Nghiên ứu đánh giá tiềm năng động lợi íh (co benefit) thu đượ đối với khí hậu và hất lượng không khí khi huyển đổi nhiên liệu ho hệ thống xe buýt ở hà nội

Chu trình s n xuả ất điện năng trong năm của các nhà máy .... Công ngh ệ lò hơi sử ụ d ng trong nhiệt điện đốt than ởViệt Nam Trong các nhà máy nhiệt điện đốt than, lò hơi là mộ ột b ph

Chuyên ngành: Công ngh m ệ ôi trườ ng

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

L ỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài luận văn thạ ỹc s khoa h c: “Nghiên cọ ứu xác đị nh h s ệ ố phát th i các ch t ô nhi m không khí cho m t s nhà máy nhi ả ấ ễ ộ ố ệt điện đố t than” là do tôi th c hi n v i s ự ệ ớ ự hướng d n cẫ ủa PGS.TS Nghiêm Trung Dũng Đây không phải

là b n sao chép c a b t k m t cá nhân, t ả ủ ấ ỳ ộ ổchức nào Các s u, k t qu trong luốliệ ế ả ận văn đều do tôi làm th c nghiự ệm, xác định và đánh giá

Tôi xin hoàn toàn ch u trách nhi m v nh ng nị ệ ề ữ ội dung mà tôi đã trình bày trong luận văn này

Hà Nội, ngày 15 tháng 03 năm 2013

H C VIÊN Ọ

n Th Thanh Th o

Thứ ba, tôi xin g i l i cử ờ ảm ơn tới trường Đại h c K thu t công nghi p Thái ọ ỹ ậ ệNguyên, nơi tôi đang công tác, đã tạo m i đi u ki n thu n l i cho tôi trong quá trình ọ ề ệ ậ ợ

học tập chương trình cao học

Thứ tư, tôi xin đượ ử ờ ảm ơn sâu sắ ớc g i l i c c t i các chuyên viên thu c trung ộtâm quan trắc môi trường và ki m soát ô nhi m công nghiể ễ ệp, Đạ ọi h c Bách khoa Hà

Nội đã nhi t tình giúp đệ ỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn

Cuối cùng và đặc bi t nhệ ất, tôi cũng xin được bày t lòng biỏ ết ơn đố ới v i gia đình tôi vì đã hết lòng ng h và chia s nhủ ộ ẻ ững khó khăn trong cuộc sống để tôi có thể hoàn thành luận văn này

H C VIÊN Ọ

n Th Thanh Th o

M Ụ C LỤ C

Lời cảm ơn……… … iii

Danh mục ch vi ữ ế ắ ………t t t vi

Danh mục bảng……… vii

Danh mục hình……… viii

M Ở ĐẦ U 1

1 Đặ ấn đềt v 1

2 M c tiêu nghiên c u 1ụ ứ 3 N i dung nghiên c u 2ộ ứ 4 Giới hạn ph m vi nghiên c u 2ạ ứ CHƯƠNG 1 NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN VI T NAM VÀ VỞ Ệ ẤN ĐỀ Ô NHI M Ễ KHÔNG KHÍ 3

1.1 Sơ lược v các nhà máy nhiề ệt điện đốt than Vi t Nam 3ở ệ 1.2 Công ngh ệ lò hơi sử ụ d ng trong nhiệt điện đốt than ở Việt Nam 7

1.2.1 Lò hơi than phun 7

1.2.2 Lò hơi tầng sôi tu n hoàn 10ầ 1.3 Gi i thi u v các nhà máy nghiên c u 12ớ ệ ề ứ 1.3.1 Nhà máy nhiệt điện Uông Bí 12

1.3.2 Nhà máy nhiệt điện Qu ng Ninh 14ả 1.3.3 Nhà máy nhiệt điện Cao Ng n 17ạ 1.3.4 Chu trình s n xuả ất điện năng trong năm của các nhà máy 19

CHƯƠNG 2 H S PHÁT TH I CÁC CH T Ô NHI M KHÔNG KHÍ 22Ệ Ố Ả Ấ Ễ VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH 22 2.1 Gi i thi u v h s phát th i 22ớ ệ ề ệ ố ả 2.1.1 Khái niệm hệ ố s phát th i 22ả 2.1.2 Ý nghĩa của vi c ệ xác định h s phát th i 22ệ ố ả 2.2 Phương pháp xác định h s phát th i 23ệ ố ả

2.3 Phương pháp quan trắc để xác định h s phát th i 24ệ ố ả 2.3.1 B i 24ụ

2.3.2 Các ch t ô nhiấ ễm dạng khí 28

CHƯƠNG 3 QUÁ TRÌNH TH C NGHI M 31 Ự Ệ 3.1 Thiết bị và vật tư 31

3.2 Thời điểm đo 32

3.3 Điể đom 32

3.4 Chu n b ẩ ịthiế ị đot b 35

3.5 Quá trình đo đạc 36

3.6 Tính toán k t qu 37ế ả 3.6.1 Nồng độ các chất ô nhiễm trong khí th i 37ả 3.6.2 Lượng các ch t ô nhi m th i ra ấ ễ ả trong quá trình đốt 37

3.6.3 H s phát th i 38ệ ố ả CHƯƠNG 4 K T QU VÀ TH O LU N 39 Ế Ả Ả Ậ 4.1 Nồng độcác chất ô nhi m trong khí th i 39ễ ả 4.2 Lượng các ch t ô nhi m th i ra trong quá trình t 42ấ ễ ả đố 4.3 H s phát th i 45 ệ ố ả KẾT LUẬN 52

TÀI LIỆU THAM KH O Ả PHỤ Ụ L C

DANH M Ụ C CH Ế Ữ VI T T T Ắ

CFB : Công nghệ lò hơi đốt tầng sôi tu n hoàn ầ

ESP : Thiết bị ắ l ng b i ụ tĩnh điện

EVN : Tổng Công ty Điệ ựn l c Việt Nam

IPCC : Ủy ban liên chính ph v biủ ề ến đổi khí h u ậ

NAEI : Cơ quan kiểm kê phát th i khí quy n qu c gia Anh ả ể ố

NL : Nhiên liệu

PC : Công nghệ lò hơi đốt than phun

TKV : Tập đoàn than khoáng sản Vi t Nam ệ

US EPA : Cục bả ệ môi trườo v ng M ỹ

WHO : T ổchức Y tế Thế ớ gi i

DANH M C B NG Ụ Ả

B ng 1.1 Các nhà máy nhiả ệt điện đốt than ởViệt Nam 4

B ng 1.2 H ng x ả ệthố ửlý khí thả ủa mộ ối c t s nhà máy nhiệt điện đốt than 6

B ng 1.3 Mả ột số thông s k ố ỹthuật của nhà máy nhiệt điện Uông Bí 13

B ng 1.4 Thành ph n cả ầ ủa than antraxit ở ỏ than Vàng Danh Quả m - ng Ninh 13

B ng 1.5 Mả ột số thông s k ố ỹthuật của nhà máy nhiệt điện Qu ng Ninh 15ả B ng 1.6 Thành ph n cả ầ ủa than antraxit Hòn Gai Quả- ng Ninh 15

B ng 1.7 Mả ột số thông s k ố ỹthuật của nhà máy nhiệt điện Qu ng Ninh 17ả B ng 1.8 Thành ph n than cả ầ ủa mỏ than Khánh Hòa 18

B ng 3.1 Thông s k ả ố ỹthuật của máy Drager MSI-PRO2 31

B ng 3.2 Thông s k ả ố ỹthuật của máy Kane May 9106 Quintox 32–

B ng 4.1 Nả ồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải của ba nhà máy nghiên c u 39ứ Bảng 4.2 Lượng các chất ô nhiễm thải ra trong quá trình đốt ủc a ba nhà máy nghiên c u 43ứ B ng 4.3 H s phát thả ệ ố ải các chất ô nhi m trong khí th i c a ba nhà máy nghiên c uễ ả ủ ứ 45

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Nguyên lý cấ ạ ủa lò hơi đốu t o c t than phun 9

Hình 1.2 Nguyên lý cấ ạ ủa lò hơi tầu t o c ng sôi tu n hoàn 11 ầHình 1.3 Sơ đồ ệ ố h th ng x lý khí th i t ử ả ừ lò hơi của nhà máy nhi t đi n Uông Bí 14 ệ ệHình 1.4 Sơ đồ mô ph ng h th ng x lý khí th i t ỏ ệ ố ử ả ừ lò hơi của nhà máy nhiệt điện

Quảng Ninh 17

Hình 1.5 Sơ đồ mô ph ng h th ng x lý khí th i t ỏ ệ ố ử ả ừ lò hơi của nhà máy nhiệt điện

