Hiệu quả phòng chống than tự cháy với giải pháp sử dụng chất thải xỉ tro bay từ các nhà máy nhiệt điện

ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP QUẢNG NINH Hiệu phịng chống than tự cháy với giải pháp sử dụng chất thải xỉ tro bay từ nhà máy nhiệt điện Hoàng Văn Nghị1,*, Phạm Thị Thủy2, Phòng Đào tạo, Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Khoa KHCB, Trường Đại học Cơng nghiệp Quảng Ninh Tóm tắt Từ khóa:Hiệu quả; Than tự cháy; Xỉ tro bay; Cháy nội sinh; Metan; Phá hỏa; Lò chợ Hiện lượng Xỉ tro thải từ nhà máy nhiệt điện than lớn Xỉ tro bay nhà máy điện sử dụng cơng tác phịng chống cháy mỏ than giới từ năm 80 kỷ trước Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu phòng chống cháy mỏ mỏ Hầm lị Việt Nam như: Sử dụng khí Nitơ, Xây tường cách ly vật liệu chống cháy Bài báo đưa giải pháp sử dụng chất thải Xỉ tro bay từ nhà máy nhiệt điện để chống than tự cháy mỏ Hầm lò mang lại hiệu cao việc ngăn ngừa hiểm họa than tự cháy, góp phần bảo vệ mơi trường tận dụng nguồn xỉ tro bay mơi trường Abstract Keywords: At least four keywords; In alphabetical order; Separated by semicolon (Times New Roman, font 10, upper case at the beginning of each keyword) ĐẶT VẤN ĐỀ Xỉ tro bay phần cịn lại q trình đốt cháy nhiên liệu than đá, than nâu nhà máy nhiệt điện chạy than.Tro bay bụi khí thải dạng hạt mịn thu từ trình đốt cháy nhiên liệu than đá nhà máy nhiệt điện chạy than, phế thải thoát từ buồng đốt qua ống khói nhà máy Tro bay tận thu từ ống khói qua hệ thống nồi tinh luyện loại bỏ bớt thành phần than (cacbon) chưa cháy hết Hiện nhà máy nhiệt điện than hoạt động sử dụng khoảng 45 triệu năm ước tính hàng năm nhà máy thải 16,4 triệu xỉ tro bay Lượng xỉ tro phát thải chủ yếu xử lý hình thức chơn lấp tập trung bãi chứa nhà máy nhiệt điện Tuy nhiên theo đánh giá chuyên gia giải pháp lâu dài, 2-3 năm bãi chứa đầy khơng cịn chỗ chứa Tận dụng xỉ tro để san lấp mặt bằng, sản xuất gạch, xi măng, ngành mỏ hầm lò coi giải pháp giúp giải toán lượng xỉ tro phát thải nhà máy điện thời gian tới cách ly vùng phá hỏa sau lò chợ, khu vực khai thác cũ, khu vực xảy cố cháy nổ lấp đầy khoảng khơng gian phía sau lị chợ CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG TRO BAY NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN TRONG VIỆC NGĂN NGỪA THAN TỰ CHÁY TẠI CÁC MỎ THAN HẦM LÒ Xỉ tro bay nhà máy điện sử dụng cơng tác phịng chống cháy mỏ than giới từ năm 80 kỷ trước Thời gian đầu, xỉ tro đưa xuống nơi sử dụng goòng, hỗn hợp hỗn hợp tro-nước trộn goòng Máy bơm đặt gng bơm hỗn hợp đưa tới vị trí sử dụng ống mềm Hiện nay, trình chuẩn bị tro - nước thực mặt mỏ vận chuyển xuống vị trí sử dụng hệ thống đường đường ống (Hình 1) Trong ngành khai thác mỏ hầm lò, xỉ tro bay trộn sử dụng xây dựng tường chắn, 65 * HNKHCN Lần VI tháng 05/2020 ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Hình Sơ đồ hệ thống dẫn, bơm hỗn hợp tro-nước 2.1 CÔNG NGHỆ BƠM HỖN HỢP TRONƯỚC VÀO VÙNG PHÁ HỎA LÒ CHỢ Hỗn hợp tro-nước tạo máy trộn mặt đất, thông thường cho thêm vào hỗn hợp xỉ nhà máy điện chất thải tuyển từ nhà máy sàng tuyển mỏ Tỷ lệ nước với tro nhà máy điện định tới độ đặc hỗn hợp: Hình Hệ thống khai thác dọc theo đường phương phá hỏa đá vách với thơng gió hình chữ “U” dọc theo than ngun khối Chỉ số = Độ nghiêng vùng phá hỏa, vị trí bơm hỗn hợp tro-nước số W/S định đến độ dàn trải hỗn hợp tro-nước vùng phá hỏa lò chợ Hệ thống khai thác cách thức thơng gió có ý nghĩa định, tác động tới hiệu phòng chống cháy hỗn hợp tro-nước.Hiện nay, hệ thống khai thác theo hướng dốc phương thức thơng gió hình chữ “U” dọc theo than nguyên khối, dọc theo vùng phá hỏa áp dụng rộng rãi mỏ (Hình 2, 3, 4, 5) Hình Hệ thống khai thác với phá hỏa đá vách thơng gió hình chữ “U” dọc theo vùng phá hỏa Hình Hệ thống khai thác theo hướng dốc từ lên, phá hỏa, thơng gió hình chữ “U” dọc theo than nguyên khối * HNKHCN Lần VI tháng 05/2020 66 ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Hình Cơng nghệ bơm hỗn hợp tro-nước vào đường lò vùng phá hỏa sau kết thúc khai thác Hình Hệ thống khai thác với phá hỏa đá vách thơng gió hình chữ ”Y” với gió bổ xung dẫn gió thải phía sau lị chợ, chữ “Z” Gió dọc than ngun khối gió bẩn dọc vùng phá hỏa chữ “H” 2.2 CHÈN KÍN VÙNG PHÁ HỎA VÀ ĐƯỜNG LÒ BẰNG HỖN HỢP TRO-NƯỚC SAU KHI KẾT THÚC KHAI THÁC Sau kết thúc khai thác lò chợ tiến hành thu hồi thiết bị giàn chống, hỗn hợp tro-nước bơm vào phần không gian khai thác qy kín tường chắn Chèn lị hỗn hợp tro-nước hạn chế thẩm thấu khơng khí vào vùng phá hỏa cách ly sau khai thác, hạn chế khả than tăng nhiệt độ tự cháy dẫn đến cháy nội sinh Hiệu giải pháp bơm vật liệu tro-nước vào vùng phá hỏa sau kết thúc khai thác phụ thuộc vào: + Hệ thống khai thác phương pháp thơng gió áp dụng cho lò chợ; + Phương pháp hướng thu hồi thiết bị từ lò chợ; + Những hạn chế thơng gió độ nghiêng vùng phá hỏa, khả tiếp cận đến vị trí có lợi để bơm hỗn hợp tro-nước Bơm hỗn hợp tro-nước vào vùng phá hỏa sau kết thúc khai thác tiến hành thời gian thu hồi thiết bị sau kết thúc thu hồi Trên hình vẽ giới thiệu công nghệ bơm hỗn hợp tro-nước vào đường lò vùng phá hỏa sau kết thúc khai thác 67 2.3 XÂY DỰNG TƯỜNG CHẮN CÁCH LY BẰNG VẬT LIỆU TRO-NƯỚC Để đơn giản hóa mạng gió mỏ cần phải cách ly kín đường lị nhằm giảm tổn thất khí thẩm thấu qua đường lị khơng cịn hoạt động vùng phá hỏa để chống hiểm họa: cháy nội sinh hiểm họa metan Giải pháp cách ly hiệu chèn lấp hỗn hợp tro-nước làm tường chắn cách ly Tùy thuộc vào vị trí đường lị mạng gió, độ nghiêng khả đáp ứng điều kiện kỹ thuật, tiến hành xây tường chắn cách ly cho đường lò đồng vài đường lị Hình giới thiệu công tác thực tường thành cách ly hỗn hợp tro-nước đường lò ngang lò