Các phương pháp thu hồi nhiệt thải trong nhà máy xi măng (Part 1/2)

Cùng với việc xây dựng nhanh và phổ biến các hệ thống thu hồi nhiệt thải (Waste Heat Recovery-WHR) trong công nghiệp xi măng, nhiều nhà sản xuất không chắc chắn việc nên lựa chọn hệ thống nhiệt động lực và thiết bị công nghệ nào cho các điều kiện vận hành cụ thể của họ. Công ty Nanjing Kisen International Engineering chia sẻ một số kinh nghiệm sâu sắc tích lũy được qua việc vận hành khoảng 200 dự án nhà máy phát điện WHR tại Trung Quốc và nước ngoài.

Công nghệ phát điện WHR ở nhiệt độ trung bình và thấp đã được ứng dụng trong ngành xi măng của Nhật Bản và các nước phát triển Tây Âu từ thập niên 1970 và đầu thập niên 1980. Sau khi công nghệ này được đưa vào Trung Quốc trong thập niên 1990, các nhà cung cấp bản địa đã thiết kế và chế tạo được các thiết bị chính của WHR, tối ưu hóa thêm công nghệ và đưa vào nhiều tiến bộ kỹ thuật mới. Và kết quả là các hệ thống WHR đã được sử dụng phổ biến trong công nghiệp xi măng Trung Quốc.

Phát điện WHR trong nhà máy xi măng chủ yếu sử dụng gió thải từ hệ thống thiết bị ghi làm nguội clinker và tháp trao đổi nhiệt. Hệ thống này có thể giúp các nhà máy sản xuất sản xuất ra năng lượng điện tối đa mà không ảnh hưởng đến việc chế tạo clinker cả về chất lượng và khối lượng, và không làm tăng tiêu thụ nhiệt năng. Trong các điều kiện sản xuất thông thường, các dây chuyền sản xuất có tiêu hao nhiệt cao hơn sẽ sản xuất được nhiều điện năng hơn.

Hầu hết các dự án phát điện WHR hiện nay vẫn sử dụng công nghệ chu trình Rankine, đặc biệt là hệ thống Rankine hơi nước. Các dự án nhỏ, không yêu cầu người vận hành và ít phải bảo trì kỹ thuật, chủ yếu sử dụng chu trình Rankine hữu cơ (ORC). Từ thập niên 1980, đã xuất hiện giải pháp thứ ba là chu trình Kalina.

Trong công nghiệp xi măng, phát điện WHR được phát triển theo ba giai đoạn:

- Phát điện WHR nhiệt độ cao và trung bình;
- Phát điện WHR có nồi hơi đốt phụ trợ;
- Phát điện WHR ở nhiệt độ trung bình và nhiệt độ thấp.

Tuy nhiên, đến nay công nghệ phát điện WHR nhiệt độ cao và trung bình không còn thích hợp sử dụng trong các nhà máy xi măng, do dòng gió thải có nhiệt độ thấp. Hệ thống nồi hơi đốt phụ trợ đòi hỏi mức tiêu thụ than cao hơn và vì vậy sử dụng năng lượng kém hiệu quả. Còn lại là công nghệ phát điện WHR ở nhiệt độ trung bình và nhiệt độ thấp, công nghệ này không tiêu tốn thêm nhiên liệu, không phát thải gây ô nhiễm và có chỉ số hoàn vốn tốt.

Công nghệ nhiệt động lực NKK

Công ty trách nhiệm hữu hạn Năng lượng và Môi trường Nanjing Kesen Kenen (NKK) cung cấp công nghệ chu trình Rankine hơi nước, chỉ cần có 01 nhân công trong 01 ca vận hành. Ngoài ra, công ty còn cung cấp công nghệ ORC không cần người vận hành.

Công nghệ KS-I

Về hệ thống nhiệt động lực học, NKK có thể cung cấp 03 hệ thống công nghệ KS-I, như sau:

- Áp suất đơn (hình 1);
- Áp suất kép (hình 2);
- Thu hồi nhiệt nhanh (hình 3).