Tài liệu Nghiên cứu nâng cao hiệu quả sử dụng nhiệt năng ở nhà máy xi măng bình phước bằng phương pháp exergy

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -------------------- HOÀNG NGỌC LINH NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NHIỆT NĂNG Ở NHÀ MÁY XI MĂNG BÌNH PHƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP EXERGY Chuyên ngành Mã số : KỸ THUẬT NHIỆT : 6052.0115 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 06 NĂM 2018 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG - TPHCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: GS, TS. LÊ CHÍ HIỆP Chữ ký ...................................................... TS. TẠ ĐĂNG KHOA Chữ ký ....................................................... Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. HÀ ANH TÙNG ................................................. Chữ ký ....................................................... Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS.TS ĐẶNG THÀNH TRUNG ........................... Chữ ký ....................................................... Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM. Ngày ..... tháng ...... năm 2016. Thành phần hội đồng đánh giá Luận văn thạc sĩ gồm: 1. TS. NGUYỄN THẾ BẢO ...................................................................... 2. TS. TRẦN VĂN HƯNG ........................................................................ 3. TS. HÀ ANH TÙNG .............................................................................. 4. PGS.TS ĐẶNG THÀNH TRUNG ......................................................... 5. TS. LÊ MINH NHỰT............................................................................. Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: HOÀNG NGỌC LINH .....................MSHV: 1570317 Ngày, tháng, năm sinh: 22-12-1985 ........................................Nơi sinh: KHÁNH HÒA Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt....................................Mã số: 60520115  I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NHIỆT NĂNG Ở NHÀ MÁY XI MĂNG BÌNH PHƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP EXERGY II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:  Tìm hiểu vấn đề sử dụng nhiệt năng của Nhà máy xi măng Bình Phước.  Đánh giá hiệu quả sử dụng nhiệt năng của Nhà máy bằng phương pháp exergy.  Đề xuất các giải pháp kỹ thuật  Tính kinh tế cho từng giải pháp kỹ thuật III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 15/08/2017 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 12/06/2018 V. GS.TS LÊ CHÍ HIỆP CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. TẠ ĐĂNG KHOA Tp. HCM, ngày CÁN BỘ HƯỚNG DẪN tháng năm 2018 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) TRƯỞNG KHOA (Họ tên và chữ ký) LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn Thầy hướng dẫn luận văn của tôi là GS.TS Lê Chí Hiệp và TS. Tạ Đăng Khoa đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn. Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến các Thầy Cô trong bộ môn Công nghệ nhiệt đã giảng dạy cho tôi trong thời gian qua. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô trong Khoa Cơ Khí đã tích cực tạo điều kiện, giúp đỡ và hướng dẫn cho tôi học tập nghiên cứu trong suốt khóa học này. Cuối cùng cho tôi được gửi lời cảm ơn đến gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã động viên, giúp đỡ và khuyến khích tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Ngày 12 Tháng 16 Năm 2018 HOÀNG NGỌC LINH TÓM TẮT Luận văn nghiên cứu sử dụng phương pháp exergy nhằm đánh giá hiệu quả sử dụng nhiệt năng của Nhà máy xi măng Bình Phước. Từ đó đưa ra các giải pháp kỹ thuật với mục tiêu nâng cao hiệu quả sử dụng nhiệt năng của Nhà máy. Kết quả thu được sau khi thực hiện giải pháp giúp thu hồi tối đa khoảng 68,4% lượng exergy thất thoát qua khói thải từ preheater và khí nóng từ cooler. Abstract This thesis studies about the exergy analysis technique application to assess the thermal efficiency of Binh Phuoc cement plant. Then set out the technical solutions with the goal of increasing thermal efficiency. After implementing the solutions, 68,4% of exergy loss via preheater exhaust gas and cooling vent can be recovered.     LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan rằng, nội dung của luận văn này là kết quả làm việc của tôi dưới sự hướng dẫn của Thầy tôi là GS.TS Lê Chí Hiệp và TS. Tạ Đăng Khoa, ngoại trừ các phần tham khảo từ các tài liệu khác, được ghi rõ trong luận văn. Tp.HCM, Ngày 12 tháng 06 năm 2018. HOÀNG NGỌC LINH MỤC LỤC CHƯƠNG 1: 1.1 MỞ ĐẦU ...................................................................................... 1 Tổng quan ngành sản xuất xi măng ......................................................... 1 1.1.1 Giới thiệu ngành sản xuất xi măng trong nước ................................. 1 1.1.2 Ngành xi măng thế giới..................................................................... 3 1.1.3 Trình độ công nghệ và năng lực sản xuất trong nước ....................... 4 1.1.4 Quy trình sản xuất xi măng ............................................................... 6 1.1.5 Tiêu thụ năng lượng ....................................................................... 10 1.2 Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................ 13 1.3 Mục tiêu của đề tài ................................................................................ 15 1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................... 15 1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................... 16 CHƯƠNG 2: TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI .......................... 17 2.1 Sử dụng phương pháp phân tích năng lượng .............................................. 18 2.2 Sử dụng phương pháp phân tích exergy ..................................................... 21 2.3 Sử dụng kết hợp phương pháp phân tích năng lượng và phân tích exergy .. 24 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP EXERGY ........... 27 3.1 Giới thiệu .................................................................................................. 27 3.2 Các quá trình nhiệt và hóa học................................................................... 28 3.3 Exergy của dòng nhiệt ............................................................................... 29 3.4 Cân bằng exergy........................................................................................ 32 3.5 Phương pháp phân tích exergy .................................................................. 34 CHƯƠNG 4: HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TẠI NHÀ MÁY XI MĂNG BÌNH PHƯỚC ......................................................................................... 38 4.1 Giới thiệu tổng quan nhà máy xi măng Bình Phước ................................... 38 - Hệ thống khai thác đá và đất sét ................................................................... 39 - Hệ thống sản xuất và tồn trữ Clinker ............................................................ 40 - Hệ thống sản xuất xi măng ............................................................................ 41 4.2 Sử dụng nhiệt năng tại Nhà máy xi măng Bình Phước ............................... 43 4.3 Quá trình nung Clinker .............................................................................. 46 4.4 Thu thập dữ liệu phục vụ cho các kỹ thuật phân tích ................................. 47 4.5 Tính toán cân bằng exergy ........................................................................ 50 4.5.1 Exergy: thế công của năng lượng ................................................... 50 4.5.2 Các phương trình đã áp dụng vào phân tích exergy trong sản xuất xi măng ....................................................................................................... 