Cao Ng n 19ạHình 1.6 Biểu đồ ợ lư ng than tiêu th trong s n xu t điụ ả ấ ện năng ừ năm 2009 đế t n

năm 2011 của nhà máy nhi t đi n Uông Bí 20 ệ ệHình 1.7 Biểu đồ lượ ng than tiêu th trong s n xuụ ả ất điện năngnăm 2010 và 2011

của nhà máy nhiệt điện Qu ng Ninh 20ảHình 1.8 Biểu đồ ợ lư ng than tiêu th trong s n xu t điụ ả ấ ện năng ừ năm 2009 đế t n

năm 2011 c a nhà máy nhi t đi n Cao Ng n 21 ủ ệ ệ ạHình 2.1 V ịtrí lấy m u trên ng khói 25ẫ ốHình 2.2 V ị trí 12 điểm lấy m u 26ẫHình 2.3 L y m u isokenetic và không isokenetic 26ấ ẫHình 2.4 Sơ đồ nguyên lý thiết bị ấ l y m u khí th i 30ẫ ảHình 3.1 Sơ đồ công ngh x lý khí thệ ử ải và các điểm quan tr c t i nhà máy nhi t ắ ạ ệ

máy nghiên cứu 44

Hình 4.2 Hệ phát th i CO c a các nhà máy trong nghiên c u này và m t số nghiên ả ủ ứ ộ

c u khác 48ứHình 4.3 Hệ phát th i SOả 2 của các nhà máy trong nghiên cứu này và một số nghiên

c u khác 49ứ

M Ở ĐẦ U

1 Đặ ấ t v n đ ề

Công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong s phát tri n kinh t xã h i c a mự ể ế ộ ủ ỗi

quốc gia, trong đó có ngành công nghiệp điện s d ng nhiên li u hóa th ch Than là ử ụ ệ ạ

m t nhiên li u ph biộ ệ ổ ến, tương đố ẻi r tiền để ả s n xu t và chuyấ ển đổi năng lượng Tuy nhiên, vi s d ng than s n xuệc ử ụ để ả ất trong các nhà máy điện làm phát sinh một lượng l n các ch t ô nhiớ ấ ễm không khí như bụi, CO, SO2, NOX….gâyra nhi u nh ề ảhưởng xấu đến s c khứ ỏe và môi trường s ng cố ủa con người Chính vì v y, vi c ậ ệđánh giá mức độ phát th i c a các ch t ô nhi m không khí t các nhà máy nhi t ả ủ ấ ễ ừ ệđiện đốt than là h t s c quan tr ng, góp ph n vào công tác qu n lý và ki m soát ô ế ứ ọ ầ ả ểnhiễm môi trường không khí M t trong nh ng công c ộ ữ ụ đánh giá mức độ phát thải đượ ử ục s d ng ph bi n hi n nay là h s phát th i ổ ế ệ ệ ố ả

Ở Vi t Nam, vi c nghiên cệ ệ ứu xác định h s phát th i c a các ch t ô nhi m ệ ố ả ủ ấ ễkhông khí còn r t h n ch và m i m , ch y u s d ng k t qu tham kh o t các ấ ạ ế ớ ẻ ủ ế ử ụ ế ả ả ừnước khác nên việc xác định mức độ ô nhiễm có độ chính xác không cao do không phù h p v i tình hình th c t c ợ ớ ự ế ụthể ở nước ta Xu t phát t nhu c u th c tiấ ừ ầ ự ễn đó, tác gi ả đã c ọn đề tài “Nghiên cứu xác địh nh h s phát th i các ch t ô nhi m không ệ ố ả ấ ễkhí cho một số nhà máy nhiệt điện đốt than”

Hy v ng r ng k t qu t tài này s góp ph n làm tiọ ằ ế ả ừ đề ẽ ầ ền đề cho quá trình xác

định b h s phát th i cho ngành nhiộ ệ ố ả ệt điện đốt than nói riêng và ngành công nghi p nói chung ệ để tính toán đượ ải lược t ng ch t ô nhi m không khí ph c v cho ấ ễ ụ ụcông tác quản lý môi trường ở nước ta Trên cơ sở đó, các nhà quản lý có th ể đưa ra các giải pháp tối ưu nhằm kiểm soát và qu n lý ch t lưả ấ ợng môi trường không khí

CHƯƠNG 1

1.1 S ơ lượ c về các nhà máy nhi ệt điện đố t than ở Việ t Nam

Theo tổng sơ đồ phát triển Điệ ựn l c Việt Nam giai đoạn 2006÷2025, tính đến năm 2010 tổng công suất các nhà máy điện nước ta là hơn 19.000 MW, trong đó thủy điện chi m 35,9%, nhiế ệt điện khí d u 34,6%, nhiầ ệt điện than 25,2%, điện mua ngoài chi m 4,3%.ế Trong hơn một th p k qua, nhu c u s dậ ỷ ầ ử ụng điện tăng trung bình kho ng 12% trên mả ột năm [11] Nhiệt điện đốt than ở Việt Nam có vai trò quan trọng trong cơ cấu s n xuả ất điện năng Ưu thế cơ bản của nhiệ ện đốt đi t than là giá than ổn định và có th c nh tranh v i các ngu n nhiên li u khác Nhể ạ ớ ồ ệ ững năm

gần đây, tỷ ng ngành nhitrọ ệt điện đốt than vẫn có xu hướng tăng dần

Các nhà máy nhiệt điện đốt than ởViệt Nam ph n l n thu c tầ ớ ộ ập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) ho c tặ ập đoàn than - khoáng s n Vi t Nam (TKV), m t ph n nh ả ệ ộ ầ ỏkhác thu c nhà máy s h u, tuy nhiên công suộ ở ữ ất thường nh (ví d : Nhà máy nhiỏ ụ ệt điện thuộc nhà máy đạm Hà B c có 4 t máy v i t ng công su t 36MW, nhà máy ắ ổ ớ ổ ấnhiệt điện thu c nhà máy gi y Bãi B ng có 2 t máy v i t ng công su t 32MW) ộ ấ ằ ổ ớ ổ ấ[11] Các nhà máy nhiệt điệ đốn t th t p trung ch y u an ậ ủ ế ởmiền B c, s d ng nhiên ắ ử ụliệu chính là than antraxit Qu ng Ninh, tiở ả ếp đó là than nâu ở Na Dương, Đầm Rì Đặc điểm v công su t, công ngh ề ấ ệ đốt, năm vận hành c a m t s nhà máy ủ ộ ốnhiệt điện đốt than t i Viạ ệt Nam được trình bày trong Bảng 1.1

B ng 1.1 ả Các nhà máy nhi ệ t đi ện đố t than ở Việt Nam

Tên nhà máy

Công suất thi ế t kế (MW)

Công nghệ

đố t

Hãng/nướ c chế ạ t o

Năm vận hành

Thuộc

s ở

h u ữ

Nguồn tham khảo Ninh Bình (Ninh Bình) 4x25

Than phun

Trung Quốc 1974 EVN

[9], [11]

Uông Bí (Qu ng Ninh)ả 2x55 Liên Xô cũ 1975 EVN

Uông Bí mở rộng (Quảng Ninh) 1x300 Trung Quốc 2009 EVN

Phả ạ L i 1 (Hải Dương ) 4x400 Liên Xô cũ 1983 EVN

Phả ạ L i 2 (Hải Dương) 2x300 Mitsu

(Nhật Bản) 2003 EVN

Quảng Ninh 1 (Qu ng Ninh)ả 2x300 Trung Quốc 2009 TKV

Quảng Ninh 2 (Qu ng Ninh)ả 2x300 Trung Quốc 2010 TKV

Na Dương(Lạng Sơn) 2x55

T ng ầsôi tuần hoàn

Trung Quốc 2004 TKV

Cao Ngạn (Thái Nguyên) 2x50 Trung Quốc 2006 TKV

Sơn Độ ng (Bắc Giang) 2x110 Trung Quốc 2008 TKV [9],

[12]

H i Phòng ả (Hải Phòng) 2x400 Trung Quốc 2008 EVN

C m Ph 1 ẩ ả (Quảng Ninh) 1x300 Trung Quốc 2009 TKV

C m Ph 2 ẩ ả (Quảng Ninh) 1x300 Trung Quốc 2010 TKV

M o Khê ạ (Qu ng Ninh)ả 2x220 Trung Quốc 2010 TKV

Theo d n c a tự kiế ủ ập đoàn điệ ựn l c EVN, trong nh ng ữ năm tới nhu c u tiêu ầthụ điện năng tăng khoảng 15% hàng năm, tỉ ệ ớ ốc độ tăng trưở l v i t ng GDP Để đáp

ứng nhu cầu điện năng cho phát triển đất nước, bên c nh vi c xây d ng thêm các ạ ệ ựnhà máy thủy điệ , phong điện, điện n h t nhân, v.v., thì nhiạ ệt điệ đốn t than đang được quan tâm hàng đầu Đến năm 2030, dự ế ổ ki n t ng công suất các nhà máy điện

s là khoẽ ảng 146.800 MW, trong đó thủy điện chi m 11,8%, thế ủy điện tích năng chiếm 3,9%, nhiệt điện than 51,6%, nhiệt điện khí dầu 18,5%, điện s dử ụng năng lượng tái tạo 9,4%, điện h t nhân và nh p khạ ậ ẩu 4,8% Do đó, trong tương lai các

nhà máy nhiệt điện đốt than v n s ẫ ẽ đóng vai trò chủ đạo trong cơ cấu s n xuả ất điện năng của Vi t Nam [13] ệ

