Nghiên cứu ứng dụng công nghệ lò siêu tới hạn cho các nhà máy nhiệt điện than để giảm phát thải khí nhà kính

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --- NGUYỄN THỊ THU HUYỀN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LÒ SIÊU TỚI HẠN CHO CÁC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN ĐỂ GIẢM PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH LUẬN VĂN THẠC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

NGUYỄN THỊ THU HUYỀN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LÒ SIÊU TỚI HẠN CHO

CÁC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN ĐỂ GIẢM

PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Hà Nội - 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

NGUYỄN THỊ THU HUYỀN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LÒ SIÊU TỚI HẠN CHO CÁC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN ĐỂ GIẢM

PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Chuyên ngành: Khoa học Môi trường

Mã số: 60.44.03.01

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS Lưu Đức Hải

LỜI CẢM ƠN

Trên thực tế hầu hết thành công đều gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ ít hay nhiều, trực tiếp hay gián tiếp của người khác Là một cử nhân Môi trường cách đây hơn 10 năm và suốt hơn hai năm học cao học 2011-2013 tại Khoa Môi trường của trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại Học Quốc gia Hà Nội, tôi luôn ghi nhớ

và biết ơn các Thầy cô giáo trong khoa, những người đã dành tâm huyết và kiến thức của mình truyền dạy và tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho những thế hệ học trò như tôi trong quá trình học tập tại trường cũng như giúp đỡ trong quá trình công tác sau này

Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi đến quý Thầy Cô ở Khoa Môi trường của trường Đại học Khoa học Tự nhiên, đặc biệt xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Lưu Đức Hải, người đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiện luận văn “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ lò siêu tới hạn cho các nhà máy nhiệt điện than để giảm phát thải khí nhà kính” Đồng thời, xin chân thành cảm ơn đến Ban lãnh đạo Trung tâm Tư vấn Nhiệt điện, Điện Hạt nhân và Môi trường cũng như Ban lãnh đạo Viện Năng lượng nơi tôi công tác và gia đình tôi đã tạo điều kiện cho tôi học tập và thực hiện nghiên cứu để hoàn thành luận văn này

Kết quả nghiên cứu và luận văn này được thực hiện trong khoảng thời gian gần 1 năm, xuất phát từ nhu cầu thực tế về tiết kiệm nhiên liệu, đổi mới công nghệ

và giảm phát thải KNK trong sản xuất nhằm góp phần giảm tác động do biến đổi khí hậu Đây là một hướng tiếp cận khá chuyên sâu và đặc thù, nên dù đã cố gắng hoàn thành luận văn trong phạm vi và khả năng cho phép nhưng chắc chắn không tránh được những thiếu sót Kính mong nhận được sự đóng góp quý báu của các Thầy, Cô và các bạn

Sau cùng, em xin kính chúc quý Thầy Cô trong Khoa Môi trường của trường Đại học Khoa học Tự nhiên dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cần thiết của đề tài nghiên cứu 1

2 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu 3

3 Nội dung nghiên cứu 3

Chương 1 - TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

1.1 TỔNG QUAN VỀ KHÍ NHÀ KÍNH 4

1.1.1 Thực trạng phát thải khí nhà kính trong lĩnh vực nhiệt điện 4

1.1.2 Khí nhà kính và tác động của biến đổi khí hậu 6

1.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN THAN 9

1.2.1 Hiện trạng công nghệ các nhà máy nhiệt điện than ở Việt Nam 9

1.2.2 Giới thiệu về công nghệ lò hơi siêu tới hạn 16

1.2.3 Tình hình sử dụng công nghệ lò hơi có thông số hơi siêu tới hạn trên Thế giới 24

1.2.4 Định hướng phát triển các nhà máy nhiệt điện than ở Việt Nam 26

1.2.5 Những thách thức trong phát triển công nghệ SC tại Việt Nam 28

Chương 2 - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31

2.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 31

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31

2.2.1 Phương pháp điều tra, khảo sát thu thập thông tin 31

2.2.2 Phương pháp chuyên gia 31

2.2.3 Phương pháp kế thừa 32

2.2.4 Phương pháp tính toán 33

2.2.5 Phương pháp phân tích so sánh 38

Chương 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 39

3.1 HIỆN TRẠNG PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TỪ CÁC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN 39

3.2 TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG GIẢM PHÁT THẢI KNK KHI ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ SIÊU TỚI HẠN 40

3.2.1 Tính toán lượng giảm nhiên liệu tiêu thụ khi áp dụng công nghệ SC 40

3.2.2 Tính toán mức giảm phát thải khí nhà kính khi áp dụng công nghệ SC 44 3.2.3 Phân tích khía cạnh kinh tế của việc ứng dụng công nghệ siêu tới hạn 49

3.3 PHÂN TÍCH CÁC RÀO CẢN TRONG VIỆC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SIÊU TỚI HẠN VÀ GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC 53

3.3.1 Các rào cản về kỹ thuật 53

3.3.2 Các rào cản về kinh tế và quản lý 56

3.3.3 Rào cản về quản lý 57

3.3.4 Giải pháp khắc phục 58

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62

1 Kết luận 62

2 Kiến nghị 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65

Phụ lục 1 - Bộ thông số đầu vào của IPCC 2006 software 67

Phụ lục 2 - Bộ thông số đầu vào tính toán phát thải đường cơ sở và giảm phát thải 76

Phụ lục 3 - Bộ thông số đầu vào tính chi phí lợi ích của các loại lò Sub, SC và USC 77

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Dự báo tổng phát thải KNK từ hoạt động phát điện [11] 4 Bảng 1.2 Công suất các nguồn điện trong hệ thống điện Việt Nam các năm 10 Bảng 1.3 Danh sách các nhà máy điện đốt than tại Việt Nam (tính đến 6/2013) 16 Bảng 1.4 So sánh các thông số của các loại lò hơi dưới tới hạn và trên tới hạn 21 Bảng 3.1 Kết quả tính toán phát thải KNK của lĩnh vực nhiệt điện của Việt Nam 39 Bảng 3.2 So sánh đặc điểm công nghệ của các loại lò hơi 41 Bảng 3.3 Ước tính lượng nhiên liệu tiêu thụ khi sử dụng lò hơi sub và SC 43 Bảng 3.4 Các thông số kỹ thuật của các dự án NMNĐ đốt than 45 Bảng 3.5 Hiệu suất trung bình của các tổ máy và hệ số phát thải đường cơ sở theo IPCC 45 Bảng 3.6 Kết quả tính toán mức giảm phát thải đối với các trường hợp 48 Bảng 3.7 So sánh các chỉ tiêu kinh tế giữa các loại lò (trường hợp Không có điều kiện về tài chính và tín dụng CO2) 50 Bảng 3.8 So sánh các chỉ tiêu kinh tế giữa các loại lò (trường hợp Có điều kiện về tài chính và tín dụng CO2 [8, 15]) 51

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Dự báo mức tăng phát thải KNK từ lĩnh vực phát điện [11] 5

Hình 1.2 Phân loại nguồn điện theo chủ sở hữu 10

Hình 1.3 Cơ cấu công suất đặt và điện năng các năm từ 2009 đến 2011 11

Hình 1.4 Sơ đồ cấu tạo của lò than phun PC 13

Hình 1.5 Cấu tạo lò CFB của nhà máy điện Cao Ngạn theo thiết kế của Alstom 15

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý nhà máy nhiệt điện áp dụng lò hơi trên tới hạn 17

Hình 1.7 Đồ thị T-S chu trình nhà máy nhiệt điện áp dụng lò hơi trên tới hạn 18

Hình 1.8 Hiệu suất của các các nhà máy (Cơ sở nhiệt trị thấp) 18

Hình 1.9 Lò hơi trực lưu 2 dòng khói của nhà chế tạo Mitsui Babcock 21

Hình 1.10 Lò hơi trực lưu kiểu tháp của nhà chế tạo Mitsui Babcock 21

Hình 1.11 So sánh về hiệu suất của các nhà máy dưới tới hạn, siêu tới hạn và trên siêu tới hạn 23

Hình 1.12 So sánh về nhiệt động học của các nhà máy dưới tới hạn (Sub critical) và trên siêu tới hạn (USC) 23

Hình 1.13 Xu hướng phát triển thông số hơi và công suất tổ máy ở Nhật Bản [6] 25 Hình 2.1 Trang thông số đầu vào của nhiên liệu rắn, hệ số chuyển đổi (giá trị nhiệt), hệ số phát thải KNK trong chương trình tính của IPCC 2006 software 34

Hình 2.2 Trang thông số đầu vào của nhiên liệu lỏng, hệ số chuyển đổi (giá trị nhiệt), hệ số phát thải KNK trong chương trình tính của IPCC 2006 35

Hình 2.3 Trang thông số đầu vào của nhiên liệu khí, hệ số chuyển đổi (giá trị nhiệt), hệ số phát thải KNK trong chương trình tính của IPCC 2006 35

Hình 3.2 Hệ số tương quan giữa hiệu suất với công suất nhà máy 46

Hình 3.3 Hệ số tương quan giữa hiệu suất với năm xây dựng 47

Hình 3.4 Mức giảm phát thải theo các phương án tính toán hệ số phát thải trung bình 48

Hình 3.5 Ảnh hưởng của các loại hình tài chính và tín dụng đến giá điện 52

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BĐKH Biến đổi khí hậu

BTU Đơn vị nhiệt của Anh/giá trị nhiệt của nhiên liệu (British thermal unit) CCS Hệ thống thu và giữ CO2 (CO2 capture and storage)

