Đánh giá khả năng áp dụng sản xuất sạch hơn tại Công ty cổ phần đúc Thái Nguyên

Nguyễn Thị Đông và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 99(11): 97 - 101 97 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG SẢN XUẤT SẠCH HƠN TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN ĐÚC THÁI NGUYÊN Nguyễn Thị Đông*, Nguyễn Thị Hồng Viên Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên TÓM TẮT Công ty Cổ phần Đúc Thái Nguyên chuyên sản xuất các sản phẩm gang đúc như: song chắn rác, nắp cống và các chi tiết máy theo yêu cầu thị trường. Từ khi tiếp cận và nhận thức được những lợi ích của sản xuất sạch hơn (SXSH), Công ty đã tích cực tham gia chương trình, triển khai thực hiện một số giải pháp quản lý nội vi và kiểm soát quá trình như: sắp xếp nhà xưởng gọn gàng, ngăn nắp, thiết lập quy trình giám sát tiêu hao nguyên, nhiên liệu, che phủ nguyên vật liệu khi trời mưa đặc biệt xem xét đến giải pháp đầu tư lớn: lắp đặt 1 cặp lò trung tần công suất 1,5 tấn thay thế lò chõ thủ công. Lợi ích trước mắt là giảm ô nhiễm môi trường do kiểm soát tốt liệu đầu vào (giảm 8kg tạp chất/tấn sản phẩm), giảm 3% tỷ lệ hồi liệu, giảm 24.353kg bụi/năm và giảm phát thải 6.740 kg CO2/năm, đồng thời tiết kiệm hơn 622 triệu đồng/năm. Dự kiến việc áp dụng SXSH lâu dài sẽ góp phần giảm tổn thất năng lượng 644 kwh điện/tấn sản phẩm, giảm 192.800 kg chất thải rắn/năm và 798.192 tấn CO2 hàng năm. Từ khóa: sản xuất sạch hơn, năng lượng hiệu quả, tuần hoàn tái chế vật liệu, 3R, giảm thiểu ô nhiễm ĐẶT VẤN ĐỀ* Sản xuất công nghiệp nói chung và công nghệ đúc nói riêng một mặt tạo ra hàng hóa, thúc đẩy phát triển kinh tế cải thiện đời sống của con người và xã hội, nhưng một mặt lại tạo ra chất thải góp phần gây ô nhiễm môi trường, tổn thất tài nguyên và hủy hoại môi trường sống. Vì vậy, cần có một phương thức sản xuất mới, thân thiện hơn với môi trường, theo hướng giảm thiểu ô nhiễm tại nguồn, đó chính là Sản xuất sạch hơn (SXSH). Đây là một khái niệm khá mới, được UNEP đưa vào Việt Nam năm 1995, trong đó “SXSH là việc áp dụng liên tục chiến lược phòng ngừa tổng hợp về môi trường vào các quá trình sản xuất, sản phẩm và dịch vụ nhằm nâng cao hiệu suất sinh thái và giảm thiểu rủi ro cho con người và môi trường”[3]. Đối với quá trình sản xuất: SXSH bao gồm bảo toàn nguyên liệu và năng lượng, loại trừ các nguyên liệu độc hại và giảm lượng và tính độc hại của tất cả các chất thải ngay tại nguồn thải. Đối với sản phẩm: SXSH bao gồm việc giảm các ảnh hưởng tiêu cực trong suốt chu kỳ sống của sản phẩm, từ khâu thiết kế đến thải bỏ. * Tel: 0987 264907, Email: nguyenthidong81@yahoo.com Đối với dịch vụ: SXSH đưa các yếu tố về môi trường vào trong thiết kế và phát triển các dịch vụ. Công ty Cổ phần Đúc Thái Nguyên chuyên sản xuất các sản phẩm đúc như: song chắn rác, nắp cống và các chi tiết máy theo yêu cầu thị trường. Công suất năm 2011 là 2.416 tấn. Công ty sử dụng lò chõ để nấu gang gây tổn thất năng lượng. Để sản xuất 1 tấn gang lỏng, sử dụng lò chõ phải tốn 1.200.000kcal, còn lò điện trung tần là 645.315 kcal, Như vậy, tiêu hao năng lượng khi sử dụng lò chõ bằng 185,96 % so với lò trung tần. Bên cạnh đó, quá trình sản xuất có tỷ lệ hồi liệu lớn lên tới 45% phần lớn là gang lẫn trong xỉ, gang rơi vãi, sản phẩm