51 4.5.3 Exergy hóa học của quá trình vôi hóa ............................................ 53 4.5.4 Exergy hóa học của nhiên liệu ........................................................ 54 4.6 So sánh với tính toán cân bằng năng lượng ................................................ 58 4.7 Đề xuất các giải pháp kỹ thuật ................................................................... 62 CHƯƠNG 5: PHÂN TÍCH GIẢI PHÁP CẢI THIỆN HIỆU SUẤT NĂNG LƯỢNG VÀ HIỆU SUẤT EXERGY .................................................................... 64 5.1 Khắc phục triệt để khí tươi xâm nhập vào tháp trao đổi nhiệt .................... 64 5.1.1 Đề xuất giải pháp ............................................................................. 64 5.1.2 Phân tích Lợi ích – Chi phí .............................................................. 65 5.2 Tận dụng nhiệt thải sau làm mát Clinker cấp gió nóng cho béc đốt chính .. 66 5.2.1 Đề xuất giải pháp ............................................................................. 66 5.2.2 Phân tích Lợi ích – Chi phí .............................................................. 67 5.3 Thu hồi nhiệt thải cấp cho hệ thống phát điện ............................................ 68 5.3.1 Đề xuất giải pháp ............................................................................. 68 5.3.2 Phân tích Lợi ích – Chi phí .............................................................. 72 5.4 Đánh giá hiệu quả của giải pháp ................................................................ 73 5.4.1 Khắc phục khí tươi xâm nhập vào tháp trao đổi nhiệt ...................... 73 5.4.2 Thu hồi khí thải từ cooler cấp cho béc đốt chính của lò nung ........... 74 5.4.3 Thu hồi nhiệt thải để phát điện ......................................................... 75 5.5 Phân tích tài chính dự án ........................................................................... 76 5.5.1 Vốn đầu tư và các chi phí ................................................................. 77 5.5.2 Tiềm năng tiết kiệm của dự án.......................................................... 77 5.5.3 Tiêu chí đánh giá của dự án đầu tư .................................................. 77 5.6 Nghiên cứu điển hình ................................................................................ 79 5.6.1 Nhà máy xi măng Kiên Lương .......................................................... 80 5.6.2 Nhà máy xi măng Công Thanh ......................................................... 85 5.6.3 Nhà máy xi măng Holcim ................................................................. 86 5.6.4 Nhà máy xi măng Chinfon ................................................................ 88 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO ............ 90 6.1 Kết luận về kết quả đạt được và chưa đạt được .......................................... 90 6.1.1 Kết quả đạt được .............................................................................. 90 6.1.2 Kết quả chưa đạt được ..................................................................... 90 6.2 Hướng nghiên cứu tiếp theo ...................................................................... 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 92 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ xi măng của Việt Nam từ 2000-2010................... 2 Hình 1.2 Tiêu thụ xi măng trên thế giới ............................................................................ 3 Hình 1.3 Quy trình sản xuất xi măng ................................................................................. 7 Hình 1.4 Tỉ lệ chi phí năng lượng của 1 nhà máy năm 2012 ............................................ 13 Hình 2.1 Quy trình sản xuất clinker ................................................................................. 21 Hình 2.2 Biểu đồ Sankey cân bằng exergy ....................................................................... 