Tôi xin chân thành cảm ơn! Nguyễn Thị Phương Dung CHMT 2007-2009 Luận văn Thạc sỹ Khoa học - 98 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Bin (2002), Các trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm, tập 1, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Bộ xây dựng (2002), Điều chỉnh quy hoạch phát triển công nghiệp xi măng Việt Nam đến năm 2010 định hướng 2020, Hà Nội (8) Bộ Xây dựng, Trung tâm tin học (2006), Tổng luận Công nghệ sản xuất xi măng đại giới, Hà Nội Bùi Văn Chén (1981), Hướng dẫn Thiết kế đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật Sản xuất xi măng chất dính, Bộ môn Silicat, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Đặng Kim Chi (2007), Bài giảng xử lý ô nhiễm không khí, Viện khoa học công nghệ môi trường - Đại học Bách khoa, Hà Nội Nguyễn Văn Chiến (2006), Dự án đầu tư nâng cấp, mở rộng nhà máy xi măng 19/5 công suất 1000 clanke/ngày xã Hội Sơn – huyện Anh Sơn – tỉnh Nghệ An, Viện vật liệu xây dựng Nguyễn Thị Hải Hòa (1997), Đánh giá trạng môi trường đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường công nghiệp xi măng, Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật môi trường, Viện Khoa học Công nghệ & Môi trường – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Nguyễn Đăng Hùng (1981), Lò Silicat tập III phần lò chuyên dùng, Bộ môn Silicat, Trường Đại học Bách khoa, Hà Nội Lương Đức Long (2007), Tình hình phát triển ngành công nghiệp xi măng số dự báo, Thông tin Khoa học công nghệ, Viện vật liệu xây dựng 10 Ngô Thị Nga (2007), Bài giảng sản xuất hơn, Viện khoa học công nghệ môi trường - Đại học Bách khoa, Hà Nội 11 Ngô Thị Nga (2002), Kỹ thuật phản ứng, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Thị Phương Dung CHMT 2007-2009 Luận văn Thạc sỹ Khoa học - 99 - 12 Nhà máy xi măng Lưu Xá (2008), Tài liệu kỹ thuật vận hành nhà máy xi măng Lưu Xá, Thái Nguyên 13 Trần Tuấn Nhạc (2003), Kỹ thuật công nghệ sản xuất xi măng lò đứng, Viện Vật Liệu xây dựng 14 Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Hữu, Nguyễn Văn Tuế Hoá lý (tập 1) Nhà xuất giáo dục, Hà Nội – 2001 15 Trần Văn Nhân tập thể tác giả (2006), Giáo trình lớp tập huấn sản xuất hơn, Hà Nội, Trung tâm sản xuất - Đại học Bách Khoa Hà Nội 16 Đào Xuân Phái, Tạ Ngọc Dũng (2006), Các thành tựu đổi công nghệ sản xuất xi măng Pooclang lò đứng cải tiến Trung Quốc đoạn 20012006 Hướng phát triển ổn định công nghiệp xi măng lò đứng Việt Nam tới năm 2020, Hội nghị Khoa học lần thứ 20, Trường Đại học Bách Khoa, Hà Nội 17 Đỗ Trọng Phiến (2002), Sản xuất xi măng Pooclăng công nghệ lò đứng giới hóa, Viện vật liệu xây dựng 18 Nguyễn Thị Tâm (2007), Đánh giá, lựa chọn công nghệ sản xuất xi măng nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường, Luận văn Thạc sĩ khoa học kỹ thuật môi trường, Viện Khoa học Công nghệ & Môi trường – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 19 Trung tâm sản xuất Việt Nam (2007), Báo cáo đánh giá sản xuất giai đoạn nhà máy xi măng Lưu Xá, Thái Nguyên 20 Viện môi trường phát triển bền vững (2007), Báo cáo đánh giá tác động môi trường nhà máy xi măng Trung Sơn, Hòa Bình 21 P V Levchenko (1968), Phương pháp tình lò hầm sấy công nghiệp Silicat, Nhà xuất Matxcova 22 UNIDO (1994), Report Output of a Seminar on Energy Conservation in Cement Industry, Sri Lanka 23 N N Lariko (1975), Nhiệt kỹ thuật, Nhà xuất xây dựng Matxcova Nguyễn Thị Phương Dung CHMT 2007-2009 ... máy xi măng Lưu Xá 63 CHƯƠNG ĐỀ XẤT CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU CHẤT THẢI VÀ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TẠI NHÀ MÁY XI MĂNG LƯU XÁ THÁI NGUYÊN 67 4.1 Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm... cao quan tâm cấp ngành Bộ Xây Dựng Chính Tôi thực đề tài: “ Nghiên cứu đề xuất biện pháp giảm thiểu chất thải cho Nhà máy xi măng Lưu Xá Thái Nguyên ” Nguyễn Thị Phương Dung CHMT 2007-2009 Luận... sản xuất xi măng giới 1.2 Tổng quan ngành công nghiệp sản xuất xi măng Việt Nam 1.3 Phương pháp giảm thiểu chất thải 1.3.1 Các cách tiếp cận giảm thiểu chất thải 1.3.2 Các cách