Công nghệ NEUI600KA NEUI sản xuất nhôm tại Nhà máy điện phân nhôm Trần Hồng Quân Nhân Cơ, Lâm Đồng

Dây chuyền sản xuất và công nghệ mới nhôm điện phân 600+ kA của Viện Thiết kế Đại học Đông Bắc (NEUI) đã ra mắt. Công nghệ trang thiết bị đồng bộ nhôm điện phân 600+ kA của NEUI được định nghĩa là: "Công nghệ lõi bể điện phân nhôm 600kA phiên bản nâng cấp của Viện Thiết kế Đại học Đông Bắc + Công nghệ tiết kiệm năng lượng tổng hợp hệ thống sản xuất dẫn đầu ngành".

Tóm tắt: So với công nghệ bể điện phân hàng đầu quốc tế, công nghệ bể điện phân nhôm dung tích lớn của nước ta vẫn còn tồn tại "ba khoảng cách lớn" bao gồm: mật độ dòng điện anốt thấp hơn, tuổi thọ bể ngắn hơn và năng suất lao động thấp hơn. Đây cũng là những bài toán kỹ thuật cốt lõi khiến công nghệ bể điện phân nhôm dung tích lớn của nước ta rơi vào tình trạng "lớn nhưng chưa mạnh". Viện Thiết kế Đại học Đông Bắc đã hợp tác sâu rộng với Tập đoàn Hoành Kiều (Hongqiao Group) để phát triển công nghệ trang thiết bị đồng bộ nhôm điện phân 600+ kA đạt trình độ tiên tiến quốc tế. Công nghệ này có các ưu điểm nổi trội như dung lượng đơn bể lớn nhất, tiêu thụ năng lượng thấp nhất, phát thải thấp nhất và chiếm diện tích ít nhất. Các chỉ tiêu tiêu thụ năng lượng và mức độ tự động hóa của dự án đều dẫn đầu ngành, hướng tới việc kiến tạo công trình tiêu chuẩn ngành trong ứng dụng công nghệ nhôm điện phân xanh và sản xuất nhôm carbon thấp tại Trung Quốc.

Từ khóa: Bể điện phân nhôm; NEUI600+; Nhôm carbon thấp; Tiết kiệm năng lượng;

Từ năm 2005, Viện Thiết kế Đại học Đông Bắc và Công ty TNHH Nhôm điện Ngụy Kiều đã thiết lập quan hệ hợp tác sản xuất - học thuật - nghiên cứu. Nhìn lại những cảm xúc trong quá trình hợp tác, Giáo sư Mao Kế Hồng cho biết: "Nhận thức và sự hiểu biết về công nghệ của những người làm nhôm điện Ngụy Kiều rất đi trước thời đại. Năm 2010, khi Ngụy Kiều đề xuất hợp tác trong dự án bể điện phân nhôm 600 kA, công nghệ này của chúng tôi mới chỉ dừng lại ở dạng phương án, nhưng họ đã trao cho chúng tôi niềm tin và sức mạnh để đột phá công nghệ." Từ năm 2010, thông qua vô số lần mô phỏng số học, Viện Thiết kế Đại học Đông Bắc đã vượt qua vô vàn khó khăn kỹ thuật, giải mã các bài toán kỹ thuật then chốt sẽ gặp phải trong quá trình vận hành dự án như cơ học vật liệu, từ trường, nhiệt trường... qua đó bảo đảm sự vận hành đáng tin cậy sau khi dự án đi vào hoạt động. Là một chuyên gia kỹ thuật kỳ cựu trong ngành nhôm, ông Mao Kế Hồng xúc động bày tỏ: "Động lực tiến bộ của công nghệ bắt nguồn từ tầm nhìn của nhà doanh nghiệp. So với nhiều kỹ thuật viên chỉ mang trong mình chuyên môn và kỳ vọng cống hiến cho xã hội, chúng tôi thực sự rất may mắn!"

Ưu điểm của dây chuyền sản xuất bể điện phân nhôm 600 kA là gì? Ông Mao Kế Hồng, ông Ban Vãn Cương và ông Lý Tuyền Lâm đã lần lượt giải thích chủ đề mang tính ngành nghề này một cách sinh động và dễ hiểu: Hiện nay, các nhà sản xuất nhôm ô-xít (alumina) trong và ngoài nước phổ biến sử dụng bể điện phân từ 300 đến 500 kA. So với đó, bể điện phân 600 kA đã thúc đẩy hơn nữa quá trình quy mô hóa thiết bị sản xuất. Thiết bị quy mô lớn có lợi cho việc giảm vốn đầu tư, nâng cao năng suất lao động, nâng cao tỷ lệ sử dụng tài nguyên, đồng thời giảm phát thải và cải thiện bảo vệ môi trường.

