Công nghệ nhiệt điện ngưng hơi truyền thống đã được phát triển từ lâu và có độ tin cậy cao, hiệu suất hợp lý, có tuổi thọ cao, công suất tổ máy lớn (tới trên 1000 MW) và phù hợp với nhiều loại nhiên liệu. Bài viết trình bày tổng quan về công nghệ trên siêu tới hạn (Ultra Supercritical – USC) và khả năng áp dụng tại Việt Nam.
PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN | 159 CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN TRÊN SIÊU TỚI HẠN (USC) Nguyễn Hải Bằng Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Tóm tắt: Báo cáo trình bày tổng quan cơng nghệ siêu tới hạn (Ultra Supercritical – USC) khả áp dụng Việt Nam TỔNG QUAN Công nghệ nhiệt điện ngưng truyền thống phát triển từ lâu có độ tin cậy cao, hiệu suất hợp lý, có tuổi thọ cao, cơng suất tổ máy lớn (tới 1000 MW) phù hợp với nhiều loại nhiên liệu Về lý thuyết nhiệt, thông số (áp suất, nhiệt độ) chu trình cao hiệu suất chu trình nhiệt cao Điểm tới hạn nước (Critical Point) điểm áp suất 22,06 MPa nhiệt độ 373,95 °C Tùy theo thơng số ban đầu vào tuabin, chu trình nhiệt NMĐ ngưng chia thành cấp: (cận) tới hạn (Sub-Critical – SbC, với thông số điểm tới hạn), siêu tới hạn (SuperCritical – SC, với thông số điểm tới hạn) siêu tới hạn (Ultra-Super Critical – USC, với thông số cao nhiều điểm tới hạn) Cần phải lưu ý định nghĩa siêu tới hạn thay đổi năm gần Hình bên thể so sánh định nghĩa phân cấp thông số cũ định nghĩa chấp nhận Báo cáo dựa định nghĩa cũ phân cấp thông số SuperCritical VS Ultra SuperCritical Classical Definition Pressure, MPa 40 35 30 25 20 15 540 555 570 585 600 615 630 645 660 Temperature, C SubCritical SuperCritical Ultra SuperCritical Hình 1: Định nghĩa phân cấp thơng số 160 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 SuperCritical VS Ultra SuperCritical Common Current Pressure, psi 40 35 30 25 20 15 540 555 570 585 600 615 630 645 660 Temperature, C SubCritical SuperCritical Ultra SuperCritical Hình 1: (tiếp theo) THƠNG SỐ HƠI VÀ HIỆU SUẤT CHU TRÌNH HƠI Việc tăng thơng số (áp suất/nhiệt độ) làm tăng hiệu suất nhà máy giảm tiêu hao nhiên liệu Bản chất mặt nhiệt động lực học mối quan hệ thơng số hiệu suất chu trình nhiệt thể hình đưới đây: Hình 2: Hiệu suất nhiệt thơng số chu trình Cùng với phát triển công nghệ nhà máy nhiệt điện than, thông số ngày cao áp dụng thể biểu đồ hình bên Công nghệ siêu tới hạn (SC) bắt đầu áp dụng từ năm 1970, góp phần đáng kể cho cách mạng công nghiệp lần thứ thành cơng tồn giới Từ năm 1995 ~ 2000, với yêu cầu cấp thiết việc tiết kiệm nhiên liệu hóa thạch (than, dầu mỏ, khí đốt), PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN | 161 khai thác sử dụng hiệu nguồn lượng sơ cấp giảm phát thải - bảo vệ môi trường, công nghệ siêu tới hạn (USC) bắt đầu sử dụng rộng rãi ngày phổ biến ngày Nguồn: IHI Corporation® Hình 3: Lịch sử phát triển thông số ban đầu Trong xu hướng ngày nâng cao hiệu sử dụng lượng bảo vệ môi trường phát triển loại vật liệu mới, công nghệ USC tiếp tục đầu tư nghiên cứu để áp