23 Hình 3.1 Lịch sử exergy ................................................................................................... 27 Hình 3.2 Các thành phần exergy...................................................................................... 28 Hình 3.3 Xác định các trạng thái ..................................................................................... 29 Hình 3.4 Chu trình Carnot với nhiệt độ trên nhiệt độ môi trường .................................... 30 Hình 3.5 Chu trình Carnot với nhiệt độ dưới nhiệt độ môi trường ................................... 31 Hình 3.6 Nguồn nóng với nguồn nhiệt hiện và nhiệt ẩn .................................................... 32 Hình 3.7 Biểu đồ Grassmann của một hệ thống hoặc quá trình........................................ 33 Hình 3.8 Phương pháp phân tích exergy .......................................................................... 35 Hình 4.1 Sơ đồ bố trí mặt bằng của nhà máy xi măng Bình Phước................................... 38 Hình 4.2 Giai đoạn chuẩn bị phối liệu và hình ảnh cối đập ............................................. 39 Hình 4.3 Sơ đồ nguyên lý chung giai đoạn nghiền bột sống ............................................. 40 Hình 4.4 Sơ đồ nguyên lý chung giai đoạn nung Clinker.................................................. 40 Hình 4.5 Thiết bị nghiền xi măng ..................................................................................... 41 Hình 4.6 Máy đóng bao Haver - Boecker ......................................................................... 42 Hình 4.7 Tỉ lệ chi phí năng lượng của Nhà máy xi măng Bình Phước .............................. 43 Hình 4.8 Lò nung Polysius và tháp trao đổi nhiệt. ........................................................... 45 Hình 4.9 Kho chứa than và kho nguyên liệu..................................................................... 45 Hình 4.10 Clinker sau khi nung. ...................................................................................... 46 Hình 4.11 Màn hình điều khiển hệ thống lò nung ............................................................. 49 Hình 4.12 Biểu đồ giản lược hệ thống lò nung ................................................................. 49 Hình 4.13 Cân bằng exergy ............................................................................................. 50 Hình 4.14 Cân bằng exergy cho hệ thống lò nung............................................................ 58 Hình 4.15 Cân bằng nhiệt hệ thống lò nung ..................................................................... 61 Hình 4.16 Sơ đồ nguyên lý hệ thống THNT để phát điện ................................................. 63 Hình 5.1 Phần trăm Oxy tại 2 vị trí.................................................................................. 64 Hình 5.2 Một số điểm cần kiểm tra rò rỉ tại tháp trao đổi nhiệt ....................................... 64 Hình 5.3 Lò nung và 2 cụm béc đốt.................................................................................. 66 Hình 5.4 Sơ đồ nguyên lý đề xuất cấp gió nóng cho hệ thống lò nung .............................. 67 Hình 5.5 Nguyên lý của quá trình thu hồi nhiệt thải để sản xuất điện ............................... 70 Hình 5.6 Sơ đồ đề xuất giải pháp ..................................................................................... 71 Hình 5.7 Sơ đồ nguyên lý tuabin phát điện....................................................................... 71 Hình 5.8 Sơ đồ của WHRSG ............................................................................................ 75 Hình 5.9 Sơ đồ nguyên lý hệ thống THNT Nhà máy Kiên Lương ...................................... 81 Hình 5.10 Hình ảnh thực tế thiết bị hệ thống THNT Nhà máy Kiên Lương ....................... 