Về vấn đề này, ông Lý Tuyền Lâm đã đưa ra một phép so sánh: Cùng sản xuất 300.000 tấn nhôm mỗi năm, dây chuyền bể điện phân 600 kA hiện tại của Nhôm điện Ngụy Kiều chỉ có 186 bể điện phân, trong khi nếu đổi sang dây chuyền 400 kA thì sẽ cần tới 288 bể. 186 bể so với 288 bể cho thấy rõ ràng những ưu thế vượt trội về diện tích chiếm đất, nhân công và mức độ phát thải.

Tại hội nghị thẩm định kết quả dự án "Phát triển công nghệ bể điện phân nhôm hiệu suất cao cấp NEUI 600 kA và ứng dụng công nghiệp hóa" của Nhôm điện Ngụy Kiều diễn ra vào ngày 5/6/2015, đoàn chuyên gia hàng đầu ngành nhôm trong nước (bao gồm nhiều viện sĩ) đã đồng thuận xác nhận: Tiêu chuẩn phát thải của dự án đã đạt tiêu chuẩn Liên minh Châu Âu (EU), công nghệ bảo vệ môi trường của dự án đạt mức tốt nhất trong cùng ngành trên toàn thế giới.

Những năm gần đây, Tổng thư ký Hiệp hội Nhôm Quốc tế (IAI) Ron Knapp cùng các cấp lãnh đạo của những "ông lớn" nhôm thế giới như Alcoa và Rusal đã liên tục đến thăm Nhôm điện Ngụy Kiều, đồng thời dùng từ "choáng ngợp" bằng nhiều thứ tiếng để bày tỏ cảm xúc của mình.

Theo kết quả công bố Giải thưởng Khoa học và Công nghệ Công nghiệp Kim loại màu Trung Quốc năm 2016 do Văn phòng công tác khen thưởng khoa học và công nghệ công nghiệp kim loại màu Trung Quốc thẩm định, dự án "Phát triển công nghệ bể điện phân nhôm hiệu suất cao cấp NEUI 600kA và ứng dụng công nghiệp hóa" của Công ty TNHH Nhôm điện Ngụy Kiều Sơn Đông đã vinh dự giành giải Nhất. Đây là dây chuyền ứng dụng công nghiệp hóa và phát triển công nghệ bể điện phân nhôm 600 kA toàn dãy (full-series) đầu tiên trên thế giới đi vào hoạt động, với trình độ công nghệ trang thiết bị đạt mức dẫn đầu thế giới.

Alcoa từng đến thăm Tập đoàn Khởi nghiệp Ngụy Kiều (Weiqiao Pioneering Group). Ông Trương Sĩ Bình, Chủ tịch Tập đoàn Khởi nghiệp Ngụy Kiều kiêm Chủ tịch Tập đoàn Hoành Kiều Trung Quốc, cho biết: "Các lãnh đạo cấp cao của Alcoa đã đến thăm doanh nghiệp chúng tôi trong năm nay. Đi một vòng từ trang thiết bị, công nghệ cho đến chuỗi công nghiệp thượng - hạ lưu, họ đã bày tỏ sự xúc động và thán phục, đặc biệt ấn tượng với cụm công nghiệp hình thành xung quanh chúng ta. Họ thẳng thắn thừa nhận rằng mô hình này là thứ họ không thể sao chép được."

Từ khi đi vào hoạt động năm 2014 đến nay, dự án bể điện phân nhôm 600 kA của Nhôm điện Ngụy Kiều vận hành ổn định, công nghệ ngày càng trưởng thành, nâng cao trình độ kỹ thuật tổng thể và năng lực cạnh tranh quốc tế của ngành nhôm nước ta, đồng thời đóng vai trò dẫn dắt và làm hình mẫu cho các doanh nghiệp luyện nhôm nguyên sinh.

Tuy nhiên, từ đơn vị nghiên cứu phát triển cho đến doanh nghiệp sản xuất, mức độ coi trọng đối với đổi mới công nghệ vẫn trước sau như một, và nhịp bước đổi mới chưa bao giờ dừng lại. Giáo sư Mao Kế Hồng cho biết: Mục tiêu hợp tác giữa Viện Thiết kế Đại học Đông Bắc và Nhôm điện Ngụy Kiều là giảm hơn 70% lượng phát thải của doanh nghiệp, không ngừng nâng cao công nghệ bảo vệ môi trường để đạt trạng thái phát thải bằng không trong toàn bộ quá trình sản xuất.

Công ty TNHH Nhôm điện Ngụy Kiều Sơn Đông thiết kế dây chuyền sản xuất nhôm nguyên sinh 600 kA với công suất danh định 600.000 tấn/năm, lựa chọn bể điện phân nhôm hiệu suất năng lượng cao cấp NEUI 600 do Viện Thiết kế Đại học Đông Bắc (TNHH) tự nghiên cứu phát triển. Công nghệ này tiên tiến và đáng tin cậy, nâng cao hiệu quả sản lượng trên mỗi đơn vị thời gian và đơn vị diện tích mặt bằng, cải thiện tỷ lệ sử dụng năng lượng, đồng thời giảm diện rộng chi phí xây dựng và vận hành.

