Nghiên cứu thực trạng phát thải tro xỉ từ một số nhà máy nhiệt điện than thuộc tập đoàn điện lực việt nam và đề xuất các giải pháp cải thiện việc tiêu thụ chúng tại việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ THỊ THÚY LAN NGHIÊN CỨU THỰC TRẠNG PHÁT THẢI TRO XỈ TỪ MỘT SỐ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN THUỘC TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM VÀ ĐỀ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LÊ THỊ THÚY LAN

NGHIÊN CỨU THỰC TRẠNG PHÁT THẢI TRO XỈ TỪ MỘT SỐ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN THUỘC TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CẢI THIỆN VIỆC TIÊU THỤ CHÚNG TẠI VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS ĐỖ TRỌNG MÙI

Hà Nội - Năm 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của tôi với sự hỗ trợ của thầy giáo hướng dẫn, các thầy cô giáo thuộc Viện Khoa học Công ngệ và Môi trường – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, các đồng nghiệp, gia đình và bạn bè Các số liệu sử dụng phân tích trong luận án có nguồn gốc rõ ràng, có độ tin cậy

và được sự đồng ý của Tập đoàn Điện lực Việt Nam theo quy định

Các kết quả nghiên cứu trong luận văn tốt nghiệp này do tôi tự tìm hiểu, tổng hợp, phân tích một cách trung thực, khách quan và phù hợp với thực tiễn của Việt Nam Các kết quả này chưa từng được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác Các kết quả nghiên cứu tác giả ước tính dựa trên cơ sở một số thông tin đáng tin cậy nhất định, các ý kiến, nhận định, đề xuất giải pháp, kết luận là của riêng tác giả, không liên quan đến quan điểm hay thông tin của Tập đoàn Điện lực Việt Nam

Người cam đoan

Lê Thị Thúy Lan

LỜI CẢM ƠN

Sau 2 năm học tập, tận đáy lòng mình, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới các thầy, cô giáo Trường đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình giảng dạy, hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành chương trình học tập và hỗ trợ tôi trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu

Với tất cả tình cảm sâu sắc nhất, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn tới thầy giáo hướng dẫn TS Đỗ Trọng Mùi, người đã giúp đỡ tôi từ khi xác định vấn đề nghiên cứu, viết

đề cương, chia sẻ thông tin và hoàn thành luận văn này Cùng với sự tận tình trong giảng dạy của các thầy, cô đã giúp tôi có được những kiến thức, kinh nghiệm qúy báu trong nghiên cứu khoa học

Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới Tập đoàn Điện lực Việt Nam cùng các đơn vị thành viên, đã tạo điều kiện giúp đỡ, cung cấp số liệu và góp ý để tôi có thể hoàn thành nghiên cứu này

Xin cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp luôn luôn hỗ trợ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và phấn đấu

Xin cảm ơn tất cả các bạn đồng môn trong lớp cao học khóa 2017A đã cùng nhau chia sẻ kinh nghiệm và giúp đỡ tôi trong 2 năm học qua

Một lần nữa tôi xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày 15 tháng 3 năm 2019

Tác giả

Lê Thị Thúy Lan

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC BẢNG vi

BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT ix

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TRO XỈ CỦA NMNĐ THAN 5

I.1 Khái niệm, định nghĩa và quá trình hình thành tro, xỉ, thạch cao và phân loại tro xỉ từ sản xuất nhiệt điện 5

I.1.1 Khái niệm 5

I.1.2 Phân loại 5

I.1.2.1 Phân loại tro xỉ theo mục đích sử dụng 5

I.1.2.2 Phân loại tro xỉ theo Luật Bảo vệ môi trường Việt Nam 9

I.2 Tro xỉ nhiệt điện than trên thế giới 10

I.2.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ than cho phát điện trên thế giới 10

I.2.2 Tình hình phát thải và sử dụng tro xỉ nhiệt điện than trên thế giới 15

I.3 Tro xỉ nhiêt điện than tại Việt Nam 20

I.3.1 Tổng quan chung về hệ thống điện Việt Nam 20

I.3.2 Nhiệt điện than ở Việt Nam 22

I.4 Ứng dụng tro xỉ trong một số lĩnh vực 24

CHƯƠNG II HIỆN TRẠNG PHÁT THẢI VÀ TIÊU THỤ TRO XỈ CỦA CÁC NMNĐ THUỘC TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM 28

II.1 Nhà máy nhiệt điện đốt than của EVN 28

II.2 Tro xỉ phát sinh từ các NMNĐ ở Việt Nam 28

II.2.1 Công nghệ đốt than phun PC 28

II.2.2 Công nghệ đốt than tầng sôi 30

32

II.2.3.1 32

II.2.3.2 33

II.2.3.3 33

II.2.3.4 Hoạt tính của tro, xỉ 36

II.2.3.5 36

II.3 Hiện trạng phát thải, tiêu thụ và quản lý tro xỉ của các NMNĐ thuộc EVN 43

II.3.2.1 Nhà máy nhiệt điện Thái Bình 48

II.3.2.2 Nhà máy nhiệt điện Nghi Sơn 1 49

II.3.2.3 Nhà máy nhiệt điện Uông Bí 51

II.3.2.4 Nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh 52

II.3.2.5 Nhà máy nhiệt điện Mông Dương 1 53

II.3.2.6 Nhà máy nhiệt điện Hải Phòng 54

II.3.2.7 Nhà máy nhiệt điện Phả Lại 55

II.3.2.8 Nhà máy nhiệt điện Ninh Bình 56

II.3.2.9 Nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 2 57

II.3.2.10 Nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 4 58

II.3.2.11 Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải 1 60

II.3.2.12 Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải 3 61

II.4 Bức tranh tổng thể về thực trạng lượng tro xỉ phát sinh, tiêu thụ và lưu giữ tại các NMNĐ của EVN 62

CHƯƠNG III ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CẢI THIỆN VIỆC QUẢN LÝ VÀ SỬ DỤNG ĐỐI VỚI CÁC NMNĐ THUỘC EVN 63

III.1 Mục tiêu của việc tiêu thụ tro xỉ 63

III.1.1 Mục tiêu tổng thể 63

III.1.2 Mục tiêu thực hiện Quyết định của Chính phủ 64

III.2 Đánh giá chung về tiềm năng thị trường, nhu cầu ngành vật liệu xây dựng và nhu cầu nguyên liệu 65

III.2.1 Về tình hình phát triển ngành VLXD Việt Nam 65

III.2.2 Về nhu cầu vật liệu san lấp 66

III.3 Giải pháp cải thiện việc tiêu thụ tro xỉ 67

III.3.1 Giải pháp kỹ thuật 67

III.3.1.1 Giải pháp kỹ thuật đối với chủ đầu tư/ vận hành nhà máy 67

III.3.1.2 Nghiên cứu, áp dụng các công nghệ của các nước trên thế giới 69

III.3.2 Giải pháp chính sách 71

III.3.3 Giải pháp truyền thông 72 III.3.4 Lựa chọn các đơn vị có khả năng xử lý tro xỉ và có chính sách hỗ trợ các đơn vị này 72 III.3.5 Các giải pháp cụ thể cho từng Nhóm nhà máy thuộc đối tượng nghiên cứu 73 III.3.5.1 Các NMNĐ Thái Bình, Ninh Bình, Phả Lại, Hải Phòng, Nghi Sơn 1, (Nhóm nhà máy số 1) 73 III.3.5.2 Các NMNĐ Mông Dương I, Quảng Ninh (Nhóm nhà máy số 2) 74 III.3.5.3 Các NMNĐ Vĩnh Tân 2, Vĩnh Tân 4, Duyên Hải 1 và Duyên Hải 3 (Nhóm nhà máy số 3) 76

KẾT LUẬN 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 Phụ lục Các văn bản quy phạm pháp luật về tro xỉ nhà máy nhiệt điện

