Ứng dụng mô hình Berliand đánh giá sự lan truyền ô nhiễm không khí Nhà máy Nhiệt điện Vĩnh Tân 4 mở rộng, Xã Vĩnh Tân, Huyện Tuy Phong, Tỉnh Bình Thuận

Ứng dụng mô hình Berliand đánh giá sự lan truyền ô nhiễm không khí Nhà máy Nhiệt điện Vĩnh Tân 4 mở rộng, Xã Vĩnh Tân, Huyện Tuy Phong, Tỉnh Bình Thuận” làm bài nghiên cứu ứng dụng mô hình hóa, để từ đây có thể tạo ra một tài liệu trực quan làm tiền đề để tạo nên các mô hình quản lý khí thải từ nhà máy phát thải ra môi trường không khí xung quanh từ đó nhằm nâng cao chất lượng không khí để người dân và thiên nghiên không bị ảnh hưởng bởi khói bụi từ nhà mát nhiệt điện Vĩnh Tân 4 mở rộng.

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỢT KHOA KHOA HỌC QUẢN LÍ TIỂU LUẬN MƠN HỌC BỘ MƠN: MƠ HÌNH HĨA MƠI TRƯỜNG NĂM HỌC 2021 – 2022 Bình Dương, 2021 ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA KHOA HỌC QUẢN LÍ Đề tài: Ứng dụng mơ hình Berliand đánh giá lan truyền nhiễm khơng khí Nhà máy Nhiệt điện Vĩnh Tân mở rộng, Xã Vĩnh Tân, Huyện Tuy Phong, Tỉnh Bình Thuận GVHD: ThS Nguyễn Huỳnh Ánh Tuyết SVTH: Nguyễn Lê Trung Dũng Lớp: D19MTKT01 MSSV: 1924403010190 Email: dungnguyen3301@gmail.com Bình Dương, 2021 MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG .iii DANH MỤC HÌNH iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan mơ hình Berliand 1.2 Tổng quan nhà máy .4 1.2.1 Vị trí địa lý trạng khu đất 1.2.2 Sản phẩm công suất sản xuất 1.2.3 Quy trình sản xuất 1.2.4 Nhu cầu nhiên liệu 1.2.5 Nhu cầu máy móc thiết bị 1.2.6 Tác động môi trường khơng khí 1.2.7 Giải pháp giảm thiểu nhiễm mơi trường khơng khí .7 1.3 Tổng quan điều kiện khí tượng mơi trường khu vực nghiên cứu 1.3.1 Điều kiện khí tượng CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nội dung nghiên cứu 2.1.1 Thu thập số liệu .9 2.1.2 Chạy mơ hình Berliand 10 2.1.3 Đánh giá lan truyền chất nhiễm khơng khí từ nhà máy 10 2.2 Phương pháp nghiên cứu 10 2.2.1 Phương pháp thu thập số liệu 10 2.2.2 Phương pháp mơ hình hóa 11 2.2.3 Phương pháp so sánh 13 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .15 3.1 Kết thu thập số liệu 15 3.1.1 Số liệu nguồn phát thải 15 3.1.2 Số liệu môi trường 15 3.2 Kết chạy mơ hình .15 3.2.1 Kết tính tốn thơng số trung gian mơ hình.15 3.2.2 Kết tính tốn lan truyền chất ô nhiễm 15 3.3 Đánh giá kết chạy mơ hình 20 3.4 Thảo luận 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Nhiệt độ khơng khí xung quanh khu vực nhà máy Đơn vị: oC Bảng Chất lượng khơng khí xung quanh Bảng Số liệu nguồn phát thải nhà máy .9 Bảng 2 Số liệu thông số phát thải .9 Bảng Tải lượng nồng độ chất ô nhiễm sau xử lý Bảng Đặc điểm gió khu vực nhà máy 10 Bảng Giá trị giới hạn thơng số khơng khí xung quanh .13 Bảng Nồng độ thông số ô nhiễm khí thải cơng nghệp nhiệt điện 14 Bảng Số liệu nguồn thải 15 Bảng Số liệu hàm lượng ô nhiễm 15 DANH MỤC HÌNH Hình 1 Bản đồ vệ tinh nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân mở rộng Hình Sơ đồ quy trình sản xuất điện nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân mở rộng Hình Biểu đồ mô lan truyền Bụi 21 Hình Biểu đồ mơ lan truyền NOx 21 Hình 3 Biểu đồ mơ lan truyền SO2 21 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Theo điều