Từ khi xây dựng, đưa vào vận hoạt động cho đến nay, dự án đã đạt được mức đầu tư trên mỗi tấn nhôm tiết kiệm nhất, phát thải bảo vệ môi trường thấp nhất, môi trường thao tác tối ưu nhất, mức độ tự động hóa cao nhất và cường độ lao động của nhân viên thấp nhất.

Dự án "Phát triển công nghệ bể điện phân nhôm hiệu suất cao cấp NEUI 600kA và ứng dụng công nghiệp hóa" của Nhôm điện Ngụy Kiều đã giành giải Nhất Giải thưởng Khoa học và Công nghệ Công nghiệp Kim loại màu Trung Quốc năm 2016; được Tổng thư ký Hiệp hội Nhôm Quốc tế Ron Knapp ca ngợi là "nhà máy kiểu khu vườn". Tổng thư ký Hiệp hội Nhôm Quốc tế Ron Knapp cùng nhiều chuyên gia từ Alcoa, Rusal và các bên đã nhiều lần đến thăm Ngụy Kiều để tham quan dây chuyền sản xuất bể điện phân 600 kA. Sau khi tận mắt chứng kiến, tất cả đều tỏ ra choáng ngợp, kinh ngạc, thậm chí xúc động ôm chầm lấy các nhân viên sản xuất và liên tục khen ngợi: "Quá không thể tin nổi!", "Quá tuyệt vời!", "Các bạn đã đóng góp vô cùng to lớn cho sự phát triển của ngành công nghiệp nhôm thế giới!"

"Vì bể điện phân nhôm cấp 600 kA trước đó chưa từng có tiền lệ thành công nào, nên mọi ý tưởng, phương án thiết kế, quá trình thi công, thậm chí cả những vấn đề phát sinh đều hoàn toàn mới mẻ." Giai đoạn đầu hợp tác với Viện Thiết kế Đại học Đông Bắc để xây dựng bể điện phân 600 kA, từ việc bàn giấy (trên lý thuyết) cho đến từng bước dò dẫm tìm ra phương án thiết kế, rồi không ngừng "động não" (brainstorming) để tháo gỡ từng nút thắt kỹ thuật, Viện Thiết kế Đại học Đông Bắc và đội ngũ kỹ thuật của Ngụy Kiều đã tiến hành vô số cuộc thảo luận, cùng nhau phân tích sâu sắc các loại vấn đề có thể xảy ra. Viện thiết kế đã không quản ngại kiên nhẫn, tối ưu hóa bản vẽ thiết kế nhiều lần, thảo luận các tư duy thiết kế mới nhất. Quá trình chuẩn bị tiền kỳ kéo dài hơn 1 năm, những cuộc tranh luận vô tận và những đợt "công kích luân phiên" vào phương án thiết kế từ cả hai phía đã giúp niềm tin của những người "ăn cua đầu tiên" dần được nhân lên gấp bội. Cũng chính nhờ thiết kế tỉ mỉ và công tác phòng ngừa sự cố của viện thiết kế mà dự án đã có thể xây dựng suôn sẻ và vận hành an toàn.

"Trong bối cảnh hoàn toàn không có bất kỳ tiền lệ nào để tham khảo, dưới sự dẫn dắt trực tiếp của ông Trương Ba - Phó Chủ tịch Tập đoàn Khởi nghiệp Ngụy Kiều kiêm Chủ tịch Công ty Nhôm điện Ngụy Kiều, họ đã đặt ra ba bài toán tưởng chừng như không thể giải quyết đối với viện thiết kế và đội ngũ xây dựng:

1. Về môi trường: Bắt buộc phải đạt mức tiên tiến nhất, toàn tâm toàn ý bảo vệ môi trường, kiến tạo dây chuyền sản xuất nhôm sạch sẽ hàng đầu thế giới;

2. Về từ trường: Bắt buộc phải nhỏ, để nhân viên được làm việc một cách thoải mái trong môi trường tốt nhất;

3. Về công nghệ: Bắt buộc phải tiên tiến nhất, tạo dựng uy tín cho người Trung Quốc trong ngành nhôm thế giới, làm rạng danh đất nước. Đồng thời, tất cả phải đảm bảo các tiền đề như vốn đầu tư ít nhất, tỷ lệ sử dụng đất cao, mức độ tự động hóa cao và thiết bị tối ưu nhất."

Khi nhắc lại sự gian khổ trong hành trình thiết kế và xây dựng, ông Lý Tuyền Lâm - Phó Tổng giám đốc thường trực Công ty Nhôm điện Ngụy Kiều, xúc động chia sẻ rằng bể điện phân 600 kA chính là "sự đổi mới công nghệ được tạo ra từ những cuộc tranh cãi" và "quản lý sản xuất được đúc kết từ sự giám sát bám sát".