DANH MỤC BẢNG

Bảng I.1 Tiêu chuẩn tro bay theo ASTM C618 6Bảng I.2 Một số quốc gia sản xuất than hang đầu trên thế giới 10Bảng I.3 Tỷ trọng nguồn điện phân loại theo nhiên liệu của các nước trên thế giới 13Bảng I.4 Phát thải và tỉ lệ tiêu thụ tro xỉ tại Ấn Độ giai đoạn 1996-2017 18Bảng I.5 Ước tính lượng tro, xỉ phát sinh trong các năm sắp tới 23Bảng II.1 Thành phần hóa tro bay tại một số nhà máy nhiệt điện Việt Nam 37Bảng II.2 Thành phần vật liệu trong bê tông đầm lăn sử dụng tại NMTĐ Sơn La 40Bảng II.3 Thành phần vật liệu trong bê tông đầm lăn sử dụng tại NMTĐ Lai Châu 40Bảng III.1 Hiện trạng và dự báo phát triển sản xuất các loại VLXD đến năm 2020 66

năm 2020 67

DANH MỤC HÌNH

Hình I.1 Cơ cấu nguồn điện theo từng vùng trên thế giới 12

Hình I.2 Biểu đồ sản lượng tro xỉ của các nước năm 2014 15

Hình I.3 Biểu độ tỷ lệ sử dụng tro xỉ than của các nước năm 2014 15

Hình I.4 Phát thải và sử dụng tro xỉ nhiệt điện tại Trung Quốc từ 2006-2015 16

Hình I.5 Minh họa tình hình tiêu thụ tro xỉ tại Trung Quốc năm 2013 16

Hình I.6 Phát thải và tỉ lệ tiêu thụ tro xỉ tại Ấn Độ giai đoạn 1996-2017 19

Hình I.7 Các ứng dụng chủ yếu của tro bay tại Ấn độ từ 2014-2017 20

Hình I.8 Cơ cấu theo loại hình nguồn điện ở Việt Nam năm 2018 21

Hình I.9 Cơ cấu sản lượng điện từ nhiệt điện than theo loại hình chủ sở hữu ở Việt Nam năm 2018 21

Hình I.10 Tổng lượng than tiêu thụ của các NMNĐ trong 10 năm qua 23

Hình I.11 Biểu độ tro xỉ phát sinh từ các NMNĐ phân bố theo miền (năm 2018) 24 Hình II.1.Sơ đồ công nghệ hệ thống đốt than phun và 29

Hình II.2.Sơ đồ công nghệ hệ thống đốt than tầng sôi và quá trình hình thành tro xỉ 31

Hình II.3 Ảnh SEM hạt tro bay công nghệ đốt than phun 32

Hình II.4 Ảnh SEM hạt tro bay công nghệ đốt than tầng sôi 33

Hình II.5 Biểu đồ pha 3 cấu tử silicat CaO-Al2O3-SiO2 35

Hình II.6 Hình ảnh một số tổ hợp sản xuất của Công ty Sông Đà Cao Cường 42

Hình II.7 Hình ảnh một ứng dụng sản phẩm của Công ty Sông Đà Cao Cường 43

Hình II.8 Một số hình ảnh về hệ thống vận chuyển tro, xỉ NMNĐ Vĩnh Tân 4 44

Hình II.9 Một số hình ảnh bãi thải NMNĐ Vĩnh Tân 4 45

Hình II.10 Một số hình ảnh bãi thải, đường ống thải của NMNĐ Thái Bình 45

Hình II.11 Bãi thải xỉ NMNĐ Thái Bình 46

Hình II.12 Đê bao, đường ống thải ra bãi thải xỉ NMNĐ Thái Bình 46

Hình II.13 Biểu đồ khối lượng than sử dụng; lượng tro xỉ phát sinh, tiêu thụ và lưu giữ tại bãi của NMNĐ Thái Bình năm 2017 – 2018 49

Hình II.14 Biểu đồ khối lượng than sử dụng; lượng tro xỉ phát sinh, tiêu thụ và lưu giữ tại bãi của NMNĐ Nghi Sơn 1 năm 2016 – 2018 50

Hình II.15 Biểu đồ khối lượng than sử dụng; lượng tro xỉ phát sinh, tiêu thụ và lưu giữ tại bãi của NMNĐ Uông Bí năm 2015 – 2018 51Hình II.16 Biểu đồ khối lượng than sử dụng; lượng tro xỉ phát sinh, tiêu thụ và lưu giữ tại bãi của NMNĐ Quảng Ninh năm 2015 – 2018 52Hình II.17 Biểu đồ khối lượng than sử dụng; lượng tro xỉ phát sinh, tiêu thụ và lưu giữ tại bãi của NMNĐ Quảng Ninh năm 2015 – 2018 53Hình II.18 Biểu đồ khối lượng than sử dụng; lượng tro xỉ phát sinh, tiêu thụ và lưu giữ tại bãi của NMNĐ Hải Phòng năm 2015 – 2018 54Hình II.19 Biểu đồ khối lượng than sử dụng; lượng tro xỉ phát sinh, tiêu thụ và lưu giữ tại bãi của NMNĐ Phả Lại năm 2015 – 2018 56Hình II.20 Biểu đồ khối lượng than sử dụng; lượng tro xỉ phát sinh, tiêu thụ và lưu giữ tại bãi của NMNĐ Ninh Bình năm 2015 – 2018 57Hình II.21 Biểu đồ khối lượng than sử dụng; lượng tro xỉ phát sinh, tiêu thụ và lưu giữ tại bãi của NMNĐ Vĩnh Tân 2 từ năm 2015 – 2018 58Hình II.22 Biểu đồ khối lượng than sử dụng; lượng tro xỉ phát sinh, tiêu thụ và lưu giữ tại bãi của NMNĐ Vĩnh Tân 4 từ năm 2017 – 2018 59Hình II.23 Biểu đồ khối lượng than sử dụng; lượng tro xỉ phát sinh, tiêu thụ và lưu giữ tại bãi của NMNĐ Duyên Hải 1 từ năm 2016 – 2018 60Hình II.24 Biểu đồ khối lượng than sử dụng; lượng tro xỉ phát sinh, tiêu thụ và lưu giữ tại bãi của NMNĐ Duyên Hải 3 từ năm 2017 – 2018 61Hình II.25 Biểu đồ tổng quan trung bình (2015-2018) khối lượng tro xỉ phát sinh, tiêu thụ và hiện đang lưu giữ tại bãi của các NMNĐ thuộc EVN 62

BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Bed)

Cục ATMT : Cục Kỹ thuật an toàn và môi trường công nghiệp – Bộ Công

Thương

EVNGENCOs : Các Tổng Công ty phát điện 1, 2, 3

MỞ ĐẦU

Thực hiện công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, nền kinh tế Việt Nam đang có được sự phát triển mạnh mẽ vượt bậc Chính vì vậy, nguồn cung cấp điện phải đáp ứng nhu cầu tăng liên tục của nền kinh tế Trong bối cảnh đó, các nhà máy nhiệt điện đốt than cùng các nguồn cung cấp điện khác, đã và đang phát triển nhanh chóng để bù đắp lượng điện thiếu hụt và đáp ứng được nhu cầu về năng lượng đặt ra

Phát triển nhiệt điện than phát sinh lượng tro xỉ lớn từ quá trình đốt cháy nhiên liệu than Tính trung bình, để sản xuất ra 1kWh điện, sử dụng nhiên liệu than cám,

sẽ phát sinh khoảng từ 0,9 - 1,5 kg tro, xỉ Theo kết quả điều tra và tính toán sơ bộ của Viện Vật liệu xây dựng – Bộ Xây dựng, các NMNĐ ở nước ta hiện nay hàng năm thải ra khoảng 15 triệu tấn tro xỉ và lượng đang tồn chứa khoảng 28 triệu tấn tại các bãi thải [13] Theo Quy hoạch điện VII điều chỉnh [17], trong thời gian tới, nguồn điện cung cấp bổ sung chủ yếu từ các dự án NMNĐ đốt than xây dựng mới

và mở rộng Do vậy, lượng chất thải tro, xỉ nhiệt điện sẽ còn tiếp tục tăng thêm Lượng tro xỉ này đang tạo sức ép lớn lên môi trường (có thể gây ô nhiễm không khí, nguồn nước ), chiếm diện tích đất để tồn chứa và tốn chi phí để vận hành hệ thống lưu giữ lượng tro xỉ này

Xử lý và sử dụng tro, xỉ của các NMNĐ là một vấn đề cấp bách tại Việt Nam Trước thực trạng đó, ngày 23 tháng 9 năm 2014, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 1696/QĐ-TTg về một số giải pháp thực hiện xử lý tro, xỉ, thạch cao của các nhà máy nhiệt điện, nhà máy hoá chất phân bón để làm nguyên liệu sản xuất

vật liệu xây dựng Quyết định này nêu mục tiêu cụ thể như “xử lý tro, xỉ, thạch cao

từ các nhà máy nhiệt điện đạt tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, tiết kiệm diện tích đất dùng làm bãi chứa chất thải, góp phần tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên làm vật liệu xây dựng, đảm bảo phát triển bền vững“ và “lộ trình thực hiện đến năm 2020, chỉ cấp diện tích bãi thải cho các dự án nhà máy nhiệt điện, hóa chất, phân bón với dung lượng chứa tối đa cho 2 năm sản xuất phù hợp với quy mô, công suất của dự án“