hỏng, đậu và rãnh rót (tỷ lệ hồi liệu trong ngành đúc trung bình 25 – 30%)[1]. Do sử dụng than để nấu gang nên lượng xỉ tạo thành lớn, môi trường làm việc nặng nhọc, rủi ro mất an toàn lao động cao. Qua đánh giá ban đầu, nhóm đánh giá nhận thấy công ty có nhiều tiềm năng thực hiện SXSH. Đây sẽ là cơ hội tốt giúp công ty phát hiện ra tổn thất về năng lượng và nguyên liệu, đồng thời tìm kiếm các giải pháp nhằm giảm thiểu những tổn thất này, tăng năng suất lao động và cải thiện môi trường làm việc. Nguyễn Thị Đông và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 99(11): 97 - 101 98 PHẠM VI, NỘI DUNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phạm vi nghiên cứu: Công ty Cổ phần Đúc Thái Nguyên, ngõ 92 đường Bắc Nam, thành phố Thái Nguyên. Nội dung nghiên cứu - Đánh giá hiện trạng sản xuất và phát hiện các cơ hội thực hiện sản xuất sạch hơn; - Đánh giá cân bằng vật chất, xác định tổn thất dòng thải và đề xuất các biện pháp kiểm soát; Phương pháp nghiên cứu Phương pháp kiểm toán chất thải. Kiểm toán chất thải được xác định dựa theo phương trình cân bằng vật chất: Tổng khối lượng đầu vào = Tổng khối lượng đầu ra + khối lượng tổn thất (qua các dòng thải) Nhóm đánh giá đã thu thập: - Số liệu đầu vào (gang phế, thép phế, Fero, vật liệu làm khuôn, than, điện), - Số liệu đầu ra (sản phẩm, đậu, rãnh rót, sản phẩm hỏng), - Chất thải (bụi, khí thải, xỉ than), Số liệu được thu thập trong năm 2011 (theo số liệu phòng kế toán cung cấp) và khảo sát thực tế trong 2 ngày liên tiếp (ngày 11- 12/12/2011) tại Công ty (6 mẻ nấu/ngày) bằng cách cân trực tiếp và tính toán thông qua cân bằng vật chất. Số liệu được quy về 1 tấn sản phẩm, nhằm xác định nguyên liệu tổn thất qua các dòng thải, làm cơ sở định giá dòng thải và xác định các cơ hội sản xuất sạch hơn. Kiểm toán năng lượng Kiểm toán năng lượng là hoạt động nhằm đánh giá thực trạng hoạt động của hệ thống tiêu thụ năng lượng tại doanh nghiệp. Từ đó xác định những khu vực sử dụng năng lượng lãng phí để đưa ra các giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả. Trong phạm vi khảo sát, nhóm tập trung đánh giá hiệu quả sử dụng của lò chõ và hiệu quả hệ thống điện (quạt điện, máy mài, máy cắt, máy nén khí). Để đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng của lò chõ, nhóm đã xác định lượng nhiệt lượng cần thiết để nấu chảy nguyên liệu đến nhiệt độ ra gang và so sánh với nhiệt lượng do than cung cấp cho lò nấu. Đồng thời cũng đo nhiệt độ không khí trên miệng lò và bề mặt lò để kiểm chứng mức độ tổn thất nhiệt của lò chõ. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Đánh giá hiện trạng sản xuất của Công ty Trong quá trình tiếp cận và đánh giá cơ hội thực hiện SXSH tại Công ty, nhóm đánh giá phát hiện một số vấn đề trong quá trình sản xuất như sau: - Công đoạn chuẩn bị liệu: Nguyên liệu chủ yếu là gang vụn, quặng, sắt thép phế lẫn nhiều đất đá tạp chất. Công ty chưa có phương án sàng loại bỏ tạp chất và phân loại phế liệu, làm gia tăng xỉ trong quá trình nấu, kéo dài thời gian nấu và tổn thất năng lượng. - Công đoạn nhóm lò: Công nhân sử dụng củi dầu và lốp cao su để nhóm lò phát sinh nhiều khói và khí thải. Nguyên nhiên liệu gồm than, gang, thép phế, đá vôi, fero lần lượt được vận chuyển bằng xe rùa và mang vác thủ công từ nơi tập kết đến lò nấu. Các nguyên liệu đều để ngoài trời, khi trời mưa sẽ tăng độ ẩm của nguyên nhiên liệu gây tổn thất nhiệt và kéo dài quá trình nhóm lò. - Công đoạn nấu luyện: trong khi nấu công nhân tiếp tục bổ sung thêm liệu, mỗi ngày công ty thường nấu từ 4-6 mẻ liên tục và thực hiện đắp lò 1 lần. Vật liệu đắp lò khá đơn giản bao gồm gạch, đất nung, cát, sét. Tiểm ẩn nhiều nguy cơ nứt lò, vỡ lò. Do nguyên liệu đầu vào chứa nhiều tạp chất nên lượng xỉ phát sinh lớn. Hơn nữa lò nấu thủ công, trong quá trình tháo xỉ một phần gang lỏng (khoảng 20 – 30%) tổn thất theo xỉ ra ngoài. Lò chõ là 1 lò hở, nên trong quá trình nấu tổn thất nhiệt lớn (nhiệt độ không khí trên miệng lò là 7000C), bụi, khí thải phát tán tự do gây ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động và môi trường làm việc. Nhóm đã tiến hành đo và phân tích hàm lượng bụi tại một số khu vực làm viêc của Công ty kết quả thể hiện tại bảng 1. Hình 1. Nấu gang bằng lò chõ Nguyễn Thị Đông và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 99(11): 97 - 101 99 Bảng 1. Hàm lượng bụi tại Công ty cổ phần Đúc Thái Nguyên Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả QCVN 05:2009 Lò nấu Đập xỉ Gia công cơ khí Văn phòng Bụi mg/m3 2,782 2,702 1,358 0,162 0,3 Bảng 2. Ước tính tổn thất nguyên nhiên liệu và năng lượng của công ty STT Nguyên, nhiên liệu tổn thất Đơn vị Lượng Chi phí dòng thải (đ/tấn sp) 1 Gang thu hồi từ xỉ Kg/tấn sp 300 4.593.900 2 Khói bụi từ quá trình nấu Kg/tân sp 157,2 2.407.204 3 Xỉ lò Kg/tấn sp 120 1.837.560 4 Đậu, rãnh rót Kg/tấn sp 90 1.382.490 5 Tạp chất (lẫn trong liệu) Kg/tấn sp 8 105.000 6 Năng lượng Kcal/tấn sp 1.040.392 1.482.559 Tổng tổn thất vật liệu, năng lượng (đồng/tấn sản phẩm) 11.808.713 Theo kết quả đo và phân tích tại bảng 1 cho thấy, các mẫu đo trong khuôn viên của doanh nghiệp, tại khu vực lò nấu và đập xỉ vượt quá giới hạn cho phép nhiều lần dao động từ 9,3 – 4,5 lần. - Công đoạn ra gang và đúc chi tiết. Gang được nấu nóng chảy, dựa theo kinh nghiệm của thợ lò để ra gang. Gang được công nhân rót vào gáo và đổ vào khuôn đúc thủ công, tiềm ẩn nhiều rủi ro mất an toàn lao động, tổn thất nguyên liệu do gang rơi vãi trong quá trình vận chuyển và rót. - Xỉ thải được công nhân dập thủ công để thu hồi gang lẫn trong xỉ và than chưa cháy hết. Qua phân tích ban đầu nhóm đánh giá nhận thấy cơ hội cải tiến của công ty bao gồm: -Tiết kiệm năng lượng: Lò chõ sử dụng 300 kg than/tấn gang lỏng, tương đương 300 kg x 4.000 kcal/kg = 1.200.000 kcal. Nếu sử dụng lò điện (trung tần loại 1,5 tấn) đang lưu hành phổ biến trên thị trường thì năng lượng tiêu hao để sản xuất ra 1 tấn gang lỏng khoảng 750 kwh tương đương 645.315 kcal. Như vậy, tiêu hao năng lượng khi sử dụng lò chõ bằng 186 % so với lò trung tần. Tiềm năng tiết kiệm năng lượng của công ty trong 1 năm với công suất 2416 tấn nắp cống và song chắn rác sẽ là: (1.200.000 – 645.315)x 2416 = 1.340.118.960 kcal tương đương với 1.557.517 kwh - Tiết kiệm nguyên liệu: Tỷ lệ sản phẩm hỏng khoảng 5%, nhưng tỷ lệ hồi liệu lên tới 45% (gang lẫn trong xỉ 300kg + gang rơi vãi 10 kg + sản phẩm hỏng 50 kg + đậu rãnh rót 90 kg). Như vậy phần lớn vật liệu hồi liệu là gang lỏng lẫn vào xỉ trong quá trình tháo xỉ, quá trình rót và rót không kiệt. Nếu sử