"Khi thiết kế và xây dựng dây chuyền sản xuất bể điện phân 600 kA, viện thiết kế đã mạnh dạn đổi mới và sáng tạo ra 8 hạng mục công nghệ hoàn toàn mới. Họ đã giải mã các bài toán cốt lõi của nhôm điện phân như cơ học vật liệu, cân bằng từ trường, nhiệt trường, tinh chế khí thải, thiết kế thanh cái..., qua đó bảo đảm sự vận hành ổn định và các chỉ tiêu xuất sắc sau khi đưa vào sản xuất." Các chuyên gia kỹ thuật của Nhôm điện Ngụy Kiều đã lấy ví dụ cho phóng viên: Thiết kế dòng điện bù của các loại bể truyền thống từ 500 kA trở lên cơ bản là từ 250.000 đến 300.000 ampe, trong khi dòng điện bù của bể 600 kA do Viện Thiết kế Đại học Đông Bắc và Ngụy Kiều phát triển chỉ vỏn vẹn 30.000 ampe. Sự chênh lệch gần 10 lần này giúp tiết kiệm riêng tiền điện hơn 40 triệu nhân dân tệ mỗi năm chỉ tính riêng khoản bù dòng điện.

Hiện nay, tiêu thụ điện một chiều của bể điện phân 600 kA ở mức 12.443 kWh/tấn nhôm, hiệu suất tinh chế khí thải đạt trên 99,8%, vượt trội hơn hẳn so với các yêu cầu tiêu chuẩn bảo vệ môi trường do nhà nước quy định. Sự vận hành bình thường của bể điện phân 600 kA cũng đồng thời cho thấy Trung Quốc đã vươn lên đứng ở mũi nhọn tiên phong của thế giới trong lĩnh vực thiết kế và xây dựng nhôm điện phân!

Giáo sư Mao Kế Hồng - chuyên gia kỹ thuật kỳ cựu của ngành nhôm thuộc Viện Thiết kế Đại học Đông Bắc, từng cho biết nhận thức và sự hiểu biết về công nghệ của những người làm nhôm điện Ngụy Kiều là vô cùng đi trước thời đại. Đánh giá về sự hợp tác giữa viện thiết kế và Ngụy Kiều trong dây chuyền sản xuất bể điện phân 600 kA, ông cảm thấy vô cùng may mắn: "Động lực tiến bộ công nghệ bắt nguồn từ nhãn quan của nhà doanh nghiệp, trong khi sự thành công của dự án lại công lớn nhờ vào sự nỗ lực chung của cả hai bên."

Ngày nay, dự án Hoành Hợp Vân Nam đang áp dụng công nghệ trang thiết bị đồng bộ nhôm điện phân 600+ do Viện Thiết kế Đại học Đông Bắc phối hợp phát triển cùng Tập đoàn Hoành Kiều. Công nghệ này đạt trình độ tiên tiến quốc tế, góp phần giải quyết bài toán kỹ thuật then chốt khiến công nghệ bể điện phân nhôm dung tích lớn của nước ta rơi vào tình trạng "lớn nhưng chưa mạnh". Đồng thời, việc triển khai suôn sẻ dự án cũng sẽ trở thành chất xúc tác thúc đẩy nhanh chóng quá trình đạt đỉnh carbon và trung hòa carbon của ngành công nghiệp nhôm nước ta; đây cũng là điểm tựa quan trọng để Tập đoàn Hoành Kiều hiện thực hóa mục tiêu chiến lược "đôi carbon" (dual carbon), phấn đấu trở thành doanh nghiệp nhôm carbon thấp hàng đầu thế giới.

Bể điện phân "600 kA+" xây dựng mới có các chỉ tiêu tiêu thụ năng lượng, hiệu suất sản xuất và mức độ tự động hóa đều dẫn đầu ngành trong 10 năm, đạt đẳng cấp toàn cầu. "Công ty Hoành Hợp tiết kiệm được hơn 500 kWh điện cho mỗi tấn nhôm, hiệu suất tinh chế khí thải đạt tiêu chuẩn phát thải của Liên minh Châu Âu, các chỉ tiêu phát thải sulfur dioxide thấp hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn quốc gia hiện hành, qua đó hiện thực hóa phát thải siêu thấp, đồng thời mọi chỉ tiêu kinh tế đều đạt mức quốc tế," ông Lưu Kiếm Phi - Trưởng phòng Quản lý sản xuất của công ty giới thiệu. 3 tháp khử lưu huỳnh sẽ cùng lúc tham gia vào dự án, đặt nền móng xanh và carbon thấp cho khu công nghiệp.

Quy mô và nội dung xây dựng dự án: Dự án có năng suất sản xuất nhôm lỏng 1,9286 triệu tấn/năm. Dự án chiếm diện tích 2.669.461 mét vuông, xây dựng 4 dãy điện phân 600 kA với 1.176 bể điện phân 600 kA. Công suất của mỗi dãy là 421.500 tấn/năm, bao gồm 294 bể điện phân 600 kA trong một đơn dãy; xây dựng các công trình phụ trợ công cộng như xưởng chỉnh lưu cấp điện, xưởng lắp ráp anốt, hệ thống tinh chế khử lưu huỳnh khí thải cùng hệ thống cấp nước, trạm khí nén, thiết bị tiếp nhiên liệu xe, đường ống khí đốt thiên nhiên... Đồng thời xây dựng đồng bộ các cơ sở bảo vệ môi trường như kho tạm trữ cặn đại tu, kho tạm trữ thạch cao khử lưu huỳnh; xây dựng đồng bộ xưởng xử lý cặn đại tu; xây dựng bãi chứa xỉ chất thải nguy hại ngoài nhà xưởng; xây dựng khu vực sinh hoạt và làm việc như tòa nhà văn phòng, tòa nhà tổng hợp, khu chung cư cho nhân viên ở phía nam khu vực nhà máy.