Việc nghiên cứu tìm giải pháp sử dụng lượng tro, xỉ này thành vật liệu xây dựng, san lấp mặt bằng và các ứng dụng khác đã phát triển trên thế giới kể từ hàng

trăm năm trước, nhưng vẫn còn tương đối mới ở Việt Nam hiện nay Các giải pháp tiêu thụ tro xỉ mang lại hiệu quả kép, không những giảm thiểu khối lượng tro xỉ phải

xử lý tại các bãi chôn lấp mà còn giảm thiểu giá thành sản xuất điện, giá thành sản xuất vật liệu xây dựng, làm tăng giá trị hiệu quả đầu tư xây dựng công trình

Tập đoàn Điện lực Việt Nam hiện nay đang sở hữu 12 NMNĐ đang vận hành, lượng tro xỉ phát sinh trong năm 2018 khoảng 8,1 triệu tấn; và lượng này sẽ tăng nhanh trong các năm tới Tính đến cuối năm 2018, lượng tro xỉ đang tồn chứa tại các bãi thải xỉ của các nhà thuộc EVN khoảng 21,7 triệu tấn

Nếu không có phương án và biện pháp đồng bộ từ các cấp các ngành và các tổ chức cá nhân liên quan nhằm thúc đẩy mạnh mẽ việc xử lý, tiêu thụ tro xỉ thì cần bố trí quỹ đất rất lớn để lưu chứa và đi kèm là gánh nặng chi phí lưu chứa tro xỉ tại các bãi, ngoài ra tro xỉ có thể gây nguy cơ ô nhiễm môi trường không khí, môi trường nước Nếu được sử dụng tro xỉ mang lại nhiều lợi ích to lớn như giảm ô nhiêm môi trường, tiết kiệm và thu được nhiều chi phí, và tiết kiệm được tài nguyên thiên nhiên đối với những nguyên nhiên liệu thay thế như đất, cát, sỏi

Một số NMNĐ đang cận kề với nguy cơ đóng cửa vì bãi chứa tro xỉ đã đầy, trong khi lượng tro xỉ phát sinh không tiêu thụ được hoặc tiêu thụ được rất ít Các vấn đề này ảnh hưởng nghiêm trọng đến bảo vệ môi trường, nền kinh tế và đe dọa

an ninh năng lượng quốc gia Vì vậy EVN nói riêng và Chính phủ nói chung cần thiết nhìn nhận được bức tranh tổng thể về hiện trạng phát thải, tiêu thụ tro xỉ và các

giải pháp hiện nay để có định hướng trong tương lai Vì vậy đề tài “Nghiên cứu thực

trạng phát thải tro xỉ từ một số nhà máy nhiệt điện than thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam và đề xuất các giải pháp cải thiện việc tiêu thụ chúng tại Việt Nam” là cần

thiết và cấp bách đã được lựa chọn và thực hiện

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn

- Đánh gía thực trạng phát thải tro xỉ từ các nhà máy nhiệt điện than thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam

- Đề xuất một số giải pháp nhằm cải thiện việc tiêu thụ tro xỉ nhiệt điện tại Việt Nam

Đối tượng

- Đối tượng nghiên cứu: Tro xỉ phát sinh từ các nhà máy nhiệt điện đốt than thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam

- Phạm vi nghiên cứu: 12 nhà máy nhiệt điện

Nội dung nghiên cứu

- Thực trạng phát thải tro xỉ của các nhà máy nhiệt điện thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam

- Thực trạng quản lý, tiêu thụ tro xỉ của các nhà máy nhiệt điện thuộc EVN

- Đề xuất một số giải pháp cải thiện việc tiêu thụ tro xỉ tại các nhà máy nhiệt điện than tại Việt Nam nói chung và một số nhà máy thuộc đối tượng nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp điều tra, tổng hợp: Thu thập các tài liệu, số liệu liên quan đến phát sinh, quản lý và sử dựng tro xỉ từ các nhà máy nhiệt điện thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam

- Phương pháp phân tích: số liệu sau khi được thu thập sẽ được kiểm tra, chuẩn xác lại, phân tích và đánh giá

- Phương pháp quan sát: Thực hiện quan sát thực tế công tác quản lý tro xỉ từ các nhà máy nhiệt điện than thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam

Quá trình thực hiện

Quá trình nghiên cứu đề tài được mô tả sơ bộ như sơ đồ dưới đây:

Học viên liên hệ hỗ trợ Học viên tìm hiểu và tổng hợp

Hướng dẫn của thầy giáo

TS Đỗ Trọng

- Mục tiêu, phạm vi nghiên cứu, thời

gian nghiên cứu đề tài

- Đối tượng, phạm vi khảo sát

- Tư liệu, vật liệu, phương pháp thực

hiện

- Quy định, Quy chuẩn, Tiêu chuẩn

chuyên ngành liên quan

Khảo sát hiện trường tại các nhà máy và các bãi thải xỉ (Phối hợp với các NMNĐ )

Các số liệu, thông tin thu thập được sẽ được tổng hợp, rà soát lựa chọn, kiểm tra chéo, xử

lý, phân tích, đánh giá

Viết báo cáo (bao gồm bố cục báo cáo, lập biểu đồ, nêu luận điểm, lập luận, phân tích học thuật, trình bày luận cứ khoa học

Tìm kiếm, đọc và chọn lọc các bài bài báo quốc tế liên quan đến tro xỉ Các thông tin tài liệu liên quan đến quản lý tro xỉ của các NMNĐ, GENCOs, EVN Thu thập các thông tin liên quan đến lượng, loại than tiêu thụ; sản lượng điện

Liên hệ với Bộ Xây Dựng, Viện VLXD, Bộ TN&MT, Cục ATMT, các NMNĐ, các EVNGENCOs, A0, Ban KTSX, QLXD, KHCN&MT - EVN

(2)Thông tin lượng tro xỉ phát sinh, tiêu thụ, các ứng dụng tro xỉ tại từng nhà máy, diện tích bãi thải xỉ, hiện trạng bãi thải xỉ, phương pháp thải xỉ, được thu thập

từ 12 đề án tiêu thụ tro xỉ và điều tra trực tiếp đối với cán

bộ quản lý môi trường, quản

lý than và quản lý tro xỉ tại các nhà máy

(1)Thông tin lượng than tiêu

thụ, loại than tiêu thụ, sản

lượng điện từ 2015-2018

được tìm kiếm từ cơ sở dữ

liệu thu thập từ A0, Ban Kỹ

thuật sản xuất - EVN

(4) Thông tin về ứng dụng tro xỉ được thu thập từ các Công ty tiêu thụ tro xỉ như Công ty CP Sông Đà Cao Cường các Hội nghị, Hội thảo khuyến khích, xúc tiến đầu tư và

sử dụng tro xỉ có liên

quan

Định dạng báo cáo, rà soát, chỉnh sửa báo cáo

Kết quả quá trình khảo sát: thu thập được các hình ảnh tại các bãi thải xỉ, xi lô, hiện trạng phát thải và tiêu thụ ở các nhà máy, hiện trạng quản lý tại các nhà máy (thải xỉ khô thì có làm ẩm dập bụi, thải xỉ ướt bằng nước lợ, nước ngọt, ) và một số khó khăn trong quá trình tiêu thụ tro xỉ

(3) Thông tin về tổng quan hệ thống

điện, nhiệt điện than, phát thải tro xỉ

Việt Nam, ứng dụng tro xỉ, tiềm

năng nhu cầu sử dụng tro xỉ được

thu thập từ Bộ Công thương, Bộ Tài

nguyên và môi trường, Bộ Xây dựng,

Văn phòng chính phủ, EVN

(5) Thông tin hiện trạng phát thải và tiêu thụ tro xỉ của các quốc gia trên thế giới dược thu thập từ các sách, tạp chí, báo, hội thảo quốc tế

(6) Kết quả phân tích ngưỡng nguy hại đối với tro xỉ được thu thập

từ 12 nhà máy thuộc

EVN

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TRO XỈ CỦA NMNĐ THAN

I.1 Khái niệm, định nghĩa và quá trình hình thành tro, xỉ, thạch cao và phân loại tro xỉ từ sản xuất nhiệt điện

