9. Kết cấu của luận văn
2.2.2. Về công nghệ sản xuất, sử dụng các nguồn nguyên liệu và năng
năng lượng
2.2.2.1. Về công nghệ sản xuất
Khác với công nghệ sản xuất đạm từ khí đốt của đạm Phú Mỹ và đạm Cà Mau, nhà máy Phân đạm và Hóa chất Hà Bắc sử dụng công nghệ khí hóa than để sản xuất urê. Quy trình công nghệ sản xuất tại công ty Phân đạm và Hóa chất Hà Bắc có thể được tóm tắt như sau:
Quy trình sản xuất CO2: Không khí và hơi nước đi qua tầng than nóng
đỏ có nhiệt độ khoảng 1 2000C sẽ tạo CO, CO2 theo phản ứng: C + O2 CO2 + Q1
H2O (hơi) + C CO + H2 - Q2
Sau phản ứng, khí than ẩm có các thành phần CO, H2, CO2, N2, O2, CH4 . . . được tách bụi bằng tháp rửa, đưa về két khí có V = 10.000 m3. Từ két
khí, chúng được đưa qua bộ khử bụi bằng điện để tách bụi và sau đó được đưa đến cửa vào hệ thống quạt khí than tăng áp. Từ cửa ra của quạt khí than, khí than ẩm được đưa vào 2 tháp khử H2S bằng dung dịch Na2CO3, Tananh, NaVO3 để hấp thụ H2S. Sau khi ra khỏi tháp hấp thụ H2S khí than ẩm được đưa tới tháp chuyển hoá CO để đạt được thành phần: CO < 1,5%, CO2 = 2729%, H2 50%, N2 = 2022%. Nhiệt độ khí ra là 2800C được làm lạnh, phân ly sau đó qua bộ trao đổi nhiệt của hệ thống tái sinh CO2, làm lạnh và đi vào tháp hấp thụ H2S bằng dung dịch keo Tananh. Phần dung dịch giàu ngậm CO2 được đưa sang tháp tái sinh tăng áp và tháp tái sinh thấp áp. Khí CO2 nhả ra được đưa đi sản xuất Urê, một phần sản xuất CO2 lỏng, rắn.
Quy trình sản xuất ammoniắc (NH3): NH3 được sản xuất từ nitơ trong
không khí và hydro từ quá trình khí hóa than theo phản ứng: 3H2 + N2 2NH3 + Q
Phản ứng này là phản ứng thuận nghịch nên hiệu suất không cao, người ta phải bố trí hệ thống làm lạnh, phân ly, tuần hoàn turbin để tách NH3 ra khỏi hệ thống và tuần hoàn lại khí chưa tổng hợp (còn chứa H2 khoảng 6268%, N2 khoảng 2228%). NH3 được làm lạnh, hoá lỏng, phân ly và đưa về bình cầu chứa NH3 lỏng. Tại đây NH3 lỏng được đưa đi làm NH3 lỏng thương phẩm và một phần dùng để sản xuất urê.
Quy trình sản xuất ure: NH3 lỏng có tiêu chuẩn [NH3] 99,8% từ bình cầu được cấp vào bơm NH3 lỏng kiểu piston nén đến 200kg/cm2 và cũng được đưa vào tháp tổng hợp urê. Trước khi nạp liệu người ta phải gia nhiệt cho tháp đến 1501600C và một số thiết bị khác cần thiết phải ra nhiệt để phục vụ cho quá trình gia nhiệt phân giải và cô đặc. Trong điều kiện P, to phản ứng tổng hợp urê từ NH3 lỏng với CO2 xảy ra như sau:
2NH3 + CO2 (NH2)2CO + H2O
Do phản ứng là phản ứng thuận nghịch nên hiệu suất không cao (khoảng 6670%), vì vậy trong hệ thống sản xuất urê người ta nắp đặt thêm cương vị tuần hoàn để thu hồi toàn bộ NH3 và CO2 chưa tham gia phản ứng.
Sau khi phản ứng diễn ra, phần dịch được đưa đi cô đặc tới khi nồng độ dung dịch urê đạt 99,5% thì được bơm dịch urê và đưa đi tạo hạt. Hạt urê tạo thành có nhiệt độ khoảng 600C qua hệ thống băng tải được đưa đi đóng bao.