Tổng mức tiêu thụ năng lượng tổng hợp hằng năm của dự án là 3.123.398,38 tấn chuẩn than (giá trị đương lượng) và 7.746.919,64 tấn chuẩn than (giá trị tương đương). Tiêu thụ điện xoay chiều nhôm lỏng của dự án là 12.647,40 kWh/tấn, tiêu thụ điện xoay chiều tổng hợp nhôm lỏng là 13.044,89 kWh/tấn, tiêu thụ điện xoay chiều tổng hợp thỏi nhôm là 13.099,39 kWh/tấn, mức tiêu thụ năng lượng tổng hợp trên một đơn vị thỏi nhôm là 1.623,42 kg chuẩn than/tấn, tiêu thụ năng lượng tổng hợp trên một đơn vị sản phẩm của công đoạn lắp ráp anốt là 3.72 kg chuẩn than/tấn, mức tiêu thụ năng lượng trên một đơn vị giá trị gia tăng công nghiệp là 6,60 tấn chuẩn than/vạn nhân dân tệ.

Bản thân dự án được trang bị nhà máy phát điện quang điện và điện gió với sản lượng phát điện 8,0 tỷ kWh, có thể đáp ứng gần 1/3 nhu cầu sử dụng điện của công ty; phần còn lại được bổ sung bằng cách mua điện từ nguồn năng lượng mới thủy điện và quang điện trong tỉnh, đưa tỷ trọng điện năng lượng mới (thủy điện) của toàn bộ dự án đạt trên 90%.

Dây chuyền sản xuất nhôm điện phân 600 kA+ của Viện Thiết kế Đại học Đông Bắc là dây chuyền sản xuất nhôm điện phân đạt trình độ tiên tiến quốc tế do nước ta tự nghiên cứu phát triển, sở hữu các ưu điểm vượt trội như dung tích đơn bể lớn nhất, tiêu thụ năng lượng thấp nhất, phát thải thấp nhất và chiếm diện tích ít nhất. Dung tích bể điện phân của dây chuyền này là 600 kA; lượng tiêu thụ điện một chiều cho mỗi tấn nhôm có thể đạt tới 12.400 kWh, tiết kiệm hơn 500 kWh điện mỗi tấn nhôm so với mức trung bình toàn quốc; chỉ tiêu phát thải fluoride đạt dưới 0,2 mg/m3, chỉ tiêu phát thải bụi đạt dưới 5 mg/m3, đáp ứng tiêu chuẩn phát thải của Liên minh Châu Âu; chỉ tiêu phát thải SO2 đạt dưới 20 mg/m3, thấp hơn rất nhiều so với mức tiêu chuẩn phát thải 200 mg/m3 do nhà nước quy định hiện hành, giảm hơn 80% so với giới hạn phát thải đặc biệt (100 mg/Nm3), qua đó hiện thực hóa phát thải siêu thấp, dẫn đầu xu hướng tiến bộ công nghệ của ngành nhôm, đồng thời toàn bộ các chỉ tiêu kỹ thuật - kinh tế đều đạt mức dẫn đầu thế giới.

 

Tính tiên tiến của công nghệ trang thiết bị đồng bộ nhôm điện phân 600kA+ của Viện Thiết kế Đại học Đông Bắc (NEUI) chủ yếu được thể hiện qua các khía cạnh sau đây:

1. Hệ thống thanh cái và bể điện phân nhôm

Dây chuyền sản xuất nhôm điện phân 600kA của Viện Thiết kế Đại học Đông Bắc được phát triển thông qua nền tảng "Sản xuất - Học thuật - Nghiên cứu - Ứng dụng" bằng mô hình phát triển công nghệ quy mô lớn hóa bể điện phân nhôm sử dụng "mô phỏng số + mô hình hóa phân tích dữ liệu lớn thử nghiệm trường vật lý". Đây là phiên bản nâng cấp của dây chuyền sản xuất cùng thông số kỹ thuật đầu tiên trên thế giới vào năm 2014, với các chỉ tiêu tiêu thụ năng lượng, hiệu suất sản xuất và mức độ tự động hóa đều dẫn đầu ngành, giúp tiết kiệm hơn 500 kWh điện cho mỗi tấn nhôm so với mức trung bình toàn quốc.