I.1.1 Khái niệm

Các sản phẩm được sinh ra chủ yếu từ quá trình đốt than hoặc làm sạch khí thải của nhà máy nhiệt điện than bao gồm: Tro đáy (xỉ đáy lò) hay còn gọi là xỉ, là các hoạt thô, to thu được ở đáy lò đốt; Tro bay, là các hoạt tro mịn bay lên được thu lại

(CFB), hoặc vật liệu khử lưu huỳnh trong khói thải (FGD) Trong phạm vi đề tài này, 2 đối tượng được tập trung nghiên cứu đánh giá là tro bay và tro đáy (xỉ đáy lò) Theo tiêu chuẩn quốc gia về phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông, vữa xây và xi măng, định nghĩa các thuật ngữ như sau [14]:

- Tro xỉ nhiệt điện (Coal ash): Hỗn hợp của tro bay và xỉ đáy hoặc riêng tro bay

hoặc riêng xỉ đáy tập kết tại silo hoặc bãi chứa

- Tro bay (Fly ash): Loại thải phẩm bụi mịn thu được từ thiết bị lọc bụi của nhà

máy nhiệt điện trong quá trình đốt than

- Xỉ đáy (Bottom ash): Loại thải phẩm thu được ở đáy lò của nhà máy nhiệt

điện trong quá trình đốt than thường ở dạng cục hoặc dạng hạt

- Tro xỉ bãi chứa (Pool ash): Tro xỉ phát thải của nhà máy nhiệt điện đốt than

được tập kết tại bãi chứa theo công nghệ thải khô hoặc thải ướt

Thông thường lượng tro bay chiếm khoảng 80 - 90%, còn xỉ chỉ chiếm khoảng 10 đến 20%

Trước đây ở châu Âu cũng như ở Vương quốc Anh phần tro này thường được cho là tro của nhiên liệu đốt đã được nghiền mịn [28] Nhưng ở Mỹ, loại tro này được gọi là tro bay bởi vì nó thoát ra cùng với khí ống khói và “bay”

vào trong không khí Và thuật ngữ tro bay (fly ash) được dùng phổ biến trên

thế giới hiện nay để chỉ phần thải rắn thoát ra cùng các khí ống khói ở các nhà máy nhiệt điện

I.1.2 Phân loại

I.1.2.1 Phân loại tro xỉ theo mục đích sử dụng

Ở một số nước, tùy vào mục đích mà người ta phân loại tro bay theo các loại khác nhau

Theo tiêu chuẩn DBJ08-230-98 của thành phố Thượng Hải, Trung Quốc, tro bay được phân làm hai loại [29] là tro bay có hàm lượng canxi thấp và tro bay có hàm lượng canxi cao Tro bay có chứa hàm lượng canxi 8% hoặc cao hơn (hoặc CaO tự do trên 1%) là loại tro bay có hàm lượng canxi cao Do đó, CaO trong tro bay hoặc CaO tự do được sử dụng để phân biệt tro bay có hàm lượng canxi cao với tro bay hàm lượng canxi thấp Theo cách phân biệt này thì tro bay có hàm lượng canxi cao có màu hơi vàng trong khi đó tro bay có hàm lượng canxi thấp có màu hơi

xám

Theo cách phân loại của Canada, tro bay được chia làm ba loại [8]:

Loại F: Hàm lượng CaO ít hơn 8%

Loại CI: Hàm lượng CaO lớn hơn 8% nhưng ít hơn 20%

Loại C: Hàm lượng CaO lớn hơn 20%

Trên thế giới hiện nay, thường phân loại tro bay theo tiêu chuẩn ASTM C618 Theo cách phân loại này thì phụ thuộc vào thành phần các hợp chất mà

tro bay được phân làm hai loại là loại C và loại F [45]

Bảng I.1 Tiêu chuẩn tro bay theo ASTM C618

TT Các yêu cầu theo tiêu chuẩn

ASTM C618

Đơn

vị

Lớn nhất /nhỏ nhất

Nhóm

F

Nhóm

C

Phân loại theo tiêu chuẩn ASTM:

70%

Căn cứ tiêu chuẩn quốc gia về Phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông, vữa xây và xi măng, có 2 cách để phân loại tro bay, phân loại theo thành phần hóa học

và phân loại theo mục đích sử dụng [8]:

ký hiệu F, tro bazo là tro có hàm lượng canxit oxit đến 10%, ký hiệu C

nhóm lĩnh vực sử dụng, ký hiệu như sau:

+ Dùng cho chế tạo sản phẩm và cấu kiện bê tông cốt thép nặng và bê tông nhẹ,

ký hiệu: a

+ Dùng cho chế tạo sản phẩm và cấu kiện bê tông không cốt thép từ bê tông nặng và bê tông nhẹ và vữa xây, ký hiệu: b

+ Dùng cho chế tạo sản phẩm và cấu kiện bê tông tổ ong, ký hiệu: c

+ Dùng cho chế tạo sản phẩm và cấu kiện bê tông, bê tông cốt thép làm việc trong điều kiện đặc biệt, ký hiệu: d

Ngoài ra, tro bay nói riêng và tro xỉ nói chung có thể được phân loại theo công

Fluidizing Bed)

+ Tro xỉ từ công nghệ đốt than phun PC: Tro bay được hình thành do các quá

các hạt hình cầu

là hạt cầu rỗng (chứa nhiều hạt cầu con trong nó) hoặc là các hạt cầu đặc Pha thủy tinh chiếm khoảng (60-90)% khối lượng tro bay Pha thủy tinh và pha tinh thể không hoàn toàn độc lập với nhau mà thường pha trộn lẫn, thông thường pha tinh

thể nằm trong cấu trúc pha thủy tinh hoặc gắn liền với bề mặt các hình cầu của pha thủy tinh Do vậy, cấu trúc tổng thể của tro bay là phức tạp và pha trộn

Thành phần tro bay của các nhà máy điện than phun PC tương tự nhau và tương tự như đất sét nhưng điểm khác biệt là hàm lượng mất khi nung khác nhau

mà bản chất là lượng than chưa cháy; Xỉ thu được tại đáy lò có hàm lượng mất khi nung < 8% đạt tiêu chuẩn TCVN 6882:2001 phụ gia khoáng cho xi măng

+ Tro xỉ từ công nghệ đốt than tầng sôi CFB:

đốt ở nhiệt độ thấp như thế nên

dạng góc cạnh Ngoài ra, các hạt tro bay CFBC có tỷ diện bề mặt lớn, kết dính với

2

Tro, xỉ nhiệt điện công nghệ CFB có thể chia ra hai loại:

+ Loại sử dụng than có hàm lượng lưu huỳnh cao (than khu vực Núi Hồng, Khánh Hòa, Na Dương): nhiệt điện Cao Ngạn, nhiệt điện Na Dương, khi đó thành

Na Dương (4,4%), nhưng hàm lượng MKN của NMNĐ Cao Ngạn lớn hơn nhiều (mẫu lớn nhất MKN 27%);

+ Loại sử dụng than có hàm lượng lưu huỳnh thấp (than khu vực Quảng Ninh): NMNĐ Mạo Khê, Cẩm Phả Tro bay Cẩm Phả và Sơn Động có hàm lượng mất khi nung nhỏ (<12% theo ASTM C618), hàm lượng lưu huỳnh nhỏ (<3,0%) và đặc biệt là hàm lượng vôi tự do thấp

NMNĐ Na Dương Mẫu tro bay nhiệt điện Cao Ngạn có mất khi nung (MKN) cao nhất

(27%) Mẫu xỉ đáy của NMNĐ Na Dương có hàm lượng vôi tự do (CaOtd) cao nhất (7,5%)

Tro bay Cẩm Phả và Sơn Động có thể xếp vào loại F theo ASTM C618 Tro bay Cao Ngạn và Na Dương không thể xếp vào loại phù hợp ASTM C618

Ngoài đặc điểm phân loại tro, xỉ theo công nghệ đốt, theo nguồn than sử dụng, tro, xỉ nhiệt điện Việt Nam còn được phân thành: tro, xỉ nhiệt điện sử dụng nguồn

Các NMĐ thuộc EVN đã phối hợp với các đơn vị kiểm định độc lập như VinaControl, Jcoal để tổ chức lấy mẫu tro xỉ và phân tích Căn cử theo tiêu chuẩn TCVN 10302: 2014 về phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông vữa xây và xi măng và theo kết quả phân tích các thành phần tro xỉ của các NMĐ thì đánh giá tro

xỉ của các NMĐ có những đặc điểm sau:

- Thuộc chất thải rắn công nghiệp thông thường

- Được phép sử dụng để phục vụ cho mục đích xây dựng

- Đối với tro xỉ than nội địa, cần phải tinh lọc để giảm hàm lượng carbon xuống <6% thì có thể sử dụng làm phụ gia xi măng

I.1.2.2 Phân loại tro xỉ theo Luật Bảo vệ môi trường Việt Nam

Luật Bảo vệ môi trường định nghĩa [6]: Chất thải là vật chất được thải ra từ sản

xuất, kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt hoặc hoạt động khác Theo định nghĩa này thì tro xỉ từ nhà máy nhiệt điện được coi là “chất thải” Nghị định của Chính phủ về quản lý chất thải và phế liệu quy định chủ nguồn thải tự chịu trách nhiệm về việc phân định, phân loại [16]

Đối với chất thải rắn sinh ra từ nhà máy nhiệt điện (tro xỉ) được phân thành hai loại chất thải nguy hại hoặc không phải là chất thải nguy hại (chất thải có các thành phần vượt ngưỡng nguy hại được quy định tại QCVN 07:2009 [4]) Nếu là chất thải nguy hại thì phải thuê đơn vị có Giấy phép để vận chuyển và xử lý [7] Nếu tro xỉ không phải là chất thải nguy hại thì tùy thành phần tro xỉ phù hợp với nhu cầu sử dụng nào mà có thể được hợp quy thành hàng hóa Nếu không hợp quy thành hàng hóa thì được coi là chất thải rắn công nghiệp thông thường

Như vậy, theo quy định của pháp luật Việt Nam về bảo vệ môi trường, tro xỉ phát sinh từ nhà máy nhiệt điện có thể phân thành ba loại như sau:

nung, phụ gia xi măng, sản xuất bê tông đầm lăn, san lấp mặt bằng, và phải được Viện Vật liệu xây dựng, Bộ Xây dựng cấp Giấy chứng nhận hợp quy sản phẩm tro

xỉ là sảm phẩm hàng hóa), và được điều chỉnh theo quy định của pháp luật về sản phẩm hàng hóa [11]

năng vận chuyển xử lý theo quy định [16]

lý theo quy định [7];

I.2 Tro xỉ nhiệt điện than trên thế giới

I.2.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ than cho phát điện trên thế giới

Thế giới hiện đang tiêu thụ hơn 7.700 tỉ tấn than, được sử dụng bởi nhiều lĩnh vực bao gồm sản xuất điện, sản xuất sắt thép, sản xuất xi măng và làm nhiên liệu lỏng Than hiện cung cấp nhiên liệu 40% điện thế giới và được dự báo sẽ tiếp tục cung cấp một phần chiến lược trong ba thập kỷ tới Các bảng dưới đây cho thấy các

quốc gia và khu vực sản xuất than hàng đầu trên thế giới trong năm 2014 và 2015

Bảng I.2 Một số quốc gia sản xuất than hang đầu trên thế giới [71] Nước Tổng sản xuất năm 2014 Tổng sản xuất năm 2015

Than là nguồn năng lượng quan trọng thứ hai, chiếm 30% mức tiêu thụ năng lượng sơ cấp toàn cầu Than cứng và than non (than nâu) là nguồn năng lượng hàng đầu trong sản xuất điện với 40% năng lượng được tạo ra trên toàn cầu phụ thuộc vào nhiên liệu này [71]

Sau giai đoạn bùng nổ của năng lượng gió, năng lượng mặt trời những năm gần đây đã kéo theo trào lưu tẩy chay, nói không với nhiệt điện than diễn ra trên toàn thế giới Theo đó sản lượng tiêu thụ than cho phát điện các năm gần đây tại các quốc gia trên thế giới có xu hướng giảm Tuy nhiên, đến năm 2017, 2018 tình hình khai thác, tiêu thụ than trên thế giới lại có dấu hiệu tăng trở lại

Sản lượng khai thác than thế giới trong năm 2017 đạt mức 7.549 triệu tấn, tăng thêm 225 triệu tấn (tương ứng 3,1%) so với năm 2016 Mức tăng trưởng này có đóng góp rất lớn từ Trung Quốc với sản lượng 3.376 triệu tấn (tăng 3,3%) Tại Mỹ, sau 8 năm giảm khai thác từ năm 2008, Mỹ đã tăng khai thác than trở lại với sản lượng 702,3 triệu tấn (tăng 6,3% so với 2016)

Lượng than tiêu thụ trên thế giới năm 2017 tăng thêm 1% (50,4 triệu tấn) so với năm 2016 Trung Quốc vẫn là nước tiêu thụ than lớn nhất thế giới với 2.743,2 triệu tấn, tăng 0,4% so với năm 2016 Ấn Độ trở thành nước tiêu thụ lớn thứ hai trong năm 2015 và tiếp tục tăng tiêu thụ trong năm 2017 thêm 23,6 triệu tấn, tăng 4,4% so với năm 2016 Indonesia tiếp tục tăng tiêu thụ than với mức tăng 6,9% tương ứng với tiêu thụ tăng thêm 66,1 triệu tấn So với năm 2011, Indonesia có mức tăng 72% lượng than tiêu thụ Trong khi đó, Mỹ với năm 2017 là năm thứ tư liên tiếp tiêu thụ than giảm và chỉ đạt mức 473,1 triệu tấn

Các nước OECD tiếp tục giảm tiêu thụ than với mức giảm không đáng kể 0,6%, tuy nhiên các nước ngoài OECD lại tăng tiêu thụ than 1,4% (tương ứng tăng thêm 58,6 triệu tấn) Có thể thấy ở 2 khối này, tỷ lệ tăng tiêu thụ lớn hơn gấp đôi mức giảm

Ấn Độ và Mỹ có mức tăng và giảm tiêu thụ than nhiều nhất trong năm 2017 Sự gia tăng nhu cầu quốc tế đối với than của Mỹ từ các nước châu Á và châu Âu đã bù đắp sự suy giảm tiêu thụ than của Mỹ, góp phần vào việc sản xuất sản lượng than tổng thể trên thế giới tăng lên vào năm 2017 [53]

Theo Báo cáo Triển vọng năng lượng thế giới năm 2017 của IEA, ở kịch bản cơ

sở Ấn Độ và các nước ngoài OECD châu Á ngoại trừ Trung Quốc tiếp tục tăng trưởng tiêu thụ than Dự kiến giai đoạn đến 2040 Ấn Độ tiếp tục tăng trưởng tiêu thụ than khoảng 90% cho phát điện và 83% cho công nghiệp, các nước ngoài OECD châu Á khác ngoài Ấn Độ và Trung Quốc cũng tăng tiêu thụ than 80% để tiếp tục tận dụng lợi thế giá than thấp để phát triển kinh tế [52]

Hình I.1 Cơ cấu nguồn điện theo từng vùng trên thế giới (Nguồn: Theo

BP statistical review of world energy 2018)

Về tỷ trọng các loại hình nguồn điện của các nước trên thế giới cho thấy trong

năm 2017, Nam Phi là nước có tỷ trọng sản lượng nhiệt điện than lớn nhất thế giới, đạt 223,8 tỷ kWh chiếm tỷ trọng 87,73% sản lượng nguồn điện Các nước đứng sau Nam Phi lần lượt là Ba Lan (134,1 tỷ kWh chiếm 78,74%) và Ấn Độ (1141,4 tỷ kWh chiếm 76,25%) Tổng số các quốc gia có sản lượng nhiệt điện than với tỷ trọng trên 30% cơ cấu nguồn là 16 quốc gia, trong đó Mỹ sản lượng nhà máy điện than chiếm 30,69%, Trung Quốc với 67,14%, Đức với 37,02%, Úc với 61,33%, Indonesia với 58,49%, trong đó có Việt Nam với tỷ trọng 39,08% (Chi tiết nêu tại Bảng) [41]

Bảng I.3 Tỷ trọng nguồn điện phân loại theo nhiên liệu của các nước trên thế

giới [41]

Sản lượng/tỷ trọng (tỷ kWh/%)

Quốc gia Dầu Khí Than

Điện hạt nhân

Thủy điện NLTT Khác Tổng

Kỳ, Malaysia, Nhật Bản, Philippines, Ba Lan, Đài Loan, Nam Phi, Pakistan, Thái Lan, Bulgaria, Ma rốc, Campuchia, Số liệu trong 7 tháng đầu năm 2018 thế giới

có thêm 19.739MW công suất nhiệt điện than mới vào vận hành, trong đó Trung Quốc và Ấn Độ có lượng công suất là 16.974MW [70]

