Trong bối cảnh các mục tiêu trung hòa carbon toàn cầu, ngành công nghiệp ống thép liền mạch—một ngành sử dụng nhiều năng lượng với đặc điểm là lượng khí thải cao và tiêu thụ tài nguyên cao—đang phải đối mặt với áp lực chưa từng có trong việc giảm lượng khí thải carbon. Chuyển đổi sản xuất xanh đã trở thành chiến lược cốt lõi để các nhà sản xuất ống thép liền mạch đạt được sự phát triển bền vững, tuân thủ các quy định về môi trường và nâng cao khả năng cạnh tranh thị trường. Bài viết này khám phá những con đường thực tế và các biện pháp đổi mới mà các nhà sản xuất có thể áp dụng để cắt giảm lượng khí thải carbon trong suốt vòng đời sản xuất.

I. Đặc tính phát thải carbon của sản xuất ống thép liền mạch

Để giảm lượng khí thải carbon một cách hiệu quả, điều quan trọng trước tiên là phải làm rõ các nguồn phát thải chính trong quy trình sản xuất ống thép liền mạch. Lượng khí thải carbon của ống thép liền mạch chủ yếu đến từ ba khía cạnh:

Giai đoạn chuẩn bị và thu mua nguyên liệu thô

Việc sản xuất ống thép liền mạch chủ yếu dựa vào phôi thép chất lượng cao và quá trình nấu chảy phôi thép là nguồn phát thải carbon chính. Ngoài ra, việc vận chuyển nguyên liệu thô như phôi thép, các nguyên tố hợp kim và vật liệu phụ trợ cũng tạo ra lượng khí thải carbon gián tiếp thông qua mức tiêu thụ nhiên liệu của phương tiện.

Giai đoạn quy trình sản xuất cốt lõi

Các quá trình cán nóng, xuyên thấu và định cỡ của ống thép liền mạch đòi hỏi một lượng lớn năng lượng nhiệt và năng lượng điện. Dây chuyền sản xuất truyền thống chủ yếu sử dụng lò sưởi đốt than, thải ra một lượng lớn CO₂ trong quá trình đốt cháy. Trong khi đó, việc vận hành các thiết bị công suất lớn như máy nghiền xuyên thấu, máy nghiền co giãn cũng tiêu thụ một lượng điện lớn, có thể được chuyển hóa từ năng lượng hóa thạch, dẫn đến phát thải carbon gián tiếp.

Giai đoạn hậu sản xuất

Việc xử lý nhiệt, xử lý bề mặt (chẳng hạn như tẩy rửa, sơn phủ) và vận chuyển thành phẩm bằng ống thép liền mạch sẽ làm tăng thêm lượng khí thải carbon. Ví dụ, quá trình tẩy rửa cần sử dụng tác nhân hóa học, việc xử lý chất lỏng và khí thải cũng tiêu tốn năng lượng; Vận chuyển thành phẩm đường dài cũng sẽ tạo ra một lượng lớn khí thải vận chuyển.

II. Các biện pháp cốt lõi dành cho các nhà sản xuất ống thép liền mạch để giảm lượng khí thải carbon

1. Tối ưu hóa cơ cấu nguyên liệu thô và thúc đẩy nguồn cung ứng ít carbon

Áp dụng Nguyên liệu xanh: Ưu tiên mua phôi thép được sản xuất bằng phương pháp luyện thép lò hồ quang điện (EAF), sử dụng thép phế liệu làm nguyên liệu chính và thải ra ít carbon hơn 70%-80% so với luyện thép lò cao truyền thống (BF). Ngoài ra, lựa chọn các nguyên tố hợp kim có hàm lượng carbon thấp và vật liệu phụ đáp ứng tiêu chuẩn môi trường để giảm lượng khí thải carbon trong nguồn nguyên liệu thô.

Xây dựng chuỗi cung ứng nội địa hóa: Hợp tác với các nhà cung cấp phôi thép và doanh nghiệp hậu cần gần đó để rút ngắn khoảng cách vận chuyển nguyên liệu thô và thành phẩm. Sử dụng xe điện hoặc vận tải đường sắt thay vì xe tải chạy dầu diesel để giảm lượng khí thải carbon liên quan đến vận tải.

2. Chuyển đổi thiết bị sản xuất và nâng cấp sang năng lượng carbon thấp

Thay thế thiết bị sưởi truyền thống: Loại bỏ các lò sưởi đốt than và thay thế bằng lò sưởi khí tự nhiên, lò sưởi điện hoặc lò sưởi cảm ứng. Công nghệ sưởi ấm cảm ứng có ưu điểm là hiệu suất nhiệt cao (lên tới 90% trở lên) và tốc độ làm nóng nhanh, có thể giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng và lượng khí thải carbon.

Thúc đẩy đổi mới thiết bị tiết kiệm năng lượng: Nâng cấp các thiết bị tiêu thụ năng lượng cao như máy nghiền xuyên và máy giảm độ giãn, áp dụng công nghệ điều chỉnh tốc độ chuyển đổi tần số để cải thiện tỷ lệ sử dụng năng lượng của thiết bị. Lắp đặt hệ thống giám sát năng lượng để theo dõi mức tiêu thụ năng lượng của từng liên kết sản xuất theo thời gian thực và xác định không gian tiết kiệm năng lượng.