dụng thương mại tương lai gần, thông số ban đầu có áp suất lên đến 30 MPa nhiệt độ lên đến 700 °C – gọi công nghệ siêu tới hạn cải tiến (Advance Ultra-Super Critical – A-USC) Một số thông số hiệu suất nhà máy nhiệt điện ngưng trình bày bảng sau: Bảng Thơng số ban đầu hiệu suất Loại thông số Thông số cận tới hạn (Subcritical) Thông số tới hạn (Super Critical) Thông số siêu tới hạn (Ultra-Super Critical) Áp suất chính/Nhiệt độ chính/Nhiệt độ tái sấy Hiệu suất nhà máy (Hiệu suất thô) -HHV 16,7 MPa/538/538 °C 38 ÷ 40,8% 17,0 MPa/538/566 °C 39 ÷ 41,4% 17,0 MPa/566/566 °C 41,4 ÷ 41,7% 24,1 MPa/538/593 °C 41,6 ÷ 41,8% 24,1 MPa/566/593 °C 41,7 ÷ 42,0% 24,1 MPa/593/593 °C 42,3 ÷ 42,6% 24,5 MPa/600/600 °C 42,2 ÷ 43,4% 28,5 MPa/600/620 °C 42,3 ÷ 43,6% 162 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017 THÔNG SỐ HƠI VÀ VẤN ĐỀ VẬT LIỆU 3.1 Vật liệu chế tạo lò Về bản, thơng số vận hành chu trình bị giới hạn vật liệu chế tạo lò có 3.1.1 Vách nước Đối với lị siêu tới hạn nhiệt độ 582 ºC, nhiệt độ đầu tối đa nước/hơi khoang vách nước gần 427 °C Vì dịng nhiệt buồng đốt lớn, nên nhiệt độ vách kim loại trung bình gần 454 °C lò Các oxit sắt hình thành lắng bên vách ống làm tăng chênh nhiệt độ vách ống, ví dụ 100.000 giờ, nhiệt độ trung bình vách ước tính tăng lên gần 460 °C Trong điều kiện thép T12 có đặc tính phù hợp để chế tạo ống nước Thép T12 chịu nhiệt độ cao khoảng thời gian ngắn suốt trình khởi động áp suất thấp Một số nhà cung cấp lò đề xuất sử dụng thép T22 làm vật liệu vách nước phía thép T22 có giới hạn chịu nhiệt cao Trong vách nước phía thường chế tạo từ thép T2 thép T2 có giá thành thấp Tất nhà sản xuất lò thường chào loại buồng đốt nhiều tầng để giới hạn lượng phát thải NOx Điều tạo điều kiện cháy không cân tỷ lệ buồng đốt Khi đốt nhiên liệu chứa nhiều lưu huỳnh Clo điều kiện khơng cân tỷ lệ làm gia tăng mức độ nguy hiểm tượng ăn mịn vách buồng đốt phía lửa Điều làm mỏng vách ống nhanh chóng dẫn đến hư hỏng ống sớm Khơng có loại vật liệu làm ống có khả chống ăn mòn đủ để chống lại ăn mòn vách buồng đốt phía lửa đốt nhiên liệu chứa nhiều lưu huỳnh/Clo Trong trường hợp vậy, biện pháp hàn chồng Inconel thường sử dụng để hàn ống khu vực buồng đốt để kiểm soát ăn mịn phía lửa Một số nhà cung cấp lị chào hệ thống buồng đốt tầng để trì q trình oxi hóa nhằm làm giảm ăn mịn phía lửa ứng dụng Khi sử dụng loại nhiên liệu chứa lưu huỳnh, mối hàn đắp khơng cần thiết Đối với lị siêu tới hạn 620 ºC, nhiệt độ nước/hơi đầu lớn vách nước gần 482 °C tương ứng với nhiệt độ trung bình kim loại vách gần 500 °C (đối với thiết bị mới) 515 °C (sau 100.000 vận hành) Nhiệt độ bề mặt vách kim loại vào khoảng 527 °C khu vực bình thường 566 °C khu vực có dịng nhiệt cực đại (khu vực buồng đốt) Các đặc tính thép chế tạo lị truyền thống khơng phù hợp cho lị loại cần pha thêm vật liệu chống biến dạng T23 loại vật liệu phù hợp cho khu vực có nhiệt độ cao Để đạt nhiệt cuối tới 760 oC yêu cầu ống buồng đốt T-92, ống ống góp hợp kim niken 740H cho nhiệt, tái