Với các số liệu trên cho thấy nhu cầu năng lượng của thế giới vẫn không thể thiếu than Đặc biệt là các quốc gia đang phát triển có nhu cầu rất lớn về năng lượng

sơ cấp thì nhiên liệu than là một lựa chọn tất yếu để sản xuất điện phục vụ cho giai đoạn phát triển đất nước

I.2.2 Tình hình phát thải và sử dụng tro xỉ nhiệt điện than trên thế giới

Hình I.2 Biểu đồ sản lượng tro xỉ của các nước năm 2014 (Triệu tấn) (Japan Coal Energy Center (2017), Tình hình sử dụng tro than và những nỗ

lực để mở rộng lĩnh vực sử dụng tại Nhật bản.[20]

Biểu đồ tại hình I.2 cho thấy lượng tro xỉ phát sinh trên toàn thế giới năm

2014 hơn 814 triệu tấn, trong đó Trung Quốc chiếm nhiều nhất thế giới (48,5%), đứng thứ hai là Mỹ và Ấn Độ xấp xỉ nhau với tỷ lệ khoảng 15,9%

Hình I.3 Biểu độ tỷ lệ sử dụng tro xỉ than của các nước năm 2014 (%) [20]

Biểu đồ tại Hình I.3 cho thấy tỷ lệ các nước sử dụng tro xỉ tính đến năm 2014 rất lớn, tỉ lệ sử dụng tro xỉ lớn nhất thế giới là Nhật Bản với tỉ lệ 96,4%

Tại Trung Quốc, với mức tiêu thụ than ngày càng tăng, phát thải tro xỉ từ các nhà máy nhiệt điện than có trở thành chất thải rắn công nghiệp lớn nhất tại Trung

Quốc Hình dưới đây cho thấy tro xỉ ở Trung Quốc từ năm 2006 đến 2015

Hình I.4 Phát thải và sử dụng tro xỉ nhiệt điện tại Trung Quốc từ

2006-2015 [72]

Biểu đồ tại Hình I.4 cho thấy phát thải tro xỉ hàng năm vẫn đang tăng chậmvà

đã đạt ~ 600 triệu tấn vào năm 2015, dự đoán đầu ra của tro xỉ sẽ giữ nguyên ở mức

600 – 620 triệu tấn

Do khối lượng tro xỉ là rất lớn và đứng trước nguy cơ gây hại đến môi trường, chính phủ Trung Quốc luôn rất coi trọng việc sử dụng tro xỉ Một loạt các biện pháp chính sách lớn và khuyến khích phát triển công nghệ để sản xuất xi măn, bê tông tro xỉ… để thúc đẩy khả năng sử dụng tro xỉ quy mô lớn

Hình I.5 Minh họa tình hình tiêu thụ tro xỉ tại Trung Quốc năm 2013 [44]

Biểu đồ Hình I.6 cho thấy hoạt động tiêu thụ tro xỉ trong kỹ thuật đường bộ, nông nghiệp, khai thác khoáng sản, vv chiếm ~ 10% tổng lượng tiêu thụ tro xỉ Trong nhiều thập kỷ qua, Trung Quốc đã tăng cường xây dựng cơ sở hạ tầng, theo

đó là lượng lớn tro xỉ đã được sử dụng Trong lĩnh vực nông nghiệp, nhờ các tính chất vật lý đặc biệt của nó như khả năng giữ nước, mật độ khối, pH, v.v và chứa hầu hết các chất dinh dưỡng thiết yếu của thực vật, tro bay được sử dụng để cải

thiện các đặc tính hóa lý của đất và tăng sản lượng và chất lượng của cây trồng [65]

Bên cạnh đó, tro xỉ cũng có chứa một số kim loại nặng độc hại và vật liệu phóng xạ tự nhiên trong đó Do đó, tro xỉ vẫn chưa được sử dụng trong nông nghiệp

ở Trung Quốc ở quy mô lớn Ứng dụng của nó trong nông nghiệp chỉ chiếm 3% tổng lượng tiêu thụ Nhiều nghiên cứu và thực hành tách chiết khoáng vật đã được thực hiện trên tro xỉ và chủ yếu tập trung vào khai thác alumina từ tro xỉ ở phía bắc Trung Quốc, một số phương pháp bao gồm quá trình thiêu kết đá vôi, khử lưu huỳnh và quá trình thiêu kết vôi-soda, quy trình thủy hóa, quá trình axit và quá trình thiêu kết amoni sunfat, v.v đã được đề xuất Nhưng , mức tiêu thụ trong lĩnh vực này chiếm một tỷ lệ rất nhỏ, khoảng 4% [64],[66], [54]

Tại Ấn Độ, số lượng tro bay đang tăng lên hàng năm vì nhu cầu than khổng lồ được đốt trong các nhà máy nhiệt điện để sản xuất điện đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng Từ một báo cáo gần đây được công bố bởi Bộ Môi trường và Rừng, Govt của Ấn Độ, người ta đã phát hiện ra rằng trong năm 2015-2016, tình trạng phát sinh tro bay từ 151 nhà máy nhiệt điện ở Ấn Độ là khoảng 176,7441 triệu tấn

[50] Giai đoạn 2016-2017, tổng lượng tro bay đạt 169.25 triệu tấn, trong đó 107.1 triệu tấn tro bay được sử dụng cho các mục đích khác nhau.[46]

Bảng và biểu đồ dưới đây thể hiện phát thải và sử dụng tro bay ở Ấn Độ trong giai đoạn 1996-2017: [43]

Bảng I.4 Phát thải và tỉ lệ tiêu thụ tro xỉ tại Ấn Độ giai đoạn 1996-2017 Năm Phát thải tro bay

(triệu tấn)

Tiêu thụ tro bay (triệu tấn)

Tỉ lệ tiêu thụ (%)

Hình trên được thể hiện tại biểu đồ sau:

Hình I.6 Phát thải và tỉ lệ tiêu thụ tro xỉ tại Ấn Độ giai đoạn 1996-2017 [43]

Bộ Năng lượng, Chính phủ Ấn Độ ước tính rằng 1800 triệu tấn than được sử dụng hàng năm dẫn đến việc tạo ra 600 triệu tấn tro bay vào năm 2030-2031

Để giảm các vấn đề liên quan đến tro bay, Bộ Môi trường & Rừng của Ấn Độ (MoEF) đã đưa ra nhiều thông báo khác nhau về việc sử dụng tro bay cho tất cả các Nhà máy Nhiệt điện Than trong nước Việc sử dụng tro đã được bắt đầu khoảng

2000 năm trước khi người La Mã xây dựng Colosseum bằng cách sử dụng tro núi lửa vào năm 100 A.D để tăng độ bền Từ báo cáo gần đây được công bố bởi Cơ quan Điện lực Trung ương, New Delhi trong năm 2015-16, có thể thấy rằng trong năm 2015-16, 60,97% tổng lượng tro bay đã được sử dụng Bang Delhi đã đạt được

tỉ lệ sử dụng tro bay tối đa và các bang Gujarat, Haryana, Jharkhand, Punjab, Rajasthan, Tamil Nadu và West Bengal cũng đã đạt được tỉ lệ sử dụng tro bay hơn

Tỉ lệ sử dụng tro bay vào các mục đích khác nhau qua các năm 2014-2017 tại

Ấn Độ được thể hiện trong biểu đồ dưới đây:

Hình I.7 Các ứng dụng chủ yếu của tro bay tại Ấn độ từ 2014-2017 [43]

Theo số liệu thống kê của Hội tro than của Mỹ, năm 2014 lượng phế thải nhiệt điện ở nước này là 130 triệu tấn và lượng phế thải được tái chế và tái sử dụng là

chế tạo tấm thạch cao (11,2 triệu tấn), làm vật liệu đắp nền, hoàn nguyên công trình (6,7 triệu tấn), làm nguyên liệu và phụ gia cho sản xuất xi măng (6,1 triệu tấn), vật liệu gia cố nền đất (3 triệu tấn), v.v

-I.3 Tro xỉ nhiêt điện than tại Việt Nam

I.3.1 Tổng quan chung về hệ thống điện Việt Nam

Nguồn điện trong HTĐ Việt Nam rất đa dạng về loại hình, bao gồm thủy điện, nhiệt điện đốt than, nhiệt điện đốt dầu FO, tua bin khí chu trình hỗn hợp đốt khí, tua bin khí chu trình đơn đốt dầu DO, diesel