82 Hình 5.11 Tiềm năng tiết kiệm khi lắp đặt hệ thống THNT............................................... 84 Hình 5.13 Hệ thống thu hồi nhiệt thải để phát điện .......................................................... 87 Hình 5.14 Nhà máy xi măng Chinfon ............................................................................... 88 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Giải pháp TKNL trong nhà máy quy trình khô .................................................. 19 Bảng 2.2 Giải pháp TKNL trong nhà máy quy trình ướt .................................................. 20 Bảng 2.3 Entalpy và exergy của khí thải từ quy trình sản xuất Clinker ............................ 22 Bảng 2.4 Cân bằng năng lượng và exergy của preheater-precalciner .............................. 24 Bảng 2.5 Cân bằng năng lượng và exergy của lò nung .................................................... 25 Bảng 2.6 Cân bằng năng lượng và exergy của toàn bộ quá trình ..................................... 26 Bảng 3.1 Các thành phần exergy ..................................................................................... 28 Bảng 4.1 Thông số lò nung .............................................................................................. 47 Bảng 4.2 Nhiệt thải sau làm mát Clinker ......................................................................... 47 Bảng 4.3 Thông số vận hành lò nung ............................................................................... 48 Bảng 4.4 Thành phần hóa học của nguyên liệu cấp vào lò nung % kg ............................. 53 Bảng 4.5 Thành phần % khối lượng của than đá sau khi sấy nghiền ................................ 54 Bảng 4.6 Exergy của nhiên liệu ....................................................................................... 55 Bảng 4.7 Thành phần các khí trong khói thải................................................................... 55 Bảng 4.8 Cân bằng exergy cho các quá trình................................................................... 56 Bảng 4.9 Tính toán cân bằng năng lượng ........................................................................ 58 Bảng 5.1 Lợi ích – Chi phí giải pháp 1 ............................................................................ 65 Bảng 5.2 Lợi ích – Chi phí giải pháp 2 ............................................................................ 67 Bảng 5.3 Lợi ích – Chi phí giải pháp 3 ............................................................................ 72 Bảng 5.4 Thành phần các khí trong khói thải................................................................... 73 Bảng 5.5 Cân bằng exergy cho WHRSG .......................................................................... 75 Bảng 5.6 Phân tích dòng tiền của dự án .......................................................................... 78 Bảng 5.7 Suất tiêu thụ điện Nhà máy xi măng Kiên Lương............................................... 82 Bảng 5.8 Suất tiêu thụ điện Nhà máy xi măng Bình Phước............................................... 83 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU cp Nhiệt dung riêng đẳng áp (kJ/kg.oC) T Nhiệt độ của dòng ở trạng thái khảo sát (K) T0 Nhiệt độ của dòng ở điều kiện cân bằng giới hạn với môi trường (K) E Tổng exergy (kJ) Ehòa trộn Exergy hòa trộn của 1 dòng khí (kJ) Ehóa Exergy hóa (kJ) Elý Exergy lý (kJ) ς Hiệu suất exergy µ0 Thế hóa liên quan đến trạng thái tiêu chuẩn (kJ) µ00 Thế hóa của trạng thái môi trường liên quan đến trạng thái tiêu chuẩn (kJ) C Nồng độ của vật chất ở trạng thái tiêu chuẩn C0 Nồng độ của vật chất ở trạng thái môi trường yi Thành phần mol trong dòng cho trước y0i Thành phần mol trong điều kiện môi trường cho trước ΔHR Năng lượng phản ứng (kJ/mol) ΔGR Năng lượng tự do Gibbs của phản ứng (kJ/mol) NPV Giá trị hiện tại ròng IRR Tỉ suất hoàn vốn nội bộ Thv Thời gian hoàn vốn chiết khấu B/C Chỉ tiêu phản ánh tỉ lệ doanh thu và chi phí PVB Giá trị hiện tại các khoản thu PVC Giá trị hiện tại các