chỉnh Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011- 2020 có xét đến năm 2030 (Quy hoạch điện VII điều chỉnh), đến năm 2020, tổng công suất nhà máy nhiệt điện than khoảng 26.000 MW (chiếm 42,7% cơng suất nguồn tồn hệ thống), sản xuất khoảng 131 tỷ kWh (chiếm 49,3% sản lượng điện) Theo đó, từ 2011, hàng loạt nhà máy nhiệt điện than công suất lớn (600 - 1.200 MW) nước liên tục đưa vào vận hành Nhiệt điện than ngày khẳng định vai trò nguồn điện chủ lực, đảm bảo an ninh lượng quốc gia Cho đến nay, tổng kết năm 2019, tổng công suất điện nước đạt 54.880 MW, nhiệt điện than đạt 20.200 MW chiếm 36,1%, có giá trị cao sản xuất điện lượng Sản lượng nhiệt điện than phát chiếm 150 tỷ kWh tổng số 231 tỷ kWh điện năm Việt Nam Bởi lẽ, nhiệt điện than nguồn điện ổn định quanh năm, số lên tới 7.000 giờ/năm, thiếu điện nên gần thường xuyên vận hành tới 8.000 giờ/năm, chưa có nguồn điện đạt điều kỷ lục Để sản xuất đủ điện nhằm đáp ứng nhu cầu kinh tế, Việt Nam dựa nhiều vào nhà máy nhiệt điện chạy than Cùng với lượng phát thải lớn, nhà máy nhiệt điện than tác động nhiều mặt đến mơi trường sức khỏe người, nguy nhiễm khơng khí hữu Nhiều nghiên cứu cho thấy, khói thải từ nhà máy nhiệt điện than có thành phần bụi rắn, khí CO2, NO, SO2, HCl, NO2, N2O SO3 hầu hết có hại mơi trường Bụi phát thải từ ống khói thường có kích thước nhỏ, phát tán xa hàng chục km, có nguy thâm nhập vào đường hô hấp người Trong bụi chứa số kim loại độc hại chì, asen, đồng, kẽm… Khí thải nhà máy nhiệt điện than chứa axit SOx, NOx khí Clo, H 2S Các khí tác dụng với nước có khí tạo thành đám mây axit, ngưng tụ thành mưa axit làm hủy hoại đất đai, mùa màng, kết cấu kim loại, gây bệnh ngồi da bệnh đường hơ hấp…Bên cạnh đó, khí CO2, NOx có khói thải cịn tạo hiệu ứng nhà kính làm nhiệt độ trái đất tăng cao Nhiều nghiên cứu cho tượng trái đất nóng lên nhà máy nhiệt điện than thải chiếm tới 20% tổng số lượng CO thải vào khí Nếu tính thêm phát tán khí NOx, CH4 tác động hiệu ứng nhà kính sử dụng than vào khoảng 22% Từ vấn đề trên, em chọn đề tài “Ứng dụng mơ hình Berliand đánh giá lan truyền nhiễm khơng khí Nhà máy Nhiệt điện Vĩnh Tân mở rộng, Xã Vĩnh Tân, Huyện Tuy Phong, Tỉnh Bình Thuận” làm nghiên cứu ứng dụng mơ hình hóa, để từ tạo tài liệu trực quan làm tiền đề để tạo nên mơ hình quản lý khí thải từ nhà máy phát thải mơi trường khơng khí xung quanh từ nhằm nâng cao chất lượng khơng khí để người dân thiên nghiên khơng bị ảnh hưởng khói bụi từ nhà mát nhiệt điện Vĩnh Tân mở rộng Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá lan truyền khí thải nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân mở rộng cách ứng dụng mơ hình Berliand mơ q trình lan truyền khơng khí từ nguồn thải xác định Đối tượng nghiên cứu Mơi trường khơng khí nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân mở rộng mơi trường khơng khí xung quanh nhà máy Phạm vị nghiên cứu Địa điểm: Nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân mở rộng, Xã Vĩnh Tân, Huyện Tuy Phong, Tỉnh Bình Thuận Thời gian: 2014-2015 Ý nghĩa nghiên cứu Mơ hình lan truyền chất nhiễm ống khói thải nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân gây CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan mơ hình Berliand Mơ hình thống kê thủy động dựa lý thuyết nửa thứ ngun (cịn gọi mơ hình K) ba nhóm mơ hình khí theo phân loại tổ chức khí tượng giới Mơ hình trường phái khoa học Berliand (Nga) đứng đầu nghiên cứu áp dụng Liên Xơ Ở Việt Nam, mơ hình nghiên cứu triển khai từ năm 70 kỷ trước cho số cơng trình, dự án Mơ hình Berliand phù hợp cho việc áp dụng vào phạm vi ô nhiễm gần nguồn nguồn điểm cao Mơ hình Berliand xây dựng điều kiện sau thực hiện:  Công suất nguồn điểm phát thải liên tục coi trình dừng  Thành phần khuếch tán rối theo chiều gió nhỏ nhiều so với thành phần khuếch tán rối theo phương vng góc với chiều gió  Tốc độ thẳng đứng thường nhỏ so với tốc độ gió nên bỏ qua, trục z thường lấy chiều dương hướng lên trên, bụi nặng thành phần Vz tốc độ rơi hạt (dấu âm), cịn chất nhiễm khí bụi nhẹ Vz =  Bỏ qua tượng chuyển “pha” chất ô nhiễm không xét đến chất ô nhiễm bổ sung trình khuếch tán  Điều kiện ban đầu: Điều kiện ban đầu toán lan truyền chất nhiễm mơi trường khơng khí thiết lập sở định luật bảo toàn vật chất (t=0, x = 0, y = 0, z = H)  Điều kiện biên: Lớp khơng khí khảo sát thường giới hạn mặt đất, độ cao thường vô hạn hữu hạn tuỳ theo phân lớp khí Thơng thường điều kiện biên thiết lập cho hai trường hợp:  Điều kiện xa vô cùng: nồng độ chất ô nhiễm giảm dần xa vô tận  Điều kiện bề mặt trải dưới:  Nếu bề mặt trải có chứa nước (sơng, hồ, ao, biển ) khả hấp thụ chất ô nhiễm nước lớn nên nồng độ chất ô nhiễm mặt trải xem không  Nếu bề mặt trải khơ điều kiện phản xạ mặt trải lớn, dịng chất thải đến mặt trải bị phản xạ hồn tồn vào khí Các ký hiệu dùng mơ hình: ₋ C (x, y, z): Nồng độ chất ô nhiễm vị trí có tọa độ (x, y, z) ₋ D: đường kính miệng ống khói (m) ₋ R: bán kính miệng ống khói (m) ₋ h: chiều cao ống khói (m) ₋ Q/M: cơng suất nguồn thải chất ô nhiễm (g/s) ₋ L: lưu lượng khí thải (m3/s) ₋ ω0 –vận tốc khí khỏi miệng ống (m/s) ₋ Tb: nhiệt độ tạp chất khí khỏi miệng ống khói (K) ₋ v/u10: vận tốc gió (m/s) độ cao 10m ₋ u1: vận tốc gió (m/s) độ cao 1m ₋ T: nhiệt độ không khí xung quanh mặt đất (K) ₋ ΔT = Tb –T (hiệu nhiệt độ tạp chất khí khỏi miệng ống ₋ nhiệt độ khơng khí xung quanh) ₋ n: hệ số lưu ý biến đổi tốc độ gió theo độ cao n ₋ k0: Kích thước khuếch tán rối ngang (m) ₋ k1: hệ số khuếch tán rối đứng độ cao m so với mặt đất (m2/s) ₋ g: gia tốc trọng trường (=9,81 m/s2) ₋ ρp: khối lượng riêng hạt bụi (g/cm3), rp: bán kính hạt bụi (μm) 1.2 Tổng quan nhà máy 1.2.1 Vị trí địa lý trạng khu đất a Vị trí địa lý Nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân mở rộng nhà máy trung tâm điện lực Vĩnh Tân, xây dựng địa phận xã Vĩnh Tân, Tuy Phong, Bình Thuận Tọa độ đại lý tương đối: Kinh độ: 108048’00’’ 10 CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nội dung nghiên cứu 2.1.1 Thu thập số liệu Đề tài thu thập số liệu sau để phục vụ qua q trính tính tốn lan truyền khí thải mơ hình Berliand: - Số liệu nguồn phát thải nhà máy: Bảng Số liệu nguồn phát thải nhà máy Công suất (MW) 600 Nhiên liệu than tiêu thụ (tấn/h) 258,7 Số hoạt động năm (h/năm) 6500 Lưu lượng khí thải (Nm /s) 619 o Nhiệt độ khí thải ống khói ( C) 80 Đường kính ống khói (m) 6,4 Chiều cao ống khói (m) 210 % Sulfur than (%) 0,85 Độ tro than (%) 14 Chất bốc (%) >10 Bảng 2 Số liệu thông số phát thải Thông số Bụi NOx SO2 Tải lượng Tải lượng (tấn/h) (g/s) 10,14 2818 0,81 224,47 4,62 1312,31 Bảng Tải lượng nồng Thơng số Nồng độ tính tốn trước xử lý (mg/Nm3) Bụi NOx SO2 6891 455 2660 Tiêu chuẩn khí thải miệng ống khói (mg/Nm3) 170 553 425 Nồng độ QCVN (mg/Nm3) 22:2009/BTNMT 6891 170 455 553 2660 425 độ chất ô nhiễm sau xử lý Hiệu suất Hiệu suất Nồng độ Tải lượng khử yêu khử chọn sau xử lý phát thải cầu (%) (%) (mg/Nm3) sau xử lý (g/s) 97,2 84,2 99,13 65 90 50 160 204 24,52 49,38 97,6 - Số liệu điều kiện khí tượng khu vực xung quanh nhà máy: Nhiệt độ khơng khí xung quanh: 27,1oC Bảng Đặc điểm gió khu vực nhà máy Tháng Hướng gió Tần suất xuất chủ đạo gió 15 Tơc độ gió trung bình (m/s) 4-9 10-3 Tây Nam 6,1 14,4 Đơng Nam 12,6 Đông Bắc 19,9 15,4 Bắc 7,5 16,5 Tốc độ gió trung bình đo đạc trạm quan trắc: 3,1 m/s 2.1.2 Chạy mơ hình Berliand Xác định thông số để nhập liệu như: - Chiều cao ống khói - Đường kính miệng ống khói - Thời điểm chạy mơ hình tháng - Vận tốc khí thải khỏi miệng ống khói - Tải lượng chất nhiễm - Nhiệt độ khói thải - Nhiệt độ mơi trường - Vận tốc gió - Khoảng cách lan truyền tính từ miếng ống khói … 2.1.3 Đánh giá lan truyền chất nhiễm khơng khí từ nhà máy Sự lan truyền chất nhiễm q trình vận hành nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân mở rộng chủ yếu đến từ hoạt động đốt than dầu DO để tạo điện, nhà máy sử dụng hệ thống xử lý khói thải nhiễm cơng nghệ cao nên việc phát sinh ô nhiễm từ nhà máy không xảy 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp thu thập số liệu Tham khảo, tổng hợp tài liệu: - Báo cáo đánh giá tác động môi trường dự án Nhiệt điện Vĩnh Tân mở rộng, Xã Vĩnh Tân, Huyện Tuy Phong, Tỉnh Bình Thuận - Sách: Giáo trình mơ hình hóa mơi trường - Số liệu khí tượng từ trạm Phan Rang 2.2.2 Phương pháp mơ hình hóa 16 17 18 2.2.3 Phương pháp so sánh - QCVN 05:2013/BTNMT Bảng Giá trị giới hạn thơng số khơng khí xung quanh Đơn vị: Microgam mét khối TT - Thông số TB 1h TB 8h TB 24h SO2 350 125 CO 30.000 10.000 NO2 200 100 O3 200 120 Tổng bụi lơ lửng 300 200 Bụi PM10 150 Bụi PM2,5 50 Pb 1,5 Ghi chú: dấu (-) không quy định QCVN 22:2009/BTNMT 19 TB năm 50 40 100 50 25 0,5 Bảng Nồng độ thông số ô nhiễm khí thải cơng nghệp nhiệt điện STT Thơng số Bụi tổng NOx SO2 Nồng độ C (mg/Nm3) A B (theo nhiên liệu sử dụng) Than 400 200 1000 650 (với hàm lượng chất bốc >10% 1000 (với hàm lượng chất bốc ≤10%) 1500 500 20 Dầu 150 600 Khí 50 250 500 300 ... Đề tài: Ứng dụng mơ hình Berliand đánh giá lan truyền ô nhiễm không khí Nhà máy Nhiệt điện Vĩnh Tân mở rộng, Xã Vĩnh Tân, Huyện Tuy Phong, Tỉnh Bình Thuận GVHD: ThS Nguyễn Huỳnh Ánh Tuy? ??t SVTH:... khí nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân mở rộng mơi trường khơng khí xung quanh nhà máy Phạm vị nghiên cứu Địa điểm: Nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân mở rộng, Xã Vĩnh Tân, Huyện Tuy Phong, Tỉnh Bình Thuận. .. lượng ô nhiễm 15 DANH MỤC HÌNH Hình 1 Bản đồ vệ tinh nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân mở rộng Hình Sơ đồ quy trình sản xuất điện nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân mở rộng Hình Biểu đồ mô lan