Tuy nhiên, m t trái c a s phát tri n v s ặ ủ ự ể ề ố lượng các nhà máy nhiệt điện đốt than là những tác động xấu đến môi trường gây ra trong quá trình s n xuả ất điện bao

g m: khí th i, ti ng ồ ả ế ồn, nước th i, ch t th i rả ấ ả ắn Trong đó chất lượng môi trường không khí b ị ảnh hưởng b i nhi u ch t ô nhiở ề ấ ễm khác nhau như bụi, CO, SO2,

NOX, Mức độ phát th i các ch t ô nhi m này ph ả ấ ễ ụthuộc vào nhi u y u t ề ế ố như: loại nhiên li u s d ng, công ngh s d ng hay tuệ ử ụ ệ ử ụ ổi thọ ủ c a thiết bị,

M c dù, tình hình ô nhiặ ễm môi trường không khí t i các nhà máy nhiạ ệt điện đốt than này đã được c i thi n nhi u so vả ệ ề ới trước kia như mộ ố các nhà máy cũ t s được thay th và lế ắp đặt h th ng x lý bệ ố ử ụi tĩnh điện (ví d : nhà máy nhiụ ệt điện Ninh Bình, nhà máy nhiệt điện Uông Bí, nhà máy nhiệt điện Cao Ng n ), các nhà ạmáy mới được xây d ng có lự ắp đặt thiế ị ửt b x lý SO2(ví dụ: nhà máy nhiệt điện Sơn

Động, nhà máy nhiệt điện H i Phòng, nhà máy nhiả ệt điện Qu ng Ninh, ), tuy ảnhiên, quy mô các công trình x lý khí th i v n còn nh , vử ả ẫ ỏ ốn đầu tư cho công trình không cao, nhi u nhà máy có h ề ệthống đo ợlư ng các ch t ô nhiấ ễm nhưng đã bị ỏ h ng

ho c không còn hoặ ạt động gây khó khăn trong việc ki m soát ô nhiể ễm [12], [15], [16], [17] B ng 1.2 trình bày h ng x lý khí thả ệthố ử ải của một số nhà máy nhiệt điện

đốt than Vi t Nam ở ệ

B ng 1.2 H ng x ả ệ thố ử lý khí thả ủ i c a m t s nhà máy nhi ộ ố ệ t đi ện đố t than

Tên nhà máy Loạ i than s d ng Thi ử ụ lý bụi ế t bị ử x Thiết bị ử SO x lý

ESP (η=99 %) Không có

Na Dương Than nâu Dương (Lạng Sơn)ở ỏ m than Na Lọc bụi ki u túi ể

Sơn Độ ng ĐồThan nâu ở ỏng Rì (B c Giang) ắ m than (η=99%)ESP

Nguồn: [9 [11], ], [12]

Trong th i gian t i, ngành nhiờ ớ ệt điện nói chung và nhiệt điện đốt than nói riêng s vẽ ẫn tăng cao dần v s ề ố lượng, n u vế ấn đề gi m thi u khí th i t các nhà ả ể ả ừmáy trên không được quan tâm đúng mức thì tải lượng các khí độc h i s ạ ẽ tăng theo

t l ỷ ệ tương ứng, vì v y vi c nghiên c u các công ngh m i, tìm hiậ ệ ứ ệ ớ ểu sâu hơn về các

vấn đề liên quan t i nhiớ ệt điện đốt than là c n thi t, nh m mang l i hi u qu v kinh ầ ế ằ ạ ệ ả ề

t ếmà vẫ ả ệ ốt môi trườn b o v t ng

1.2 Công ngh ệ lò hơi sử ụ d ng trong nhi ệt điệ n đ ố t than ở Việ t Nam

Trong các nhà máy nhiệt điện đốt than, lò hơi là mộ ột b ph n quan tr ng trong ậ ọ

đó xảy ra quá trình đốt cháy nhiên li u, nhiệ ệt lượng t a ra t quá trình cháy s ỏ ừ ẽtruyền cho nước trong lò để ến nước thành hơi, làm quay tua bin, phụ ụ bi c v cho

việc sản xuất điện năng [8]

Các nhà máy điện đốt than t i Viạ ệt Nam đang hoạt động áp d ng 2 công ngh ụ ệ

lò hơi đốt than ph biổ ến đó là:

•Công nghệ đố t than phun

•Công nghệ đố t than t ng sôi ầ

Trong công ngh t than t ng sôi có 2 d ng chính là công ngh t than t ng ệ đố ầ ạ ệ đố ầsôi tu n hoàn và công ngh t than t ng sôi áp l ầ ệ đố ầ ực Hiện nay, các nhà máy nhiệt điệ đốn t than Viở ệt Nam thường s d ng hai lo i công ngh ử ụ ạ ệ lò hơi chủ ế y u công làngh ệ lò hơi than phun và công nghệ lò t ng sôi tu n hoàn ầ ầ còn lò hơi tầng sôi áp lực

là m t công ngh mộ ệ ới, đòi hỏ ỹi k thuậ ận hành cao và chi phí đầu tư lớt v n nên tính thương mạ hưa cao [3] Vì vậi c y, trong đề tài này tập trung ch y u vào 2 lo i lò ủ ế ạhơi: than phun và tầng sôi tu n hoàn ầ

1.2.1 Lò hơi than phun (PC) [3]

* Nguyên lý làm việc:

Nhiên liệu và không khí được qua vòi phun s 3 vào bu ng l a s 1, t o thành ố ồ ử ố ạ

h n h p cháy và ỗ ợ được đốt cháy trong bu ng l a, nhiồ ử ệt độ ng n l a có th t tọ ử ể đạ ới 1.900oC Nhiệt lượng t a ra khi nhiên li u cháy trong bu ng l a truyỏ ệ ồ ử ền cho nước trong các ng c a dàn ố ủ ống sinh hơi 2 làm cho nước tăng dần nhiệt độ đế n sôi, trong

ống s là h n hẽ ỗ ợp hơi nước H n hỗ ợp hơi nước trong ống sinh hơi 2 sẽ chuyển động

đi lên, tập trung vào bao hơi số 5 Trong bao hơi số 5, hơi bão hòa sẽ tách ra kh i ỏnước, nước ti p tế ục đi xuống theo ng xuố ống 4 đặt ngoài tường lò ng xuỐ ống được

n i vố ới ống lên b ng ằ ống góp dưới, nên nướ ạc l i sang ống sinh hơi số 2 để p ttiế ục

nh n nhiậ ệt Hơi bão hòa từ bao hơi số 5 s ẽ đi theo các ống dẫn hơi số 6 vào các ống

xo n c a b quá nhi t s 7 b quá nhi t, ắ ủ ộ ệ ố Ở ộ ệ hơi bão hòa chuyển động trong các ng ố

xo n s nh n nhi t t khói nóng chuyắ ẽ ậ ệ ừ ển động phía ngoài ống để ến thành hơi quá binhi t có nhiệ ệt độ cao hơn và đi vào ống góp để sang tuabin hơi ơi từH a bin v b tu ề ộquá nhiệt trung gian 8 để quá nhi t r i l i quay tr v ệ ồ ạ ở ềtua bin Ở đây, ống sinh hơi

s ố 2 đặt phía trong tường lò nên môi ch t trong ng nh n nhiấ ố ậ ệt và sinh hơi liên tục

do đó trong ống sinh hơi 2 là hỗ ợp hơi và nướ h c, còn ng xuố ống 4 đặt ngoài tường

lò nên môi chất trong ng 4 không nh n nhiố ậ ệt do đó trong ống 4 là nước

Nhiên liệu được phun vào và cháy lơ lửng trong bu ng l a Qúa trình cháy ồ ửnhiên li u x y ra trong bu ng lệ ả ồ ửa và đạt đến nhiệt độ ấ r t cao, t 1300ừ 0C đến

19000C, chính vì v y hi u qu ậ ệ ả trao đổi nhi t b c x a ng n l a và dàn ng sinh ệ ứ ạgiữ ọ ử ốhơi rất cao, lư ng nhi t dàn ợ ệ ống sinh hơi thu đượ ừc t ng n l a ọ ử là do trao đổi nhi t ệ

b c xứ ạ Để ấ h p thu có hi u qu nhiệ ả ệt lượng b c x c a ng n lứ ạ ủ ọ ửa, người ta b trí các ốdàn ống sinh hơi 2 xung quanh tường bu ng l ồ ửa

Khói ra kh i bu ng l a s ỏ ồ ử ẽ đi vào vào b quá nhiộ ệt Ở đây khói chuyển động ngoài ng truy n nhi t cho h n hố ề ệ ỗ ợp hơi nước chuyển động trong ng Khói ra khố ỏi

b quá nhi t có nhiộ ệ ệt độ còn cao, để ậ t n d ng ph n nhi t th a c a khói khi ra khụ ầ ệ ừ ủ ỏi

bộ quá nhi t, ệ ở phần sau nó người ta đặt thêm bộ hâm nước 9 và bộ sấy không khí 11

