Ngành thép tìm dư địa tiết kiệm năng lượng trong dây chuyền sản xuất

Chi phí năng lượng tạo sức ép

Theo Bộ Công Thương, ngành công nghiệp hiện chiếm khoảng 50% tổng tiêu thụ năng lượng cuối cùng của Việt Nam. Khi nhu cầu sản xuất tiếp tục tăng, sử dụng năng lượng hiệu quả không chỉ giúp từng nhà máy giảm chi phí, mà còn góp phần giảm áp lực cung ứng điện cho toàn hệ thống.

Sức ép này đặc biệt rõ với các ngành thép, xi măng, hóa chất, giấy và vật liệu xây dựng, nơi năng lượng chiếm tỷ trọng lớn trong giá thành. Đối với doanh nghiệp thép, thời gian nấu luyện kéo dài, khí nóng chưa được tận dụng hay thiết bị vận hành dưới hiệu suất thiết kế đều làm tăng chi phí trên mỗi tấn sản phẩm.

Dư địa tiết kiệm năng lượng trong ngành công nghiệp khoảng 20 -30%. (Ảnh minh họa)

Theo Nghị định số 30/2026/NĐ-CP, cơ sở sản xuất công nghiệp có tổng mức tiêu thụ năng lượng từ 1.000 tấn dầu quy đổi mỗi năm thuộc nhóm cơ sở sử dụng năng lượng trọng điểm. Tuy nhiên, giá trị của kiểm toán không nằm ở việc hoàn thành một bản báo cáo.

Với sản xuất thép, mức tiêu hao năng lượng không chỉ phụ thuộc vào hiệu suất của lò luyện. Chất lượng nguyên liệu, thời gian nấu, cách tổ chức dây chuyền, quá trình điều khiển cháy và độ ổn định của thiết bị đều tác động đến lượng điện, nhiên liệu sử dụng trên mỗi tấn sản phẩm.

Một phần dư địa này được nhận diện qua Chương trình Thỏa thuận tự nguyện về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong công nghiệp, thuộc Chương trình Hợp tác Đối tác Năng lượng Việt Nam - Đan Mạch (VAS/DEPP3). Chương trình được thí điểm giai đoạn 2024-2026 tại 21 doanh nghiệp thuộc 13 ngành công nghiệp, trong đó có ba doanh nghiệp thép là NatSteelVina, Thép Tây Đô và NS BlueScope Việt Nam.

Theo Báo cáo kết quả thực hiện và tác động của Chương trình thí điểm được DEPP3 công bố tháng 8/2026, tại 21 doanh nghiệp, chương trình xác định 265 dự án có tổng tiềm năng tiết kiệm khoảng 508 GWh năng lượng và giảm khoảng 206.000 tấn CO₂ mỗi năm nếu được triển khai đầy đủ. Tại thời điểm lập báo cáo, 81 dự án đã được thực hiện và 66 dự án nằm trong kế hoạch đầu tư. Nhóm 147 dự án này dự kiến tiết kiệm khoảng 315 GWh, giảm khoảng 139.300 tấn CO₂ mỗi năm, với thời gian hoàn vốn đơn giản trung bình 2,8 năm.

Các giải pháp liên quan đến nhiệt chiếm khoảng 75% tổng tiềm năng tiết kiệm của danh mục 265 dự án. Kết quả này cho thấy kiểm toán năng lượng trong công nghiệp cần đi sâu vào thiết bị công nghệ, lò đốt, lò nung và sử dụng nhiên liệu nhiệt, thay vì chỉ tập trung vào điện và hệ thống phụ trợ.

Hai trường hợp điển hình được DEPP3 công bố cho thấy cơ hội tiết kiệm có thể xuất hiện ở những vị trí rất khác nhau trong dây chuyền.

Tại một cơ sở sản xuất thép, lò cảm ứng trung tần chiếm hơn 80% tổng lượng điện tiêu thụ. Tuy nhiên, thiết bị xử lý phế liệu đã cũ khiến nguyên liệu đầu vào thiếu đồng đều, khối lượng riêng thấp, kéo dài thời gian nấu chảy và tăng lượng điện sử dụng cho mỗi mẻ.

Phương án đầu tư hệ thống băm, cắt và vo phế liệu mới được tính toán có thể rút thời gian nấu từ 106 xuống 90 phút mỗi mẻ; giảm suất tiêu hao điện từ 2.554 xuống 2.455 MJ/tấn, tương đương khoảng 3,9%.

Với mức đầu tư khoảng 60,8 tỷ đồng, dự án dự kiến tiết kiệm 5.200 MWh điện và giảm gần 3.451 tấn CO₂ mỗi năm. Thời gian hoàn vốn đơn giản khoảng 4,5 năm, tỷ suất hoàn vốn nội bộ đạt 29%.

Ở một trường hợp khác, dư địa tiết kiệm được tìm thấy tại lò nung phôi. Hệ thống điều khiển quá trình cháy đã xuống cấp, trong khi một số công đoạn còn vận hành thủ công khiến tỷ lệ nhiên liệu và không khí chưa được kiểm soát tối ưu.

