BỘ CÂU HỎI - TRẢ LỜI VỀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TK&HQ TRONG NGÀNH THÉP
Câu 1: Lò cao là một trong những khu vực tiêu thụ năng lượng lớn của nhà máy thép. Nêu một số giải pháp tiết kiệm năng lượng tiềm năng tại khu vực này?
Gợi ý trả lời:
Lò cao tiêu thụ khoảng 20–30% tổng năng lượng của nhà máy. Nguồn nhiệt từ coke và PCI chiếm phần lớn năng lượng sử dụng tại khu vực này.
Các giải pháp tiết kiệm năng lượng tiềm năng tại lò cao gồm:
- Tối ưu phân bố gió nóng, nâng cao nhiệt độ gió.
- Kiểm soát nạp liệu chính xác, gồm sinter, pellet và coke.
- Thu hồi khí lò cao (BFG) để phát điện hoặc cấp nhiệt. Năng lượng có thể được đưa trở lại phục vụ các công đoạn khác thay vì bị thất thoát.
- Tối ưu PCI để giảm tiêu thụ coke.
Câu 2: Khí lò cao BFG sau khi thu hồi có thể được sử dụng vào những mục đích nào trong nhà máy thép? Mức giảm nhiên liệu quy đổi có thể đạt bao nhiêu?
Gợi ý trả lời:
Khí lò cao BFG có thể được sử dụng làm nhiên liệu cho lò nung, lò vôi hoặc phát điện.
Các phương án kỹ thuật gồm:
• Lắp bộ lọc tách bụi BFG.
• Tích hợp tuabin phát điện BFG. Thu hồi năng lượng từ khí lò trong quá trình sản xuất coke để chạy tuabin hơi nước cho máy phát điện.
• Kết nối mạng phân phối BFG ổn định áp suất để cấp khí cho một số công đoạn như thiêu kết và vê viên.
Hệ thống phát điện BFG có suất đầu tư khoảng 20-40 triệu USD đối với hệ thống công suất 25-35 MW, thời gian hoàn vốn 3-5 năm. Mức giảm nhiên liệu quy đổi đạt 80–100 kg/tấn gang.
Câu 3: Khí lò chuyển BOFG/LDG được thu hồi và sử dụng như thế nào trong nhà máy thép?
Gợi ý trả lời:
Khí lò chuyển BOFG/LDG được thu hồi bằng chụp thu kín, sau đó được đưa qua hệ thống làm sạch theo phương pháp ướt hoặc khô. Khí sau xử lý có thể được tích hợp vào hệ thống phát điện hoặc gia nhiệt.
BOFG chứa hàm lượng CO cao và có thể được thu hồi, làm sạch, lưu trữ trong các bể chứa khí. Sau đó, khí được sử dụng làm nhiên liệu chính hoặc nhiên liệu bổ sung cho các quy trình khác trong nhà máy như lò nung gió nóng, lò nung phôi, hoặc lò hơi để phát điện, thay thế trực tiếp nhiên liệu hóa thạch đắt tiền hơn như khí tự nhiên hoặc dầu.
Mức đầu tư cho hệ thống thu hồi và xử lý khoảng 10-18 triệu USD; giải pháp này có thể giảm tới 15-25% tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch ở cán nóng.
Câu 4: Những biện pháp kỹ thuật nào giúp nâng cao hiệu quả sử dụng điện tại lò điện hồ quang (EAF), và cần lưu ý gì khi đối chiếu định mức pháp lý?
Gợi ý trả lời:
Các biện pháp thường xem xét tại EAF gồm:
• Sử dụng xỉ bọt để giảm tổn thất nhiệt bức xạ.
• Sử dụng mỏ đốt ôxy–nhiên liệu (oxy-fuel) để giảm thời gian nấu.
• Gia nhiệt thép phế.
• Áp dụng hệ thống nước làm mát kín để giảm tiêu thụ của bơm.
• Tối ưu chu kỳ luyện và năng lượng hồ quang.
Hiệu quả phải được đánh giá bằng kWh/tấn thép lỏng trên cùng ranh giới, đồng thời theo dõi thời gian tap-to-tap, tiêu hao điện cực, oxy, nhiên liệu và chất lượng thép. Các mức tiết kiệm trong tài liệu đào tạo chỉ là tham khảo, không phải giá trị bảo đảm.
Thông tư 20/2016/TT-BCT quy định định mức tiêu hao năng lượng của ngành thép cho các giai đoạn được nêu trong văn bản; không nên diễn giải danh mục giải pháp kỹ thuật ở trên là yêu cầu bắt buộc của Thông tư. Khi áp dụng từ năm 2026 phải kiểm tra văn bản còn hiệu lực, sửa đổi/thay thế và quy định chuyển tiếp.
Câu 5: Tại khu vực đúc liên tục CC, việc kiểm soát tốc độ rót và giảm mất nhiệt được thực hiện bằng những biện pháp nào?
