Công nghệ xử lý bụi nhà máy luyện thép
Giải pháp kiểm soát khí bụi thải tại một số nhà máy thép liên hợp của ngành Thép Việt Nam05/04/2021 Trên thế giới cũng như ở Việt Nam lưu trình sản xuất thép của Nhà máy thép liên hợp bao gồm các công đoạn sau đây [1]: i) Khai thác, tuyển và chế biến quặng sắt, than mỡ để luyện than cốc và nguyên liệu trợ dung (đá vôi, đôlômit...); ii) Sản xuất gang theo công nghệ lò cao (Blast Furnace - BF) hay công nghệ luyện kim khác; iii) Sản xuất phôi thép bằng lò chuyển (Basic Oxygen Furnace-BOF), lò chuyển (Convertor-LD) hay lò điện hồ quang (Electric Arc Furnace - EAF) và đúc phôi thép bằng hệ thống đúc liên tục (Continuous casting-CC); iv) Cán thép tạo ra các sản phẩm (gồm: thép hình; thép thanh; thép dây; thép tấm lá). Trong tất các công đoạn sản xuất của Nhà máy thép liên hợp đều phát sinh các chất thải rắn, khí bụi thải và nước thải với tải lượng khá lớn gây tác động tới môi trường. Để BVMT bền vững ngành Thép Việt Nam đã thực hiện “Chiến lược BVMT giai đoạn 2018-2030” với chương trình hành động cụ thể hướng tới “Công nghiệp thép và Cuộc sống xanh” nhằm cải thiện điều kiện làm việc tốt hơn và sản xuất thép thân thiện với môi trường [2], [3]. Bài viết nêu tóm tắt các giải pháp giảm thiểu khí bụi thải (tác nhân gây ô nhiễm và hiệu ứng khí nhà kính) của một số Nhà máy thép liên hợp thuộc ngành Thép Việt Nam. 1. Khái quát nguồn phát sinh khí bụi thải tại Nhà máy thép liên hợp Nguồn phát sinh khí bụi thải có ở tất cả các công đoạn sản xuất của Nhà máy thép liên hợp tại các khu vực sau đây: Kho bãi nguyên liệu đầu vào; Sản xuất than Cốc; Luyện gang và luyện thép; Lò nung phôi để cán thép; Sản xuất tôn mạ mầu; Gia công và cắt kim loại. Khí bụi thải (gồm CO2, SOx, NOx) phát sinh trong sản xuất của Nhà máy thép liên hợp là tác gây ô nhiễm môi trường không khí. Quá trình phát sinh khí bụi thải diễn ra như sau [3]: Trong luyện gang và luyện thép phát sinh các khí thải (nhiều nhất là CO2 ) do: i) Đốt cháy cácbon (C), ôxít cácbon (CO), hydro (H2), metan (CH4) và các cacbua hydrô khác để nung chảy nguyên liệu (quặng sắt, sắt thép phế…); ii) Quá trình hoàn nguyên và làm nóng chảy quặng sắt trong lò cao; iii) Quá trình ôxy hóa cácbon, ôxy hóa silic và ôxy hóa phốt pho để khử tạp chất trong lò luyện thép; Khi luyện gang (theo công nghệ lò cao) đã tiêu thụ và sử dụng một lượng than cốc và than cám antraxit làm nhiên liệu nên đã phát ra lượng khí thải (CO2) lớn hơn so với công đoạn luyện thép và cán thép. Luyện thép bằng lò điện hồ quang (EAF) có sử dụng một lượng than antraxit (để tạo xỉ bọt, tăng cácbon trong thép) đã phát khí thải; Luyện thép bằng lò chuyển (LD) từ gang lỏng và thép phế đã phát thải CO2 ra môi trường. Đối với công đoạn cán thép, khí bụi chủ yếu phát sinh do đốt lò bằng dầu (FO/DO), khí than hoặc khí thiên nhiên (NG) đã phát sinh khí thải gây ô nhiễm môi trường. Ngoài ra, tại Nhà máy thép liên hợp còn phát sinh chất thải rắn và nước thải: i) Chất thải rắn bao gồm: xỉ lò cao; bụi kim loại; xỉ than tại lò nung; chất lắng cặn tại bể tuần hoàn; Chất thải rắn sinh hoạt (chất hữu cơ, giấy các loại, ni lông, nhựa, kim loại, vật dụng sinh hoạt…); Chất thải rắn nguy hại là các loại thùng chứa dầu máy, dầu bôi trơn, giẻ lau dính dầu mỡ, thủy tinh