dụng lò trung tần, sẽ giảm tỷ lệ hồi liệu xuống 25 – 30%. (do loại được phần lớn tổn thất do gang lẫn trong xỉ) - Nguyên liệu đầu vào của doanh nghiệp là sắt thép phế, gang phế, tỷ lệ tạp chất lớn (5% - 8% tạp chất). Như vậy doanh nghiệp đang tốn chi phí 2 lần do việc mua tạp chất bằng với giá của liệu đầu vào, đồng thời tốn chi phí năng lượng, nhân công, khấu hao máy móc để loại bỏ tạp chất Tiết kiệm nguyên nhiên liệu khác: Việc sử dụng điện, phụ gia, vật liệu làm khuôn như cát trắng, đất sét ... vẫn chưa đạt tối ưu do hiện trạng thiết bị và quản lý. Tuy nhiên Công ty và nhóm tư vấn chưa đánh giá đươc tiềm năng tiết kiệm nguyên nhiên phụ liệu này do nhóm tập trung vào việc kiểm soát các vấn đề nêu trên và lượng sử dụng các nguyên liệu phụ và điện không lớn, nên nhóm để phần kiểm soát này sang giai đoạn sau Đánh giá tổn thất về vật chất và năng lượng Sau khi lập cân bằng vật chất và xác định chi phí mất theo dòng thải cho thấy tổn thất dòng nguyên liệu qua hồi liệu (gang lẫn trong xỉ, rơi vãi; sản phẩm hỏng, đậu và rãnh rót) là lớn nhất, tiếp đó là khói bụi và xỉ lò. Các dòng thải này phát sinh do sử dụng lò nấu thủ công và tạp chất có trong nguyên liệu nhiều Nguyễn Thị Đông và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 99(11): 97 - 101 100 nên trong quá trình nhóm lò và nấu luyện phát sinh nhiều khói bụi (157,2 kg/tấn sản phẩm trong khi tỷ lệ khói bụi của các lò đúc điện hiện nay không quá 50 kg), gang lỏng thất thoát ra ngoài trong quá trình tháo xỉ và lượng xỉ cũng khá lớn. Kết quả xác định tổn thất vật liệu, năng lượng và định giá dòng thải là 11.809.000 đồng/tấn sản phẩm tương đương: 28.530.544.000/năm, trình bày tại bảng 2. Đề xuất giải pháp Trên cơ sở xác định các tổn thất về nguyên nhiên liệu và năng lượng tại mục phương pháp nghiên cứu, nhóm đánh giá SXSH đã thảo luận cùng giám đốc và đội SXSH của Công ty để đưa ra 27 giải pháp SXSH, trong đó công ty đã thực hiện được 22 giải pháp liên quan đến quản lý và chi phí thấp: Mua phế có tỉ lệ tạp chất thấp, bổ sung công đoạn làm sạch trước khi nạp lò, lắp mái che mưa khu vực để than và liệu, xây dựng biểu mẫu giám sát tiêu thụ nguyên liệu, than/ tấn sản phẩm, khoán nguyên liệu/ tấn sản phẩm, tăng cường thu hồi gang rơi vãi trong quá trình sản xuất, mua nhiệt kế ra gang, tận thu nhiệt thừa để sấy liệu, xây dựng quy trình sản xuất chuẩn cho từng công đoạn, vệ sinh nhà xưởng hàng tuần, không để các thiết bị điện chạy không tải Có 2 giải pháp đầu tư trung bình sẽ tiếp tục thực hiện và 2 giải pháp đầu tư lớn sẽ được thực hiện là thay lò trung tần bằng lò chõ, lắp đặt hệ thống xử lý bụi Các lợi ích khi sử dụng lò trung tần được thể hiện tại bảng 3. Các kết quả ban đầu Sau một thời gian tiếp cận và thực hiện SXSH Công ty đã thu lợi 622 triệu đồng/năm thông qua việc giảm 0,8% gang, thép phế, 1% than và đặc biệt là 3% tỷ lệ liệu hồi, góp phần giảm phát thải ra môi trường hàng năm 24,4 tấn bụi lò, và 6,7 tấn CO2. Môi trường làm việc được cải thiện đáng kể. Kết quả trình bày tại bảng 4. Tuy nhiên, nếu áp dụng triệt để các giải pháp SXSH, ước tính một năm lợi ích đem lại cho Công ty là: Giảm chất thải rắn: 192.800 kg; giảm phát thải CO2: 798.192 tấn và lợi ích kinh tế hơn 2,3 tỷ (đồng) Tóm lại, SXSH của công ty đang được coi là hướng