CFB Lò hơi lớp sôi tuần hoàn (Circulation fluidise Bed)

CO2 Khí Các bon níc

EVN Tập đoàn Điện lực Việt Nam

IGCC Công nghệ khí hóa chu trình hỗn hợp

(The integrated gasification combined cycle)

IPCC Ban Liên Chính phủ về Biến đổi Khí hậu

(Intergovernmental Panel on Climate Change)

GDP Tổng sản phẩm quốc nội (Gross Domestic Product)

LNG Khí thiên nhiên được hóa lỏng (Liquefied Natural Gas)

KNK Khí nhà kính

MW Mega Watt (1.000.000 watt)

NMĐTN Nhà máy điện tích năng

PC Lò đốt than phun (Pulverised combustion)

PNG Khí tự nhiên theo đường ống

QHĐ 7 Quy hoạch phát triển điện lực Quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến

2030

Sub Dưới tới hạn (Sub critical)

SC Siêu tới hạn (Supper critical)

USC Trên siêu tới hạn (Ultra Supper critical )

UNFCCC Công ước Khung Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu

(The United Nations Framework Convention on Climate Change) TKV Tập đoàn Than và Khoáng sản Việt Nam

TBK Tua bin khí

TBKHH Tua bin khí hỗn hợp

TOE Tấn dầu quy đổi

MỞ ĐẦU

1 Tính cần thiết của đề tài nghiên cứu

Kế hoạch phát triển ngành điện được đưa ra trong Quy hoạch Phát triển Điện lực Quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến 2030 hay còn gọi Quy hoạch điện 7 (QHĐ 7) cho thấy tốc độ phát triển của nhiệt điện đặc biệt là nhiệt điện than chiếm

tỷ lệ lớn, lên tới trên 56% tổng công suất nguồn điện vào năm 2030 so với gần 19% hiện nay Tương ứng với tỷ lệ tăng nguồn điện này, lượng nhiên liệu than cung cấp cho điện sẽ tăng đáng kể từ 31,7 triệu tấn năm 2015 lên 77,7 triệu tấn năm 2020;

112 triệu tấn năm 2025 và lên đến 190,7 triệu tấn năm 2030 Giai đoạn sau năm

2015, nhu cầu nhập khẩu than phục vụ cho phát điện sẽ tăng nhanh khoảng hơn 37 triệu tấn than năm 2020 và gần 140 triệu tấn năm 2030 Tương ứng với sự tăng trưởng tham vọng của lượng điện phát từ nguồn nhiên liệu là than thì lượng phát thải CO2 dự kiến tăng 443,8 triệu tấn so với 47.227 nghìn tấn hiện nay (tính cho năm 2010)

Xét về mặt công nghệ, Việt Nam hiện chủ yếu sử dụng hai loại công nghệ lò hơi có thông số hơi dưới và cận tới hạn cho các nhà máy nhiệt điện than, tập trung ở

2 dạng (1) công nghệ đốt than phun (PC) và (2) công nghệ lò tầng sôi (CFB) Công nghệ đốt than của Việt Nam thuộc dạng công nghệ truyền thống hiệu suất thấp, sửa chữa nhiều gây tốn kém và phần lớn thiết bị điều khiển tự động theo công nghệ cũ không đáp ứng được những yêu cầu cấp thiết hiện nay

Theo kế hoạch phát triển trong QHĐ 7, lượng than tiêu thụ lớn và lượng phát thải khí nhà kính trở nên đáng ngại đặt ra nhu cầu cấp thiết trong việc cải tiến công nghệ để nâng cao hiệu suất nhằm tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu phát thải khí nhà kính đáp ứng mục tiêu “tăng trưởng xanh” đặt ra trong kế hoạch phát triển kinh

tế quốc gia theo Quyết định số 1393/QĐ-TTg ngày 25/9/2012 trong đó nêu rõ nhiệm vụ của từng giai đoạn về giảm cường độ phát thải khí nhà kính, giảm tiêu hao năng lượng và giảm lượng phát thải KNK trong các hoạt động năng lượng

* Giai đoạn 2011-2020:

+ Giảm cường độ phát thải KNK 8-10% so với mức 2010;

+ Giảm tiêu hao năng lượng tính trên GDP 1-1,5% mỗi năm;

+ Giảm lượng phát thải KNK trong các hoạt động năng lượng từ 10% đến 20% so với phương án phát triển bình thường Trong đó mức tự nguyện khoảng 10%, 10% còn lại là mức phấn đấu khi có thêm sự hỗ trợ quốc tế

* Giai đoạn 2021-2030:

Giảm mức phát thải KNK mỗi năm ít nhất 1,5-2%, giảm lượng phát thải KNK trong các hoạt động năng lượng từ 20%-30% so với phương án phát triển bình thường Trong đó mức tự nguyện khoảng 20%, 10% còn lại là mức phấn đấu khi có thêm sự hỗ trợ quốc tế

Bên cạnh đó, còn có các chủ trương khác như: (1) Nghị Quyết 24 NQ/TW ngày 3/6/2013 của Hội nghị TW lần thứ 7 về chủ động ứng phó với biến đổi khí hậu, tăng cường quản lý tài nguyên và bảo vệ môi trường; (2) Chiến lược Quốc gia

về Biến đổi Khí hậu đã được Thủ tướng phê duyệt tại Quyết định số 2139/2011/QĐ -TTg ngày 5/12/2011 ghi rõ các mục tiêu chính để đạt được mục tiêu của UNFCCC:

"Ổn định nồng độ KNK trong khí quyển ở mức có thể ngăn ngừa sự can thiệp nguy hiểm của con người đối với hệ thống khí hậu"; (3) Quyết định của Thủ Tướng Chính phủ số 158/2008/QĐ-TTg, ngày 02 tháng 12 năm 2008 phê duyệt “Chương trình mục tiêu quốc gia ứng phó với BĐKH” nêu rõ cần triển khai thực hiện nghiên cứu đề xuất các biện pháp giảm thiểu phát thải khí nhà kính trong lĩnh vực công nghiệp giai đoạn 2009-2015; (4) Nghị quyết Trung ương số 18/NQ-TW ngày 25 tháng 10 năm 2007 của Bộ Chính Trị về định hướng phát triển Năng lượng quốc gia của VN đến năm 2020, tầm nhìn đến 2050; và (5) Quyết định số 1855/QĐ-TTg ngày 27 tháng 12 năm 2007 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Chiến lược phát triển Năng lượng quốc gia đến năm 2020, tầm nhìn 2050 đã khẳng định chính sách nhất quán của Đảng và Nhà nước trong việc sử dụng Năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, đa dạng hóa nguồn cung cấp

Đây được coi là một trong các nhiệm vụ trọng tâm trong suốt thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá của đất nước và là cơ sở để thực hiện đề tài nghiên cứu này

cho một lĩnh vực được đánh giá có “đóng góp” đáng kể vào lượng phát thải KNK

của Việt Nam

2 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu

- Các nhà máy nhiệt điện đốt than

3 Nội dung nghiên cứu

- Tìm hiểu Công nghệ lò hơi siêu và trên siêu tới hạn

- Đánh giá tình hình sử dụng và phát triển công nghệ siêu tới hạn trên thế giới

- Phân tích khả năng áp dụng công nghệ siêu tới hạn tại Việt Nam

- Phân tích khả năng tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải KNK khi áp dụng công nghệ siêu tới hạn

- Phân tích rõ những thuận lợi và khó khăn, các rào cản khi áp dụng Công nghệ siêu tới hạn ở Việt Nam

Chương 1 - TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 TỔNG QUAN VỀ KHÍ NHÀ KÍNH

1.1.1 Thực trạng phát thải khí nhà kính trong lĩnh vực nhiệt điện

Theo kết quả dự báo của kịch bản phát triển điện đề xuất trong QHĐ 7, tổng lượng phát thải KNK của các nhà máy nhiệt điện đốt than như được đưa ra trong bảng 1.1

Bảng 1.1 Dự báo tổng phát thải KNK từ hoạt động phát điện [11]

Đơn vị: 103 tấn

CO

2 59.463 107.162 201.491 297.237 443.802 Trong đó:

Kết quả dự báo phát thải CO2 ở bảng 1.1 cho thấy:

- Tổng lượng phát thải CO2 tăng nhanh, đến năm 2030 lượng CO2 tăng lên 443.802 nghìn tấn, gấp khoảng 7,5 lần so với lượng CO2 phát thải năm

2011

- Lượng phát thải KNK từ các nhà máy nhiệt điện đốt than năm 2011 thấp hơn hoặc gần ngang bằng với lượng phát thải CO2 từ các nhà máy điện sử dụng các nguồn nhiên liệu khác (dầu và khí); trong khi tỷ lệ điện phát từ nguồn này chỉ ở mức cao hơn 18% tổng sản lượng điện Đến năm 2015, lượng phát thải từ nguồn nhiệt điện than tăng gấp đôi so với lượng phát thải

từ các nhà máy điện sử dụng các nguồn nhiên liệu khác và đến năm 2030 thì lượng phát thải CO2 từ nguồn nhiệt điện than tăng cao chiếm khoảng

86% tổng lượng phát thải CO2 từ các nhà máy nhiệt điện trong hệ thống điện Việt Nam

Diễn biến về mức phát thải CO2 của ngành điện được mô tả trong biểu đồ tăng trưởng dưới đây và có thể thấy đường cong phát thải CO2 tăng liên tục không ngừng trong suốt cả giai đoạn phát triển (hình 1.1)

Hình 1.1 Dự báo mức tăng phát thải KNK từ lĩnh vực phát điện [11]

Mức phát thải như được dự báo cho thấy: lĩnh vực nhiệt điện sẽ đóng góp một

tỷ lệ phát thải KNK lớn trong nền kinh tế Việt Nam, đặc biệt là nhiệt điện than Điều này đồng nghĩa với việc sẽ góp phần không nhỏ vào những tổn hại do biến đổi khí hậu gây ra

Mức phát thải này được tính toán dựa trên kịch bản phát triển bình thường có xem xét đến những tiến bộ về công nghệ, trong đó một vài các nhà máy nhiệt điện than đã có xem xét đến việc sử dụng công nghệ lò trên tới hạn SC

Tuy nhiên, với tiến bộ hơn nữa của khoa học và công nghệ trong thời gian tới, mức phát thải này có thể giảm hơn nữa Đặc biệt nếu áp dụng đồng thời những chính sách kiểm soát, giảm thiểu và công nghệ mới trong tương lai Giả thiết áp dụng công nghệ tiên tiến USC, như kịch bản nghiên cứu của luận văn, để minh chứng cho tiềm năng tiết kiện nhiên liệu, giảm phát thải KNK và phát triển thị trường tín dụng Cacbon

Kết quả tính toán giảm phát thải theo các phương án giả thiết được trình bày ở phần tiếp sau đây của báo cáo

Lượng phát thải CO2 và các loại KNK khác từ lĩnh vực nhiệt điện sẽ liên tục gia tăng qua các giai đoạn phát triển trong QHĐ 7 tới năm 2030, từ mức phát thải

CO2 dưới 47,2 nghìn tấn năm 2010 tăng tới gần 444 triệu tấn năm 2030, gần 8 lần Điều đó đồng nghĩa với chi phí về mặt kinh tế do tác động từ biến đổi khí hậu được

dự báo (với giá không đổi) là 1,2 tỷ vào năm 2010 và tăng tới trên 9 tỷ USD vào năm 2030 [11] Chi phí này được tính dựa trên giá trị thiệt hại môi trường do các chất ô nhiễm chính gây ra được Mans Nilson thuộc Viện Môi trường Thụy Điển tính toán trong báo cáo “Giá trị thiệt hại về môi trường trong chiến lược ngành năng lượng ở các nước tiểu vùng sông Mê Kông“ Giá trị này được tính toán căn cứ vào: (i) Ảnh hưởng đến sức khỏe gây giảm tuổi thọ và ảnh hưởng đến sức khỏe do các bệnh hô hấp, phổi làm gián đoạn thu nhập; (ii) chi phí khám chữa bệnh; (iii) thiệt hại mùa màng; (iv) ảnh hưởng đến các công trình xây dựng và axit hóa đất

Với những thiệt hại do tác động được dự báo, mặc dù chưa có những chế tài bắt buộc, nhưng Việt Nam vẫn định hướng sẽ giảm lượng phát thải CO2 từ các ngành kinh tế trong những năm tới theo mục tiêu Tăng trưởng xanh và Công nghiệp xanh Đây là điều kiện tiên quyết để thực hiện nghiên cứu áp dụng công nghệ mới, tiết kiệm nhiên liệu, giảm phát thải cho lĩnh vực nhiệt điện đặc biệt là nhiệt điện than, một lĩnh vực có đóng góp đáng kể vào sự gia tăng KNK của Việt Nam Những

ưu điểm của công nghệ mục tiêu, mức tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải khi áp dụng công nghệ mới này cho lĩnh vực điện than được phân tích đánh giá cụ thể ở phần sau của báo cáo này

1.1.2 Khí nhà kính và tác động của biến đổi khí hậu

Khí nhà kính được cho là nguyên nhân của sự biến đổi khí hậu toàn cầu Theo

dự báo đến năm 2030, ngành điện của Việt Nam sẽ đóng góp một lượng KNK đáng

kể (gần 444 triệu tấn) góp phần làm gia tăng nguy cơ biến đổi khí hậu toàn cầu Theo phân loại của UNFCC, Việt Nam là một trong những nước dễ bị ảnh hưởng nhất do tác động của biến đổi khí hậu Một quốc gia có bờ biển dài, tập trung

đông dân cư, có 2 đồng bằng lớn (đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long), nơi ở của hơn một nửa dân số Việt Nam rất dễ bị tác động do nước biển dâng (và liên quan tới vấn đề xâm nhập mặn) [5] Biến đổi khí hậu còn làm gia tăng tác động và mức độ nghiêm trọng của các sự cố thời tiết như tăng giảm giá trị cực trị của nhiệt

độ không khí, thay đổi lượng mưa, dòng chảy ở các vùng miền,

Tương tự như vậy, nhiều vùng đất ở thượng nguồn, vốn là nhà của những người nghèo nhất và sống chủ yếu dựa vào nông nghiệp thì sự thay đổi khí hậu như tính bất thường của lượng mưa và thời tiết làm cho những đối tượng này dễ bị tổn thương Điều này cùng với những tác động lan rộng khác của biến đổi khí hậu có thể hủy hoại những thành quả mà Việt Nam đã đạt được trong những thập kỷ vừa qua

Hậu quả của biến đổi khí hậu toàn cầu đã xuất hiện thường xuyên và rõ ràng qua một số hiện tượng tự nhiên bất thường mà bất kể người dân nào cũng có thể nhận thấy được Theo báo cáo Phát triển Thế giới năm 2010 của Ngân hàng Thế giới thì Biến đổi khí hậu làm cho hành tinh ấm lên, các mô hình mưa thay đổi, các

sự kiện cực đoan như hạn hán, lũ lụt, cháy rừng trở nên thường xuyên hơn đang đe dọa tất cả các nước, trong đó các nước đang phát triển dễ bị tổn thương hơn cả Ước tính các nước đang phát triển sẽ phải chịu khoảng 75-80% chi phí tổn thất do biến đổi khí hậu Giả thiết nếu nhiệt độ Trái đất tăng khoảng 2oC so với thời kỳ tiền công nghiệp – đây là mức tối thiểu mà Thế giới có thể đạt được – thì GDP của Châu Phi

và Nam Á sẽ giảm vĩnh viễn 4-5% trong khi đó tổn thất tối thiểu của các nước có thu nhập cao và GDP bình quân chỉ khoảng 1% Và hầu hết các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam, thiếu năng lực tài chính và kỹ thuật để quản lý các rủi

ro khí hậu ngày càng gia tăng Các nước này lệ thuộc vào các tài nguyên thiên nhiên vốn đã nhạy cảm với khí hậu để tạo ra thu nhập và của cải vật chất và hầu hết các nước này đã bắt đầu gánh chịu sự biến đổi mạnh của điều kiện khí hậu [5]

Biến đổi khí hậu khiến cho các hệ sinh thái và xã hội không có thời gian để thích ứng dẫn tới sự diệt vong của các cánh rừng nhiệt đới Amazôn, sự biến mất hoàn toàn các dòng sông băng ở Anđét và Himalaya, các đại dương bị axit hóa

nhanh chóng làm phá vỡ hệ sinh thái biển và làm chết các rạn san hô Tốc độ và quy

mô biến đổi có thể khiến cho hơn 50% loài sinh vật bị tuyệt chủng Mực nước biển

có thể dâng lên 1m vào cuối thế kỷ này đe dọa 60 triệu người và khối tài sản trị giá khoảng 200 tỷ đô la ở các nước đang phát triển Năng suất nông nghiệp giảm sút trên toàn Thế giới nhất là tại vùng nhiệt đới làm cho khoảng 3 triệu người có nguy

cơ chết vì suy dinh dưỡng và đói [5]

Việt Nam hiện có khoảng 40 triệu người đang sống ở các vùng duyên hải và các hải đảo trũng thấp lệ thuộc chủ yếu vào sản xuất nông nghiệp Hiện tại, đang chịu sức ép ngày một tăng đối với tài nguyên đất, nước, rừng do tăng trưởng dân số,

đô thị hóa và suy thoái môi trường trong bối cảnh công nghiệp hóa nhanh chóng –

sự biến động lớn hơn và các yếu tố cực đoan sẽ làm cho việc quản lý trở nên phức tạp hơn kết quả dự báo khi mà lưu vực sông Mê Kông lượng mưa sẽ gia tăng vào mùa mưa nhưng mùa khô sẽ kéo dài thêm 2 tháng Nền kinh tế của Việt Nam và các nước Đông Nam Á phụ thuộc nhiều vào tài nguyên biển, riêng các rạn san hô nếu được quản lý tốt có thể đạt giá trị 13 tỷ đô la/năm [5] nhưng nguồn tài nguyên này đang chịu nhiều áp lực do ô nhiễm công nghiệp, phát triển miền duyên hải, đánh bắt thủy sản quá mức và ô nhiễm do dòng chảy mặt, nhiễm thuốc trừ sâu và vi chất từ hoạt động nông nghiệp

Có thể nói, tác động của BĐKH tới ngành điện Việt Nam đã thể hiện khá rõ nét thông qua các chỉ số như:

- Tăng nhu cầu sử dụng năng luợng/điện đặc biệt là vào mùa hè khi mà nhiệt

độ tăng cao bất thường hoặc mùa đông khi thời tiết trở nên lạnh bất thường Sự quá tải này diễn ra trong thời gian ngắn nhưng bất thường gây ảnh hưởng lớn đến cơ sở

hạ tầng của ngành điện, ảnh hưởng đến độ chính xác bài toán dự báo kế hoạch phát triển điện

- Giảm hiệu suất các nhà máy nhiệt điện, điều này nhận thấy khá rõ vào mùa

hè khi nhiệt độ nước sông và nước biển tăng cao hơn so bình thường đồng nghĩa với nhiệt độ dòng nước làm mát tăng, hiệu quả làm mát bình ngưng giảm làm giảm hiệu suất nhà máy hoặc bắt buộc nhà máy phải giảm hiệu suất phát để đảm bảo các thông

số kỹ thuật thiết kế Theo một nghiên cứu của Viện Năng lượng đã thực hiện 2011

“Điều tra, đánh giá tác động và đề xuất các giải pháp ứng phó với biến đổi khí hậu cho ngành điện” thì ảnh hưởng do thay đổi của nước làm mát trong dải từ 21oC đến

30oC là 1% Nếu thời tiết cực đoan hơn thì mức độ sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng hơn nhiều

- Giảm sản lượng thuỷ điện do lượng mưa và chế độ mưa thay đổi theo kịch bản biến đổi khí hậu do Bộ Tài nguyên Môi trường thực hiện năm 2012, thì cơ chế mưa ở các vùng miền sẽ thay đổi do đó lưu lượng nước trên các thủy vực cũng sẽ biến động điều này rõ ràng sẽ tác động trực tiếp đến các nhà máy thủy điện là những đối tượng phụ thuộc chính vào điều kiện tự nhiên

- Ảnh hưởng xấu đến cơ sở hạ tầng ngành điện, các hiện tượng khí hậu cực đoan như bão, lụt, hạn hán… là nguyên nhân gây thiệt hại nặng nề cho các hệ thống

cơ sở hạ tầng ngành điện được chứng minh rõ Cụ thể, các cơn bão năm 2012 gây

và đổ các cột điện, vỡ đập thủy điện

- Biến đổi khí hậu còn gây tình trạng khó khăn trong việc khai thác, cung cấp nguyên nhiên liệu cho hoạt động của các nhà máy điện như vận chuyển nhiên liệu

Do vậy, tăng trưởng kinh tế thuần túy sẽ không đủ để cân bằng và đương đầu với những nguy cơ từ biến đổi khí hậu, đặc biệt là nếu tăng trưởng của nền kinh tế vẫn dựa vào sử dụng nhiều các bon Đây là vấn đề môi trường cốt yếu đã được cân nhắc, đánh giá để định hướng trong quá trình thực hiện các kịch bản phát triển điện trong QHĐ 7

1.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN THAN

1.2.1 Hiện trạng công nghệ các nhà máy nhiệt điện than ở Việt Nam

Đến cuối năm 2011, tổng công suất đặt các nguồn điện trong hệ thống điện Việt Nam là hơn 22.800 MW, công suất khả dụng là 21.713 MW, trong đó nguồn thuộc EVN là 11.177 MW (chiếm 54%) và còn lại là các nguồn ngoài EVN và nhập khẩu chiếm 4,6%

Năm 2011 sản lượng điện sản xuất ra đạt 108,725 tỷ kWh, trong đó: thủy điện chiếm 37,64 %; nhiệt điện than 18,85%, nhiệt điện chạy khí 37,3%, nhiệt điện dầu

1,65%, TBK chạy khí & dầu diesel chiếm 0,44%, nhập khẩu 4,6%, xuất khẩu gần 1%

Điện sản xuất tăng từ 31,138 tỷ kWh (năm 2001) lên đến 108,725 tỷ kWh năm

2011, tốc độ tăng bình quân là 13,8%/ năm Về cơ cấu điện năng sản xuất, tỷ trọng sản lƣợng thủy điện giảm dần từ 58,4 % năm 2001 còn 38% năm 2010 và 37,64% năm 2011 Sản lƣợng tua bin khí, đặc biệt là TBK chạy khí ngày một tăng, sản lƣợng điện sản xuất từ khí đốt tăng từ 8,029 tỷ kWh năm 2001 lên đến khoảng 40 tỷ kWh năm 2011 ứng với tỷ trọng tăng từ 25,8% lên 38% Sản lƣợng điện mua ngoài tăng lên đáng kể từ 2,7 tỷ kWh năm 2001 lên 4,96 tỷ kWh năm 2011 (hình 1.2, 1.3, bảng 1.2)

Phân loại theo chủ sở hữu

Tư nhân 2%

Cổ phần 12%

NĐT nước ngoài 10%

PVN 11%

Nhập khẩu

Khác 0%

TKV 5%

Hình 1.2 Phân loại nguồn điện theo chủ sở hữu Bảng 1.2 Công suất các nguồn điện trong hệ thống điện Việt Nam các năm

Tổng công suất lắp đặt (MW) 17500 20525 22800

Thủy điện + TĐN MW (%) 7088 (40.5) 8535 (42) 9348 (41)

NĐ Than MW (%) 2590 (14.8) 3483 (17) 4104 (18) Tua bin khí CTHH MW (%) 5723 (32.7) 6336 (31) 7068 (31)

NĐ khí MW (%) 560 (3.2) 396 (2) 456 (2) Nhiệt điện dầu MW (%) 472.5 (2.7) 594 (3) 456 (2)

Nhập khẩu MW (%) 805 (4.6) 670 (3) 912 (4) Khác MW (%) 490 (2.8) 511 (2) 456 (2)

Hình 1.3 Cơ cấu công suất đặt và điện năng các năm từ 2009 đến 2011

(Nguồn: Công ty Mua bán điện)

Trong giai đoạn 2006-2009, trung bình hàng năm điện sản xuất của nguồn nhiệt điện khí và diezel chiếm tỷ trọng 44-46% trong tổng điện sản xuất, thuỷ điện chiếm khoảng 32-36%, còn lại 19-24% là tỷ trọng của nhiệt điện than, dầu và mua điện Trung Quốc

Nhưng từ năm 2010 đến nay, tỷ trọng các nguồn điện có sự thay đổi đáng kể,

cụ thể tỷ lệ thủy điện tăng lên 40-42% tổng sản lượng điện, nhiệt điện than tăng chiếm trên 18% trong khi đó nhiệt điện khí và dầu giảm chỉ còn khoảng 33% tổng sản lượng điện Điều này cho thấy vai trò và tỷ trọng đóng góp của nhiệt điện than trong hệ thống điện ngày càng lớn và quan trọng

a Các nhà máy đốt than trong nước

Các nhà máy nhiệt điện đốt than trong nước đã đi vào vận hành ở Việt Nam đều là các nhà máy đốt than có thông số hơi dưới tới hạn Các nhà máy này, theo công nghệ lò hơi có thể chia thành các nhà máy đốt than bột và nhà máy đốt than tầng sôi tuần hoàn

* Các nhà máy điện đốt than bột

Hầu hết các nhà máy loại này đã được đưa vào vận hành từ những năm 70 của thế kỷ trước Nhiên liệu sử dụng là than antraxit vùng Quảng Ninh có chất lượng tương đương than cám 5 (theo tiêu chuẩn Việt Nam) Đầu tiên là những tổ máy có công suất nhỏ, thông số hơi thấp như Ninh Bình, Uông Bí, Phả Lại 1 Cấu hình buồng đốt với vòi phun bột than được bố trí đối diện trên tường trước và tường sau của buồng lửa, hoặc bố trí ở góc buồng lửa nên thời gian lưu của hạt than ngắn dẫn đến nhiên liệu cháy không hết Do công nghệ cũ và thời gian vận hành lâu, nên hiện nay các nhà máy này có hiệu suất thấp, quá trình cháy than trong buồng lửa lò hơi gặp nhiều vấn đề như lượng cácbon cháy không hết cao, khả năng đóng xỉ lớn làm ảnh hưởng đến vận hành của các nhà máy và tiêu hao nhiên liệu Công nghệ giảm phát thải chưa được áp dụng hoặc áp dụng ở mức độ giới hạn, nên đã và đang gây ô nhiễm môi trường

Thế hệ tiếp theo của các nhà máy nhiệt điện đốt than phun là những nhà máy

có công suất tổ máy 300MW Nhiên liệu sử dụng là than antraxit vùng Quảng Ninh

có chất lượng tương đương than cám 5 Đầu tiên là nhà máy điện Phả Lại 2 có công suất 2x300MW đã đi vào vận hành từ năm 2003 Từ thời điểm đó, hàng loạt các nhà máy đã được xây dựng và đi vào vận hành đáp ứng nhu cầu điện năng tăng mạnh phục vụ phát triển kinh tế xã hội Thông số hơi áp dụng cho các nhà máy này là thông số cận tới hạn dao động xung quanh 175bar/538oC/538oC Các nhà máy này

áp dụng buồng lửa có ngọn lửa hình chữ W, các vòi phun được đặt trên vai lò, có hướng chúc xuống Thiết kế này cho phép kéo dài đường đi của hạt than trong buồng lửa và do đó thời gian lưu lại trong buồng lửa lớn hơn giúp than cháy kiệt hơn, giảm lượng cácbon không cháy hết trong tro, nâng cao hiệu suất cháy của lò hơi Bên cạnh đó, việc tổ chức tốt khí động trong buồng lửa cũng giúp quá trình cháy than được cải thiện Tình trạng đóng xỉ xảy ra ở mức độ thấp hơn nhưng vẫn là một vấn đề đáng lưu tâm đối với vận hành lò hơi Với loại lò có thông số hơi cận tới hạn, thông số hơi cao hơn so với các nhà máy điện cũ, hiệu suất các nhà máy điện mới này đã cao hơn đạt đến khoảng 38-39% Về cơ bản, các nhà máy nhiệt điện

than này đều vận hành tương đối tốt, đáp ứng được yêu cầu về sản xuất điện, đảm bảo phát thải ra môi trường theo quy định

Hình 1.4 Sơ đồ cấu tạo của lò than phun PC

Chú giải: trống (1), van hơi chính (2), đường nước cấp (3), vòi phun (4), buồng lửa (5), phễu tro lạnh (6) dùng làm nguội các hạt tro xỉ khi thải ra ngoài trường họrp thải xỉ khô, giếng xỉ (7), bơm nước cấp (8), ống khói (9), bộ sấy không khí (10), quạt gió (11), bộ hâm nước (13), dàn ống nước xuống (14), dàn ống nước lên (15), dãy phestôn (17), bộ quá nhiệt (18)

* Các nhà máy điện đốt tầng sôi tuần hoàn

Với khả năng đốt được các loại nhiên liệu có đặc tính thay đổi trong dải rộng nên các lò hơi CFB hiện nay (hình 1.5) đang sử dụng các nhiên liệu than antraxit chất lượng thấp, than nâu có hàm lượng lưu huỳnh cao Theo các số liệu của ngành than, xu hướng nhiên liệu phẩm cấp thấp có khối lượng ngày càng lớn, và do đó việc áp dụng lò hơi CFB sẽ là giải pháp tận dụng nguồn tài nguyên năng lượng của đất nước

Tập đoàn Than Khoáng sản Việt Nam (TKV) đã tập trung đầu tư vào các nhà máy điện sử dụng công nghệ lò hơi tầng sôi tuần hoàn Tính đến thời điểm năm

2013, TKV đã đầu tư xây dựng 12 lò hơi tầng sôi tuần hoàn Các số liệu vận hành cho thấy: các lò hơi CFB làm việc ổn định, tin cậy và đã phát huy được hiệu quả đầu tư Lò CFB đang là một hướng phát triển mạnh mẽ với đủ loại công suất, thông

số hơi Các nhà cung cấp lò hơi CFB lớn trên thế giới có uy tín và kinh nghiệm đã nhanh chóng tham gia vào thị trường Việt Nam, môi nhà cung cấp đã đưa ra triết lý thiết kế điển hình của mình nhằm đưa ra mẫu thiết kế phù hợp với chất lượng than của từng dự án

Trong quá trình thực hiện, còn có một số vấn đề phát sinh đối với lò hơi CFB (1) Đóng xỉ là một vấn đề đáng quan tâm, thường xảy ra trong trường hợp nhiệt độ buồng lửa của lò hơi CFB lớn hơn 1000oC, vì khi nhiệt độ buồng đốt nhỏ hơn

1000oC, tức là nhỏ hơn nhiệt độ chảy mềm của tro xỉ, thì hiện tượng đóng xỉ sẽ không xảy ra Nhưng trong thực tế, do vận hành chưa đúng quy trình, hiện tượng đóng xỉ thường xảy ra trong quá trình khởi động lò hơi Đóng xỉ không chỉ xảy ra ở buồng lửa mà còn ở các bộ phận khác của lò hơi như bộ quá nhiệt, bộ trao đổi nhiệt ngoài, v.v Đóng xỉ nghiêm trọng sẽ dẫn đến phải dừng lò để xử lý, ảnh hưởng đến hiệu suất và lượng điện phát ra, làm tăng chi phí vận hành và bảo dưỡng lò (2) Mài mòn các bề mặt trao đổi nhiệt cũng là một vấn đề đáng quan tâm và thường nảy sinh trong quá trình vận hành lò CFB Mặc dù đã có nhiều cải tiến và có nhiều giải pháp chống mài mòn, nhưng hiện tượng này vẫn xảy ra trong các ống tường buồng lửa, các vị trí mối hàn, ống khu vực đối lưu, bộ quá nhiệt, bộ hâm nước, mài mòn gạch chịu lửa, ống phun gió (3) Hệ thống thải tro xỉ cũng đối mặt với một số sự cố như tắc xỉ, phát tán bụi (4) Nâng cao khả năng sử dụng tro xỉ, là vấn đề lớn cần phải được quan tâm trong thời gian tới do lượng tro xỉ sinh ra ngày một lớn (đốt than có

độ tro cao + sản phẩm phụ từ quá trình xử lý khói thải) Tuy nhiên, hiện nay chưa tái sử dụng được tro xỉ do chất lượng tro xỉ chưa đáp ứng các yêu cầu đầu vào của các dây chuyền tiêu thụ khác như sản xuất gạch, sản xuất xi măng, v.v

Kết quả thống kê vận hành lò CFB của TKV cho thấy: mặc dù có một số vấn

đề phát sinh trong quá trình vận hành nhưng những sự cố này đã có thể kiểm soát được Số giờ vận hành của các lò luôn ổn định và ở mức cao, sản xuất lượng điện vượt kế hoạch Thống kê về các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cũng cho thấy, lò hơi CFB

có hiệu suất cháy cao, kết quả là giảm được lượng cácbon không cháy hết trong tro

và do đó giảm tổn thất không cháy hết về cơ học Lò hơi CFB đã không chỉ mang lại hiệu quả là tận dụng được than chất lượng thấp để phát điện, bảo vệ môi trường

mà còn cạnh tranh được về kinh tế, suất đầu tư ở gam công suất nhỏ hơn 300MW

Hình 1.5 Cấu tạo lò CFB của nhà máy điện Cao Ngạn theo thiết kế của Alstom b.Các nhà máy đốt than nhập khẩu

Hiện nay duy nhất chỉ có nhà máy điện Formosa Đồng Nai công suất 2x150MW đốt than bitum nhập khẩu từ Indonesia Đây là nhà máy điện độc lập do Tập đoàn Formosa Đài Loan đầu tư, vận hành năm 2006 Nhà máy điện chủ yếu cung cấp điện cho các xí nghiệp sản xuất trong khu công nghiệp Nhơn Trạch III,

tỉnh Đồng Nai Phần điện thừa được nhà máy bán lên lưới điện quốc gia Với chất lượng than khá tốt, nhiệt trị lớn hơn 5500 kcal/kg, cùng với lò hơi than phun có thiết

kế hiện đại, nhà máy này vận hành với hiệu suất cao, chất lượng vận hành tốt, đáp ứng nhu cầu điện nội bộ khu công nghiệp cũng như góp phần cung cấp điện lên lưới trong những thời điểm thiếu điện Một trong điểm đáng lưu ý trong dự án này là thiết kế nhà máy không có bãi xỉ Do chất lượng tro xỉ thải tốt nên 100% lượng tro

xỉ sinh ra từ nhà máy đều được đưa đi tiêu thụ trong các cơ sở sản xuất xi măng và vật liệu xây dựng Chất lượng tro xỉ thải tốt có được chủ yếu là nhờ nguồn than sử dụng có chất lượng tốt, dễ cháy và có khả năng cháy kiệt cao

Bảng 1.3 Danh sách các nhà máy điện đốt than tại Việt Nam (tính đến 6/2013)

TT Nhà máy Số tổ máy P thiết kế (MW) Chủ sở hữu

Nguồn: Viện Năng lượng, 2013

1.2.2 Giới thiệu về công nghệ lò hơi siêu tới hạn

1.2.2.1 Lò hơi siêu tới hạn

Lò hơi là thiết bị trong đó xảy ra quá trình đốt cháy nhiên liệu, nhiệt lượng toả

ra từ quá trình cháy sẽ truyền cho nước trong lò để biến nước thành hơi Nghĩa là thực hiện quá trình biến đổi hoá năng của nhiên liệu thành nhiệt năng của dòng hơi

Có nhiều cách phân loại lò hơi trong nhà máy điện như phân loại theo nhiên liệu sử dụng trong lò hơi, phân loại theo chế độ đốt nhiên liệu trong buồng lửa, phân loại theo chế độ tuần hoàn nước trong lò hơi, phân loại theo thông số hơi nước của lò hơi

Theo cách phân loại dựa trên thông số hơi, lò hơi được chia thành lò hơi dưới tới hạn, cận tới hạn, lò hơi trên tới hạn Mốc phân chia là điểm tới hạn, đối với hơi nước điểm tới hạn có áp suất 221 bar Lò hơi có áp suất hơi nhỏ hơn áp suất tới hạn gọi là lò hơi dưới tới hạn, áp suất cao hơn áp suất tới hạn gọi là lò hơi trên tới hạn Ngày nay với loại lò hơi có thông số hơi trên tới hạn, trên Thế giới đã phát triển thành hai loại lò hơi có thông số trên tới hạn là siêu tới hạn (supercritical) và trên siêu tới hạn (ultra-supecritical) và hiện đang phát triển thêm loại trên siêu tới hạn cải tiến (advanced ultra-supecritical) Loại lò trên siêu tới hạn có nhiệt độ và áp suất hơi lớn hơn loại thứ nhất Loại lò hơi có thông số hơi trên tới hạn cũng được áp dụng phổ biến cho các lò hơi đốt than phun Đối với lò hơi tầng sôi tuần hoàn, thông

số hơi trên tới hạn đang ở giai đoạn đầu của quá trình thương mại hoá Vì vậy, trong luận văn này sẽ tập trung giới thiệu về công nghệ lò hơi đốt than phun có thông số hơi trên tới hạn của loại lò đốt than phun

1.2.2.2 Chu trình Rankine sử dụng lò hơi trên tới hạn

Các hình sau mô tả đặc điểm và các thiết bị chính trong các nhà máy nhiệt điện sử dụng lò hơi có thông số hơi trên tới hạn (hình 1.6 và 1.7)

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý nhà máy nhiệt điện áp dụng lò hơi trên tới hạn

Hình 1.7 Đồ thị T-S chu trình nhà máy nhiệt điện áp dụng lò hơi trên tới hạn

Hiệu suất của chu trình Rankine càng cao khi thông số hơi quá nhiệt và quá nhiệt trung gian càng cao Trên tới hạn là trạng thái mà tại đó không có sự phân biệt giữa pha lỏng và pha khí Chu trình trên tới hạn và môi chất trong chu trình là pha đơn, do đó không cần thiết phải tách nước ra khỏi hơi như trong chu trình dưới tới hạn

Các nhà máy làm việc với chu trình dưới tới hạn, thường có áp suất và nhiệt

độ hơi quá nhiệt trong khoảng 150-180 bar/540-565°C Trong khi đó các nhà máy siêu và trên siêu tới hạn thường có thông số hơi khoảng 245bar/540-570°C Các nhà máy trên siêu tới hạn cải tiến hiện nay có nhiệt độ hơi đến khoảng 600oC hoặc cao hơn Hiệu suất nhà máy trên siêu tới hạn có thể cao hơn nhà máy dưới tới hạn khoảng 4-6% (hình 1.8)

Hình 1.8 Hiệu suất của các các nhà máy (Cơ sở nhiệt trị thấp)

Lò hơi có thông số hơi trên tới hạn là loại lò hơi trực lưu Trong lò hơi này, môi chất chuyển động cưỡng bức với đặc điểm làm việc của môi chất chuyển động theo một chiều, từ lúc vào ở trạng thái nước cấp tới lúc ra ở trạng thái hơi quá nhiệt

có thông số hơi quy định Lò hơi trực lưu đã được đưa vào sử dụng khoảng những năm 1920 của thế kỷ trước

a Ưu điểm của lò trực lưu

- Do không có bao hơi và có ít ống góp nên tốn ít kim loại, khung lò và bảo ôn đơn giản và thuận lợi hơn

- Khắc phục được những thiếu sót về tuần hoàn tự nhiên như độ tuần hoàn nhỏ hoặc không có tuần hoàn

- Cho phép tăng áp suất hơi lên cao và chỉ có lò hơi trực lưu mới sản xuất ra hơi có áp suất trên tới hạn

b Nhược điểm của lò trực lưu

Lò trực lưu yêu cầu nước cấp phải đặc biệt sạch Ngoài ra, do trữ lượng nước trong lò ít (do không có bao hơi) nên lò hơi trực lưu thường chỉ vận hành ở chế độ phụ tải ít thay đổi Ngoài ra, do phải chịu áp suất và nhiệt độ cao nên yêu cầu vật liệu phải là loại vật liệu chất lượng cao đắt tiền

Một trong những loại lò trực lưu đang được sử dụng rộng rãi hiện nay là lò hơi Benson, phần ống sinh hơi là những đoạn thẳng được nối hai đầu bởi những ống góp phân đoạn Nước ra khỏi bộ hâm nước đi vào phân đoạn đầu của ống góp dưới rồi theo các đường ống thẳng lên phân đoạn đầu của ống góp trên, sau đó qua các ống góp không đốt nóng xuống phân đoạn hai của ống góp dưới rồi lại qua các ống thẳng lên ống góp trên Ưu điểm của loại lò này là giảm được điện năng tự dùng cho bơm cấp do có lợi dụng thêm tuần hoàn tự nhiên của lò

Lò hơi Benson được sử dụng rộng rãi ở Đức và các nước châu Âu Ở các nước thuộc Liên Xô cũ, lò hơi trực lưu có kiểu Ramzin Môi chất ra khỏi phần hấp thụ bức xạ đã bốc hơi tới 85-90% nên ở phần ống đi ra này sẽ bị đốt nóng nghiêm trọng

Vì vậy, đòi hỏi nước cấp phải có chất lượng rất tốt và phải định kỳ rửa lò để thải cáu cặn Để khắc phục nhược điểm này, phần bốc hơi cuối sẽ đặt ở vùng khói đối

lưu có nhiệt độ thấp hơn Phần này gọi là vùng quá độ của lò trực lưu Việc đặt vùng quá độ là một ưu điểm lớn của lò trực lưu, nó cho phép kéo dài thời gian giữa hai lần rửa lò nhưng vẫn không thể hạ thấp chất lượng nước cấp cho lò Vì vậy, thiết

bị phân ly hơi sẽ được bố trí ở đầu ra phần sinh hơi bức xạ Hỗn hợp nước từ phần sinh hơi bức xạ có độ ẩm 10-15% sẽ được đưa vào thiết bị phân ly Hơi phân ly được đưa sang bộ quá nhiệt còn nước được xả đi Việc đặt thiết bị phân ly cho phép

sử dụng được nước cấp có hàm lượng muối lớn hơn, phần sinh hơi không bị đóng cáu nhưng có nhược điểm là tổn thất do xả lớn

Lò hơi than phun trên tới hạn có thể có cấu hình hai dòng hoặc cấu hình tháp (hình 1.9, 1.10) Trong lò hơi bố trí hai dòng, dòng khói nóng trong buồng đốt chuyển động lên trên đi qua dòng thứ hai qua các dàn ống của bộ quá nhiệt cuối và

bộ quá nhiệt trung gian cuối, sau đó dòng khói nóng chuyển động xuống phía dưới qua các bộ quá nhiệt thứ cấp, quá nhiệt trung gian thứ cấp, bộ hâm nước và đi vào

bộ sấy không khí Trong khi đó, với lò hơi bố trí kiểu tháp, dòng khói nóng trong buồng đốt đi thẳng lên phía trên qua các bộ quá nhiệt, quá nhiệt trung gian, bộ hâm nước Một đường dẫn khói từ đỉnh lò trở về bộ gia nhiệt không khí ở đáy lò hơi Lò hơi hai dòng có ưu điểm chi phí thấp, chiều cao thấp, phổ biến hơn Tuy vậy, lại có một số nhược điểm như tăng khả năng ăn mòn ở đường khói sau, phân chia khói ở dòng khói hai phức tạp hơn

Trong các lò hơi có thông số trên tới hạn, vấn đề vật liệu được quan tâm nhất

do hoạt động ở nhiệt độ và áp suất rất cao

Hình 1.9 Lò hơi trực lưu 2 dòng khói

của nhà chế tạo Mitsui Babcock

Hình 1.10 Lò hơi trực lưu kiểu tháp của nhà chế tạo Mitsui Babcock

1.2.2.3 So sánh lò hơi có thông số hơi dưới tới hạn với loại lò hơi có thông số hơi siêu tới hạn và trên siêu tới hạn

Để biết được những ưu điểm nổi bật của lò SC và USC, nghiên cứu và so sánh một số đặc điểm chính của các loại lò:

a Đặc điểm về kỹ thuật

Có một số khác biệt rõ rệt giữa các loại lò như hiệu suất, cấu hình, vật liệu … điều này ảnh hưởng nhiều đến giá thành và tính phổ biến của công nghệ (bảng 1.4, hình 1.11, 1.12)

Bảng 1.4 So sánh các thông số của các loại lò hơi dưới tới hạn và trên tới hạn

Hiệu suất nhiệt Thấp (<41%) Cao (42-46%) USC và USC cải tiến có

hiệu suất cao nhất so với các lò truyền thống

Cấu hình lò hơi Loại lò có

bao hơi (nước bão hòa)

Lò trực lưu Nhiệt độ và áp suất hơi

cao sẽ giúp đạt được hiệu suất nhiệt cao và tiêu thụ ít nhiên liệu hơn

và áp suất cao (Thép Crom ở mức cao)

Giảm sự cố khi sử dụng với cùng tuổi thọ thiết bị

Vận hành

Khả năng vận hành Cơ sở Thời gian khởi

động ngắn Khả năng đáp ứng phụ tải tốt

Điều khiển nhà máy Đơn giản Phức tạp Vận hành ổn định khi điều

khiển nhà máy tự động Chất lượng nhiên liệu Cơ sở Loại than có

chất bốc lớn và

độ tro thấp

USC sẽ phải được thiết kế cẩn thận khi sử dụng than chất lượng thấp

biệt lớn

Có thể đạt được mức tương đương mức cơ sở

Hình 1.11 So sánh về hiệu suất của các nhà máy dưới tới hạn, siêu tới hạn và trên

siêu tới hạn

Hình 1.12 So sánh về nhiệt động học của các nhà máy dưới tới hạn (Sub critical)

và trên siêu tới hạn (USC)

Kết quả so sánh cho thấy: công nghệ USC có nhiều ưu điểm nổi bật hơn so với công nghệ đốt than phun truyền thống (dưới tới hạn) với lợi thế về hiệu suất cao và tiêu thụ ít nhiên liệu Tuy nhiên, công nghệ này lại đòi hỏi chất lượng than cấp cho nhà máy phải là loại than chất lượng khá tốt, không phổ biến ở Việt Nam Hơn nữa, suất đầu tư nhà máy sẽ cao hơn khi vật liệu sử dụng cho nhà máy yêu cầu là loại vật liệu chất lượng cao có khả năng chịu nhiệt độ và áp suất cao, hệ thống điều khiển

nhà máy cũng là một vấn đề đáng lưu ý Đây là những lý do cho thấy công nghệ này hiện vẫn vắng bóng trong ngành điện ở Việt Nam

1.2.3 Tình hình sử dụng công nghệ lò hơi có thông số hơi siêu và trên siêu tới hạn trên Thế giới

Trên Thế giới, nhiên liệu than dùng cho các nhà máy nhiệt điện sản xuất khoảng 40% tổng điện năng của tất cả các nước, một số nước thậm chí còn có tỷ lệ cao hơn như Nam Phi (93%), Trung Quốc (79%), Ấn Độ (69%) và Hoa Kỳ (49%)