vỡ, bóng đèn hỏng qua sử dụng, các loại ắc quy và pin kiềm đã qua sử dụng…; ii) Nước thải do quá trình làm mát thiết bị, nước rửa nguyên vật liệu đầu vào, nước làm nguội khí và xỉ lò…Nước mưa chảy tràn từ khu vực để phế liệu, bãi than, bãi tập kết sản phẩm sẽ kéo theo các rỉ sét, cặn dầu mỡ cũng là tác nhân gây ô nhiễm nước. 2. Giải pháp quản lý và xử lý khí bụi thải tại Nhà máy thép liên hợp Mục tiêu BVMT của ngành Thép Việt Nam Để đạt được mục tiêu “Chiến lược BVMT ngành Thép" một cách bền vững, cần thực hiện các giải pháp giảm thiểu khí bụi thải (tác nhân gây ô nhiễm môi trường) và khí nhà kính (KNK) là tác nhân gây hiệu ứng khí nhà kính và biến đổi khí hậu. Mục tiêu cần hướng tới trong “Chiến lược BVMT ngành Thép" đối với khí bụi thải [2],[3] là: - Bắt buộc tất cả các doanh nghiệp của ngành Thép Việt Nam (DN) phải lắp đặt hệ thống giám sát ô nhiễm, thiết bị lọc khí bụi trước khi thải ra môi trường và hệ thống xử lý tái chế và sử dụng bụi lò cao và lò luyện thép tại tất cả các nhà máy sản xuất thép; - Các giải pháp kiểm soát khí bụi thải đảm bảo nồng độ các khí độc và bụi tổng tại các vị trí trong khu vực sản xuất đều phải có giá trị đạt tiêu chuẩn vệ sinh lao động của Bộ Y tế theo Quyết định số 3733-2002/BYT. Nồng độ khí thải ống khói các nhà máy đều đạt tiêu chuẩn về khí thải công nghiệp trong sản xuất thép theo QCVN 51:2013/BTNMT, tiêu chuẩn về khí thải đối với bụi và các chất vô cơ theo QCVN 19:2009/BTNMT và Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về một số chất độc hại trong không khí xung quanh theo QCVN 06:2009/BTNMT; - Áp dụng các công nghệ sản xuất thép hiện đại và tiên tiến với các các giải pháp kiểm soát khí bụi thải nhằm BVMT và tiết kiệm năng lượng được coi là điều kiện tiên quyết khi phê duyệt các dự án đầu tư Nhà máy thép liên hợp ở Việt Nam phải được nêu trong Báo cáo đánh giá tác động môi trường (ĐTM) của dự án. Các Nhà máy thép liên hợp thuộc ngành Thép Việt Nam nêu trong (Bảng 1) đều thực hiện theo quan điểm và mục tiêu nêu trên. Tuy nhiên, hiệu quả kiểm soát khí bụi chưa đạt kết quả cao như các Nhà máy thép liên hợp của nhiều nước trong khu vực và thế giới. Bảng 1. Danh mục các Nhà máy thép liên hợp thuộc ngành Thép Việt Nam
Các giải pháp chính để giảm thiểu khí bụi thải tại một số Nhà máy thép liên hợp - Đối với khí thải (phát sinh từ lò chuyển ô xy, khí lò cao, khí lò điện, khí dầu nặng tạo các các lò nung phôi…) được thu hồi và xử lý để sử dụng làm nó phế thép hoặc làm nhiên liệu cho Nhà máy điện. - Do lượng SOx phát thải từ các thiết bị luyện cốc và thiêu kết quặng sắt lớn, nên phải được kiểm soát bằng việc lắp đặt các thiết bị khử lưu huỳnh. - Nguồn phát thải bụi trong quá trình xử lý và vận chuyển nguyên liệu (than và quặng sắt, phế liệu thép…) cho các công đoạn luyện cốc, luyện gang và luyện thép khá lớn. Vì thế cần thực hiện các biện pháp lắp đặt chụp hút bụi, phun nước và trồng cây: Dưới đây mô tả sơ đồ công nghệ xử lý và giải pháp quản lý khí bụi thải tại một số Nhà máy thép liên hợp thuộc ngành Thép Việt Nam (Hình H1, H2 và Bảng 2) [4]. H1. Sơ đồ công nghệ xử lý khí bụi thải lò luyện của Nhà máy luyện thép Lưu Xá - TISCO(Nguồn: Báo cáo quan trắc môi trường Công ty CP gang thép Thái Nguyên-TISCO, năm 2018)H2. Hệ thống lọc bụi tại khu thiêu kết quăng sắt của Công ty TNHH Khoáng sản và Luyện kim Việt Trung (VTM) Bảng 2. Giải pháp quản lý khí bụi thải tại Nhà máy thép liên hợp Formosa Hà Tĩnh