1.1 Công nghệ bể điện phân nhôm 600kA tiết kiệm năng lượng

Dưới chiến lược phát triển "trung hòa carbon, đạt đỉnh carbon" của quốc gia, dự án tập trung xoay quanh mục tiêu "tiết kiệm năng lượng và giảm carbon", tiếp tục tối ưu hóa thiết kế trường vật lý như độ ổn định từ thủy động lực học (magnetohydrodynamics) và cân bằng nhiệt điện của bể điện phân nhôm, đồng thời đạt được nhiều thành quả đổi mới sáng tạo.

• (1) Đột phá xa hơn về độ ổn định từ thủy động lực học: Độ ổn định từ thủy động lực học là công nghệ cốt lõi then chốt của bể điện phân nhôm. Thông qua việc tiếp tục tối ưu hóa hai yếu tố quan trọng là dòng điện ngang và từ trường, dự án đã giảm thiểu tối đa dòng điện ngang, hạ thấp giá trị từ trường, tối ưu hóa hình thái phân bố từ trường, qua đó tiếp tục phá vỡ nút thắt kỹ thuật về độ ổn định từ thủy động lực học.

• (2) Tiếp tục giảm độ sụt áp của dây dẫn âm cực và dương cực: Cụm khối carbon âm cực bao gồm khối carbon âm cực, thanh thép âm cực và gang phốt-phát (phosphor pig iron), v.v. Mỗi bể điện phân đơn có 30 cụm khối carbon âm cực, khe hở giữa các cụm là 25 mm, sử dụng keo đầm lạnh (cold ramming paste) để đầm chèn khe hở giữa các cụm nhằm kết nối các khối carbon âm cực thành một thể thống nhất. Để giảm dòng điện ngang trong nhôm lỏng và nâng cao hơn nữa độ ổn định từ thủy động lực học của bể điện phân, khu vực cách điện được bố trí tại đầu thanh thép giữa khối carbon âm cực và thanh thép âm cực.

  Bằng việc áp dụng cấu trúc âm cực graphit hóa được tối ưu hóa liên tục, thanh thép có độ dẫn điện cao và âm cực đúc bằng gang phốt-phát, độ sụt áp âm cực giảm xuống còn 200 mV; việc áp dụng công nghệ âm cực lắp ráp nhà máy kiểu mới giúp độ sụt áp âm cực giảm sâu hơn nữa xuống dưới 170 mV.

  Sử dụng móng thép hàn toàn tiết diện và công nghệ hàn trực tiếp nhôm - thép, tối ưu hóa công nghệ dương cực điện trở thấp, độ sụt áp của cấu kiện kim loại dương cực giảm 15 mV, mức tiêu thụ năng lượng tính trên mỗi tấn nhôm giảm khoảng ~45 kWh. Tiếp tục tối ưu hóa cấu trúc bát carbon, gia tăng diện tích tiếp xúc giữa sắt và carbon, làm giảm độ sụt áp tiếp xúc giữa sắt và carbon.

• (3) Giảm độ sụt áp của hệ thống thanh cái: Thông qua việc tối ưu hóa kích thước tiết diện của thanh cái xung quanh bể và thanh cái nhà xưởng, đồng thời áp dụng công nghệ hàn trực tiếp nhôm - thép âm cực, độ sụt áp của hệ thống thanh cái được giảm 25 - 30 mV (tính quy đổi cho một bể đơn), với biên độ giảm đạt 10%.

• (4) Tối ưu hóa hệ thống chất điện phân, giảm độ sụt áp giữa các cực: Tối ưu hóa hệ thống chất điện phân, nâng cao hợp lý hàm lượng muối lithium (2% - 5%), tăng cường hiệu suất dẫn điện của chất điện phân, giảm độ sụt áp giữa các cực và hạ thấp nhiệt độ điện phân.

• (5) Tối ưu hóa việc tạo rãnh dương cực, giảm độ sụt áp màng khí: Nâng cao chất lượng khối carbon dương cực, tiếp tục tối ưu hóa phương pháp tạo rãnh, tăng chiều sâu rãnh, giảm độ sụt áp màng khí.

• (6) Tối ưu hóa quy trình khởi động nung bằng khí gas và công tác quản lý hậu kỳ: Tối ưu hóa quy trình khởi động nung bằng khí gas, phối hợp hợp lý các điều kiện kỹ thuật quy trình sản xuất, nâng cao mức độ tinh tế hóa trong thao tác quy trình và quản lý sản xuất.

• (7) Công nghệ tối ưu hóa khớp nối cân bằng nhiệt: Thông qua việc điều chỉnh cấu trúc giữ nhiệt và nâng cấp vật liệu lớp lót bên trong, khớp nối tối ưu hóa thiết kế cân bằng nhiệt của bể tiết kiệm năng lượng, hình thành lớp gờ lò (ledge) có độ dày đầy đủ cùng lòng lò ổn định quy chuẩn, giảm tổn thất nhiệt vô công của bể điện phân, nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng.