nghiêng * HNKHCN Lần VI tháng 05/2020 ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Hình Cơng tác thực xây dựng tường chắn cách ly hỗn hợp tro-nước đường lò ngang lò nghiêng ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA VIỆC SỬ DỤNG XỈ TRO BAY TRONG VIỆC NGĂN NGỪA THAN TỰ CHÁY TẠI CÁC MỎ THAN HẦM LÒ VIỆT NAM Hiện tượng than tự cháy mỏ hầm lò gây ảnh hưởng lớn đến sản xuất an tồn mỏ hầm lị…Để giảm thiểu ảnh hưởng đó, cần nghiên cứu đưa giải pháp nhằm ngăn ngừa triệt tiêu tượng than tự cháy hoạt động khai thác than hầm lị Giải pháp chèn kín vùng phá hỏa đường lò sau kết thúc khai thác hỗn hợp tronước cho thấy hiệu áp dụng thử nghiệm mỏ than Khánh Hịa - Tổng cơng ty công nghiệp mỏ Việt Bắc dự án “Thử nghiệm khai thác Hầm lị vỉa 16 Cơng ty than Khánh Hòa-VVMI” Tại mỏ Khánh Hòa, tổ hợp thiết bị đặt mặt công nghiệp +42, hỗn hợp tro-nước nhào trộn bơm qua hệ thống đường ống xuống lấp đầy khu phá hỏa dọc vỉa phân tầng sau kết thúc khai thác Kết thu áp dụng giải pháp: + Than vỉa 16 mỏ than Khánh Hòa đánh giá có nguy tự cháy cao, việc áp dung giải pháp ngăn ngừa triệt tiêu tượng cháy nội sinh xảy khu vực kết thúc khai thác; + Tiêu thụ phần lượng xỉ tro nhà máy nhiệt điện Cao Ngạn, giúp giải tốn mơi trường tồn đọng xỉ tro gây ra; + Chủ động việc áp dụng giải pháp công nghệ khai thác phù hợp với điều kiện thực tế mỏ Khánh Hòa Đối với mỏ than hầm lò Việt Nam xảy tượng tự cháy, biện pháp thực xây dựng tường chắn cách ly, giúp ngăn ngừa tiếp xúc than với khơng khí, ngăn ngừa khí độc vào khu vực có người làm việc…Tuy nhiên, áp lực đất đá xung quanh điều kiện mơi trường hầm lị, phần lớn tường chắn sau xây dựng bị nứt vỡ, gây tổn thất gió, đặc biệt làm trào khí độc, khí cháy nổ từ khu vực cách ly vào hệ thống thơng gió chung mỏ * HNKHCN Lần VI tháng 05/2020 68 Giải pháp xây dựng tường chắn cố định sử dụng vật liệu hỗn hợp tro-nước giúp khắc phục nhược điểm tường chắn kiểu truyền thống: + Bền vững trước áp lực đất xung quanh điều kiện mơi trường mỏ hầm lị; + Đảm bảo độ kín khít, khơng bị nứt nẻ tránh tổn thất gió vào khu vực cách ly ngăn tượng trào khí độc, khí cháy nổ từ khu vực cách ly vào hệ thống thơng gió chung mỏ; + Công tác tiến hành xây dựng tường chắn cách ly hỗn hợp vật liêu tro-nước nhanh gọn, giảm bớt chi phí thời gian nhân lực; + Chi phí xây dựng rẻ tận dụng loại vật liệu xỉ tro rẻ tiền Hình Cơng tác thực xây dựng tường chắn cách ly hỗn hợp tro-nước thực tế mỏ than hầm lò Việt Nam Tại mỏ Mạo Khê tháng 1.2017 xảy cố cháy nội sinh lò chợ vỉa 10 Tây Bắc II, sau phát cố cháy tiến hành xây dựng tường chắn tạm thời bao cát, sau xây tường chắn cố định gạch đỏ đặc xi măng cát theo dạng bậc trát kín bên ngồi xi măng cát, để cách ly khu vực cháy DVPT mức 38, -48 Tuy nhiên qua kết qủa quan trắc khí bên ngồi tường chắn cho thấy có tượng rị khí qua tường chắn Để khắc