Riêng đối với Nhà máy thép liên hợp tại Kinh Môn, tỉnh Hải Dương của Tập đoàn Thép Hòa Phát được thiết kế xây dựng theo chu trình khép kín (từ chế biến nguyên liệu, sản xuất than coke, nhà máy nhiệt điện, luyện gang, luyện thép đến cán thép và khu phụ trợ). Với hệ thống dây chuyền đồng bộ khép kín, sản phẩm của công đoạn này là nguyên liệu đầu vào cho công đoạn khác đã tối ưu hóa chuỗi giá trị gia tăng trong các công đoạn của chu trình luyện kim. Dự án này được đánh giá là dự án đầu tư sản xuất và BVMT một cách bài bản nhất đến thời điểm này tại Việt Nam [4]. Một số giải pháp tiết kiệm năng lượng đã được các Nhà máy thép liên hợp áp dụng mang lại hiệu quả kinh tế và BVMT của ngành Thép Việt Nam (như: thu hồi nhiệt thải tại lò luyện cốc, máy thiêu kết; thu khí lò cao, khí lò nung khu cán; thu nhiệt thải nồi hơi…), kết quả áp dụng đã tiết kiệm năng lượng được trên 5,3%. Với quan điểm và mục tiêu nêu ở mục 2.1 trên, trong báo cáo ĐTM của các dự án Nhà máy thép liên hợp ở Việt Nam đã đưa ra các biện pháp kiểm soát ô nhiễm môi trường [4], [5] nêu trong Bảng 3. Bảng 3. Biện pháp kiểm soát môi trường của Nhà máy thép liên hợp ở Việt Nam (Nguồn: Các báo cáo ĐTM của dự án Nhà máy thép liên hợp ở Việt Nam)
Thực tế cho thấy vai trò của việc lập và thực hiện báo cáo ĐTM trong kiểm soát ô nhiễm tại các Nhà máy thép liên hợp ở Việt Nam như sau [5]: - Hệ thống văn bản quy phạm pháp luật về ĐTM đã được hoàn thiện làm cơ sở để phê duyệt dự án đầu tư cho các ngành nói chung và ngành Thép Việt Nam nói riêng mang lại hiệu quả tích cực trong công tác BVMT. Từ khi Nghị định số 29/2011/NĐ-CP có hiệu lực cho đến nay (hiện đang áp dụng Nghị định số 18/2015/NĐ-CP), cả nước có khoảng 7.000 báo cáo ĐTM và 2.500 đề án BVMT chi tiết đã được thẩm định, phê duyệt. Các quy trình, thủ tục thẩm định ĐTM được quy định rõ ràng, minh bạch, đảm bảo chất lượng của công tác thẩm định. Nhận thức của các doanh nghiệp và xã hội đối với ĐTM càng nâng cao. - Chất lượng của báo cáo ĐTM có nhiều tiến bộ, nhiều dự án trước khi vận hành chính thức đã được kiểm tra và chứng minh theo yêu cầu của báo cáo ĐTM. Thông qua ĐTM, các cơ quan quản lý Nhà nước về BVMT đã sàng lọc dự án và quyết định chấp thuận hay không chấp thuận dự án về BVMT. Báo cáo ĐTM đã trở thành công cụ hữu ích khi gắn trách nhiệm của chủ dự án đối với công tác BVMT. 3. Định hướng về giám sát môi trường trong báo cáo ĐTM đối với Dự án đầu tư Nhà máy thép liên hợp ở Việt Nam Nhằm nâng cao vai trò của công cụ quản lý BVMT trong báo cáo ĐTM đối với các dự án đầu tư Nhà máy thép liên hợp cần thực hiện một số định hướng sau: Thứ nhất, đối với các dự án đầu tư sản xuất thép quy mô lớn, phức tạp và nhạy cảm về môi trường, cần xem công tác giám sát môi trường sau khi thẩm định ĐTM là nhiệm vụ quan trọng nhất trong công tác BVMT của dự án. Để xác định được mức độ giám sát của dự án về BVMT cần xác định đối tượng cần giám sát ngay từ quá trình thẩm định báo cáo ĐTM dựa trên 3 yếu tố cơ bản sau đây: i) Loại hình công nghiệp của dự án; ii) Tính nhạy cảm về môi trường nơi thực hiện dự án; iii) Ý thức trách nhiệm