Tận dụng năng lượng tái tạo: Xây dựng các trạm quang điện phân tán trên mái nhà xưởng và đất trống để cung cấp điện cho dây chuyền sản xuất. Đối với các nhà sản xuất có đủ điều kiện, họ còn có thể sử dụng năng lượng gió, năng lượng sinh khối... để thay thế năng lượng hóa thạch và đạt mục tiêu cung cấp năng lượng không carbon trong một số liên kết sản xuất.

3. Tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên

Triển khai Công nghệ tạo hình gần dạng lưới: Tối ưu hóa thiết kế các thông số kỹ thuật phôi thép và áp dụng các quy trình xuyên và định cỡ chính xác để giảm dung sai gia công của ống thép liền mạch. Điều này không chỉ có thể tiết kiệm nguyên liệu thô mà còn giảm mức tiêu thụ năng lượng của quá trình xử lý tiếp theo.

Thúc đẩy nền kinh tế tuần hoàn trong sản xuất: Tái chế và tái sử dụng nhiệt thải sinh ra trong quá trình gia nhiệt và cán. Ví dụ, sử dụng nhiệt thải để nung nóng phôi thép trước hoặc cung cấp nhiệt cho các tòa nhà xưởng, giảm nhu cầu năng lượng bổ sung. Tái chế thép phế liệu, chất thải tẩy rửa và các sản phẩm phụ khác được tạo ra trong quá trình sản xuất và xử lý chúng thông qua các quy trình chuyên nghiệp để thực hiện tái chế tài nguyên.

Áp dụng Quản lý sản xuất tinh gọn: Loại bỏ lãng phí trong liên kết sản xuất như sản xuất thừa và thiết bị nhàn rỗi thông qua các mô hình sản xuất tinh gọn. Rút ngắn chu kỳ sản xuất, giảm tồn kho bán thành phẩm và giảm mức tiêu thụ năng lượng và lượng khí thải carbon do lưu trữ lâu dài và xử lý nhiều lần.

4. Tăng cường xử lý cuối đường ống và giảm phát thải chất ô nhiễm

Lắp đặt thiết bị giảm phát thải hiệu suất cao: Trang bị cho dây chuyền sản xuất các thiết bị thu bụi, thiết bị khử lưu huỳnh và khử nitrat hiệu suất cao cũng như hệ thống thu hồi, sử dụng và lưu trữ CO₂ (CCUS). CO₂ thu được có thể được sử dụng để trồng cây trong nhà kính, sản xuất hóa chất và các lĩnh vực khác, tận dụng nguồn tài nguyên phát thải carbon.

Tối ưu hóa quy trình xử lý bề mặt: Thay thế quy trình tẩy rỉ truyền thống bằng các công nghệ xử lý bề mặt xanh như phun bi, làm sạch bằng laser, tránh sử dụng tác nhân hóa học, giảm lượng khí thải carbon và ô nhiễm môi trường do xử lý chất thải lỏng.

III. Hỗ trợ bổ sung cho chuyển đổi sản xuất xanh

Hướng dẫn chính sách và hỗ trợ tài chính

Các nhà sản xuất có thể tích cực xin trợ cấp chuyển đổi carbon thấp ở cấp quốc gia và địa phương, ưu đãi thuế và các khoản vay xanh để giảm bớt áp lực vốn cho việc nâng cấp thiết bị và chuyển đổi năng lượng. Đồng thời, cần chú ý cập nhật chính sách mua bán phát thải carbon và tham gia giao dịch thị trường carbon một cách hợp lý để giảm chi phí phát thải carbon.

Quản lý kỹ thuật số và thông minh

Xây dựng nền tảng quản lý sản xuất kỹ thuật số, tích hợp dữ liệu từ giám sát mức tiêu thụ năng lượng, kiểm soát quy trình sản xuất và tính toán lượng khí thải carbon để thực hiện theo dõi thời gian thực và tính toán chính xác lượng khí thải carbon. Sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để tối ưu hóa kế hoạch sản xuất và đạt được sự cân bằng tốt nhất giữa hiệu quả sản xuất và giảm phát thải carbon.

Tăng cường hợp tác trong ngành và R&D công nghệ

Hợp tác với các trường đại học, viện nghiên cứu, doanh nghiệp thượng nguồn và hạ nguồn trong chuỗi công nghiệp để cùng phát triển các công nghệ sản xuất carbon thấp như sưởi ấm bằng năng lượng mới và xử lý bề mặt xanh. Chia sẻ kinh nghiệm chuyển đổi và thúc đẩy sự phát triển tổng thể về lượng carbon thấp của ngành ống thép liền mạch.

IV. Phần kết luận

Việc chuyển đổi sản xuất xanh của các nhà sản xuất ống thép liền mạch không chỉ là yêu cầu bắt buộc nhằm đáp ứng các mục tiêu trung hòa carbon toàn cầu mà còn là con đường then chốt để nâng cao khả năng cạnh tranh lâu dài của các doanh nghiệp. Bằng cách tối ưu hóa nguồn nguyên liệu thô, nâng cấp cơ cấu năng lượng, cải tiến quy trình sản xuất và tăng cường quản lý kỹ thuật số, các nhà sản xuất có thể giảm lượng khí thải carbon một cách hiệu quả trong toàn bộ vòng đời. Trong tương lai, với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ carbon thấp và sự cải tiến của hệ thống thị trường carbon, ngành công nghiệp ống thép liền mạch sẽ hướng tới hướng phát triển xanh và bền vững hơn.