Do nhu cầu năng lượng của Thế giới tiếp tục tăng, nên than sẽ vẫn là nguồn năng lượng sơ cấp quan trong trong sản xuất điện

Trong các nhà máy điện đốt than, hiệu suất là một thông số vận hành quan trọng Hiệu suất cao sẽ mang lại nhiều lợi ích như: giảm chi phí vận hành, giảm phát thải khí CO2 gây hiệu ứng nhà kính, giảm các loại phát thải thông thường, tiết kiệm các nguồn năng lượng nhờ giảm lượng tiêu thụ Các kế hoạch hành động chung của Thế giới, các cam kết môi trường của từng quốc gia là động lực phát triển các nhà máy điện đốt than hiệu suất cao, trong đó các nhà máy áp dụng công nghệ trên tới hạn là hướng đi chính của hầu như tất cả các quốc gia đang sử dụng than để sản xuất điện

Lò hơi siêu tới hạn và trên siêu tới hạn đốt được các loại than chất lượng tốt,

có độ tro từ thấp đến trung bình Với các loại than có độ tro cao, các tổ máy siêu tới hạn đang được bắt đầu đưa vào vận hành

Cho đến nay, các nước phát triển như Mỹ, Nhật Bản, EU, Hàn Quốc đã triển khai và áp dụng công nghệ lò hơi trên tới hạn một cách rộng rãi và các nhà máy nhiệt điện với thông số hơi siêu và trên siêu tới hạn đang đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện cho các quốc gia này

Tại Nhật Bản: từ cuối những năm 1950, một loạt các nhà máy điện trên tới hạn đốt dầu đã được xây dựng để thay thế cho các nhà máy đốt than nội địa công suất nhỏ, phụ thuộc năng lượng vào nguồn dầu nhập khẩu lên đến 80% ở thời kỳ này

Do ảnh hưởng tăng giá dầu những năm 1970, Nhật Bản đã phải xem xét và đưa ra các chính sách về đa dạng hoá và tiết kiệm năng lượng Lúc này nhu cầu khí hoá

lỏng LNG cũng tăng lên và được xem như là nguồn nhiên liệu thay thế có hiệu quả Sau những năm 1980, than nhập khẩu trở thành nguồn năng lượng chính và là giải pháp nhằm ổn định cung cấp nhiên liệu, đa dạng hoá nguồn năng lượng sản xuất điện Trước khi xảy ra khủng hoảng dầu mỏ năm 1973, nhiệt điện than chỉ đáp ứng khoảng 5% nhu cầu điện Với việc thực hiện chính sách đa dạng hoá nguồn năng lượng, vào năm 2008, các nhà máy nhiệt điện đốt than đã đáp ứng 25% nhu cầu điện năng của Nhật Bản Các nguồn sản xuất điện năng đã có cơ cấu cân bằng, không có nguồn nào chiếm ưu thế vượt trội Chính sách đa dạng hoá năng lượng đã phát huy khi xảy ra sự cố nhà máy điện hạt nhân ở Fukushima năm 2011 khiến tất

cả các nhà máy điện hạt nhân tại Nhật Bản (cung cấp 26% điện năng vào năm 2008) phải ngừng hoạt động để đánh giá lại an toàn

Tổng công suất của các nhà máy nhiệt điện đốt than ở Nhật Bản vào khoảng

41 GW, trong đó 73% số nhà máy có thông số hơi siêu và trên siêu tới hạn Trong những năm gần đây Nhật Bản chủ yếu xây dựng các nhà máy điện loại này với khoảng 86% trong số nhà máy đưa vào vận hành trong 20 năm qua

Hình 1.13 Xu hướng phát triển thông số hơi và công suất tổ máy ở Nhật Bản [6]

Tại Đức: 21% số nhà máy điện đốt than ở Đức có thông số hơi siêu và trên siêu tới hạn Đức là quốc gia có bề dày kinh nghiệm các nhà máy điện có lò hơi trên tới hạn Trong khoảng 20 năm trở lại đây, Đức chỉ tập trung phát triển các nhà máy điện đốt than siêu và trên siêu tới hạn và 10 năm trở lại đây chỉ áp dụng thông số hơi trên siêu tới hạn

Tại Nga, 29% số nhà máy điện đốt than đang vận hành có thông số hơi trên tới hạn Nga vẫn có xu hướng đầu tư xây dựng các nhà máy điện đốt than có thông số

cả trên và dưới tới hạn

Tại Úc, 83% số nhà máy điện đốt than xây dựng trong 10 năm qua là các nhà máy siêu tới hạn

Tại Hàn Quốc, có đến 90% số nhà máy đưa vào vận hành trong 20 năm qua và 100% số nhà máy mới xây dựng trong 10 năm trở lại đây là nhà máy có thông hơi trên tới hạn Với tổng công suất phát của các nhà máy đốt than của quốc gia này là

26 GW thì số lượng các nhà máy đốt than siêu và trên siêu tới hạn chiếm 74% [6]

1.2.4 Định hướng phát triển các nhà máy nhiệt điện than ở Việt Nam

1.2.4.1 Định hướng phát triển nhiệt điện than trong sản xuất điện

Căn cứ định hướng phát triển các nhà máy nhiệt điện than như đã nêu trong quyết định số 1208/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ ngày 21/7/2011 phê duyệt Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2030 có xét đến năm 2030,

cụ thể như sau:

- Khai thác tối đa nguồn than trong nước cho phát triển các nhà máy nhiệt điện, ưu tiên sử dụng than trong nước cho các nhà máy khu vực miền Bắc Đến năm 2020, tổng công suất nhiệt điện đốt than khoảng 36.000MW, sản xuất khoảng 156 tỷ kWh (chiếm 46,8% sản lượng điện sản xuất), tiêu thụ 67,3 triệu tấn than

- Đến năm 2030, tổng công suất nhiệt điện đốt than khoảng 75.000MW, sản xuất khoảng 394 tỷ kWh (chiếm 56,4% sản lượng điện sản xuất), tiêu thụ

171 triệu tấn than Do nguồn than sản xuất trong nước hạn chế, cần xem xét xây dựng và đưa các NMNĐ sử dụng than nhập vào vận hành từ năm 2015

Về cơ cấu nguồn:

- Định hướng đến năm 2030, tổng công suất các nhà máy điện khoảng 146.000MW trong đó các nhà máy nhiệt điện than chiếm 51,6%

- Đến năm 2030, điện năng sản xuất khoảng 695 tỷ kWh trong đó sản lượng điện năng sản xuất từ các nhà máy nhiệt điện than chiếm 56,4%

Đảm bảo phát triển các nhà máy nhiệt điện với tỷ lệ thích hợp, phù hợp với khả năng cung cấp và phân bố nguồn nhiên liệu

1.2.4.2 Những khó khăn trong quá trình thực hiện kế hoạch phát triển điện

Việc thực hiện kế hoạch phát triển điện đúng tiến độ giúp đảm bảo nguồn điện cho phát triển nền kinh tế, tiết kiệm chi phí Tuy nhiên thực tế từ kiểm điểm quá trình thực hiện kế hoạch phát triển điện cho thấy, giai đoạn 2006-2010 tốc độ tăng trưởng chỉ đạt 13,34%/năm, giai đoạn này tốc độ tăng trưởng nguồn thực tế thấp hơn nhiều so với QHĐ do nhiều công trình chậm tiến độ, ước tính tỷ lệ thực hiện chỉ đạt 69,1% so với kế hoạch Các nguyên nhân chính được nhận biết là:

- Thiếu vốn đầu tư, thủ tục vay vốn kéo dài, các dự án vay vốn nước ngoài có thủ tục phức tạp, cộng thêm tác động của khủng hoảng kinh tế thế giới đã ảnh hưởng không nhỏ đến huy động nguồn vốn cho các dự án điện

- Đầu tư dàn trải trong khi nguồn vốn hạn hẹp, nguồn nhân lực hạn chế, dẫn đến bất lợi trong quản lý triển khai các dự án

- Các nhà thầu không đủ năng lực về chuyên môn và tài chính làm kéo dài thời gian xây dựng, các công trình xây dựng xong vận hành không ổn định, liên tục phải dừng máy để sửa chữa, thay thế, hiệu chỉnh

- Yếu kém trong quản lý dự án, trong khâu tư vấn và năng lực nhà thầu;

- Giá cả vật tư thiết bị tăng cao Cơn khủng hoảng giá dầu, giá nhiên liệu thế giới trong 2007-2008 tác động, làm cho giá cả vật liệu, thiết bị đồng loạt tăng cao, thời gian cấp hàng kéo dài hơn, gây khó khăn cho công tác xây dựng

- Công nghiệp sản xuất các thiết bị điện trong nước chưa theo kịp nhu cầu, dẫn đến phụ thuộc nhiều vào thiết bị nhập ngoại

- Việc nhập khẩu than không thành công (nguyên nhân như đã nêu ở mục 1.2.1.4 ở trên) làm cho các NMNĐ than ở miền Nam chậm tiến độ

- Công tác đền bù, giải phóng mặt bằng ngày càng khó khăn do triển khai giữa các ngành không đồng bộ, chậm chạp, gây khó khăn về thủ tục gây kéo dài thời gian xây dựng thêm từ 6 tháng đến hàng năm

- Giá bán điện còn thấp, chưa đủ để vừa bù chi phí sản xuất vừa có tích luỹ tái đầu tư Mức tăng giá chưa loại bỏ yếu tố trượt giá và tăng tỷ giá ngoại tệ Giá điện chưa hấp dẫn các nhà đầu tư