Giải pháp được đề xuất là nâng cấp hệ thống điều khiển nhiệt, tối ưu tỷ lệ nhiên liệu - không khí và tăng khả năng giám sát điều kiện cháy theo thời gian thực. Mục tiêu kỹ thuật là giảm hàm lượng oxy dư từ 9,8% xuống khoảng 3%, qua đó hạn chế lượng nhiệt thất thoát theo khí thải.

Theo tính toán của chương trình, dự án có thể tiết kiệm khoảng 140 tấn dầu FO mỗi năm, tương đương 2,8% lượng nhiên liệu sử dụng; giảm khoảng 204 tấn CO₂ tương đương và hơn 138 tấn vảy oxit mỗi năm. Với thời gian hoàn vốn đơn giản khoảng 11 tháng và tỷ suất hoàn vốn nội bộ 73%, giải pháp có khả năng mang lại hiệu quả tài chính nhanh.

Giảm oxy dư và kiểm soát nhiệt độ tốt hơn còn giúp hạn chế oxy hóa bề mặt phôi, giảm tổn thất vật liệu, giảm sản phẩm lỗi và lượng vảy oxit.

Tiết kiệm từ toàn bộ dây chuyền

Với các cơ sở luyện thép bằng lò điện hồ quang, dư địa tiết kiệm còn nằm ở việc kiểm soát công suất điện, rút ngắn thời gian giữa các mẻ, chuẩn hóa quá trình nạp phế liệu và tận dụng khí nóng để sấy hoặc gia nhiệt nguyên liệu. Khi chất lượng phế liệu và quá trình nạp lò ổn định, doanh nghiệp có điều kiện rút ngắn chu kỳ luyện, giảm điện tiêu hao trên mỗi tấn thép và tăng số mẻ sản xuất.

Trong các khu liên hợp sản xuất gang thép theo công nghệ lò cao, dòng năng lượng phức tạp hơn. Nhiệt và năng lượng dư phát sinh từ khí lò cao, khí lò cốc, khí lò chuyển, than cốc nóng và các công đoạn làm nguội.

Sản xuất gang thép theo công nghệ lò cao. (Ảnh minh họa)

Theo Hiệp hội Thép Thế giới, thu hồi năng lượng từ các dòng khí và vật liệu nóng, dập cốc khô, đồng phát nhiệt điện và tăng khả năng tự chủ điện là những giải pháp đã được áp dụng để nâng hiệu quả năng lượng trong ngành thép. Một số dòng khí công nghệ sau khi làm sạch có thể quay lại làm nhiên liệu; nhiệt thải có thể tạo hơi và phát điện, còn áp suất dư tại đỉnh lò cao có thể được khai thác bằng turbine.

Ở công đoạn luyện cốc, công nghệ dập cốc khô sử dụng khí tuần hoàn để làm nguội than cốc nóng, thu hồi nhiệt tạo hơi và phát điện, qua đó hạn chế nhiệt thoát ra môi trường.

Không có một công thức tiết kiệm năng lượng chung cho mọi nhà máy thép. Với cơ sở sử dụng lò điện hoặc lò cảm ứng, hiệu quả có thể bắt đầu từ chất lượng phế liệu và từng phút được rút ngắn trong chu kỳ nấu. Tại công đoạn nung phôi, dư địa nằm ở kiểm soát quá trình cháy và giảm tổn thất nhiệt. Còn ở khu liên hợp sử dụng lò cao, trọng tâm chuyển sang thu hồi nhiệt, khí công nghệ và áp suất dư.

Với ngành thép, tiết kiệm năng lượng không nên được nhìn như một bài toán riêng của bộ phận kỹ thuật. Khi từng phút nấu luyện, từng đơn vị nhiên liệu, từng dòng khí và nguồn nhiệt dư đều được lượng hóa và khai thác, hiệu quả năng lượng trở thành một phần của năng lực quản trị sản xuất.

Đây cũng là cơ sở để doanh nghiệp lựa chọn đúng thứ tự ưu tiên đầu tư, tránh triển khai giải pháp dàn trải và thiếu gắn kết với hiệu quả sản xuất thực tế. Dư địa tiết kiệm có thể khác nhau giữa từng nhà máy, từng công nghệ và từng công đoạn, nhưng những khoản tiết kiệm lớn thường nằm ở nơi doanh nghiệp chưa nhìn dây chuyền như một hệ thống năng lượng liên kết. Khai thác được những dư địa đó không chỉ giúp giảm tiêu hao mà còn tạo thêm dư địa để doanh nghiệp thép kiểm soát giá thành, nâng hiệu quả sản xuất và đáp ứng yêu cầu giảm phát thải trong giai đoạn mới.

Bài 5: Thiết lập thị trường để nhân rộng các mô hình hiệu quả

Hơn 1.200 học sinh được trang bị kiến thức sử dụng năng lượng hiệu quả

Tối ưu hiệu quả sử dụng năng lượng trong ngành công nghiệp mỏ

Thúc đẩy tiết kiệm năng lượng trong công nghiệp

Huy Linh