sấy đường ống kết nối PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN | 163 Bên cạnh đặc tính thơng số khác quan trọng chọn lựa vật liệu chế tạo vách nước không cần xử lý nhiệt sau hàn (PWHT – Post Weld Heat Treatment) sau chế tạo sau lắp đặt công trường Xem bảng để tham khảo yêu cầu xử lý nhiệt sau hàn để lựa chọn vật liệu lị 3.1.2 Các bình phân ly Đối với lò siêu tới hạn, làm mát trực lưu, bình phân ly đặt xung quanh vách lò để tách nước nhiệt khởi động chạy thấp tải Dòng chạy đến vách nước phía nhiệt nước đưa trở lại đầu vào bình chứa nước cấp lị bơm tuần hồn lị Bình phân ly bình loại đứng, kích thước phù hợp với thay đổi lớn mực nước mà khơng cần xả nước lị Với lị hoạt động 35% tải, bình phân ly hoạt động trạng thái khô (chỉ chứa hơi), chế độ tải thấp, trình khởi động ngưng máy, chuyển từ trạng thái ẩm (nước) sang trạng thái khô (hơi) Chế độ vận hành làm giảm áp lực nhiệt tác động lên bình Bình phân ly thơng thường chế tạo từ loại vật liệu tương tự vật liệu ống buồng đốt Thép ferit thường sử dụng thép austenite có đặc tính truyền nhiệt tốt giúp làm giảm áp lực nhiệt Chiều dày vách bình phân ly khơng q dày điều làm giảm độ linh hoạt vận hành làm tăng thời gian khởi động Một biện pháp sử dụng để làm giảm chiều dày vách giảm đường kính bình Chính mà lị tới hạn thường có nhiều bình phân ly 3.1.3 Ống nhiệt tái sấy Ống nhiệt thiết kế hoạt động nhiệt độ cao xấp xỉ 28 ºC đến 42 ºC so với nhiệt độ Đối với có nhiệt độ 538 ºC nhiệt độ kim loại vách ống vào khoảng 566 ºC vật liệu phù hợp thép hợp kim thấp T22 Nhiệt độ cao vật liệu đặc biệt Thơng số cao không làm tăng áp lực nhiệt độ lên vách ống nhiệt mà làm tăng khả bị ăn mịn phía phía buồng đốt Chiều dày ống tái sấy nhiệt giảm nhanh chóng dễ bị biến dạng ăn mịn mặt ngồi ống Nếu nhiệt độ tăng không đáng kể (khoảng 566 °C) khả ăn mịn phía lửa thấp thép martensitic/ferritic có cải thiện thêm crom T91, T92 T122 loại vật liệu thay cho austenitic Trong trường hợp này, q trình oxi hóa phía ý đến nhiều Việc tăng nhiệt độ làm chiều dày lớp oxi hóa bề mặt ống tăng nhanh Khi lớp oxit ống dày lên khả trao đổi nhiệt ống bị giảm Vì thế, nhiệt độ vách ống tăng lên tuổi thọ thiết bị rút ngắn lại Nhiệt độ vách tăng lên làm tăng nhanh nguy biến dạng mà làm tăng khả ăn mịn phía phía lửa Các cặn bẩn ăn mịn phía bị vào tuabin làm mòn ống dẫn tuabin Ăn mòn gọi 164 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017 ăn mịn chất bẩn rắn (SPE – Solid Particle Erosion) Do đó, việc ống lò bị mỏng dần nhiệt độ vách tăng dần dường diễn ngày nhanh trình xảy bên thiết bị Khi nhiệt độ 593 °C, nhiệt độ kim loại bên nhiệt vào khoảng 637 °C Khi hợp kim Super 304 sử dụng số phận nhiệt Khi nhiệt độ 620 °C, nhiệt độ kim loại nhiệt cuối vào khoảng 660 °C Các ống lò hoạt động điều kiện cần phải chống ăn mịn phía lửa có giới hạn bền phù hợp Các loại hợp kim 347HFG hạt mịn Super 304 có giới hạn bền đủ đáp ứng điều kiện hoạt động có nhiệt độ lên đến 650 °C, khả chống ăn mòn khơng đủ (do chứa 18% crom) giới