B ộ hâm nước có nhi m v gia nhiệ ụ ệt cho nước để nâng nhiệt độ ủa nướ c c ừt nhiệt độ ra kh i bình gia nhiỏ ệt lên đến nhiệt độ i và csô ấp vào bao hơi 5 Đây là giai đoạn đầu tiên c a quá trình c p nhiủ ấ ệt cho nước để ự th c hiện quá trình hóa hơi nước trong lò S có m t c a b ự ặ ủ ộ hâm nước s làm gi m t ng di n tích b mẽ ả ổ ệ ề ặt đố ủt c a lò

hơi và s d ng triử ụ ệt để hơn nhiệt lượng t a ra khi cháy nhiên li u, làm cho nhiỏ ệ ệt độkhói thoát ra kh i lò giỏ ảm xuống, tăng hiệu suất của lò

Không khí l nh t ngoài trạ ừ ời được qu t gió hút vào và th i qua b s y không ạ ổ ộ ấkhí 11 b s y, không khí nh n nhi t c a khói, nhiỞ ộ ấ ậ ệ ủ ệt độ được nâng t nhiừ ệt độmôi trường đến nhiệt độ yêu cầu và được đưa vào vòi phun số 1 để cung c p cho ấ

quá trình đốt cháy nhiên li u Khói s ệ ẽ đi qua hệ th ng x lý bố ử ụi tĩnh điện r i ra ồngoài qua ng khói ố

Hình 1.1 Nguyên lý cấ ạ ủ u t o c a lò hơi đố t than phun 1- Buồng đốt; 2 - Dàn ng sinh ố hơi; 3 -Vòi phun nhiên li u và không khí; ệ 4- Ống nướ c xu ng; 5- ố Bao hơi; 6 Ố - ng d ẫn hơi trên trầ n; 7-B quá nhi ộ ệt hơi; 8-B quá nhi ộ ệt trung gian hơi; 9 ộ hâm nướ -B c; 10 Khoả - ng tr ống để ệ v sinh và

s a ch a; 11-B s y không khí ( ử ữ ộ ấ Nguồ n: [3])

* Ưu điể m c ủa lò hơi đố t than phun:

- Đạ ến đột đ kinh t r t cao ế ấ ở các lò hơi công suất lớn

- Có nhi u kinh nghi m trong ch tề ệ ế ạo cũng như vận hành, là lo i công ngh ạ ệtruyền thống được áp d ng rụ ất phổ ế bi n

- Giá thành r v i lò l p sôi có cùng công su ẻso ớ ớ ất

* H n ch ạ ế đố i củ lò hơi đốt than phun: a

- Thời gian lưu lạ ủ ại c a h t than trong bu ng l a không dài nên than cồ ử ần được nghi n mề ịn để tăng diện tích ti p xúc gi a không khí và than Vì v y, ph i trang b ế ữ ậ ả ị

h ng nghi n than ệthố ề phứ ạp, giá thành cao và tiêu hao điện năng lớn Lò hơi phải c ttrang bị ệ ố h th ng vòi phun có thiết kế và v n hành ph c tạp ậ ứ

- Nhiệt độ gió c p hai c n phấ ầ ải cao để ậ v n chuyển, đốt cháy than đảm b o quá ảtrình cháy than trong bu ng l a nhanh và ồ ử ổn định, vì v y có th c n trang b h ậ ể ầ ị ệthống s y không khí hai c p ấ ấ

- Khí SO2 sinh ra do quá trình cháy than không th x lý ngay trong bu ng lể ử ồ ửa Thông thường, m t h th ng kh ộ ệ ố ử lưu huỳnh cần đượ ắp đặt trên đườc l ng khói sau

buồng đốt làm tăng chi phí đầu tư, chi phí vận hành và bảo dưỡng

- Phát th i khí NOx mả ở ức cao nên các lò hơi kiểu than phun ph i áp d ng các ả ụthi t bế ị ử x lý NOxđắt tiền

1.2.2 Lò hơi tầng sôi tu n hoàn (CFB) ầ [3]

Lò hơi tầng sôi tuần hoàn được phát tri n t nhể ừ ững năm 70 của th k trư c ế ỷ ớCông ngh này gệ ần như công nghệ đố t than phun S khác biự ệt là than đốt trong lò

tầng sôi có kích thướ ớn hơn và được đốc l t cùng ch t h p th ấ ấ ụ lưu huỳnh (đá vôi) trong bu ng l a, hồ ử ạt than được tu n hoàn trong bu ng l a cho tầ ồ ử ới khi đủ nh Hai ỏ

ưu điểm quyết định đến s l a ch n công ngh ự ự ọ ệ lò hơi tầng sôi tu n hoàn áp d ng ầ ụvào lò hơi nhà máy nhiệt điện đốt than là: (1) đốt cháy hi u qu các lo i nhiên li u ệ ả ạ ệ

x u và (2) có th gi m phát th i các khí thấ ể ả ả ải độc hại như NOX, SO2 trong quá trình cháy mà không cần trang b ịcác thiết bị ử lý đắt tiề x n

* Nguyên lý làm vi ệ c:

Tốc độ khí trong buồng đố ủa lò hơi tầt c ng sôi tu n hoàn l n Vì tầ ớ ốc độ dòng cao nên h n hỗ ợp đậm đặc các h t r n (nhiên liạ ắ ệu, đá vôi và tro) được cu n theo ốdòng khói và qua bu ng l Thồ ửa ời gian lưu lại của các h t r n có th lên t i vài phút ạ ắ ể ớtrong bu ng lồ ửa Trong kho ng thả ời gian lưu lại này c a các h t r n, các h t nhiên ủ ạ ắ ạ

liệu s ế ụẽti p t c cháy trong buồng đốt

Nhiên li u gi m dệ ả ần kích thước hạt trong khi cháy, được hòa tr n k v i bộ ỹ ớ ột

đá vôi và đạt được m t l p m cân b ng Thộ ớ đệ ằ ời gian lưu lại trong bu ng l a kéo dài ồ ử

k t h p v i c h t nh làm cho tế ợ ớ ỡ ạ ỏ ốc độ kh ử lưu huỳnh tốt hơn, tốn ít đá vôi hơn so

với buồng đốt tầng sôi ki u b ể ọt

Không có chiều cao xác định cho lớp đệm trong lò hơi tầng sôi tu n hoàn Mầ ật

độcác t lhạ ớp đệm tu n hoàn s ầ ẽ thay đổi tùy theo trọng lượng c a các h t và chi u ủ ạ ề

cao bu ng l a Các h t n ng l i vùng thồ ử ạ ặ ở ạ ấp hơn của buồng đốt Khi các h t phân ạtán đủ ớn chúng đượ l c mang ra ngoài vòng tuần hoàn nóng (ra ngoài đường tu n ầhoàn) b i khói thở ải và ẽ ạs t o tro bay

Hình 1.2 Nguyên lý cấ ạ ủa lò hơi tầ u t o c ng sôi tu n hoàn (Ngu n: [3]) ầ ồ

* Ưu điể m c ủa lò hơi tầ ng sôi tu n hoàn: ầ

- Thích ng v i nhi u lo i than, k c nh ng loứ ớ ề ạ ể ả ữ ại than có hàm lượng tro cao, hàm lượng lưu huỳnh cao mà vẫn đảm b o các tiêu chu n v ả ẩ ề môi trường Tr ng thái ạsôi là điều ki n tệ ốt để các nguyên li u cháy ki t ệ ệ

- Khả năng đốt được nhi u lo i nhiên li u khác nhau s ề ạ ệ ẽ cho phép lò hơi thích nghi được v i nhớ ững thay đổi v ngu n và giá c nhiên li uề ồ ả ệ Kích thước h t than ạ

l n nên chi phí cho quá trình nghi n và h ng nghi n nh ớ ề ệthố ề ỏ

- Lượng NOX và SOX phát th i trong quá trình cháy có th ả ể được kh ng ch ố ế

hi u qu Nhiệ ả ệt độbuồng l kh ng ch trong ph m vi kho ng 800-900ửa ố ế ạ ả 0C, vì vậy

Quạt gió cấp 2 Quạt khói

Hơi nước áp suấ t &

Nước từ tuabin sang

bột than Ngoài ra, trong quá trình đốt có th cho tr c tiể ự ếp đá vôi vào nên có th kh ể ửđược hi u qu SOệ ả X trong quá trình cháy

* Nhượ c đi ể m c ủa lò hơi tầ ng sôi tu n hoàn: ầ

- Tiêu tốn điện năng do hệ ng phân ly tu n hoàn ph c tthố ầ ứ ạp, điệ ựn t dùng cho

bản thân lò tăng dẫn đến chi phí vận hành tăng

- Mài mòn và ăn mòn: Do v n t c trong l p sôi cao, nậ ố ớ ồng độ ạ h t ch t r n cao ấ ắgây nên hiện tượng mài mòn và ăn mòn bề ặ m t truyền nhi t ệ