Hình 2.2: Sơ đồ công nghệ sản xuất
Trong quy trình công nghệ sản xuất của công ty Phân đạm và Hóa chất Hà Bắc có nhiều công đoạn sử dụng áp suất cao, nhiệt độ cao, chứa đựng nhiều yếu tố rủi ro, gây tiềm ẩn những mối nguy hiểm cho con người, tài sản
Than cám Lò sản xuất hơi nước Phát điện
Than cục CO2 Khử CO2 Lò chế khí than m Khử H2S/ khí biến đổi Khử H2S Lò biến đổi CO Khử CO2, CO đến vi lượng
ĐOẠN 1 ĐOẠN 2 ĐOẠN 3 ĐOẠN 4 ĐOẠN 5 ĐOẠN 6
Máy nén CO2 Khử H2S
Tổng hợp Urê NH3 lỏng Tổng hợp NH3
Tạo hạt Urê Đóng bao NH3 đóng bình
và môi trường nói chung và cả hệ sinh thái nói riêng. So với công nghệ sản xuất từ khí đốt thì công nghệ khí hóa than ít có lợi thế về giá thành hơn và trong quá trình sản xuất nó cũng phát sinh nhiều dòng thải hơn. Đối với công nghệ sản xuất từ khí đốt sẽ chỉ phát sinh dòng khí thải, còn trong công nghệ khí hóa than sẽ phát sinh cả dòng khí thải và chất thải rắn. Lượng chất thải rắn thải ra là tương đối lớn bao gồm bụi tro than và xỉ than.
Bên cạnh đó, do được xây dựng đã lâu, mặc dù đã qua nhiều lần cải tạo nâng cấp như năm 2002 thực hiện dự án cải tạo dây chuyền sản xuất do các chuyên gia Trung Quốc đảm nhiệm, trong đó có module thiết kế và lắp đặt hệ thống thu hồi khí thổi gió cho phép tận thu nhiệt và xử lý dòng khí thải điển hình nhưng so với dây chuyền công nghệ sản xuất phân đạm tiên tiến hiện nay thì hệ thống thiết bị công nghệ của công ty vẫn rất lạc hậu, tiêu tốn nhiều năng lượng, hiệu suất làm việc thấp, phát sinh nhiều dòng thải, nhiều máy móc, nhà xưởng đã được xây dựng từ những năm 70 của thế kỷ trước nhưng chưa được thay thế.
Ngày 28/11/2010 công ty tổ chức khởi công dự án cải tạo - mở rộng Nhà máy với tổng mức đầu tư 568 triệu USD. Dự án được mở rộng về phía Bắc của Nhà máy và phần cải tạo được thực hiện trên mặt bằng của dây chuyền hiện có với tổng diện tích mở rộng và cải tạo là 29,3 ha thuộc phường Thọ Xương, thành phố Bắc Giang và xã Xuân Hương, huyện Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang. Với việc áp dụng công nghệ tiên tiến (sử dụng công nghệ khí hóa than cám của hãng Shell - Hà Lan, công nghệ tinh chế khí của Linder - Đức, công nghệ ure của Snamprogetti - Italy...), dự án cho phép chuyển đổi nguyên liệu than cục có giá thành cao sang than cám có giá thành rẻ hơn, sử dụng tiết kiệm nguyên liệu hơn giúp nâng cao giá trị gia tăng cho tài nguyên và cũng giảm thiểu các dòng thải góp phần BVMT. Dự án được triển khai bao gồm 2 phần: cải tạo Nhà máy hiện có và mở rộng xây dựng thêm Nhà máy mới.
- Đối với việc mở rộng, xây dựng Nhà máy mới: Toàn bộ công nghệ mới được công ty phân đạm và hóa chất Hà Bắc lựa chọn thay thế và lắp đặt
trong dự án này đều là những công nghệ tiên tiến, hiện đại, BVMT và tiết kiệm năng lượng. Dự kiến, sản lượng urê của Nhà máy mới ước tính sẽ đạt 320 vạn tấn/năm.
- Đối với Nhà máy hiện có: Bỏ toàn bộ công nghệ khí hóa than cũ và công đoạn khử lưu huỳnh trong khí than ẩm hiện có, khí than cung cấp cho dây chuyền sẽ được lấy từ dây chuyền mới lắp đặt, đồng thời tiến hành cải tạo một số công đoạn cho phù hợp với công nghệ sau cải tạo và tăng tính thân thiện với môi trường.
Trong năm 2013, 80% hạng mục trọng yếu tại các xưởng khí hóa, urê, nhiệt điện, tháp tạo hạt đều đã cơ bản xây dựng xong, đã có khoảng 300 gói thiết bị được ký hợp đồng với nhà chế tạo sản xuất, một số hạng mục đã triển khai lắp đặt máy, dự kiến tới cuối năm 2014 dự án sẽ đi vào hoạt động.