của chủ đầu tư [5]; . Thứ hai, tiến hành giám sát môi trường sau ĐTM với các Nhà máy thép liên hợp ở Việt Nam. Ngay từ giai đoạn xây dựng, vận hành thử nghiệm, vận hành thương mại đều phải thực hiện giám sát theo ĐTM đã được phê duyệt. Việc giám sát này do Chủ đầu tư dự án thực hiện (giám sát nội bộ). Đối với những dự án trọng điểm, việc giám sát do Cơ quan quản lý Nhà nước về BVMT chủ trì có sự tham gia của tổ chức xã hội nghề nghiệp và cộng đồng dân cư. Đối với các dự án Nhà máy thép liên hợp ở Việt Nam, Chủ đầu tư dự án có trách nhiệm sau: + Giám sát việc thực hiện các yêu cầu của quyết định phê duyệt báo cáo ĐTM; + Giám sát việc thay đổi quy mô, công suất, công nghệ làm tăng tác động xấu đến môi trường so với phương án nêu trong báo cáo ĐTM đã phê duyệt nhưng chưa đến mức phải lập lại báo cáo ĐTM; + Giám sát việc lập kế hoạch quản lý môi trường của dự án trên cơ sở chương trình quản lý và giám sát môi trường đã đề xuất trong báo cáo ĐTM và niêm yết công khai tại trụ sở UBND nơi thực hiện dự án theo hướng dẫn của Bộ TN&MT; + Giám sát kế hoạch vận hành thử nghiệm các công trình xử lý chất thải phục vụ giai đoạn vận hành theo phê duyệt báo cáo ĐTM. Đối với dự án đầu tư có nhiều giai đoạn phải báo cáo kết quả thực hiện các công trình BVMT phục vụ giai đoạn vận hành dự án. Thứ ba, chủ đầu tư dự án có nhiệm vụ thực hiện các hoạt động giám sát định kỳ sau đây: i) thực hiện quan trắc giám sát môi trường định kỳ 3 - 6 tháng/lần theo cam kết trong ĐTM; ii) Đối với nhà máy thép có quy mô xả nước thải từ 1.000 m3/ngày đêm trở lên (không bao gồm nước làm mát), phải lắp đặt hệ thống quan trắc nước thải tự động liên tục và truyền số liệu trực tiếp cho Sở TN&MT. Việc giám sát chất lượng nước thải để đảm bảo đạt QCVN 52:2013/BTNMT trước khi xả thải vào nguồn tiếp nhận chung khu vực; ii) Lắp đặt hệ thống giám sát tự động liên tục đối với nguồn khí thải có lưu lượng lớn (với các Nhà máy thép có công suất trên 200.000 tấn/năm) và truyền số liệu trực tiếp cho Sở TN&MT theo BVMT của dự án theo yêu cầu của cơ quan có thẩm quyền. TS. Nghiêm Gia Hội KHKT Đúc Luyện kim Việt Nam TS. Nguyễn Thúy Lan Trung tâm môi trường Công nghiệp (CIE) (Nguồn: Bài đăng trên Tạp chí Môi trường số 3/2021) TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Tata Steel Gruop: “Báo cáo nghiên cứu khả thi Dự án đầu tư Nhà máy thép liên hợp tại Khu Công nghiệp Vũng Áng tỉnh Hà Tĩnh”. VNSTEEL-TATA năm 2006; Báo cáo ĐTM của Dự án đầu tư Nhà máy thép liên hợp Hải Dương và Dung Quất của Tập đoàn thép Hòa Phát; 2. TS Nghiêm Gia, ThS. Nguyễn Đức Vinh Nam và nnk: “Đánh giá tác động và đề xuất giải pháp ứng phó với biến đổi khí hậu và nước biển dâng của ngành Thép Việt Nam”. Bộ Công Thương năm 2010-2011. 3. TS. Nghiêm Gia và nnk: “Bảo vệ môi trường là yêu cầu tất yếu của ngành Thép Việt Nam giai đoạn 2016-2030”. Tạp chí Môi trường tháng 12/2016. 4. TS. Nguyễn Thúy Lan, TS. Mai Thế Toản và nnk: “Báo cáo chuyên đề - Tổng hợp số liệu điều tra khảo sát phát thải khí ngành ngành Thép Việt Nam” và “Quản lý môi trường trong sản xuất thép ở Việt Nam”. Hà Nội năm 2019. 5. TS. Mai Thế Toản: “Dự thảo Hướng dẫn phân loại các ngành công nghiệp theo chỉ số ô nhiễm nhằm sàng lọc dự án đầu tư và kiểm soát ô nhiễm”. Hà Nội, tháng 4/2017. |