- Kinh nghiệm vận hành ít, chưa phổ ế ở Việt Nam bi n

1.3 Gi i thi ớ ệ u về các nhà máy nghiên c ứ u

M m nhà máy nhiỗi ột ệt điện đốt than có mức độ phát th i các ch t ô nhiả ấ ễm khác nhau tùy thu c vào công ngh s d ng, lo i than s d ng, h ng x lý khí ộ ệ ử ụ ạ ử ụ ệthố ử

th i,ả s ố năm vận hành, Vì v y, trong nghiên c u này, tác gi l a ch n ba nhà máy ậ ứ ả ự ọ

là nhà máy nhiệt điện Uông Bí, nhà máy nhiệt điện Qu ng Ninh và nhà máy nhiả ệt điện Cao Ng n là nh ng nhà máy có s khác bi t nhau v công ngh , loạ ữ ự ệ ề ệ ại than đốt cũng như hệ ố th ng x lý khí th i có th thử ả để ể ấy rõ đượ ảnh hưởc ng c a các y u t ủ ế ốtrên đến vi c phát th i các chấệ ả t ô nhi m.ễ C ụ ể như sau:th

1.3.1 Nhà máy nhiệt điện Uông Bí [15]

Nhà máy nhiệt điện Uông Bí nằm ở phía Nam th xã Uông Bí, trên trị ục đường

18 thuộc địa ph n n i th c a th xã T ng diậ ộ ị ủ ị ổ ện tích đất do nhà máy qu n lý là ả320.324m2, nằm giáp ba phường: Quang Trung, Bắc Sơn và Trưng Vương

* Công ngh ệ

Nhà máy nhiệt điện Uông Bí do Liên Xô cũ thiế ế ắp đặt k l t, có công su t 110 ấ

MW đi vào hoạt động t ừ năm 1977 Dây chuy n g m 2 t ề ồ ổmáy 1 và 2: Tổ máy 1

g m 2 ồ lò hơi đố t than phun llà ò hơi 5 và lò hơi 6 ổ máy 2 có 2 lò hơi đố; T t than phun là lò hơi 7 và 8, công su t m i t ấ ỗ ổmáy là 110 MW B n ố lò hơi đều đượ ắc l p

đặt thi t b l ng bế ị ắ ụi tĩnh điện Khí th i sau khi qua l ng bả đi ắ ụi tĩnh điện đượ ậc t p trung và th i qua 1 ng khói cao 100m vả ố ới đường kính trong của miệng th i 4 ả m

Một số thông s k ố ỹthuật của nhà máy được trình bày trong B ng 1.3 ả

B ng 1.3 M ả ộ t số thông s k ố ỹ thuậ ủ t c a nhà máy nhi ệ t đi ệ n Uông Bí

Lượng than tiêu th trung bình ụ T n/h.lò ấ 16,4

+ Dầu FO: dùng để khởi động lò hơi (khi than có thể ự t cháy thì van dầu được đóng lại), hoặc đốt kèm khi lò hơi bị ự ố (như than cấp không đủ s c thì có th b ể ổsung dầu để đả m bảo nhi t đ ệ ộlò)

kh i c a lò s qua 2 b s y không khí, tiỏ ử ẽ ộ ấ ếp đó đi qua bộ hâm nước và 1 b s y ộ ấkhông khí cu i cùng Quá trình này s làm cho khói h nhiố ẽ ạ ệt độxuống 1 cách đáng

kể Khói sau khi được gi m nhiả ệt độ ẽ được đi qua bộ s phậ ắn l ng bụi tĩnh điện, khói

lò đi qua vùng không gian giữa 2 điện cực, được ion hóa và gi l i các b n c c ữ ạ ở ả ự

âm, còn lại là không khí đã hết muội than đi qua Muội than rơi xuống s ẽ được tích

t t i các ph u c a lụ ạ ễ ủ ắng ụi tĩnh điệ b n, khi các muội than được đầy lên m t m c nhộ ứ ất

định s ẽ được đổ xu ng xe t i b i h th ng van lố ả ở ệ ố ật Như vậy, khói sau khi đi qua bộ

l ng bắ ụi tĩnh điện s ẽloại đượ ầ ế ục h u h t b i muội than Lượng khí này được thoát ra ngoài qua ng khói ố

Hình 1.3 Sơ đồ ệ ố h th ng x lý khí th i t ử ả ừ lò hơi củ a nhà máy nhi ệt điệ n Uông Bí

1.3.2 Nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh[16]

Nhà máy nhiệt điện Qu ng Ninh n m t iả ằ ạ phường Hà Khánh, thành ph H ố ạLong, tỉnh Qu ng Ninh ả

Lò hơi than

ắ ụi tĩnh điệ n (ESP) Ống khói

Than

thải Khí

* Công ngh : ệ

Nhà máy nhiệt điện Qu ng Ninh mả ới đi vào hoạt động t ừ năm 2009, do Trung Quốc thi t k lế ế ắp đặt, g m 2 t máy, m i t máy có công su t 300 MW Nhà máy ồ ổ ỗ ổ ấ

s d ng công ngh ử ụ ệ lò hơi than phun, có lắp đặt thi t b l ng bế ị ắ ụi tĩnh điện và thi t b ế ị

x ửlý SO2 Khí th i sau khi ra khả ỏi lò hơi sẽ qua l ng bắ ụi tĩnh điện và thiết bị

x lý SOử 2 r i th i qua 1 ng khói cao 150m vồ ả ố ới đường kính trong của miệng th i 3 ả

m M t sộ ố thông s k ậ ổố ỹthu t t máy 1 của nhà máy được trình bày trong B ng 1.5 ả

B ng 1.5 M ả ộ t số thông s k ố ỹ thuậ ủ t c a nhà máy nhi ệ t đi ệ n Qu ng Ninh ả

Lượng than tiêu th trung bình ụ T n/h.lò ấ 106,8

Độ ẩ m % 6,5

Nguồn: [ ] 16

+ D u FO: ầ cũng giống như nhà máy nhiệt điện Uông Bí, dầu FO được s ử

d ng nhà máy nhiụ ở ệt điện Quảng Ninh dùng để khởi động lò hơi hoặc đốt kèm khi

lò hơi bị ự ố s c

* H ng x lý khí th i ệ thố ử ả

Nhà máy có lắp đặt thi t b lế ị ắng ụi tĩnh điệ b n Ngoài ra, nhà máy còn trang b ị

h ng x lý SOệthố ử 2sau khi đố dùng đá vôi Tuy nhiên, nhà máy chưa có hệt ( ) ng thố

x lý NOử X Nhà máy có thiế ế ệ thốt k h ng ki m tra khói thể ải đặt trong đường khói, tuy nhiên, h ệthống này đang trong tình trạng hư hỏng và không th hoể ạt động C ụthể như sau:

H ng l ng b ệ thố ắ ụ i tĩnh điệ H ng x lý b n: ệthố ử ụi tĩnh điện c a nhà máy nhiủ ệt điện Qu ng Ninh có c u t o và nguyên lý hoả ấ ạ ạt động gi ng v i h th ng x lý b i ố ớ ệ ố ử ụtĩnh điện c a nhà máy nhiủ ệt điện Uông Bí

H ng x lý SO ệ thố ử 2 sau khi đố t (dùng đá vôi): Thiế ị được đặt b t sau b l ng ộ ắ

bụi tĩnh điệ và đượn c thi t k ế ế dướ ại d ng tháp phun, ch t kh ấ ử được dùng là đá vôi

Lớp bùn đá vôi được phun t trên xu ng b ng các ừ ố ằ ống phun có đường kính kho ng ả

2 mm M t b ộ ể được b ốtrí ở ần dướ ủ ộ ấ ph i c a b h p th thu gom ch t kh l i Khí ụ để ấ ử ạ

SO2được hấp th ụ theo phương trình sau:

SO2 + CaCO3 +1/2H2O → CaSO3.1/2 H2O + CO2

SO2 + CaCO3 1/2O+ 2 2H+ 2O CaSO→ 4.2 H2O + CO2

Lúc đầu SO2được h p th (hòa tan) vào chấ ụ ất lỏng (dạng bùn), sau đó nó sẽ tác

d ng v i ch t trung hòa, không khí t o thành th ch cao S n phụ ớ ấ để ạ ạ ả ẩm đượ ạc t o ra trong b h p th ộ ấ ụchủ ế y u là th ch cao và m t ít CaSOạ ộ 3 và CaCO3chưa tác dụng hết

và nằm trong pha nước ộ ử lý lưu huỳ B x nh tiêu th kho ng 1 ÷ 2% sụ ả ản lượng điện

của nhà máy

Hình 1.4 Sơ đồ mô ph ng h th ng x lý khí th i t ỏ ệ ố ử ả ừ lò hơi ủ c a nhà máy nhi t đi n ệ ệ

Quả ng Ninh (Ngu n:[16]) ồ

1.3.3 Nhà máy nhiệt điện Cao Ngạn [17]

Nhà máy nhiệ ệt đi n Cao Ng n n m tạạ ằ i phường Quán Tri u, TP Thái Nguyên ề

B ng 1.7 M ả ột số thông s k ố ỹ thuậ ủ t c a nhà máy nhi ệ t đi ệ n Cao Ng n ạ

Lượng than tiêu th trung bình ụ T n/h.lò ấ 34,6

L ng b ắ ụi tĩnh điệ n (ESP)