khoản chi phí CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tổng quan ngành sản xuất xi măng 1.1.1 Giới thiệu ngành sản xuất xi măng trong nước Xi măng là một trong những ngành công nghiệp được hình thành sớm nhất ở Việt Nam (ngày 25/12/1889 khởi công xây dựng nhà máy xi măng đầu tiên tại Hải Phòng). Đến nay đã có khoảng 90 công ty, đơn vị tham gia trực tiếp sản xuất và phục vụ sản xuất, trong đó khoảng 33 thành viên thuộc Tổng công ty Xi măng Việt Nam (VICEM), 5 công ty liên doanh, và hơn 50 công ty nhỏ và các trạm nghiền. Hiện tại, ở Việt Nam có 2 nguồn cung cấp xi măng cho thị trường là: nguồn sản xuất trong nước và nguồn xi măng nghiền từ clinker nhập khẩu. Năm 2001 tiêu thụ xi măng ở Việt Nam là 16,38 triệu tấn, nhưng đến năm 2008 tiêu thụ là 40,1 triệu tấn, năm 2009 tiêu thụ khoảng 45,3 triệu tấn và năm 2010 tiêu thụ khoảng 51 triệu tấn. Tốc độ tăng trong tiêu thụ xi măng ở Việt Nam từ năm 2001 đến năm 2010 trung bình khoảng 15,7%/năm, trong những năm từ 2006 đến nay trung bình tăng 11%/năm. Trong những năm qua, ngành xi măng đã đóng góp một phần không nhỏ vào tốc độ tăng trưởng kinh tế Việt Nam, trung bình chiếm 10% - 12% GDP. Theo đánh giá, từ năm 2000 – 2009, lượng xi măng sản xuất trong nước vẫn không đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ nội địa do việc xây dựng phát triển mạnh. Tuy nhiên, đến hết năm 2010, tổng số dây chuyền sản xuất xi măng đã đầu tư và khai thác là 106 với tổng công suất thiết kế đạt 66,04 triệu tấn/năm.  59 dây chuyền công nghệ lò quay với tổng công suất thiết kế là 62,56 triệu tấn.  47 dây chuyền công nghệ lò đứng với công suất thiết kế khoảng 3,84 triệu tấn. Dưới đây là số liệu về sản xuất và tiêu thụ xi măng của Việt Nam giai đoạn 2000 - 2010: 1 Bảng 1.1: Hiện trạng sản xuất và sử dụng xi măng của VN giai đoạn 2000 - 2010 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Sản lượng 12,7 14,64 16,8 18,4 20 21,7 23,6 26,9 32,3 44 54 Tiêu thụ 13,62 16,48 20,5 24,38 26,5 28,2 32,1 35,8 39,9 45,3 51 0,2 1,33 3,75 5,98 6,0 6,5 8,5 8,9 10 3,8 - 2001 2002 2003 (Triệu tấn) Nhập khẩu 60 Triệu tấn xi măng 50 40 30 20 10 0 2000 2004 2005 Tiêu thụ thực tế 2006 2007 2008 2009 2010 Sản lượng sản xuất Hình 1.1 Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ xi măng của Việt Nam từ 2000 - 2010 Như vậy, sản lượng sản xuất xi măng trong các năm 2008 – 2010 liên tục tăng. Đến năm 2010, năng lực sản xuất xi măng đã vượt nhu cầu. Hiện nay sản phẩm xi măng trên thị trường có nhiều loại, tuy nhiên thông dụng vẫn gồm hai loại sản phẩm chính là:  Xi măng Portland chỉ gồm thành phần chính là clinker và phụ gia thạch cao, được ký hiệu theo dạng PC30, PC40, PC50.  Xi măng Portland hỗn hợp ngoài thành phần chính là clinker và thạch cao, còn một số thành phần phụ gia khác như đá puzzoland, xỉ lò. Trên thị trường các loại xi măng này có tên gọi PCB30, PCB40. 2 1.1.2 Ngành xi măng thế giới Trên thế giới hiện nay có khoảng hơn 160 nước sản xuất xi măng, tuy nhiên các nước có ngành công nghiệp xi măng chiếm sản lượng lớn của thế giới thuộc về Trung Quốc, Ấn Độ và một số nước ở khu vực Đông Nam Á là Thái Lan và Indonesia, Việt Nam. Nhu cầu tiêu thụ xi măng trên toàn cầu không ngừng tăng. Từ năm 1950 cho đến nay, sản lượng xi măng liên tục tăng cùng với sự phát triển trong công nghệ sản xuất xi măng. Lượng xi măng tiêu thụ năm 2005 trên toàn thế giới là 2.283 triệu tấn và đến năm 2010 đã lên tới 3.294 triệu tấn (hình 1.2). Hình 1.2 Tiêu thụ xi măng trên thế giới [7] Theo dự báo nhu cầu sử dụng xi măng từ nay đến năm 2020: Tăng hàng năm 3,6% năm nhu cầu sử dụng xi măng có sự chênh lệch lớn giữa các khu vực trên thế giới (nhu cầu các nước đang phát triển 4,3% năm, riêng châu Á bình quân 5%/năm, các nước phát triển xấp xỉ 1%/năm). 