1.2 Công nghệ kéo dài tuổi thọ bể điện phân nhôm 600kA

• Bằng cách áp dụng công nghệ âm cực lắp ráp nhà máy, dòng điện ngang giảm đi đáng kể, tính đồng nhất của sự phân bố dòng điện trên bề mặt làm việc âm cực được nâng cao khoảng 40%, tốc độ ăn mòn điện hóa do sự tập trung mật độ dòng điện được giảm tương ứng. Đồng thời, tuổi thọ hiệu dụng của âm cực tăng thêm khoảng 35%, giúp kéo dài tuổi thọ sử dụng của âm cực thêm 2 năm.

• Về mặt vật liệu cách nhiệt chống thấm lớp lót bên trong, thông qua việc nâng cấp các vật liệu then chốt và nâng cao các yêu cầu chỉ tiêu lý hóa, tính năng chống thấm và cách nhiệt ở đáy bể được tăng cường, làm chậm tốc độ suy giảm hiệu suất cách nhiệt của lớp lót đi khoảng 30%.

• Đồng thời, tiếp tục nâng cấp công nghệ cấu trúc vỏ bể hàn tích hợp, tăng cường tổng thể độ bền và độ cứng của vỏ bể, kiểm soát biên độ biến dạng vỏ bể nhỏ hơn trong suốt toàn bộ vòng đời.

1.3 Công nghệ bảo đảm an toàn ứng cứu hệ thống thanh cái

Nhằm nâng cao tính an toàn trong sản xuất điện phân, xưởng điện phân được trang bị thiết bị thanh cái ngắn mạch ứng cứu mang tính mô-đun và tiêu chuẩn hóa. Thiết bị này có thể nhanh chóng lắp đặt trong các trường hợp sự cố bể điện phân ở các mức độ khác nhau và loại khác nhau, qua đó bảo đảm thanh cái của cả dãy dẫn điện an toàn, dây chuyền điện phân vận hành bình thường, tránh tình trạng ngừng hoạt động toàn bộ dãy gây ra tổn thất kinh tế lớn hơn.

Dưới đây là bản dịch tiếng Việt hoàn chỉnh cho văn bản trên:

2. Công nghệ tiết kiệm năng lượng tổng hợp và tận dụng nhiệt thải

Bên cạnh hệ thống bể điện phân và thanh cái, các hệ thống sản xuất phụ trợ như chỉnh lưu cấp điện, khí nén, tinh chế và lưu trữ vận chuyển cũng được tối ưu hóa toàn diện:

• (1) Tối ưu hóa thiết kế hệ thống cấp điện chỉnh lưu: Khi vận hành hết công suất, hiệu suất chỉnh lưu của hệ thống đạt >= 98,2%

• (2) Ứng dụng công nghệ tiết kiệm khí phá vỏ thông minh: Tự động phán đoán trạng thái của miệng cấp liệu, tự động điều chỉnh độ sâu và số lần phá vỏ. So với hệ thống phá vỏ truyền thống, công nghệ này có thể giảm 70% lượng khí nén sử dụng cho hoạt động phá vỏ.

• (3) Tối ưu hóa thiết kế hệ thống khí nén: Giảm tổn thất áp suất của đường ống truyền dẫn khí, bổ sung hệ thống quản lý thông minh để giảm lượng khí nén tiêu thụ; máy nén khí áp dụng phương thức biến tần; tiêu thụ điện khí nén tính trên mỗi tấn nhôm 70 kWh/t-Al.

• (4) Tối ưu hóa thiết kế hệ thống tinh chế khô khí thải điện phân: Quạt hút sử dụng công nghệ biến tần, giúp mức tiêu thụ điện cho phần này đạt =<100kWh/t-Al

• (5) Tối ưu hóa thiết kế dây chuyền sản xuất lắp ráp anốt và các hệ thống sản xuất phụ trợ khác: Đạt mức tiêu thụ điện cho phần này =<30kWh/t-Al

• (6) Ứng dụng công nghệ tận dụng nhiệt thải khí thải điện phân: Nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng trong sản xuất điện phân, đáp ứng nhu cầu của khu vực nhà máy.

Tóm lại, dự án kỳ vọng đạt mức tiêu thụ điện xoay chiều nhôm lỏng =<12650kWh/t-Al, đạt mức chuẩn của ngành (tiêu thụ điện xoay chiều nhôm lỏng =<13000kWh/t-Al. Tiêu thụ điện xoay chiều tổng hợp của toàn nhà máy =<13000kWh/t-Al, đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn phân bậc tiêu thụ điện năm 2025 theo chính sách giá điện bậc thang =<13300kWh/t-Al.