Gợi ý trả lời:
Các biện pháp được sử dụng tại khu vực đúc liên tục gồm:
- Điều khiển lưu lượng nước làm mát.
- Che chắn đầu rót.
- Điều chỉnh tốc độ đúc theo thời gian thực.
Mục tiêu của nhóm giải pháp là tối ưu tốc độ rót và giảm mất nhiệt, qua đó tiết kiệm năng lượng và cải thiện chất lượng phôi.
Chi phí áp dụng khoảng 0,5-2 triệu USD, tùy mức độ tự động hóa. Giải pháp giúp giảm tới 5-10% điện tiêu thụ và giảm phôi lỗi.
Câu 6: Những biện pháp nào được sử dụng để giảm nhiệt tiêu thụ tại lò nung phôi – cán nóng?
Gợi ý trả lời:
Lò nung phôi - cán nóng tiêu thụ khoảng 10–20% năng lượng, chủ yếu là khí và điện cho quạt, bơm.
Các giải pháp tiềm năng giúp tiết kiệm năng lượng tại khu vực này gồm:
- Thay mỏ đốt thường bằng mỏ đốt tái sinh, tiết kiệm 35% năng lượng.
- Thu hồi nhiệt khí thải để sấy nguyên liệu.
- Nạp phôi nóng HCR/HBI.
- Kiểm soát tối ưu tỷ lệ gió/nhiên liệu.
Tiềm năng tiết kiệm năng lượng của khu vực này được xác định ở mức 15-30%.
Câu 7: Công đoạn cán nguội – ủ – mạ có mức tiêu thụ năng lượng như thế nào và những giải pháp tiết kiệm năng lượng nào có thể được áp dụng?
Gợi ý trả lời:
Công đoạn cán nguội - ủ - mạ tiêu thụ khoảng 5-10% năng lượng.
Các giải pháp tiết kiệm năng lượng tiềm năng gồm:
• Thu hồi nhiệt từ các lò ủ.
• Sử dụng kỹ thuật tẩy chảy rối (turbulent pickling).
• Sử dụng mỏ đốt chìm va nắp đậy bể axit để hạn chế thất thoát.
• Kiểm soát tự động lò ủ.
Tiềm năng tiết kiệm năng lượng của khu vực này được xác định ở mức 10-20%.
Câu 8: Những biện pháp nào được sử dụng để giảm điện năng tiêu thụ của hệ thống ASU?
Gợi ý trả lời:
Hệ thống ASU (O₂/N₂/Ar) tiêu thụ khoảng 3-6% điện năng trong nhà máy.
Các giải pháp tiết kiệm năng lượng tiềm năng tại công đoạn này gồm:
• Sử dụng biến tần để tối ưu máy nén.
• Thu hồi lạnh từ khí thải.
• Điều khiển tải theo nhu cầu thực.
Tiềm năng tiết kiệm năng lượng của ASU được xác định ở mức 5–10%.
Câu 9: Rò rỉ khí nén và áp suất vận hành liên quan như thế nào đến việc giảm điện năng của hệ thống khí nén?
Gợi ý trả lời:
Khí nén là một hệ thống tiêu thụ điện lớn, chiếm khoảng 8-12% tổng điện của nhà máy. Mất mát do rò rỉ có thể lên tới 30%.
Các biện pháp được sử dụng gồm:
- Khảo sát rò rỉ bằng thiết bị siêu âm.
- Giảm áp suất từ 7 bar xuống 6 bar, tiết kiệm khoảng 5-7% điện.
- Lắp VSD cho máy nén khí.
- Tối ưu bố trí đường ống.
- Sử dụng bình tích áp để giảm chu kỳ bật/tắt.
Việc ứng dụng giải pháp giảm rò rỉ - tối ưu áp suất - VSD có thể đem lại lợi ích giảm lượng điện sử dụng lên tới 20-35%.
Câu 10: Những giải pháp nào có thể giảm điện năng tiêu thụ tại các thiết bị phụ trợ như bơm và quạt?
Gợi ý trả lời:
Bơm chiếm 5-10% điện nhà máy thép. Các giải pháp TKNL có thể áp dụng cho hệ thống bơm công nghiệp bao gồm:
- Lắp biến tần theo nhu cầu.
- Thay cánh bơm phù hợp tải.
- Giảm thiểu cút gấp và tổn thất đường ống.
- Lắp đồng hồ lưu lượng và điều khiển tối ưu.
Mức giảm điện của hệ thống bơm khoảng 10–25%.
Đối với quạt - hút - cấp gió, các giải pháp có thể áo dụng gồm:
- Sử dụng VSD.
- Tối ưu lưu lượng.
- Thay quạt hiệu suất cao.
Nhóm giải pháp này có thể giảm tới 15-25% năng lượng.
Câu 11: Hệ thống nước làm mát có thể được tối ưu bằng những biện pháp nào và mức tiết kiệm điện đạt được bao nhiêu?
