Trong những năm gần đây, kiểm soát phát thải khí thải công nghiệp đã trở thành yêu cầu bắt buộc đối với ngành xi măng – một trong những ngành công nghiệp tiêu thụ nhiều năng lượng và phát sinh lượng lớn chất ô nhiễm trong quá trình sản xuất. Trong đó, NOx là một trong những thành phần phát thải đáng chú ý do có khả năng gây ô nhiễm không khí, tạo mưa axit và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng.

Cùng với việc quy chuẩn môi trường ngày càng nghiêm ngặt, các nhà máy xi măng tại Việt Nam đang đứng trước yêu cầu phải đầu tư và áp dụng các giải pháp xử lý khí thải hiệu quả. Theo QCVN 41:2011/BTNMT và các yêu cầu của Luật Bảo vệ môi trường 2020, việc kiểm soát phát thải NOx đã trở thành yêu cầu bắt buộc trong vận hành dây chuyền sản xuất.

Trong bối cảnh đó, công nghệ SNCR (Selective Non-Catalytic Reduction – khử chọn lọc không xúc tác) được xem là giải pháp phù hợp nhờ hiệu quả xử lý tương đối cao, dễ tích hợp vào hệ thống hiện hữu và chi phí hợp lý.

Giải pháp phù hợp với ngành xi măng

Một trong những yếu tố thuận lợi để áp dụng công nghệ SNCR trong ngành xi măng là các dây chuyền sản xuất clinker thường vận hành ổn định trong thời gian dài với nhiệt độ và lưu lượng khí thải ít biến động, tạo điều kiện phù hợp để công nghệ SNCR phát huy hiệu quả.

Bên cạnh đó, so với các công nghệ xử lý Nox yêu cầu chất xúc tác, SNCR đơn giản hơn, gọn hơn, dễ lắp đặt và không làm thay đổi đáng kể quy trình công nghệ của nhà máy. Chi phí xử lý NOx bằng SNCR thường chỉ ở mức vài chục nghìn đồng cho mỗi tấn clinker hoặc xi măng thành phẩm, tùy thuộc nồng độ NOx đầu vào và loại hóa chất sử dụng. Đây là mức chi phí được nhiều doanh nghiệp đánh giá phù hợp so với hiệu quả môi trường đạt được.

Từ thử nghiệm đến tối ưu công nghệ

Những năm đầu triển khai SNCR tại Việt Nam là giai đoạn “vừa làm vừa hoàn thiện công nghệ”. Các dự án ban đầu do Trung tâm Bảo hộ lao động và Bảo vệ môi trường (Trung tâm LEC) triển khai chủ yếu đánh giá khả năng thích nghi của thiết bị chế tạo trong nước với điều kiện thực tế của lò nung clinker.

Khó khăn lớn nhất trong giai đoạn này là giải pháp sử dụng mũi phun, xác định vị trí phun phù hợp, lựa chọn tác nhân khử và tối ưu khả năng hòa trộn trong dòng khí. Một số hệ thống ban đầu tuy đáp ứng yêu cầu vận hành nhưng hiệu suất khử NOx chưa đạt kỳ vọng hoặc mức tiêu hao hóa chất còn cao.

Thực tiễn triển khai cho thấy hiệu quả của công nghệ SNCR phụ thuộc đáng kể vào đặc điểm vận hành của từng lò nung clinker. Sự khác biệt về nhiệt độ, lưu lượng và phân bố dòng khí khiến mỗi dây chuyền đòi hỏi những giải pháp thiết kế riêng, thay vì áp dụng một cấu hình kỹ thuật thống nhất cho tất cả các nhà máy.

Sau giai đoạn thử nghiệm, công nghệ SNCR từng bước được tối ưu hóa. Nhiều hệ thống được thiết kế linh hoạt hơn với nhiều vị trí phun khác nhau nhằm duy trì vùng nhiệt độ phản ứng tối ưu. Đồng thời, việc ứng dụng hệ thống điều khiển tự động giúp kiểm soát lưu lượng NH₃ hoặc urê theo tải lò và nồng độ NOx đầu ra, hạn chế tiêu hao hóa chất không cần thiết.

Những yếu tố ảnh hưởng hiệu quả xử lý

Mặc dù được đánh giá là công nghệ tương đối đơn giản, hiệu quả của SNCR vẫn phụ thuộc vào một số yếu tố kỹ thuật quan trọng.

Trong đó, nhiệt độ vùng phản ứng là yếu tố then chốt. Nếu nhiệt độ quá thấp, phản ứng khử NOx diễn ra kém hiệu quả; ngược lại, nếu nhiệt độ quá cao, tác nhân khử có thể bị oxy hóa trở lại tạo thành NOx mới.

Ngoài ra, cấu tạo mũi phun và khả năng hòa trộn hóa chất với dòng khí thải cũng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả xử lý. Hiện nay, cả NH₃ và urê đều được sử dụng làm tác nhân khử tại Việt Nam. NH₃ cho hiệu quả phản ứng tốt hơn nhưng yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn vận hành, trong khi urê thuận tiện hơn trong lưu trữ và bảo quản.

Hiệu quả thực tế tại các nhà máy xi măng

Sau nhiều năm triển khai và tối ưu hóa, công nghệ SNCR đã chứng minh hiệu quả rõ rệt tại nhiều dây chuyền sản xuất xi măng lớn trong nước.

Kết quả vận hành thực tế cho thấy, mức giảm NOx phổ biến đạt khoảng 30–50%, trong một số trường hợp có thể cao hơn khi hệ thống được tối ưu tốt. Nồng độ NOx đầu ra tại các nhà máy đã lắp đặt hệ thống giảm xuống dưới giới hạn quy chuẩn hiện hành mà không cần thay đổi lớn cấu trúc dây chuyền sản xuất.

Không chỉ đạt hiệu quả xử lý, hệ thống còn được các doanh nghiệp đánh giá cao về tính ổn định. Sau giai đoạn hiệu chỉnh ban đầu, hệ thống có thể vận hành liên tục theo tải lò với độ ổn định cao, không ảnh hưởng đến chất lượng clinker cũng như năng suất sản xuất.

Khẳng định năng lực triển khai và làm chủ công nghệ trong nước

Việc triển khai thành công nhiều dự án SNCR tại các nhà máy xi măng lớn cho thấy đội ngũ kỹ thuật của Trung tâm LEC hoàn toàn có khả năng làm chủ công nghệ xử lý Nox tiên tiến, từ khảo sát, thiết kế, chế tạo thiết bị đến lắp đặt, vận hành và tối ưu hệ thống.

Thông qua quá trình triển khai thực tế, Trung tâm LEC đã tích lũy được cơ sở dữ liệu vận hành phong phú và kinh nghiệm chuyên sâu đối với nhiều loại dây chuyền sản xuất clinker khác nhau. Đây là nền tảng quan trọng để tiếp tục hoàn thiện các giải pháp kỹ thuật phù hợp với điều kiện sản xuất tại Việt Nam, đồng thời giảm phụ thuộc vào công nghệ nhập khẩu.

Kết luận

Trong bối cảnh yêu cầu kiểm soát phát thải ngày càng nghiêm ngặt, công nghệ SNCR đã chứng minh là giải pháp khả thi và phù hợp đối với ngành xi măng Việt Nam.

Từ những dự án triển khai ban đầu đến các hệ thống vận hành ổn định hiện nay, SNCR không chỉ giúp giảm phát thải NOx mà còn góp phần thúc đẩy quá trình chuyển đổi sang mô hình sản xuất xanh và bền vững hơn.

Viện Khoa học An toàn và vệ sinh lao động