Khí thải

+ D u FO: Ngu n d u FO cung c p cho các nhà máy nhiầ ồ ầ ấ ệt điện Cao Ng n ạ là

t ừ Công ty xăng dầu Bắc Thái với nhiệt trị cháy ≥ 10.000 kcal/kg

+ Đá vôi: Do đặc tính than cung cấp cho nhà máy có hàm lượng lưu hu nh cao ỳnên s sinh ra nhi u khí SOẽ ề 2 khi đốt trong lò hơi Nhà máy sử ụ d ng công ngh lò ệhơi đốt than t ng sôi tu n hoàn, h n h p bầ ầ ỗ ợ ột than và đá vôi sẽ được phun vào lò trong quá trình đốt để ả gi m phát th i SOả 2 Đá vôi cấp cho nhà máy được khai thác

t m ừ ỏ đá vôi Khánh Hoà (tỉnh Thái Nguyên)

* H ng x lý khí th i ệ thố ử ả

Nhà máy có lắp đặ ộ ắt b l ng bụi tĩnh điệ ởn mỗi lò hơi giống như ở nhà máy nhiệt điện Uông Bí và nhà máy nhiệt điện Qu ng Ninh Nhà máy s d ng công ả ử ụngh t ng sôi tu n hoàn là lo i công ngh lệ ầ ầ ạ ệ ò hơi có th t than v i hi u suể đố ớ ệ ất đốt cháy cao, than cháy ki tệ , lượng SO2 và NOX phát ra t ừ quá trình đốt than được h n ạchế ấ r t nhi u do nhiề ệt độ bu ng l a th p (kho ng 850ồ ử ấ ả 0C) Việ ử ục s d ng công ngh ệ

lò hơi tầng sôi tu n hoàn s ầ ẽ mang đến hi u qu tệ ả ốt hơn nhi u v ề ề môi trường so v i ớ

công ngh ệ lò hơi đố t than phun, b i kh ở ả năng khử lưu huỳnh trong khói th i bả ằng

việc đốt kèm đá vôi trong buồng đốt

Hình 1.5 Sơ đồ mô ph ng h th ng x lý khí th i t ỏ ệ ố ử ả ừ lò hơi ủ c a nhà máy

nhi ệ t đi ệ n Cao Ng n (Ngu n:[17]) ạ ồ

1.3.4 Chu trình s n xuả ấ t đi ện năng trong năm c a các nhà máy ủ

Xét tình hình s n xu cả ất ủa các nhà máy nghiên cứu: đối với nhà máy nhiệt điện Uông Bí và nhiệt điện Cao Ng n s ạ ốliệu đượ ấc l y trong ba năm (từ năm 2009 đến năm 2011) riêng đố ớ, i v i nhà máy nhiệt điện Qu ng Ninh do ả năm 2009 đang trong giai đoạn ch y th nghi m, t ạ ử ệ ừ tháng 1 đến tháng 4 năm 2010 nhà máy này l i x y ra ạ ả

s c khiự ố ến lò hơi ngừng hoạt động, đến tháng 5 năm 2010 mới đi vào hoạt động bình thường, do đó, số ệ li u tình hình s n xu t c a nhà ả ấ ủ máy này được thu th p t ậ ừtháng 5/2011 Vì lượng điện s n xu t ra t l thu n vả ấ ỷ ệ ậ ới lượng than tiêu th nên trên ụcác biểu đồ hi n ng than tiêu th (s chỉ thể ệ lượ ụ ốliệu lượng điệ ản s n xuất ra và lượng than tiêu th hàng tháng cụ ủa ba nhà máy được trình bày trong ph n ph l c 2, 3, 4)ầ ụ ụ

C ng than tiêu th c a ba nhà máy ụthể lượ ụ ủ trong 3 năm như sau:

- Nhà máy nhiệ ệt đi n Uông Bí:

+ Các tháng có lượng than tiêu th ụ cao trong năm là các tháng c a quý 1 (t ủ ừtháng 1 đến tháng 3) và quý 4 (t ừ tháng 10 đến tháng 12) - ng bình khotru ảng 47.216 t n/tháng ấ ở năm 2009; khoảng 48.768 t n/tháng ấ ở năm 2010 và kho ng ả47.902 t n/tháng ấ ở năm 2011

+ Các tháng có lượng than tiêu th ụít trong năm là: ừ tháng 5 đế t n tháng 9 - trung bình kho ng 33.446 t n/tháng ả ấ ở năm 2009, kho ng 38.108 t nả ấ /tháng ở năm

2010 và 33.105 t n/tháng ấ ở năm 2011

Than

Đá vôi

Lò hơi ầ t ng sôi tuần hoàn

Khí thải

L ng b ắ ụi tĩnh điệ n (ESP)

Ố ng khói

Khí thải

Khí thải

bay

Hình 1.6 Biểu đồ ợ lư ng than tiêu th trong s n xu t đi ụ ả ấ ện năng ừ năm 2009 t

đến năm 2011 ủ c a nhà máy nhi ệt điệ n Uông Bí

- Nhà máy nhiệ ệt đi n Qu ng Ninh: ả

+ Các tháng có lượng than tiêu th ụ cao trong năm là các tháng c a quý 1 (t ủ ừtháng 1 đến tháng 3) và quý 2 (t ừ tháng 10 đến tháng 12) - trung bình kho ng ả75.542 t n/tháng ấ ở năm 2010 và 74.706 t n/tháng ấ ở năm 2011

+ Các tháng có lượng than tiêu th ụít trong năm là: ừ t tháng 5 n tháng 9 - đếtrung bình khoảng 61.254 t n/tháng ấ ở năm 2010 và 61.239 t n/tháng ấ ở năm 2011

Hình 1.7 Biểu đồ ợ lư ng than tiêu th trong s n xu t ụ ả ấ điện năng

năm 2010 và năm 2011 củ a nhà máy nhi ệt điệ n Qu ng Ninh ả

- Nhà máy nh ệ ệi t đi n Cao Ng n: ạ

+ Các tháng có lượng than tiêu th ụ cao trong năm là các tháng c a quý 1 (t ủ ừtháng 1 đến tháng 3) và quý 2 (t ừ tháng 10 đến tháng 12) - trung bình kho ng ả55.444 t n/tháng ấ ở năm 2009, kho ng 54.012 t n/tháng ả ấ ở năm 2010 và 58.327

t nấ /tháng ở năm 2011

+ Các tháng s n xu t ít ả ấ trong năm là: ừ tháng 5 đế t n tháng 9 - trung bình kho ng 29.287 t n/tháng ả ấ ở năm 2009, kho ng 37.998 t n/tháng ả ấ ở năm 2010 và 33.967 t n/tháng ấ ở năm 2011

Hình 1.8 Biểu đồ ợ lư ng than tiêu th trong s n xu t đi ụ ả ấ ện năng

t ừ năm 2009 đến năm 2011 ủ c a nhà máy nhi ệ t đi ệ n Cao Ng n ạ

Nhận xét: Thông qua lượng than tiêu th ụ trong 3 năm của các nhà máy nhiệt điện trong nghiên c u này, có th th y, các nhà máy nhiứ ể ấ ệt điện có chu trình s n xu t ả ấtương đố ổ địi n nh và gi ng nhau ố ở các năm ụC thể: vào mùa mưa (ở mi n B c ề ắthường là t ừ đầu tháng 5 đến tháng 9), do lượng nước nhi u, nên t ề ừ tháng 5 đến tháng 9, các nhà máy thủy điện được huy động v n hành tậ ối đa công suất, vì vậy, các nhà máy nhiệt điện s h n ch s n xuẽ ạ ế ả ất điện hơn so với mùa khô (các tháng ủa cquý 1 và quý 4 )

Khí th sinh ra t ải ừ quá trình đốt nhiên li u tệ ại lò hơi của các nhà máy nhiệt điện có th gây ể ảnh hưởng không t t t i s c khố ớ ứ ỏe và môi trường của con người Chính vì v y, viậ ệc tính toán, đánh giá mức độ phát th i c a chúng là h t s c cả ủ ế ứ ần thiết Vi c tính toán mệ ức độ phát th i có nhiả ều cách khác nhau, trong đó có phương pháp xác định h s phát th i ệ ố ả

2.1.2 Ý nghĩa của việc xác định ệ ốh s phát th i ả

H s phát th i c a các ch t ô nhiệ ố ả ủ ấ ễm là cơ ở để ước tính lượs ng phát th - mải ột thông tin cho qu n lý chả ất lượng môi trường không khí Khi thi u thông tin v ế ềngu n c , vi c s d ng h s phát th i là c n thi t Tuy nhiên, h s phát thồ ụthể ệ ử ụ ệ ố ả ầ ế ệ ố ải chỉ có độ chính xác cao khi ước tính lượng phát th i trung bình trong th i gian dài ả ờ

S phát th i ng n hự ả ắ ạn thường b ị thay đổi đáng kể ở ự dao động trong điề b i s u kiện

s n xu tả ấ , điều ki n bên ngoài, Chính vì v y, s d ng h s phát th i cho phát thệ ậ ử ụ ệ ố ả ải

ng n h n ho c phát thắ ạ ặ ải không điển hình khác s cho k t qu chính xác không ẽ ế ả độcao [22 ]

n nay, có ba ngu n h s phát th d ng ph bi n là:

Tài li u AP-42 c a C c b o v ệ ủ ụ ả ệ môi trường M : T ng h p v h s phát th i ô ỹ ổ ợ ề ệ ố ảnhiễm không khí, được xu t b n t ấ ả ừ năm 1972 như là một tài li u chính th ng v ệ ố ềthông tin h s phát th i Nó bao g m h s phát th i và thông tin các quá trình cệ ố ả ồ ệ ố ả ủa hơn 200 nguồn ô nhiễm không khí Sau đó EPA xuấ ảt b n thêm ph ụ trương và cập

nh t thêm thông tin trong t p 1, nguậ ậ ồn điểm tĩnh và nguồn m t vào l n xu t b n lặ ầ ấ ả ần thứ 5 (1995) Tài li u này gệ ồm 15 chương với các ngu n ô nhi m không khí khác ồ ễnhau [21]

Tài li u c a t ệ ủ ổ chức y t giế thế ới (WHO) để đánh giá các nguồn ô nhiễm không khí, nước và đất: Hướng d n k thu t ki m kê nhanh các ngu n th i và cách ẫ ỹ ậ ể ồ ả

s dử ụng để xây d ng các chiự ến lược kiểm soát môi trường, phần 1: kĩ thuật ki m kê ểnhanh ô nhiễm môi trường, năm 1993 Tài liệu này cung cấp tương đối đầy đủ ệ ố h s phát th i c a các ch t ô nhiả ủ ấ ễm không khí, nước và đất cho các quá trình s n xu t ả ấ[32]

Tài li u c a U ban liên chính ph v biệ ủ ỷ ủ ề ến đổi khí hậu (IPCC): Trong đó, hệ

s phát thố ải được tìm ki m tr c tiế ự ếp và đơn giản trên trang điệ ử ủn t c a IPCC Có th ểtìm h s phát th i theo các nhóm ngành ho c t khóa và k t qu s ệ ố ả ặ ừ ế ả ẽ được xu t ra ấ

b n excel [27 ả ]

Theo tài li u c a C c b o v ệ ủ ụ ả ệmôi trường Châu Âu (EEA), Hướng d n ki m kê ẫ ểphát th i ô nhi m không khí (phiên b n m i nhả ễ ả ớ ất năm 2009), cung cấp hướng dẫn tính toán tải lượng phát th i t c các ngu n t nhiên và nhân t o Tài li u này gả ừ ả ồ ự ạ ệ ồm hai ph n: Phầ ần A là các hướng d n chung và ph n B là ẫ ầ hướng d n các ngành c ẫ ụthể[33]

2.2 P hương pháp xác đị nh hệ ố s phát th i ả

Đố ới v i ngành nhiệt điện đốt than, h s phát thệ ố ải thường được bi u di n b ng ể ễ ằlượng ch t ô nhi m phát th i trên mấ ễ ả ột đơn vị nhiên liệu đã được đốt cháy hay lượng điện được s n xu t ra ả ấ Để xác định được lượng ch t ô nhi m sinh ra trong quá trình ấ ễ

đốt, thcó s d ng m t s ể ử ụ ộ ố phương pháp như sau:

Phương pháp cân bằ ật chấ [22 ]

Nguyên t c cắ ủa phương pháp cân bằng v t ch t là dậ ấ ựa vào định lu t b o toàn ậ ả

khối lượng Phương trình cân bằng v t ch t ậ ấ được thi t l p cho các nguyên t ế ậ ố đầu vào và đầu ra c a quá trình d a trên các ph n ng hoá h c và các biủ ự ả ứ ọ ến đổ ề ợi v lư ng

c a thành ph n nhiên v t li u và các nguyên t ủ ầ ậ ệ ố như C, N, S, H, O… Từ đó, có thểtính toán được lượng ch t ô nhi m t o thành vấ ễ ạ à quy đổi ra được h s phát th i cho ệ ố ả

t ng loừ ại quá trình, chất ô nhiễm

Phương pháp quan trắc phát th i ả

Quan tr c ngu n th i là mắ ồ ả ột trong các phương pháp tiếp cận thường ng d ng ứ ụ

để xác định lượng phát thải cho độ chính xác cao Có th ể xác định lượng phát th i ảchất ô nhi m bễ ằng phương pháp lấy m u khí th i hoẫ ả ặc đo nhanh Phương pháp này cho k t qu ế ả có độ chính xác cao, phản ánh đúng tính chấ ừt t ng ngu n th i c ồ ả ụthể Nhưng xét v m t kinh t ề ặ ế thì phương pháp này khá tốn kém, yêu c u nhi u v nhân ầ ề ề

lực cũng như vậ ựt l c Phương pháp quan tr c b i và các ch t ô nhi m d ng khí s ắ ụ ấ ễ ạ ẽđược trình bày c th trong ph n 2.3 ụ ể ầ

Phương pháp mô hình ] [6

Phương pháp này áp d ng cho nguụ ồn không điểm ho c nguặ ồn động Được dùng để tính h s phát th i ho c m c phát th i c a các d ng ngu n c th Ví d : ệ ố ả ặ ứ ả ủ ạ ồ ụ ể ụphát th i c a nguả ủ ồn động, phát thải do bay hơi của các b ểchứa, phát th các hải ợp chấ ữu cơ dễ bay hơi ừt h t các tr m x ạ ử lý nước th i, Tuy nhiên, phương pháp này ảyêu c u phầ ải có lượng thông tin đáng kể ề v ngu n th i cồ ả ần ước lượng như điều kiện khí tượng, địa hình trong khu v c ngu n th i, dung tích b ch a ự ồ ả ể ứ

2.3 Phương pháp quan trắ để xác đị c nh h s phát th i ệ ố ả

2.3.1 Bụi

B i là m t trong nh ng ch t ô nhiụ ộ ữ ấ ễm chính đượ ạc t o ra t các nhà máy nhiừ ệt điện đốt than, do đó việc quan trắc, xác định mức độ ô nhi m b i là r t quan tr ng ễ ụ ấ ọtrong công tác ki m soể át môi trường c a các nhà máy này ủ Hiện nay, để xác định hàm lượng b i ụ người ta thường s dử ụng phương pháp lấy m u b i K t qu phân ẫ ụ ế ảtích b i ph ụ ụ thuộc ch y u vào quá trình l y m u, do v y yêu c u m u b i phủ ế ấ ẫ ậ ầ ẫ ụ ải mang tính đại di n, t c là phệ ứ ản ánh được nồng độ ụi cũng như sự b phân b kích ốthước h t trong ạ ống khói Phương pháp số 5 của EPA được s d ng rử ụ ộng rãi để xác

định phát th i b i t nguả ụ ừ ồn tĩnh [24] Các yêu cầu c th v ụ ể ề phương pháp l y m u ấ ẫ

bụi như sau:

a L a ch n v trí quan tr c ự ọ ị ắ

V ị trí lấ y m u: ẫ

V nguyên t c, ch nào càng ít chuyề ắ ỗ ển động r i v mố ề ặt khí động h c thì ọ ở đó

b i phân b ụ ốcàng ổn định Điể ấm l y m u bẫ ụi được xác định trên thân ng khói V ố ị

trí được chọn ưu tiên nằm trên đoạ ốn ng d n th ng, dài nh t c a ng khói, hình ẫ ẳ ấ ủ ốdạng và tiết diện của đoạn ống khói đều Đoạn ống khói được chọn có thể là đoạn nằm ngang hoặc thẳng đứng, tuy nhiên ưu tiên chọn đoạn thẳng đứng để khắc phục ảnh hưởng của trọng lực đến kết quả lấy mẫu Vị trí điểm lấy mẫu nằm ở khoảng cách 80% (B= 80% AB) chiều dài đoạn ống khói đã được chọn tính từ phía đầu vào của dòng khí bụi như Hình 2.1 [24 ].

Hình 2.1 V ị trí lấy mẫ u trên ng khói ố

(Nguồn: [6])

S ố điể m cầ ấy mẫ [6 n l u ]:

Việc xác định số điểm cần lấy mẫu dựa vào đường kính ống khói hoặc đường kính tương đương cụ thể, :

- Nếu tiết điện là hình tròn thì phải tính dựa trên đường kính

- Nếu tiết diện là hình chữ nhật thì phải tính dựa trên đường kính tương đương (dtd)

dtd= 4 x (diện tích tiết diện/chu vi)

Phân bố vị trí các điểm hút mẫu trên tiết diện ống khói

Đối với ống khói có tiết diện tròn, người ta chia mặt phẳng lấy mẫu thành những đường tròn đồng tâm, và các điểm lấy mẫu được chia đều trên 2 đường kính vuông góc với nhau Khoảng cách từ mỗi điểm lấy mẫu đến thành trong ống khói

Điể m dòng ch ảy thay đổ i

Điể m dòng ch ảy thay đổ i Điể m l y m u ấ ẫ

tùy thuộc vào số điểm lấy mẫu được chọn được chỉ rõ trong phụ lục 1 Đối với ống khói tiết diện hình chữ nhật, chia tiết diện ống khói ra thành nhiều hình chữ nhật có diện tích bằng nhau, các điểm lấy mẫu được phân bố trên mặt phẳng ] Hình 2.2 [6

mô tả sự phân bố vị trí 12 điểm lấy (hút) mẫu trên tiết diện ống khói:

Hình 2.2 Vị trí 12 điểm lấy mẫu [5]

(a) Tiết diện tròn (b)Tiết diện hình chữ nhật

(Nguồn: [5])

b Quá trình l y m u [20] ấ ẫ

Quá trình l y mấ ẫu tuân theo phương pháp lấy mẫu đẳng khí động (isokinetic),

t c phứ ải đảm b o sao cho tả ốc độ hút m u ph i b ng tẫ ả ằ ốc độ dòng khí, hai giá tr này ị

chỉ được lệch nhau không quá 10% Khi đo ta phải chú ý đến các điều kiện như sau:

V trí cị ủa đầ ấu l y mẫu: Đưa đầ ấu l y m u qua l p cẫ ỗtiế ận đến khi đầ ấu l y mẫu

nằm ở điểm lấy mẫu đầu tiên Khở ộng bơm hút và quay đầi đ u l y mấ ẫu theo hướng trự ếc ti p vào dòng khí (đ u l y m u phầ ấ ẫ ải hướng thẳng góc ngược chi u v i chuy n ề ớ ể

động của dòng khí, để đả m bảo thu được mẫu có tính đại điện Nếu đầu l y m u ấ ẫkhông vuông góc v i chuyớ ển động c a dòng khí, các hủ ạt kích thước nh có quán ỏtính bé d b uễ ị ốn theo đầ ấu l y m u nên m u thẫ ẫ u đượ ẽc s có h t bạ ụi có kích thước hạt

nh nhiỏ ều hơn thực tế)

Tốc độ hút mẫu: Để ấ l y mẫu đẳng khí động, cần điều chỉnh van điều khiển đểsao cho v n t c hút m u và v n t c chuyậ ố ẫ ậ ố ển động c a dòng khí trong ng d n m u ủ ố ẫ ẫ

phải bằng nhau

L y m u isokinetic ấ ẫ L y m u không isokinetic ấ ẫ

L y m u không isokinetic (Vh< Vk) L y m u không isokinetic (Vh>Vk) ấ ẫ ấ ẫ

Hình 2.3 L ấ y mẫ u isokinetic và không isokenetic

(Nguồn: [6])

u l y m u ph n, càng m ng càng t Thành củ ầa đ ấ ẫ ải càng nhẵ ỏ ốt

ng kính c u l y m u ph i r t nh so v ng kính c

đảm bảo không làm thay đổi chuyển động, không c n tr dòng khí ả ở

m l y m u: M c l y trong ngày khô ráo và h ng

thái v n hành ậ ổn định M u phẫ ải có tính đại di n cho hoệ ạt động s n xu t trong ả ấkho ng th i gian nhả ờ ất định, trong một mẻ, ca hay ngày s n xu ả ất

Sau khi l y m u th ấ ẫ ứ nhất, di chuyển nhanh đầ ấu l y mẫu để đưa đầu l y mấ ẫu vào điểm l y m u th ấ ẫ ứ hai Điều chỉnh van điều khiển để đượ ốc độc t phù h p v i ợ ớđiểm l y m u th ấ ẫ ứ hai Sau đó, lấy m u ẫ ở các điểm tiếp theo tương tự như trên và cứnhư vậy cho đến khi các mẫu đã đượ ấ ở ấ ả ọi điểm trên đườc l y t t c m ng l y m u th ấ ẫ ứ

nhất Đóng van điều khi n, d ng ể ừ đo thời gian và quay đầ ấu l y mẫu sao cho mũi lấy

m u ẫ ở tư thế vuông góc v i dòng khí trong ng d n Lớ ố ẫ ấy đầ ấu l y m u ra kh i l ẫ ỏ ỗtiếp

cận và đưa nó vào đường l y m u ti p theo và lấ ẫ ế ắp đặ ại quá trình đết l n khi t t các ấcác mẫu đã đượ ấc l y Kho ng th i gian l y m u m i đi m lấả ờ ấ ẫ ở ỗ ể y mẫu là như nhau.Theo dõi và ghi nh t ký l y m u: th i gian bậ ấ ẫ ờ ắt đầu và k t thúc c a mế ủ ỗi điểm

l y m u, v n t c dòng khí, nhiấ ẫ ậ ố ệt độ ống khói, môi trườ ( ng xung quanh), áp su t, ấ thểtích khí đã lấy m u, các s ki n bẫ ự ệ ất thường (d ng máy, s cừ ự ố,…)

Sau khi k t thúc quá trình l y mế ấ ẫu, đưa cầ ấn l y m u ra khẫ ỏi ống khói, để ần c

l y mấ ẫu ở nơi thoáng mát, không ảnh hưởng b i b i xuở ụ ống dưới mặt đất Ch ờthiết

b ngu i b ng nhiị ộ ằ ệt độ xung quanh, tháo b ộ phận ch a v t li u l c, l y v t li u lứ ậ ệ ọ ấ ậ ệ ọc cho vào gi y b c và h p b o qu n, tránh ti p xúc tr c ti p ánh sáng m t tr i Thu ấ ạ ộ ả ả ế ự ế ặ ờ

h t toàn b ế ộchấ ắn đọ ở ặt r ng m t tròn c a các b ph n c a thi t b ủ ộ ậ ủ ế ị (như đầ ấu l y mẫu,

c n l y m u, b ph n chầ ấ ẫ ộ ậ ứa vật liệ ọc) u l

2.3.2 Các ch t ô nhiấ ễm dạng khí

i v i các ch t ô nhi m d ng khí, vi nh n

Đố ớ ấ ễ ạ ệc xác đị ồng độ đơn giản hơn so với

bụi Thông thường, nên s d ng v trí l y m u bử ụ ị ấ ẫ ụi để ấ l y m u các ch t ô nhiẫ ấ ễm

dạng khí Có hai phương pháp thường được s dử ụng là phương pháp lấy m u khí và ẫphương pháp đo trực ti p t i ngu n th i, c th ế ạ ồ ả ụ ể như sau:

a Phương pháp lấ y m u khí ẫ

ng, khi quan tr c, nên s d ng v trí l y m u b l y các ch t ô

nhiễm dạng khí Có các phương pháp lấy m u chẫ ất ô nhiễm dạng khí sau:

* Phương pháp hấp ph ] ụ[10

Bên trong một vật rắn thường bao g m các nguyên t ồ ử(hoặc ion, ho c phân t ), ặ ử

gi a chúng có các liên k t cân bữ ế ằng để ạ t o ra các m ng liên k t c ng (chạ ế ứ ất vô định hình) ho c các m ng tinh th có quy lu t (ch t tinh thặ ạ ể ậ ấ ể) Trong khi đó, các nguyên

t ử(hoặc ion, ho c phân tặ ử) nằm ở ề ặ b m t ngoài không được cân bằng liên kết, do đó khi ti p xúc v i m t ch t khí, v t rế ớ ộ ấ ậ ắn luôn có khuynh hướng thu hút các phân t khí ửlên b m t cề ặ ủa nó để cân b ng liên k t K t qu là nằ ế ế ả ồng độ ủ c a ch t khí trên pha ấ ở

b m t lề ặ ớn hơn trong pha thể tích Người ta gọi đó là h ện tượi ng h p phấ ụ Như vậy,

h p ph là s ấ ụ ự tăng nồng độ ủa khí (hơi) trên bề ặ c m t phân cách pha (r n-khí) ắ

ên t l y m u khí d c hút qua Nguy ắc để ấ ẫ ựa theo phương pháp này là khíthải đượ

ống có ch a các ch t h p ph ứ ấ ấ ụ như than hoạt tính, Al2O3,…Ch t ô nhi m c n xác ấ ễ ầđịnh được gi lữ ại, được b o qu n rả ả ồi đem về phân tích t i phòng thí nghi m ạ ệ

c s d ng nhi u trong vi c l y m u khí th

như chi phí thấp, có th áp dể ụng được cho nhi u ch t ô nhiề ấ ễm, đặc biệt là đố ới v i các ch t khí mu n thu h i l i Tuy nhiên, so vấ ố ồ ạ ới phương pháp hấp th ụ thì phương pháp này đòi hỏi nhi u v m t k thu t, sau h p ph thư ng ph i ti n hành gi i h p ề ề ặ ỹ ậ ấ ụ ờ ả ế ả ấ

rồi mới phân tích nồng độcác chất ô nhi m c n quan tâm ễ ầ

Nguyên tắc để ấ l y m u khí dẫ ựa theo phương pháp này là sử ụ d ng các dung môi thích hợp để ấ h p th ụchất khí ô nhi m c n quan tâm Ví d ta có th dùng dung ễ ầ ụ ể

dịch KOH để ấ h p th ụ CO2 Khi mu n h p th ố ấ ụ SO2 có th dùng dung d ch ể ịtetraclomerurate (TCM), ] [6

hộp đã được làm l nh t ạ ừ trước, n u nhiế ệt độ trong h p thộ ấp hơn hoặc bằng v i nhiớ ệt

độ ngưng tụ ủ c a các khí, chúng s chuy n sang d ng lẽ ể ạ ỏng Phương pháp này khá

c ng kồ ềnh nên thường ít được sử ụ d ng [10]