Gợi ý trả lời:
Hệ thống nước làm mát chiếm khoảng 5–8% tổng điện. Các biện pháp tối ưu hệ thống nước làm mát gồm:
- Kiểm soát tốc độ bơm.
- Bố trí vòng kín.
- Tối ưu cooling tower và vệ sinh định kỳ.
- Gia tăng trao đổi nhiệt.
Việc ứng dụng các giải pháp TKNL ở hệ thống nước làm mát có thể đem lại mức giảm điện khoảng 10-20%.
Câu 12: Thu hồi nhiệt và khí dư trong nhà máy thép có thể được tận dụng cho những mục đích sử dụng năng lượng nào?
Gợi ý trả lời:
Các nguồn năng lượng dư có thể được thu hồi và tận dụng cho phát điện hoặc cấp nhiệt. Cụ thể:
- Khí BFG có thể được sử dụng làm nhiên liệu hoặc phát điện.
- Khí BOFG/LDG sau khi thu hồi và làm sạch có thể được sử dụng làm nhiên liệu hoặc cho phát điện.
- Nhiệt thu hồi trong quá trình sản xuất coke có thể được sử dụng để phát điện.
- Nhiệt từ các công đoạn có nhiệt dư có thể được thu hồi để phục vụ các nhu cầu năng lượng khác trong nhà máy.
Câu 13: Trong sản xuất thép, trí tuệ nhân tạo/học máy (AI/ML) và mô hình song sinh số (digital twin) hỗ trợ tối ưu năng lượng như thế nào?
Gợi ý trả lời:
- Ứng dụng AI/ML: sử dụng cảm biến IoT, camera nhiệt và mô hình AI để tối ưu vận hành tại lò cao, EAF, lò nung, cán nóng và chuỗi cung ứng.
• Lợi ích khác: Giảm điện 5–15%, giảm phế phẩm 10–20%.
• Mô hình song sinh số: mô phỏng dòng nguyên liệu, dòng năng lượng, thiết bị và sự cố nhằm hỗ trợ tối ưu vận hành.
• Lợi ích khác: Giảm thời gian dừng máy 10–30%, giảm 3–7% năng lượng.
Câu 14: Những kỹ thuật hiện có tốt nhất (BAT) nào có khả năng giảm nhu cầu năng lượng trong công đoạn đúc và cán thép?
Gợi ý trả lời:
Có hai công nghệ được xác định trực tiếp cho khu vực đúc và cán:
- Thin Slab Casting – đúc tấm mỏng: Phôi được đúc với chiều dày 50–90 mm và cán ngay không cần nung. Mức giảm năng lượng nung lại là 60–80%. Suất đầu tư khoảng 150–300 triệu USD.
- Direct Rolling – CCR: Phôi được cán trực tiếp từ CC sang Hot Rolling, với kỹ thuật kết nối CC–Rolling bằng tuyến con lăn giữ nhiệt. Công nghệ này không nung phôi và giảm 100% năng lượng nung lại. Suất đầu tư khoảng 20–40 triệu USD.
Câu 15: Ngành thép hiện đang phát triển theo xu hướng sản xuất xanh, giảm thiểu phát thải. Kể tên một số giải pháp/công nghệ mới đang được áp dụng hoặc nghiên cứu để thay đổi cách sử dụng năng lượng trong sản xuất thép?
Gợi ý trả lời:
Một số giải pháp/công nghệ mới gồm:
- Hydrogen-DRI: sử dụng H₂ thay thế than/coke trong quá trình hoàn nguyên trực tiếp. H₂ được sản xuất từ điện tái tạo thông qua điện phân. Giải pháp này có thể giảm tới 95% CO2.
- CCUS – thu giữ - sử dụng – lưu trữ CO2: Thu giữ CO2 từ lò cao BF, BOF, DRI hoặc khí thải lò nung để nén – vận chuyển – lưu trữ. Giải pháp này có thể giảm 40–60% CO2 toàn nhà máy.
- Ứng dụng AI/ML: sử dụng cảm biến IoT, camera nhiệt và mô hình AI để tối ưu vận hành lò cao, EAF, lò nung, cán nóng và chuỗi cung ứng. Giải pháp này giúp giảm điện 5–15%, giảm phế phẩm 10–20%.
- Điện khí hóa: chuyển đổi các hệ thống sử dụng nhiên liệu hóa thạch sang sử dụng điện. Giải pháp này giúp giảm NOx, SOx, CO2 (nếu dùng điện tái tạo).
- Digital Twin: mô phỏng số toàn bộ nhà máy (dòng nguyên liệu, dòng năng lượng, thiết bị, sự cố). Giải pháp này giúp giảm downtime 10–30%, giảm 3–7% năng lượng.
- Điện tái tạo – ESS – PPA: kết hợp nguồn điện tái tạo, ESS với mô hình PPA giúp giảm CO2 phạm vi 2. Giải pháp này giúp giảm 20–40% điện lưới và giảm CO2.
TRANG CHỦ