Tính đến cuối năm 2018, tổng công suất đặt của hệ thống điện Việt Nam là 49.122 MW EVN chiếm 57,18 % tổng công suất đặt, tăng trưởng điện sản xuất so với năm 2017 đạt 11,49% Từ năm 2006 đến năm 2018 công suất đặt của các nhà máy điện tăng hơn 4 lần (năm 2006: 12.270 MW, năm 2018: 49.122 MW), sản lượng điện sản xuất và nhập khẩu tăng 2,9 lần (năm 2006: 61,53 tỷ kWh, năm 2018: 182,9 tỷ KWh)

Cơ cấu theo loại hình nguồn được được thể hiện tại Hình I

Hình I.8 Cơ cấu theo loại hình nguồn điện ở Việt Nam năm 2018

Hình I.9 Cơ cấu sản lƣợng điện từ nhiệt điện than theo loại hình chủ sở

hữu ở Việt Nam năm 2018

I.3.2 Nhiệt điện than ở Việt Nam

Theo Quy hoạch điện VII điều chỉnh được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 428/QĐ-TTg ngày 18 tháng 5 năm 2016 (Quy hoạch điện VII điều chỉnh) thì đến năm 2030 có 46 nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu than đi vào hoạt động (không kể các nhà máy dự phòng và các dự án sẽ thay đổi nguyên liệu, chưa xác định địa điểm đầu tư) với tổng công suất thiết kế đạt 41.500 MW, trong đó bao gồm: 25 NMNĐ sử dụng han nội địa với công suất 18.470 MW và 21 NMNĐ

sử dụng han nhập với công suất 22.780 MW Ước tính lượng tro, xỉ phát sinh khoảng 25 triệu tấn/ năm (các NMNĐ sử dụng than nội địa khoảng 19 triệu tấn/ năm; NMNĐ sử dụng than nhập khẩu khoảng 6 triệu tấn/ năm)

Hiện nay trên toàn quốc có 25 nhà máy nhiệt điện đốt than đang hoạt động và đang sử dụng một trong hai loại công nghệ đốt đó là công nghệ lò đốt than phun –

PC (Pulverised combustion) và công nghệ lò hơi tầng sôi tuần hoàn - CFB (Circulating Fluidizing Bed) (Trong số 25 nhà máy có 21 nhà máy sử dụng than nội địa và 4 nhà máy sử dụng than nhập khẩu; 9 nhà máy sử dụng dụng công nghệ CFB

và 16 nhà máy dùng công nghệ PC)

Đối với NMNĐ sử dụng than nội địa, chủ yếu là các loại cám 5a, 5b, 6a và 6b

có độ tro trung bình từ 27 % - 45%; các NMNĐ sử dụng than nhập có độ tro thấp từ 6%-7% và nhiệt trị cao hơn

Năm 2018, lượng tro xỉ tại 25 NMNĐ đang vận hành phát sinh thực tế khoảng

13 triệu tấn/ năm Trong đó, lượng tro bay chiếm khoảng 80-90% tổng lượng tro xỉ phát sinh Tổng lượng tro, xỉ tồn trữ tại các bãi chứa của 25 NMNĐ khoảng 34,3 triệu tấn.[2]

Hình I.10 Tổng lƣợng than tiêu thụ của các NMNĐ trong 10 năm qua

Theo Đề án cấp than cho các nhà máy nhiệt điện của Bộ Công Thương, lượng tro, xỉ các nhà máy nhiệt điện than tại Việt Nam phát sinh trong thời gian tới có thể ước tính như thể hiện trong Bảng I.1

Bảng I.5 Ƣớc tính lƣợng tro, xỉ phát sinh trong các năm sắp tới [1]

TT Năm

Tổng công suất điện,

MW

Trong đó Khối lƣợng tro, xỉ thải một số năm

theo Quy hoạch điện VII, tấn/năm

Nhiệt điện đốt than tầng sôi, MW

Nhiệt điện đốt than phun, MW

đốt tầng sôi

Ghi chú: Lượng tro, xỉ phát sinh trong Bảng trên được tính trên cơ sở:

- Các dự án theo Quy hoạch điện VII được đầu tư, vận hành đúng tiến độ, công suất

- Số giờ chạy trong năm: 6000 giờ

- Than trong nước có độ tro trung bình 35%, suất tiêu hao than 0,5 kg/kWh

- Than trộn có độ tro trung bình 25%, suất tiêu hao than 0,5 kg/kWh

- Than nhập khẩu có độ tro trung bình 15%, suất tiêu hao 0,45 kg/kWh

Hình I.11 Biểu độ tro xỉ phát sinh từ các NMNĐ phân bố theo miền

(năm 2018)

I.4 Ứng dụng tro xỉ trong một số lĩnh vực

Tro xỉ dùng làm vật liệu san lấp: Tro xỉ có thể dùng để phục hồi và

cải tạo các vùng đất yếu bởi các hoạt động khác Tro xỉ được sử dụng cho phát triển

các công trình công cộng như công viên, bãi đậu xe, sân chơi, [45]

Tro bay trong bê tông: Tro bay cải thiện độ bền và kết cấu của bê tông

dẫn đến tăng tuổi thọ của đường Thông thường, tro bay có thể thay thế từ 15 đến 30% xi măng portland [45] Hiện nay, tro bay được ứng dụng rộng rãi trong xây

dựng với các mục đích khác nhau như làm phụ gia cho bê tông xi măng [47], làm độn cho bê tông asphalt [73] Một số công trình xây dựng nổi tiếng trên thế giới đã

sử dụng tro bay trong bê tông như đập Puylaurent ở Pháp, cây cầu Great Belt East

nối Copenhagen (Đan Mạch) với những vùng đất của trung tâm châu Âu, [51]

Tro bay làm đường xá: Tro bay có thể được sử dụng để xây dựng

đường và đê kè Việc sử dụng này có nhiều lợi thế hơn so với các phương pháp thông thường như tiết kiệm đất trồng trọt, tránh tạo ra các vùng trũng, giảm chi phí, làm giảm nhu cầu đất để xử lý/lắng đọng tro bay

Gạch không nung từ tro bay: Tro bay cũng là phế liệu thân thiện môi

trường [47] Gạch tro bay được tạo thành từ tro bay, cát và xi măng, trong đó tro

bay là chất độn chính và cát là chất độn thứ hai Còn xi măng làm chất kết dính tất

cả các nguyên liệu với nhau Ở Đức, tro bay được ứng dụng để sản xuất gạch xây

nhà Các khối gạch này được tạo ra từ hỗn hợp của tro xỉ, tro bay, đá vôi và nước được ép thành khuôn [51]

măng và bụi mỏ đá [45]

Làm vật liệu cốt nhẹ: Nhiều công nghệ đã được phát triển để sản xuất

một loạt các ứng dụng trong ngành công nghiệp xây dựng, bao gồm thành phần xây

dựng, thành phần bê tông đúc sẵn, bê tông trộn sẵn cho các tòa nhà cao tầng,… [45]

Tro bay dùng trong nông nghiệp: Một ứng dụng trực tiếp của tro bay là một

tác nhân cải tạo đất nông nghiệp [56] Phần lớn các loại cây trồng thích hợp với môi trường pH là 6,5- 7 cho sự phát triển Việc bổ sung tro bay kiềm cho đất chua có thể làm tăng độ pH Phần lớn các nghiên cứu đã chứng tỏ khả năng của tro bay làm tăng

độ pH của đất có môi trường axit bằng sử dụng tro bay loại C, tức là tro bay với

ể sử dụng khi cần thiết, bảo vệ thực vật các bệnh tật từ đất gây ra, và giải

cáo về hiệu quả của tro bay tới độ bền của đất như cải thiện độ bền cắt và độ bám dính của đất Mặt khác, một số nghiên cứu cho thấy việc kết hợp giữa vôi và tro bay vào đất đã làm tăng sự ổn định cho đất so với ổn định đất chỉ bằng tro bay hoặc vôi

riêng rẽ [60]

Tro bay làm chất hấp phụ: Có thể dùng tro bay để thay thế than hoạt tính

thương mại hoặc zeolit cho việc hấp phụ các khí NOx, SOx, các hợp chất hữu cơ, thủy ngân trong không khí, các cation, anion, thuốc nhuộm và các chất hữu cơ khác trong nước Wang và Wu [67] đã nghiên cứu điều tra và cho thấy rằng thành phần

cacbon chưa cháy trong tro bay đóng một vai trò quan trọng trong khả năng hấp phụ Có nhiều báo cáo nghiên cứu sử dụng tro bay làm vật liệu hấp phụ để loại bỏ

các ion kim loại độc hại [62], chất gây ô nhiễm trong không khí, các hợp chất hữu

cơ và vô cơ và hấp phụ thuốc nhuộm trong nước thải [49]