- Ý thức tiết kiệm và sử dụng điện hiệu quả của đại bộ phận xã hội còn kém

và do giá điện nước ta thấp so với khu vực nên nhiều nhà đầu tư nước ngoài

đã triển khai xây dựng hàng loạt các nhà máy sản xuất thép, xi măng, Rút kinh nghiệm từ các bài học nêu trên, giai đoạn triển khai QHĐ 7 các biện pháp khắc phục để thực hiện tốt nhất sẽ được xem xét kỹ

1.2.5 Những thách thức trong phát triển công nghệ SC tại Việt Nam

1.2.5.1 Nâng cao hiệu quả sử dụng than antraxit Việt Nam

Các nhà máy điện đốt than bột và đốt than tầng sôi tuần hoàn cho thấy việc nâng cao hiệu quả cháy than, đặc biệt là than antraxit đang là một thách thức lớn đối với các nhà quản lý, các Chủ đầu tư, các nhà nghiên cứu, các nhà chế tạo lò hơi Các nghiên cứu đều chỉ ra rằng, than antraxit Việt Nam là loại than có độ tro cao, chất bốc thấp, rất khó bắt cháy, và khó cháy kiệt Như đã đề cập ở trên, tổn thất cháy cơ học q4 ở các nhà máy điện đốt than antraxit rất lớn, dẫn tới lãng phí nhiên liệu lớn Việc nâng cao hiệu quả cháy của than góp phần sản xuất điện sạch hơn, với cùng một lượng điện sinh ra nhưng lượng tiêu thụ nhiên liệu giảm đi, kết quả là phát thải khí thải gây ô nhiễm ra môi trường sẽ giảm đi Ngoài ra, khi nâng hiệu suất cháy sẽ giảm được lượng cacbon cháy không hết trong tro xỉ lò hơi thì hàng năm các nhà máy điện Việt Nam có thể tiết kiệm được hàng triệu tấn than, tiết kiệm được nhân công lao động, vật tư máy móc Khi đó chất lượng xỉ tăng lên nâng cao khả năng tiêu thụ tro xỉ, đặc biệt là trong lĩnh vực vật liệu xây dựng nhờ đó sẽ giảm lượng tro xỉ thải ra từ nhà máy giúp giảm diện tích đất chiếm dụng làm bãi xỉ Hiện nay, với việc tiếp tục duy trì và phát triển nguồn nhiệt điện than, trong đó

có than antraxit, vấn đề nâng cao hiệu quả sử dụng than Việt Nam khi áp dụng các công nghệ mới như SC có ý nghĩa vô cùng to lớn Các đề tài nghiên cứu, các nhà chế tạo lò hơi đặc biệt quan tâm tới thị trường nhà máy điện tại Việt Nam và đã dành nhiều thời gian, công sức vào vấn đề này Tuy nhiên, do nhiên liệu của Việt

Nam có đặc tính điển hình nên hầu hết các nghiên cứu chưa mang lại nhiều kết quả khả quan

1.2.5.2 Vấn đề về nội địa hoá thiết bị nhà máy điện đốt than

Việt Nam đã đầu tư phát triển nhà máy điện đốt than trong hơn 40 năm nhưng ngành chế tạo trong nước chưa thể chế tạo và cung cấp thiết bị cho các nhà máy này Các nhà máy điện có suất đầu tư cao, hiện chủ yếu do các nhà thầu nước ngoài xây dựng và cung cấp thiết bị Các nhà thầu trong nước chỉ tham gia vào các dự án với tỷ lệ nhỏ, chủ yếu là các công việc liên quan đến gia công, xây dựng và lắp đặt Vấn đề cơ bản là công nghiệp vật liệu và luyện kim của nước ta còn yếu Các cơ sở trong nước chưa thể chế tạo các loại vật liệu của lò hơi có điều kiện làm việc ở nhiệt

độ và áp suất cao như ống sinh hơi, bao hơi, ống hơi quá nhiệt Có thể nói rằng chúng ta chưa thể tự chủ trong chế tạo thiết bị nhà máy nhiệt điện dẫn đến chi phí cho công tác bảo dưỡng và thay thế kéo dài và tốn kém đặc biệt với công nghệ SC yêu cầu thiết bị và vật liệu phải là loại chịu được nhiệt độ và áp suất cao Vì vậy, để

sử dụng và phát triển công nghệ SC, trong thời gian tới cần có các giải pháp đồng

bộ giữa các ngành vật liệu, cơ khí luyện kim, cơ khí chế tạo, lắp đặt, v.v

1.2.5.3 Điều kiện về pháp lý

Tốc độ phát triển kinh tế mạnh mẽ trong những năm qua buộc ngành điện phải

ra sức đầu tư đa dạng các loại hình nhà máy điện như nhiệt điện than, nhiệt điện khí, nhiệt điện dầu, thuỷ điện, v.v Đồng thời với sự tăng trưởng mạnh của các nguồn phát điện đặc biệt là nguồn phát điện từ năng lượng hóa thạch thì lượng phát thải các khí ô nhiễm trong khói thải ra môi trường cũng tăng lên, môi trường khu vực các nhà máy bị ảnh hưởng Các loại chất thải gồm có: khí thải chứa CO2, NOx, SOx, bụi, VOC…, chất thải lỏng (nước thải), chất thải rắn (tro, xỉ) đang là những mục tiêu phải giảm thiểu và phải đảm bảo nồng độ phát thải của các chất ô nhiễm theo quy định của pháp luật Tuy nhiên, giảm phát thải sẽ làm tăng các chi phí đầu

tư, vận hành, bảo dưỡng của nhà máy, đi ngược với mục tiêu lợi nhuận của nhà đầu

tư nên xu hướng chung là các nhà đầu tư chỉ muốn giảm phát thải ở mức không vi phạm luật Thực tế cho thấy, hầu hết các nhà máy nhiệt điện đốt than chỉ mới lắp

đặt các hệ thống xử lý bụi, SO2 (FGD) và chưa có nhà máy lắp đặt hệ thống NOx để xử lý NO2 và các hệ thống này đặc biệt là hệ thống FGD cũng chỉ hoạt động ở hiệu suất xử lý khá thấp

De-Riêng đối với phát thải CO2 và một số KNK khác, do chưa có quy định bắt buộc giảm nên hầu như chưa có chủ trương giảm thiểu ở các nhà máy điện hiện tại

và trong tương lai Với tình hình thực tế về thị trường nhiên liệu, giá nhiên liệu và một số chính sách và văn bản nhà nước mới chỉ lôi kéo các Chủ đầu tư xem xét đến khả năng tiết kiệm nhiên liệu để giảm chi phí Hơn nữa, giá thành để giảm thiểu loại chất ô nhiễm này có ảnh hưởng khá lớn đến suất đầu tư và chi phí O&M của nhà máy nên các giải pháp để giảm thiểu phát thải CO2 sẽ khó được triển khai áp dụng ở Việt Nam chỉ trừ khi có những cơ chế tài chính hấp dẫn ví dụ cơ chế thị trường Cac bon, cơ chế ưu tiên trong vốn vay tín dụng…

Chương 2 - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu: Phát thải KNK tại các nhà máy nhiệt điện đốt than sử dụng công nghệ đốt than truyền thống và công nghệ lò hơi có thông số hơi siêu và trên siêu tới hạn

Phạm vi nghiên cứu về thời gian: các nhà máy nhiệt điện đốt than nằm trong

kế hoạch phát triển điện Quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến 2030 (QHĐ 7), vì các nhà máy nhiệt điện hiện tại không có khả năng thay thế công nghệ đốt than

truyền thống đang sử dụng

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1 Phương pháp điều tra, khảo sát thu thập thông tin

Phương pháp này được sử dụng để thu thập thông tin và số liệu của các nhà máy nhiệt điện đốt than trong hệ thống điện Việt Nam liên quan đến:

- Công suất nhà máy, năm xây dựng và vận hành, số giờ vận hành trong năm

- Đặc tính nhiên liệu và tiêu hao nhiên liệu

- Công nghệ, hiệu suất của nhà máy và phương pháp xử lý môi trường của

các nhà máy nhiệt điện đốt than

- Sản lượng điện sản xuất, điện tự dùng và điện phát lên lưới

Kết quả khảo sát được tổng hợp trong các bảng ở phụ lục 1 và 2 và được sử dụng để tính toán lượng phát thải khí nhà kính của các nhà máy hiện có và dự báo lượng phát thải KNK trong tương lai

2.2.2 Phương pháp chuyên gia

- Thông tin và tài liệu liên quan về ảnh hưởng của biến đổi khí hậu …

2.2.3 Phương pháp kế thừa

Là phương pháp phổ biến trong các chương trình nghiên cứu Đối với luận văn này, phương pháp kế thừa được sử dụng để vận dụng kết quả nghiên cứu từ các đề tài dự án trước đây để làm cơ sở cho những nhận định, phân tích và đánh giá kết quả nghiên cứu của đề tài Ngoài ra một số kết quả nghiên cứu còn được sử dụng để làm cơ sở tính toán của học viên trong quá trình thực hiện luận văn

Các tài liệu được sử dụng trong báo cáo gồm:

- Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học, 2010 “Nghiên cứu hiện trạng sử dụng

lò hơi lớp sôi tuần hoàn, (CFB) tại Việt Nam và đề xuất các giải pháp công nghệ, nâng cao hiệu suất năng lượng và bảo vệ môi trường”

- Báo cáo quy hoạch phát triển điện quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến

- Phát triển và biến đổi khí hậu trong Báo cáo phát triển thế giới 2010

- International Energy Outlook 2010