2.2.2.2. Về sử dụng các nguồn nguyên liệu và năng lượng
Là một trong những ngành nghề sản xuất tiêu tốn nhiều năng lượng nên tiết kiệm năng lượng để giảm giá thành sản xuất là giải pháp được nhiều DN hóa chất tìm đến để tiết giảm chi phí nhằm trụ vững trong hoàn cảnh kinh tế khó khăn, giá năng lượng có nhiều biến động như hiện nay. Tại công ty Phân đạm và Hóa chất Hà Bắc, để sản xuất ra 190 vạn tấn urê/năm và các sản phẩm khác như hiện nay, công ty cần sử dụng rất nhiều nhiên nguyên vật liệu, năng lượng: than, dầu FO, điện, … Trong đó, nguyên liệu được sử dụng nhiều nhất và chiếm tỷ trọng nhiều nhất (trên 70%) giá thành sản phẩm là than cục, than cám. Trong những năm gần đây, giá than cục, than cám cho sản xuất phân bón liên tục tăng cao làm cho chi phí trong sản xuất tăng cao.
Bên cạnh đó, nhiều loại máy móc thiết bị của công ty có công suất cao tiêu thụ điện năng lớn: đơn cử như một máy nén khí hydro nitơ đã tiêu tốn 2.500-2.800 Kw điện/giờ, hiện tại, công ty đang phải vận hành liên tục 5 máy nén khí loại này; hay 1 máy nén khí CO2 cũng tiêu thụ khoảng 1.000 Kw điện/giờ, hiện công ty đang vận hành 3 máy nén khí loại này. Như vậy, tính trung bình toàn công ty 1 giờ cũng tiêu tốn khoảng 32.500Kw điện năng. Về nguyên liệu than để sản xuất ra sản phẩm, mỗi ngày công ty cũng tiêu tốn từ
780-800 tấn than cám và khoảng 450 tấn than cục. Trong khi đó nhiều thiết bị máy móc của công ty đã cũ, sử dụng lâu ngày, có những thiết bị, nhà xưởng được xây dựng từ năm 70 của thế kỷ trước. Vì thế, nếu không có biện pháp sử dụng năng lượng hiệu quả thì việc thất thoát một lượng lớn điện năng và nhiên liệu trong quá trình sản xuất là khó tránh khỏi.
Xác định rõ vai trò của tiết kiệm điện năng và nhiên liệu là một trong những yếu tố then chốt tác động trực tiếp tới giá thành sản phẩm và lợi nhuận của công ty, những năm gần đây công ty Phân đạm và Hóa chất Hà Bắc đã tập trung áp dụng nhiều biện pháp để thực hiện tốt vấn đề này. Công ty thường xuyên thực hiện việc kiểm toán năng lượng để tìm ra các trung tâm sử dụng điện năng lớn, thành lập tổ quản lý năng lượng do đồng chí Phó tổng giám đốc phụ trách sản xuất làm tổ trưởng. Công tác phát huy sáng kiến nhằm tiết kiệm năng lượng đã được công ty đẩy mạnh.
Đặc biệt, năm 2011 công ty thực hiện thành công đề tài khoa học “lập phương án và thực hiện hiệu chỉnh chế độ đốt cháy một số lò hơi ở xưởng nhiệt sau đại tu”. Trước đây, sau mỗi kỳ đại tu các lò hơi, công ty phải thuê chuyên gia ở nước ngoài về điều chỉnh chế độ hoạt động của lò. Tuy nhiên, sau một thời gian đi vào hoạt động các thông số kỹ thuật không còn chính xác dẫn đến tiêu hao lượng than lớn, phải mất 3 năm sau việc điều chỉnh này mới lại được tiến hành. Thế nhưng thông qua việc thực hiện đề tài khoa học nói trên, các kỹ sư, công nhân của công ty đã hoàn toàn làm chủ kỹ thuật, kịp thời điều chỉnh các thông số kỹ thuật, chế độ làm việc của các lò hơi một cách hợp lý mà không cần thuê chuyên gia bên ngoài và phải đợi tới kỳ đại tu mới làm được.
Một trong những kết quả nổi bật của việc thực hiện tiết kiệm năng lượng tại công ty nữa là việc nắp đặt biến tần cho các động cơ tiêu hao điện năng lớn như máy nén khí, quạt gió để điều chỉnh tốc độ vòng quay động cơ cho phù hợp. Ngoài ra, công ty còn đầu tư nâng cấp hệ thống giám sát toàn bộ quá trình hoạt động của các thiết bị, máy móc trong dây chuyền sản xuất. Từ đó, kịp thời điều chỉnh, khắc phục sự cố. Không những thế công ty còn xây dựng hệ thống đo đạc và giám sát mức độ tiêu thụ năng lượng ở từng nơi tiêu
thụ để sớm phát hiện những nơi tiêu thụ điện năng lớn và chưa hợp lý. Tại các cuộc họp phòng, ban cũng đều có nội dung và định mức tiết kiệm năng lượng. Trong đó, tập trung vào các giải pháp tiết kiệm điện tại khối văn phòng, chiếu sáng, tiết kiệm tiêu hao điện trong sản xuất, tiết kiệm điện sử dụng cho các động cơ, giảm sử dụng điện và tiết kiệm tiêu hao than cám.
