Than vẫn là nguồn nhiên liệu chính tại nhiều nhà máy nhiệt điện, xi măng, luyện kim, hóa chất và các lò hơi công nghiệp lớn ở Việt Nam cũng như nhiều quốc gia đang phát triển. Chi phí than thường chiếm 50–70% tổng chi phí vận hành, vì vậy việc tối ưu tiêu hao nhiên liệu không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn nâng cao khả năng cạnh tranh, giảm phát thải và đáp ứng các yêu cầu môi trường ngày càng khắt khe.
Dưới đây là các giải pháp thực tiễn, được phân loại theo mức độ đầu tư và hiệu quả, giúp nhà máy sử dụng than tối ưu chi phí nhiên liệu một cách bền vững.
- Tối ưu quá trình đốt cháy – Giải pháp cốt lõi, hiệu quả cao
Hiệu suất đốt cháy thấp là nguyên nhân chính gây tiêu hao than nhiều. Các biện pháp cụ thể bao gồm:
Kiểm soát tỷ lệ không khí thừa (excess air): Duy trì lượng không khí dư ở mức tối ưu (thường 15–25% tùy loại than và công nghệ lò). Không khí thừa quá nhiều làm tăng tổn thất nhiệt theo khí thải; quá ít gây cháy không hoàn toàn, tăng carbon chưa cháy trong tro (UBC).
Cân bằng phân phối than và không khí tại các vòi đốt: Sử dụng hệ thống đo lưu lượng than, gió chính – gió phụ và điều chỉnh để mỗi vòi đốt hoạt động đồng đều.
Sử dụng phụ gia đốt than: Một số phụ gia giúp than cháy nhanh hơn, giảm nhiệt độ bắt cháy, giảm UBC và cải thiện truyền nhiệt. Thực tế tại một số nhà máy nhiệt điện Việt Nam cho thấy có thể giảm 1,5–2,5% lượng than tiêu thụ.
Nâng cấp hoặc tối ưu vòi đốt (burner): Thay thế vòi đốt cũ bằng loại hiệu suất cao (low-NOx burner kết hợp tối ưu đốt) giúp cháy hoàn toàn hơn và giảm phát thải.
- Cải thiện hiệu suất lò hơi và chu trình hơi
Giảm tổn thất nhiệt:
– Vệ sinh định kỳ ống trao đổi nhiệt, bộ siêu nhiệt, bộ hâm nước (economizer) và bộ sấy không khí (air preheater) để loại bỏ bám bẩn, tro xỉ.
– Kiểm soát rò rỉ khí và nước.
– Cách nhiệt tốt thân lò và đường ống.
Tối ưu thông số hơi: Nâng cao nhiệt độ và áp suất hơi (nếu thiết bị cho phép) giúp tăng hiệu suất chu trình Rankine.
Thu hồi nhiệt thải (Waste Heat Recovery): Lắp đặt thêm economizer, air preheater hiệu suất cao hoặc hệ thống ORC (Organic Rankine Cycle) để tận dụng nhiệt khí thải còn lại.
- Quản lý chất lượng và chuẩn bị than
Chất lượng than ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất đốt:
Kiểm soát độ ẩm, độ tro, nhiệt trị và kích thước hạt than.
Phối trộn than (coal blending) để đạt hỗn hợp ổn định về nhiệt trị và đặc tính cháy.
Cải thiện hệ thống nghiền than (pulverizer): Duy trì độ mịn than phù hợp (thường 70–80% lọt sàng 200 mesh) để cháy nhanh và hoàn toàn.
Bảo quản than đúng cách, hạn chế hấp thụ ẩm và tự cháy.
- Ứng dụng công nghệ số và AI – Xu hướng Công nghiệp 4.0
Đây là nhóm giải pháp mang lại hiệu quả cao với chi phí đầu tư hợp lý trong trung và dài hạn:
Hệ thống tối ưu đốt cháy bằng AI (Combustion Optimization): AI phân tích dữ liệu real-time (nhiệt độ buồng đốt, O₂, CO, ΔP, lưu lượng than…) để tự động điều chỉnh tỷ lệ than/gió, vị trí vòi đốt, giúp giảm heat rate 1,5–3%.
Giám sát và bảo trì dự đoán: Cảm biến IoT theo dõi tình trạng quạt, nghiền than, bơm, van… kết hợp AI dự đoán sự cố, tránh dừng máy đột xuất gây tiêu hao nhiên liệu cao khi khởi động lại.
Tối ưu lịch vận hành: AI hỗ trợ quyết định khi nào nên chạy tải cao, tải thấp hoặc dừng để đạt chi phí nhiên liệu thấp nhất theo giá than và nhu cầu sản xuất.
- Đồng đốt sinh khối và chuyển đổi nhiên liệu từng phần
Đồng đốt than với sinh khối (viên nén gỗ, trấu, bã mía, mùn cưa…) với tỷ lệ 5–20% giúp giảm lượng than tiêu thụ và chi phí (nếu nguồn sinh khối giá rẻ, ổn định).
Với các nhà máy công suất nhỏ (<300 MW), có thể xem xét chuyển đổi một phần hoặc toàn bộ sang viên nén sinh khối khi điều kiện kinh tế cho phép.
- Giải pháp vận hành và quản lý
Đào tạo vận hành viên nắm vững kỹ thuật tối ưu đốt.
Thiết lập KPI tiêu hao than cụ thể (kg than/tấn sản phẩm hoặc kcal/kWh) và theo dõi hàng ngày.
Bảo trì định kỳ theo tình trạng (condition-based) thay vì theo thời gian cố định.
Kiểm toán năng lượng định kỳ để phát hiện điểm thất thoát.
- Hiệu quả kinh tế và lộ trình triển khai khuyến nghị
Lộ trình đề xuất:
Ngắn hạn (0–6 tháng): Tối ưu vận hành, vệ sinh thiết bị, sử dụng phụ gia, kiểm soát chất lượng than.
Trung hạn (6–18 tháng): Lắp đặt cảm biến, hệ thống giám sát real-time, nâng cấp một số thiết bị trao đổi nhiệt.
Dài hạn: Triển khai AI tối ưu đốt cháy toàn diện và nghiên cứu đồng đốt/chuyển đổi nhiên liệu.
Tối ưu chi phí nhiên liệu cho nhà máy sử dụng than không chỉ dựa vào một giải pháp đơn lẻ mà cần kết hợp đồng bộ giữa tối ưu quá trình đốt, cải thiện hiệu suất thiết bị, quản lý chất lượng than và ứng dụng công nghệ số. Những nhà máy triển khai bài bản có thể giảm 3–8% tiêu hao than trong vòng 1–2 năm, mang lại lợi ích kinh tế lớn và giảm đáng kể phát thải CO₂ cũng như các khí ô nhiễm khác.Doanh nghiệp nên bắt đầu bằng việc đánh giá hiện trạng (energy audit) để xác định điểm yếu lớn nhất, từ đó lựa chọn giải pháp phù hợp với quy mô, loại hình sản xuất và nguồn lực tài chính của mình. Trong bối cảnh giá than biến động và áp lực giảm phát thải ngày càng tăng, tối ưu nhiên liệu không còn là lựa chọn mà đã trở thành yêu cầu bắt buộc để duy trì lợi thế cạnh tranh.