sản xuất mới tại Công ty CP Đúc Thái Nguyên nói riêng và các doanh nghiệp khác nói chung, góp phần phát triển nền kinh tế bền vững. Bảng 3. Tổng hợp lợi ích kinh tế, kỹ thuật và môi trường của giải pháp mua lò điện trung tần Tên giải pháp Lợi ích kinh tế* (đồng/năm) Lợi ích kỹ thuật Lợi ích môi trường Mua lò điện thay thế cho lò chõ 2.320.667.600 Thiết bị sẵn có trên thị trường, dễ lắp đặt, sửa chữa - Giảm phát thải CO2: 798.192 tấn / năm - Giảm 192.800 tấn chất thải rắn/ năm - Nước làm mát quay vòng tái sử dụng, không phát sinh nước thải sản xuất. - Giảm phát thải khói bụi do thay đổi nhiên liệu nấu luyện (sử dụng điện thay cho than) Ghi chú: lợi ích kinh tế được tính dựa trên lợi nhuận thu được khi tăng sản lượng từ 2416 tấn/năm lên 3856 tấn/năm; giảm tiêu thụ năng lượng tương đương 650 kwh/tấn sản phẩm Bảng 4. Lợi ích các giải pháp SXSH (Tính cho sản lượng song chắn rác và nắp cống năm 2011 (2.416 tấn/năm)) Hạng mục Đơn vị Lợi ích kỹ thuật Đơn giá, đồng/đv Lợi ích kinh tế đồng/năm Lợi ích môi trường Trước SXSH Sau SXSH % thay đổi Phế liệu kg/tấn 1260 1250 0,8% 10.500 255.709.440 Giảm 24.353 kg bụi Than kg/tấn 300 297 1% 5.700 41.313.600 Giảm phát thải 6740,64 kg CO2 trong năm kg CO2/tấn 612 605,88 Sản phẩm hồi liệu kg/tấn 450 420 3% 4.861 325.325.280 Đóng góp vào giảm tiêu thụ nguyên nhiên liệu ở trên % 45% 42% Tổng cộng 622.348.320 Nguyễn Thị Đông và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 99(11): 97 - 101 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Bộ Công Thương, tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn ngành đúc (2011), hợp phần sản xuất sạch hơn trong công nghiệp (CPI) – Bộ Công Thương, Hà Nội. [2]. Bộ Công Thương, tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn – Sử dụng năng lượng hiệu quả (2010), hợp phần sản xuất sạch hơn trong công nghiệp (CPI) – Bộ Công Thương, Hà Nội. [3]. Bộ Công Thương, tài liệu tập huấn sản xuất sạch hơn trong công nghiệp, hợp phần sản xuất sạch hơn trong công nghiệp (CPI) – Bộ Công Thương, (2010), Hà Nội. SUMMARY ASSESSMENT ON CLEANER PRODUCTION IN THAI NGUYEN IRON CASTING JOINT STOCK COMPANY Nguyen Thi Dong*, Nguyen Thi Hong Vien College of Scienece - TNU Thai Nguyen iron casting joint-stock company mainly produces casting products such as: trash screens, drain cover, machine parts according to the market demand. Since the company accessed and aware of the benefits of cleaner production (CP), the company has actively participated in the program, deployed and implemented measures of management and process control, specially consider to the large investment solution. Installation a pair of melt induction furnace with capacity 1,5 ton to replace old furnace. This is considered is expected to help company reduce the energy consumption of 644 kWh / ton of product, to minimize environmental pollution as the result of better control material inputs (reducing impurities 8kg /ton of product), down 24.353kg dust /year and 6740.64 kg of CO2 emissions, while saving more than 622 million /year. Key words: cleaner production, 3R, energy efficiency, polution reduction, environmental management Ngày nhận bài:12/6/2012, ngày phản biện:27/6/2012, ngày duyệt đăng:10/12/2012 * Tel: 0987 264907, Email: nguyenthidong81@yahoo.com