Công nghệ và trang thiết bị đồng bộ khử lưu huỳnh ướt khí thải toàn thời gian siêu lớn

3. Phát thải siêu thấp chất ô nhiễm và xử lý chất thải rắn

3.1 Công nghệ xử lý phát thải có tổ chức của khí thải điện phân

Nhánh ống xả khói của bể điện phân nhôm áp dụng "công nghệ cân bằng áp suất âm ống khói kép", mạng lưới ống xả khói của hệ thống tinh chế áp dụng "công nghệ tăng áp tự biến đổi đường kính không van", hiệu suất thu gom khí có thể đạt trên 99.5%

Hệ thống tinh chế khí thải điện phân áp dụng công nghệ tinh chế khô khí thải dòng đối hướng ("相向流") hai giai đoạn được tối ưu hóa liên tục, đồng thời sử dụng công nghệ và trang thiết bị đồng bộ khử lưu huỳnh ướt khí thải toàn thời gian siêu lớn thuộc bằng sáng chế độc quyền (khử lưu huỳnh nhiều tháp đầu tiên trong ngành, 2 chạy 1 dự phòng, vận hành toàn thời gian, không có chất ô nhiễm phát thải ra bên ngoài trong thời gian đại tu) để tiến hành xử lý tinh chế đối với khí thải chứa lưu huỳnh.

3.2 Công nghệ xử lý phát thải không có tổ chức của quá trình điện phân

Về mặt xử lý phát thải không có tổ chức, dự án áp dụng công nghệ hệ thống làm mát anốt tiên tiến, nhằm giảm thiểu tối đa lượng khí thải ô nhiễm phát thải không có tổ chức trong thời gian thay thế anốt. Bằng cách áp dụng các biện pháp nêu trên, hệ thống tinh chế khí thải điện phân đạt được mức phát thải siêu sạch: Fluoride =<0.2mg/Nm^3, bụi =<5mg/Nm^3 và SO2 =<20mg/Nm^3

3.3 Chất thải rắn công nghiệp

Chất thải rắn công nghiệp được thu hồi toàn bộ tài nguyên ở mức độ tối đa để ứng dụng hóa vật liệu xây dựng, trong khi chất thải nguy hại được xử lý vô hại toàn diện.

3.4 Nước thải khử lưu huỳnh

Quy trình xử lý của hệ thống nước thải khử lưu huỳnh diễn ra như sau:

Nước thải khử lưu huỳnh >> Thùng đệm nước thải >> Thùng phản ứng 1 (bổ sung sữa vôi, chất tạo bông) >> Bơm nâng >> Thiết bị làm trong xoáy lốc hiệu suất cao cấp 1 >> Thiết bị làm trong xoáy lốc hiệu suất cao cấp 2 >> Thùng phản ứng 2 (bổ sung chất khử fluoride chuyên sâu) >> Thùng phản ứng 3 (bổ sung chất tạo bông)>> Bể làm trong>> Thùng nước sạch >> Xả thải ra ngoài.

Chất lượng nước đầu ra đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn "Chỉ tiêu kiểm soát chất lượng nước thải khử lưu huỳnh ướt đá vôi - thạch cao ở nhà máy điện đốt than" DL/T 997-2020.

4. Năng lượng xanh, sản xuất carbon thấp

Dự án sẽ chủ yếu sử dụng nguồn điện sạch (thủy điện), đồng thời kết hợp với một tỷ lệ nhất định điện mặt trời và điện gió. Tỷ lệ năng lượng xanh duy trì mức dẫn đầu ngành; so với việc sử dụng nhiệt điện, lượng phát thải carbon giảm 90%. Toàn bộ nhà máy được lắp đặt hệ thống quang điện mặt trời trên mái nhà và sử dụng đèn đường năng lượng mặt trời.

5. Xây dựng nhà máy thông minh

Tăng cường công tác tự động giám sát, đo lường và truyền tải dữ liệu tầng đáy của toàn nhà máy, đồng thời lựa chọn các thiết bị công nghệ có mức độ tự động hóa và thông minh cao. Xây dựng mạng lưới truyền thông 5G, thiết lập hệ thống giám sát video thông minh toàn cảnh, trang bị trung tâm dữ liệu toàn nhà máy, phát triển hệ thống MES và hệ thống quản lý quy trình thông minh số hóa, nhằm nâng cao toàn diện mức độ thông minh và tích hợp điều khiển - quản lý của toàn nhà máy, hiện thực hóa vận hành không người trực ở nhiều khu vực, qua đó xây dựng một nhà máy thông minh hiện đại với các đặc điểm cảm nhận toàn diện, kết nối rộng rãi, quản lý tập trung và tài nguyên hóa dữ liệu.

Xưởng lắp ráp anốt hoàn toàn tự động có các trạm chính đều là trang thiết bị nhập khẩu đồng bộ; xưởng đúc áp dụng nền tảng lật nghiêng gầu rót (ladle) tự động và robot vớt xỉ hoàn toàn tự động, giúp mức độ tự động hóa của trang thiết bị đạt cấp độ cao.

6. Bố trí tổng mặt bằng toàn nhà máy và tối ưu hóa hệ thống logistics

Việc bố trí tổng mặt bằng dự án giúp giảm thiểu tối đa diện tích chiếm đất của các công trình công nghiệp, áp dụng bể điện phân nhôm dung tích siêu lớn cùng phương thức bố trí tập trung toàn nhà máy, qua đó tiết kiệm tối đa chi phí đầu tư xây dựng cơ bản, chi phí vận hành bảo trì cũng như các chi phí kho bãi, logistics...

Nguồn: Thế giới Kim loại màu (世界有色金属)