Bên cạnh các giải pháp kỹ thuật được triển khai mang lại hiệu quả, công ty còn thực hiện nhiều giải pháp tuyên truyền phổ biến thiết thực khác góp phần thực hiện tốt việc sử dụng tiết kiệm nhiên liệu và năng lượng, cụ thể như:
- Thực hiện tốt công tác tuyên truyền phổ biến đến cán bộ công nhân viên chức toàn công ty về Luật, Nghị định và các quy định về sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiểu rõ được mục đích ý nghĩa và hiệu quả mang lại từ việc tiết kiệm nguyên liệu và năng lượng trong sản xuất kinh doanh của công ty.
- Tham gia xây dựng các giải pháp và tích cực tuyên truyền vận động cán bộ công nhân viên chức thi đua thực hiện tốt các giải pháp sử dụng tiết kiệm nguyên liệu, năng lượng hiệu quả trong lao động sản xuất, tập trung vào các giải pháp chính sau: (1) Xây dựng các chỉ tiêu định mức tiêu hao nhiên nguyên vật liệu sát với thực tế sản xuất, xây dựng cơ chế thưởng phạt định mức rõ ràng; (2) Thực hiện tốt công tác quản lý kỹ thuật, nâng cao chất lượng sửa chữa thiết bị để duy trì phương thức sản xuất cao tải ổn định dài ngày; (3) Thực hiện quy hoạch, phân lô kho than đảm bảo cấp than với chất lượng đồng đều, nhằm phát huy tối đa công suất lò hơi nhiệt điện, lò khí hóa than với định mức tiêu hao hiệu quả nhất. Thực hiện các giải pháp để giảm hao hụt rơi vãi than, giảm vỡ vụn than trong quá trình bốc than cho sản xuất; (4) Tập trung điều chỉnh, hiệu chỉnh chế độ cháy tối ưu trong lò hơi nhiệt điện. Thực hiện kiểm tra phát hiện chống xì dò. Tập trung điều chỉnh, hiệu chỉnh chỉ tiêu công nghệ lò khí hóa than với từng loại than để đạt hiệu quả cao nhất; (5) Duy trì phương thức sản xuất ổn định, hợp lý, điều hành sản xuất theo điện 3 giá, ngừng bớt các động cơ có thể ngừng được vào giờ cao điểm như hệ thống bơm thải, máy nghiền than…, huy động vận hành cao tải tối đa hệ thống giờ
thấp điểm; (6) Đầu tư cải tạo đồng bộ hệ thống sản xuất công đoạn urê đảm bảo sản xuất ổn định cao tải đạt sản lượng 600 tấn ure/ngày, giảm thiểu tối đa định mức tiêu hao. Đầu tư lắp đặt các biến tần cho động cơ có công suất lớn làm việc non tải và có phụ tải thay đổi. Làm tốt công tác trung tiểu tu, bảo dưỡng động cơ thiết bị điện vận hành lâu dài ổn định, tránh khởi động nhiều làm tiêu hao điện năng. Thay thế một số động cơ có hiệu suất thấp tiêu tốn nhiều điện năng bằng các động cơ có hiệu suất cao, tiết giảm điện năng; (7) Chấp hành nghiêm quy trình vận hành với các máy phát điện và các động cơ đồng bộ công suất lớn trong công ty để giảm tổn thất điện năng, nâng cao hiệu quả sử dụng điện; (8) Chiếu sáng, sinh hoạt tận dụng tối đa ánh sáng và thông gió tự nhiên, thực hiện chế độ chiếu sáng hợp lý, đảm bảo đủ ánh sáng cho phòng làm việc, khu vực sản xuất. Chỉ sử dụng máy điều hòa nhiệt độ khi thật cần thiết và khống chế ở nhiệt độ làm mát ≥ 250C, dùng quạt mát thay thế điều hòa khi thời tiết không quá nóng.
- Phát động và đẩy mạnh các phong trào thi đua tiết kiệm nguyên liệu và năng lượng, phong trào thi đua " tập hợp ý tưởng sáng tạo, phát huy sáng kiến cải tiến; thi đua ca kíp sản suất giỏi; thi đua tiết kiệm chống lãng phí, đóng góp xây dựng kế hoạch sản xuất kinh doanh góp phần giảm định mức tiêu hao, giảm giá thành sản phẩm”. Kết hợp tuyên truyền hướng dẫn các đơn vị xây dựng kế hoạch, chỉ tiêu thi đua cụ thể sát với thực tế sản xuất đơn vị mình và đôn đốc triển khai thực hiện có hiệu quả.
- Thường xuyên tổ chức các buổi hội thảo chuyên đề tiết kiệm nguyên liệu và năng lượng để phân tích tìm ra được nhiều giải pháp hiệu quả sử dụng