phục, Trung tâm Cấp cứu Mỏ - TKV sử dụng hỗn hợp tro-nước xây dựng tường chắncách ly DVPT mức -38, -48 đảm bảo độ kín khít rút ngắn thời gian thi cơng.Kết quan trắc khí sau gia cố tường chắn cho thấy khơng có tượng rị khí qua tường chắn (Hình 8) ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP QUẢNG NINH thúc khai thác, khu vực xảy hiểm họa than tự cháy Trên sở kế thừa nhứng kinh nghiêm nước Ba Lan, Nhật Bản, Trung Quốc…tại Việt Nam, công nghệ sử dựng hỗn hợp tro-nước áp dụng việc xây dựng tường chắn cách ly hầu hết mỏ than hầm lò chèn kín vùng phá hỏa mỏ than Khánh Hịa Giải pháp giúp giải nhược điểm tường chắn xây kiểu truyền thống dễ nứt vỡ, gây tổn thất gió, đặc biệt làm trào khí độc, khí cháy nổ từ khu vực cách ly vào hệ thống thơng gió chung mỏ ngồi triệt tiêu tượng tự cháy khu vực phá hỏa lò chợ, khu vực kết thúc khai thác than cịn sót lại gây Trong thời gian tới trước đòi hỏi kinh tế, bên cạnh toán tăng sản lượng, ngành than đứng trước vấn đề hiểm họa gặp phải q trình khai thác, có hiểm họa than tự cháy Việc sử dụng hỗn hợp tronước việc ngăn ngừa hiểm họa than tự cháy, cần nghiên cứu sâu để áp dụng phù hợp với điều kiện thực tế mỏ than hầm lị Việt Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình Biểu đồ biến đổi hàm lượng khí CO ngồi tường chắn KẾT LUẬN Giải pháp phòng chống hiểm họa cháy nội sinh mỏ cách sử dụng xỉ tro bay nhà máy điện áp dụng nhiều nước có cơng nghiệp khai thác mỏ tiên tiến giới từ đầu năm 80 kỷ trước Hỗn hợp tro nước sử dụng để chèn kín vùng phá hỏa, đường lị sau kết thúc khai thác xây dựng tường chắn cách ly khu vực kết 69 [1] ThS.Nguyến Tuấn Anh, KS.Trương Văn Mùi (2016).Công tác xây dựng tường chắn mỏ than hầm lò theo phương pháp Nhật Hội thảo khoa học ngành mỏ năm 2016 [2] Quyết định số 2958/QĐ-TKV việc ban hành “Quy định hướng dẫn xây mở tường chắn cách ly mỏ hầm lị thuộc Tập đồn Cơng nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam” [3] Trần Xuân Hà nnk Kỹ thuật an toàn lao động mỏ hầm lị - Hà nội 2002 [4].Vũ Đình Tiến Cơng nghệ Khai thác than Hầm lò - Hà Nội 2009 [5] Hoàng Văn Nghị, Phạm Đức Thang, Phạm Ngọc Huynh Kỹ thuật Thơng gió nước Quảng Ninh 2013 * HNKHCN Lần VI tháng 05/2020 ... chắn cách ly hỗn hợp tro- nước đường lò ngang lò nghiêng ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA VIỆC SỬ DỤNG XỈ TRO BAY TRONG VIỆC NGĂN NGỪA THAN TỰ CHÁY TẠI CÁC MỎ THAN HẦM LÒ VIỆT NAM Hiện tượng than tự cháy. .. mỏ than hầm lò Việt Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình Biểu đồ biến đổi hàm lượng khí CO ngồi tường chắn KẾT LUẬN Giải pháp phòng chống hiểm họa cháy nội sinh mỏ cách sử dụng xỉ tro bay nhà máy điện. .. hỗn hợp xỉ nhà máy điện chất thải tuyển từ nhà máy sàng tuyển mỏ Tỷ lệ nước với tro nhà máy điện định tới độ đặc hỗn hợp: Hình Hệ thống khai thác dọc theo đường phương phá hỏa đá vách với thơng