3 Hiện nay đã xuất hiện tình trạng dư thừa công suất của các nhà máy là phổ biến ở Đông Âu, Đông Nam Á. Các nước tiêu thụ lớn xi măng trong những năm qua phải kể đến: Trung Quốc, Ấn Độ, Mỹ, Nhật bản, Hàn Quốc, Nga, Tây Ban Nha, Italya, Braxin, Iran, Mê hy cô, Thổ Nhĩ Kỳ, Việt Nam, Ai Cập, Pháp, Đức... 1.1.3 Trình độ công nghệ và năng lực sản xuất trong nước Số nhà máy xi măng trên toàn Việt Nam được chia thành 3 nhóm chính: nhóm trực thuộc Tổng công ty công nghiệp xi măng Việt Nam, các đơn vị liên doanh với nước ngoài và các nhà máy xi măng được những tập đoàn và công ty tư nhân tự đầu tư xây dựng. Tổng cộng trên cả nước có gần 100 nhà máy sản xuất xi măng. Hiện nay, Việt Nam tồn tại song song hai loại công nghệ sản xuất xi măng:  Công nghệ sản xuất xi măng lò đứng  Công nghệ sản xuất xi măng lò quay Công nghệ sản xuất xi măng lò đứng: chủ yếu là lò đứng nhập từ Trung Quốc, phát triển mạnh từ thập kỷ 80 thế kỷ trước. Bên cạnh hạn chế về năng suất của mỗi lò (đạt 80.000 tấn/năm), lò đứng còn bị hạn chế về việc nâng cao chất lượng sản phẩm. Thị trường hiện còn chấp nhận xi măng lò đứng sử dụng cho các công trình xây dựng nhỏ. Tuy nhiên, theo quy hoạch tổng thể phát triển công nghiệp ngành xi măng ở Việt Nam, tất cả các lò đứng và lò quay phương pháp ướt sẽ phải đóng cửa vào năm 2020. Công nghệ sản xuất xi măng lò quay: có nguồn cung cấp thiết bị chủ yếu là Châu Âu, Nhật Bản và Trung Quốc. Công nghệ sản xuất xi măng lò quay có công suất lớn nên được cơ giới hóa và tự động hóa cao, tiêu tốn ít nhiên liệu, tiết kiệm nhiên năng lượng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Hiện nay, công nghệ sản xuất xi măng lò quay đang dần thay thế công nghệ sản xuất xi măng lò đứng và lò quay phương pháp ướt. 4 Trong thời gian vừa qua, Việt Nam nhập nhiều dây chuyền sản xuất xi măng lò quay công suất nhỏ của Trung Quốc (công suất nhỏ hơn 1200 t/d). Các dây chuyền này thường không được đồng bộ, và hệ thống tự động hóa chưa cao, nên tiêu tốn nhiều năng lượng, tổn thất nguyên liệu lớn và gây ô nhiễm môi trường. Trình độ công nghệ của ngành lạc hậu cũ kỹ thừa hưởng của Nga, Pháp, Trung Quốc những năm 50 của thế kỷ trước vẫn còn được sử dụng. Hiện nay với các dự án dây chuyền, nhà máy xi măng lớn sẽ thay thế công nghệ cũ, giúp năng lực sản xuất được tăng lên gấp nhiều lần. Cung vượt cầu là tình trạng mà ngành xi măng đang phải đối mặt. Vì vậy xuất khẩu xi măng được coi là giải pháp giúp ngành vượt qua giai đoạn khó khăn này. Tuy nhiên để nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao khả năng cạnh tranh chính là tăng chất lượng sản phẩm. Chủ trương của chính phủ, đến năm 2015 chấm dứt hoạt động của tất cả hệ thống xi măng lò đứng và chuyển sang xi măng lò quay và đến năm 2015 tất cả các nhà máy phải tự túc ít nhất 20% năng lượng điện từ việc tận dụng nguồn nhiệt khí thải thừa. Tổng công suất thiết kế của các nhà máy xi măng Việt Nam là 68,5 triệu tấn. Trong đó 11 công ty xi măng lớn chiếm hơn 50%, Hà Tiên 1 có công suất thiết kế lớn nhất với 7,3 triệu tấn/năm. Các nhà máy xi măng lớn của Việt Nam được liệt kê trong bảng sau: Bảng 1.2: Công suất thiết kế của các nhà máy xi măng lớn của Việt Nam STT Nhà máy xi măng Địa điểm Công suất hiện tại (ngàn tấn) 1 Hoàng Thạch Hải Dương 4.000 2 Nghi sơn Thanh Hóa 4.300 3 Bỉm Sơn Thanh Hóa 4.000 4 Chinfon Hải Phòng 4.500 5 5 Bút sơn Hà Nam 3.000 6 Hoàng Mai Nghệ An 1.400 7 Tam Điệp Ninh Bình 1.400 8 Hải Phòng Hải Phòng 1.400 9 Phúc Sơn Hải Dương 4.000 10 Holcim Kiên Giang 3.600 11 Hà Tiên 1 TP HCM 7.300 Tổng công suất 38.900 Theo Hiệp hội Xi măng Việt Nam, năm 2013 sẽ có 6 nhà máy xi măng với công suất 6,72 triệu tấn đi vào hoạt động, tổng công suất cả nước lên trên 75 triệu tấn/năm. Đó là Nhà máy XM X18 công suất 1.000 tấn/ngày; Nhà máy XM 12/9 Nghệ An (XM Dầu khí) công suất 0,6 triệu tấn/năm; Nhà máy XM Trung Sơn – Bình Minh (Hòa Bình) 0,91 triệu tấn/năm; Nhà máy XM Hương Sơn 0,35 triệu tấn/năm; XM Mai Sơn (Sơn La) 0,91 triệu tấn/năm; XM Công Thanh 2 (Thanh Hóa) 3,6 triệu tấn/năm. 1.1.4 Quy trình sản xuất xi măng Quy trình sản xuất xi măng điển hình được trình bày như sau: 6