Tro bay dùng công nghiệp gia công chất dẻo:

Vật liệu polyme compozit sử dụng tro bay làm chất độn và vải đay làm

độ dày yêu cầu Vật liệu polyme/tro bay compozit sử dụng vải đay gia cường để thay thế vật liệu gỗ trong nhiều sản phẩm như cửa chớp, vách ngăn, gạch lát nền,

tấm tường, trần,… [47]

Tro bay cùng với các phụ gia khác như bột kim loại và với chất dẻo đưa vào cao su tái sinh để chế tạo tấm lát đường ngang xe lửa [69] M Hossain và các cộng sự nghiên cứu của trường Đại học Kansas đã công bố kết quả sử dụng cao su

tái chế từ lốp ô tô để làm lớp asphalt trải đường có sử dụng phụ gia tro bay [59]

Tro đáy sử dụng làm cốt liệu cho bê tông nhựa: tro đáy được sử dụng như cốt

liệu trong bê tông nhựa từ đầu những năm của thập niên 1970 Theo báo cáo của Hiệp hội tro than Mỹ, vào năm 2006 đã có hơn 19000 tấn tro đáy đã được sử dụng làm cốt liệu cho bê tông nhựa [51]

Tro đáy được sử dụng nhưu cốt liệu mịn trong hỗn hợp bê tông nhựa nóng và

bê tông nhựa nguội và trong xây dựng đường Tro đáy có độ bền nhỏ hơn các cốt liệu thong thường nên hỗn hợp bê tông nhựa sử dụng cốt liệu là tro đáy thường được sử dụng để làm nền đường mặc dù các nghiên cứu cho thấy, bê tông nhựa sử dụng 15% tro đáy làm cốt liệu có hiệu năng tương đương với bê tông nhựa nóng sử dụng những cốt liệu thông thường khác [58]

Tại West Virginia và miền Đông Ohio, trong suốt những năm của thập niên

1970 và 1980, tro đáy được sử dụng rộng rãi làm cốt liệu bê tông nhựa nguội (chiếm 7-8% về khối lượng trong bê tông) Loại bê tông nhựa này được sử dụng rải nhựa lớp 2 (do yêu cầu độ bền thấp hơn) Để cải thiện tính chất loại bê tông nhựa này, người ta thường bổ sung thêm xỉ

Tro đáy sử dụng làm vật liệu đắp nền dạng hạt: Tro đáy được sử dụng làm cốt

nền mịn để làm nền, móng cho các công trình đường bộ và các bãi đậu xe Tro đáy

được sử dụng rộng rãi làm vật liệu đắp nền từ đầu những năm thập niên 1970 [51]

Tro đáy sử dụng làm phụ gia cho sản xuất xi măng Portland và geopolimer: Xi măng Portland là loại vật liệu được sử dụng phổ biến nhất trên toàn thế giới, nó là thành phần cơ bản của bê tông, vữa, hồ Có thành phần chủ yếu là clinke Portland chiếm tỉ lệ 95-96% và thạch cao chiếm tỉ ệ 4-5% Ngoài ra, khi thêm các chất phụ gia khác vào thành phần của xi măng Portland (xỉ lò cao, tro than, pozzolan tự nhiên… nhưng hàm lượng phụ gia kể cả thạch cao không quá 40%)

Tro đáy có thể được sử dụng như pozzoland hoặc nguyên liệu thay thế của xi măng Portland Các nghiên cứu cho thấy tro đáy có khả năng làm tăng hoạt tính của pozzoland, tăng cường độ 28 ngày lên tới 27% Hỗn hợp xỉ quặng cùng với tro đáy được sử dụng làm nguyên liệu thay thế xi măng Portland Hỗn hợp vữa sử dụng

công trình xây dựng [68]

Geopolymer hay còn gọi là một vật liệu rắn tổng hợp từ nguyên liệu aluminosilicate với một dung dịch kiềm để tạo ra sản phẩm bền và có cường độ Cường độ của geo-polymer đươc tăng lên đáng kể nếu sử dụng tro đáy và Sodium

độ lên tới 24-58Mpa [61]

Tro đáy được tận dụng làm hàng rào bãi chôn lấp: Các hàng rào bãi chôn lấp

là một trong các thành phần quan trọng nhất tròn các bãi chôn lấp rác thải Các vật liệu được sử dụng để xây dựng lớp lót hay lớp che phủ của bãi rác phải đảm bảo yêu cầu ngăn ngừa sự ngấm và thẩm thấu của nước rác vào môi trường xung quanh Chính vì vậy mà người ta hay sử dụng đất sét – loại đất có độ thẩm thấp làm hàng rào bãi rác Hỗn hợp tro đáy cùng với bentonite có thể được sử dụng như một vật liệu xây dựng hiệu quả Nghiên cứu cho thấy tro đáy kết hợp với 15% bentonite có

thể xây dựng các hàng rào ở các bãi chôn lấp với độ thấm phù hợp [73]

CHƯƠNG II HIỆN TRẠNG PHÁT THẢI VÀ TIÊU THỤ TRO XỈ CỦA

CÁC NMNĐ THUỘC TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM

II.1 Nhà máy nhiệt điện đốt than của EVN

Hiện nay, EVN đang sở hữu và vận hành 12 NMNĐ than với tổng công suất 11.385 MW; trong đó 1 nhà máy sử dụng công nghệ lò hơi CFB và 11 nhà máy sử dụng công nghệ lò hơi PC; 10 nhà máy sử dụng than than nội địa (than cám 5a, 5b, 6a) có hàm lượng tro xỉ từ 27, 01% - 45% (độ tro trung bình tham cám 5 là 29%; tham cám 6 là 33%) và 2 nhà máy sử dụng than nhập khẩu (hỗn hợp than bitum và á bitum) với độ tro từ 6-7% Suất hao than tinh đối với than nội địa trung bình đốt mỗi tấn than nội địa sản xuất ra được khoảng 2014 kWh điện và đối với than ngoại

là khoảng 2127 kWh điện (trung bình đốt khoảng 500 g than sẽ phát được 1kWh điện)

Tổng khối lượng tro xỉ phát sinh từ các NMNĐ của EVN trong năm 2018 khoảng 8,1 triệu tấn, trong đó lượng tro bay chiếm hoảng 80%-90% và xỉ đáy lò chiếm khoảng 10%-20%

II.2 Tro xỉ phát sinh từ các NMNĐ ở Việt Nam

Hiện nay, các nhà máy nhiệt điện than tại Việt Nam đang sử dụng một trong hai loại công nghệ đốt: Công nghệ lò đốt than phun – PC (Pulverised combustion)

và Công nghệ lò hơi tầng sôi tuần hoàn - CFB (Circulating Fluidizing Bed)

II.2.1 Công nghệ đốt than phun PC

mịn được hệ thống cấp liệu, định lượng chuyển đến vòi phun than, phun vào lò và bị

điện để giữ lại, khí sạch thải ra môi trường

Tùy theo hàm lượng lưu huỳnh có trong than và yêu cầu khử khí SO2 mà các nhà máy nhiệt điện có thêm hệ thống FGD (Flue - Gas Desulfurization Gypsum) để

cao, hệ thống sử dụng nước biển SWFGD không phát sinh bã thải thạch cao Đối với công nghệ đốt than phun PC, thạch cao FGD phát sinh và được thải ra riêng biệt

với tro bay [10]

Hình II.1.Sơ đồ công nghệ hệ thống đốt than phun và

II.2.2 Công nghệ đốt than tầng sôi

trong các kho có thể đảo trộn hoặc phối trộn các mỏ để đồng nhất.Than được gia công trên máy đập búa đến cỡ hạt <10 mm chứa trong các két có hệ thống cấp và định lượng ở đáy

Đá vôi có chất lượng đạt yêu cầu cũng được gia công đến cỡ hạt <10 mm chứa trong két có hệ thống cấp liệu và định lượng ở đáy

Than và đá vôi được cấp vào lò đốt tầng sôi tuần hoàn để sinh nhiệt cấp cho nước hóa thành hơi có áp suất lớn cấp cho tua bin sinh công, phát điện

áy sử dụng công nghệ CFB, thạch cao luôn luôn được thải ra lẫn lộn cùng với tro bay Việc thải lẫn tro bay và thạch cao của các nhà máy dùng công nghệ CFB dẫn đến khó phân tách thạch cao ra khỏi tro bay dẫn tới khó khăn trong quá trình sử dụng làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng