Nippon Steel giảm 2,2% tiêu hao nhiệt tại nhà máy xi măng Muroran nhờ ABB Ability Expert Optimizer

Kết quả chính tại nhà máy Muroran

ABB cho biết các kết quả trên được ghi nhận trong giai đoạn commissioning ban đầu của hệ thống tại Muroran.

ABB Expert Optimizer tối ưu hóa quá trình nung clinker

Tại nhà máy Muroran, ABB Ability Expert Optimizer được sử dụng để điều khiển, ổn định và tối ưu hóa các công đoạn chính của hệ thống nhiệt, gồm calciner, kiln và cooler.

Hệ thống kết hợp Model Predictive Control (MPC) với các công nghệ trí tuệ nhân tạo để dự đoán diễn biến của quá trình và tự động điều chỉnh các biến vận hành như nhiệt độ, áp suất và nồng độ khí thải.

Theo ABB, phương pháp này nhằm giảm biến động trong quá trình sản xuất, đồng thời hỗ trợ các mục tiêu về hiệu quả năng lượng, năng suất, chi phí và chất lượng sản phẩm.

Tỷ lệ vận hành tự động vượt 90%

Sau giai đoạn commissioning đầu tiên, tỷ lệ vận hành tự động tại nhà máy Muroran đã vượt 90%.

ABB cũng cho biết số lần vận hành viên phải can thiệp thủ công giảm khoảng 80%. Hệ thống vẫn duy trì khả năng kiểm soát quá trình trong một số điều kiện đặc biệt, bao gồm quá trình vệ sinh preheater và các trạng thái vận hành bất thường.

Việc giảm số lần điều chỉnh thủ công cho phép vận hành viên tập trung nhiều hơn vào giám sát hệ thống và xử lý các tình huống bất thường, trong khi hệ thống tự động thực hiện các điều chỉnh thường xuyên trong phạm vi được thiết lập.

Tiêu hao nhiệt riêng giảm 2,2%

Một trong những kết quả đáng chú ý nhất tại Muroran là mức tiêu hao nhiệt riêng giảm khoảng 2,2%.

Tiêu hao nhiệt là một trong những chỉ tiêu quan trọng đối với hiệu quả năng lượng của nhà máy xi măng, đặc biệt tại công đoạn nung clinker. Khi mức tiêu hao nhiệt giảm trong điều kiện chất lượng sản phẩm và vận hành được duy trì, nhu cầu nhiên liệu và tác động liên quan đến phát thải có thể được giảm theo.

Nhà máy Muroran có công suất sản xuất khoảng 1,6 triệu tấn xi măng mỗi năm. Vì vậy, nếu mức cải thiện về hiệu quả nhiệt được duy trì trong vận hành dài hạn, tác động tích lũy đối với tiêu thụ nhiên liệu có thể đáng kể.

Free lime giảm khoảng 10%

ABB đồng thời ghi nhận hàm lượng free lime giảm khoảng 10% sau khi Expert Optimizer được đưa vào vận hành.

Free lime, hay canxi oxit tự do, là một chỉ tiêu quan trọng được theo dõi trong quá trình sản xuất clinker. Việc kiểm soát ổn định quá trình nung có thể giúp giảm biến động về thành phần clinker và hỗ trợ duy trì chất lượng sản phẩm ổn định hơn.

ABB cho biết mức giảm free lime tại Muroran đi kèm với sự cải thiện về chất lượng sản phẩm. Con số 10% nói trên là mức giảm của free lime, không phải mức tăng 10% của toàn bộ các chỉ tiêu chất lượng xi măng hoặc clinker.

Muroran sản xuất xi măng xỉ lò cao

Nippon Steel Blast Furnace Slag Cement Company sản xuất xi măng xỉ lò cao (blast furnace slag cement), sử dụng xỉ lò cao phát sinh từ hoạt động luyện thép.

Việc thay thế một phần clinker bằng xỉ giúp giảm tỷ lệ clinker trong xi măng. Theo thông tin ABB công bố, sản phẩm xi măng xỉ tại đây có lượng phát thải CO₂ thấp hơn khoảng 40% so với xi măng Portland thông thường (OPC) trong trường hợp xỉ được sử dụng để thay thế clinker.

Như vậy, việc sử dụng xỉ lò cao và giảm tiêu hao nhiệt thông qua điều khiển quá trình nâng cao tạo ra hai hướng giảm cường độ carbon: giảm lượng clinker trong sản phẩm và giảm năng lượng cần thiết cho quá trình sản xuất.

Giảm can thiệp thủ công trong vận hành

Nippon Steel xác định giảm can thiệp thủ công và giảm sử dụng nhiên liệu hóa thạch là những mục tiêu quan trọng trong quá trình hướng tới trung hòa carbon của nhà máy.

Hiroyuki Abe, Plant Manager tại nhà máy Muroran của Nippon Steel Blast Furnace Slag Cement Company, cho biết việc triển khai Expert Optimizer đã hỗ trợ cải thiện độ ổn định của quá trình, chất lượng clinker và tính nhất quán trong vận hành, đồng thời giảm nhu cầu điều chỉnh thủ công.

Hệ thống cũng cung cấp thêm thông tin về diễn biến quá trình, giúp đội ngũ vận hành có thể tiếp tục hoàn thiện cách thức điều khiển khi điều kiện sản xuất thay đổi.

ABB và Nippon Steel cùng phát triển mô hình điều khiển

Theo ABB, các kỹ sư của hãng đã phối hợp với đội ngũ vận hành của Nippon Steel để phát triển mô hình điều khiển phù hợp với điều kiện thực tế của nhà máy Muroran.

Mô hình có thể tiếp tục được cập nhật và tinh chỉnh khi điều kiện vận hành thay đổi. Đây là yếu tố quan trọng đối với các hệ thống nung clinker, nơi nhiều biến số tương tác với nhau và thay đổi ở một công đoạn có thể ảnh hưởng đến các công đoạn tiếp theo.

Expert Optimizer được thiết kế để sử dụng dữ liệu thời gian thực và các mô hình dự báo nhằm hỗ trợ thực hiện các điều chỉnh trong giới hạn vận hành đã được xác định.

Tự động hóa, hiệu quả năng lượng và chất lượng được xử lý đồng thời

Trường hợp Muroran cho thấy hệ thống điều khiển quá trình nâng cao có thể được sử dụng đồng thời cho nhiều mục tiêu vận hành.

Các kết quả ABB công bố gồm:

• Tiêu hao nhiệt riêng giảm khoảng 2,2%.
• Free lime giảm khoảng 10%.
• Tỷ lệ vận hành tự động đạt trên 90%.
• Can thiệp thủ công của vận hành viên giảm khoảng 80%.

Theo ABB, các hệ thống APC như Expert Optimizer còn có thể hỗ trợ giải quyết tình trạng thiếu nhân lực kỹ thuật có kinh nghiệm, kiểm soát chi phí vận hành và thúc đẩy quá trình số hóa nhà máy.

Muroran cho thấy xu hướng số hóa đang chuyển sang tối ưu hóa thời gian thực

Trường hợp của Muroran cho thấy số hóa trong ngành xi măng đang chuyển từ các hệ thống chủ yếu dùng để giám sát dữ liệu sang các hệ thống có khả năng tự động tối ưu và điều khiển quá trình.

Thay vì chỉ cung cấp thông tin cho vận hành viên, hệ thống APC sử dụng dữ liệu vận hành theo thời gian thực và các mô hình dự báo để đánh giá trạng thái của quá trình, sau đó đưa ra các điều chỉnh tự động trong giới hạn cho phép.

Đối với một nhà máy có công suất khoảng 1,6 triệu tấn xi măng mỗi năm, các cải thiện về tiêu hao nhiệt, chất lượng clinker và mức độ tự động hóa có thể mang lại tác động đáng kể nếu được duy trì ổn định trong thời gian dài.

Dự án Muroran cũng cho thấy tự động hóa quá trình, hiệu quả năng lượng và sản xuất xi măng carbon thấp có thể được triển khai đồng thời trong một chương trình số hóa nhà máy.

Nguồn: ABB News Center, ngày 23/7/2026.