hạn nhiệt độ hoạt động thực tế xuống khoảng 620 °C Các loại vật liệu làm giảm q trình oxi hóa phía nhiệt độ này, điều giúp làm giảm trình phát sinh oxit nguyên nhân sinh mảng sắt từ Các mảng kim loại bị vào tuabin dẫn đến ăn mòn đường ống dẫn tuabin Khi nhiệt độ tăng lên đến 663 °C, hợp kim HR3C loại vật liệu có giới hạn bền khả chống ăn mịn phía phù hợp HR3C, thép chứa 25% crom, có khả chống ăn mịn phía lửa phù hợp cho lị đốt có hàm lượng lưu huỳnh thấp 3.1.4 Ống ống góp Do phận chế tạo từ thép không gỉ austenitic có hệ số giãn nỡ nhiệt cao hệ số dẫn nhiệt thấp so với thép ferritic/martensitic, nên thép không gỉ austenitic không phù hợp với đặc tính chu trình nhiệt Vì thế, vật liệu ferritic thường sử dụng để chế tạo đường ống ống góp Đối với đường ống ống góp bên ngồi buồng đốt, vấn đề ăn mịn phía lửa khơng phải vấn đề quan tâm lựa chọn vật liệu Tuy nhiên, vấn đề ăn mịn phía xem xét P22 có giới hạn oxi hóa phía dãy 580 °C P91, P92 P122 có giới hạn oxi hóa phía dãy 620 °C Theo thông tin loại vật liệu loại vật liệu chứa 9% crom thường lựa chọn để chế tạo đường ống với nhiệt độ 566 °C Một cách tổng qt, P91 vật liệu có tính kinh tế ứng dụng có nhiệt độ áp suất thấp hơn, đó, ứng dụng có nhiệt độ áp suất cao P92 có tính kinh tế P122 khơng lựa chọn để chế tạo đường ống ống góp giới hạn áp lực tương tự P92 Do P122 chứa 12% crom P92 chứa 9% crom nên P92 lựa chọn có tính kinh tế Đối với nhiệt độ 620 °C vật liệu lựa chọn thép không gỉ austenitic Tuy nhiên, khả sử dụng thép ferritic quan tâm có hệ số dãn nở nhiệt thấp ống góp bị nứt gãy nhiệt Độ bền biến dạng thấp PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN | 165 nhiệt độ làm cho chiều dày vách đường ống ống góp tăng, đồng thời tăng chi phí làm giới hạn khả chu trình nhà máy Các dự án nghiên cứu để cải tiến thép ferritic/martensitic tiếp tục, mục đích làm cho loại thép phù hợp với ứng dụng nhiệt độ 3.1.5 Sửa chữa ống lò Khả sửa chữa ống lị nhanh chóng vấn đề quan trọng, đặc biệt ống tái sấy nhiệt chúng dễ bị ăn mịn hỏng hóc Một điều cần quan tâm thời gian cần thiết để sửa chữa ống lị có liên quan đến yêu cầu gia nhiệt xử lý nhiệt sau hàn vật liệu Các yêu cầu xử lý nhiệt sau hàn có liên quan đến chiều dày ống số vật liệu, thời gian yêu cầu khơng xác định chắn hồn thành việc thiết kế chiều dày ống xác định Bảng thể yêu cầu vật liệu lị thơng thường Dựa u cầu xử lý nhiệt sau hàn, việc sử dụng vật liệu T91 T92 cho đường ống khí nên bị giới hạn thay thép không gỉ để dễ dàng sửa chữa Việc lựa chọn vật liệu sử dụng định giai đoạn EPC, nhiên dự kiến không sử dụng P92 để chế tạo ống ống góp Việc thiết kế lị với thơng số 566/566/25Mpa phù hợp với loại vật liệu P91 hoặc/ P22 Bảng Các yêu cầu xử lý nhiệt sau hàn vật liệu chế tạo lò thơng thường Các vật liệu ASME điển hình cho phần khác lò siêu tới hạn Vị trí Vật liệu SA210C Ồng gia nhiệt nước SA209T1a cấp Vách nước buồng đốt Ống nhiệt Yêu cầu PWHT hàn chu vi Không yêu cầu chiều dày nhỏ ¾” Khơng u cầu chiều dày nhỏ 5/8” SA209T1a Không yêu cầu chiều dày nhỏ 5/8” SA213T2 Không yêu cầu chiều dày nhỏ 5/8” SA213T12 Không yêu cầu chiều dày nhỏ 5/8” mối hàn gia nhiệt trước SA213T23 Không yêu cầu chiều dày nhỏ 5/8” mối hàn gia nhiệt trước SA213T12 Không yêu cầu chiều dày nhỏ 5/8” mối hàn gia nhiệt trước 166 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017 Các vật liệu ASME điển hình cho phần khác lò siêu tới hạn Vị trí Ống góp q nhiệt Ống tái sấy Vật liệu Yêu cầu PWHT hàn chu vi SA213T22 Không yêu cầu chiều dày nhỏ 5/8” mối hàn gia nhiệt trước SA213T23 Không yêu cầu chiều dày nhỏ 5/8” mối hàn gia nhiệt trước SA213T91 Có SA213T92 Có SA213TP304H Khơng SA213TP347HFG Khơng Code Case 2328 (Super 304) Không SA213TP310CbN (HR3C) Không SA335P12 Không yêu cầu chiều dày nhỏ 5/8” mối hàn gia nhiệt trước SA335P22 Không yêu cầu chiều dày nhỏ 5/8” mối hàn gia nhiệt trước SA335P91 Có SA335P92 Có SA335P122 Có SA209T1a Khơng u cầu chiều dày nhỏ 5/8” SA213T2 Không yêu cầu chiều dày nhỏ 5/8” SA213T12 Không yêu cầu chiều dày nhỏ 5/8” mối hàn gia nhiệt trước SA213T22 Không yêu cầu chiều dày nhỏ 5/8” mối hàn gia nhiệt trước SA213T91 Có SA213T92 Có SA213TP304H Khơng SA213TP347HFG Không Code Case 2328 (Super 304) Không PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN | 167 Các vật liệu ASME điển hình cho phần khác lò siêu tới hạn Vị trí Ống góp tái sấy Vật liệu Yêu cầu PWHT hàn chu vi SA213TP310CbN (HR3C) Không SA335P12 Không yêu cầu chiều dày nhỏ 5/8” mối hàn gia nhiệt trước SA335P22/ SA387Gr22 Không yêu cầu chiều dày nhỏ 5/8” mối hàn gia nhiệt trước SA335P91/ SA387-91Cl.2 Có SA335P92 Có Ghi chú: Đối với P122 P92 nhiệt độ 620 °C đường kính lớn bị giới hạn nhỏ 3.5 inches 3.2 Vật liệu tuabin Các nhà máy vận hành với nhiệt độ cao xây dựng Nhật châu Âu sử dụng loại thép không gỉ martensitic cải tiến phát triển dành cho ứng dụng tuabin vào năm 1980 đầu 1990 Rotor rèn từ thép chứa - 10% CrMoVNbN, hợp kim sử dụng cho thêm vào 1.5% molybdenum 1.0% tungsten thay cho thành phần molybdenum Hàm lượng vanadium nitrogen tối ưu hóa để gia tăng cường độ nhờ phân tán phân tử vanadium nitrogen, lượng nhỏ niobium thêm vào để kiểm sốt kích cỡ hạt trình xử lý nhiệt độ cao Việc đúc thân van vỏ xilanh sử dụng hợp kim tương tự, với hàm lượng cacbon thấp tăng khả hàn Hợp kim làm cánh tương tự hợp kim rèn rotor Để đáp ứng yêu cầu hoạt động nhiệt độ cao, bulong thường sử dụng vật liệu có Ni Nhiệt độ mà giới hạn bền chảy sau 100.000 vận hành vào khoảng 100 Mpa nhiệt độ cực đại phù hợp dùng cho loại vật liệu chế tạo tuabin Những tiến nghiên cứu hợp kim giúp làm tăng nhiệt độ cực đại lên thêm 50 – 70 °C Hơn nữa, loại thép có chứa thêm boron phát triển sử dụng để rèn kích cỡ Nhật châu Âu Để tăng cường khả chống oxi hóa, hợp kim chứa nhiều crom (11 - 12%) nghiên cứu phát triển, để cân thành phần hợp kim nhằm tránh hình thành tam giác ferrite, cobalt thêm vào hợp kim Tuy nhiên, loại hợp kim chưa sử dụng chế tạo Giới hạn bền chảy sau 100.000 vận hành vật liệu chế tạo tuabin nhiệt độ cao thông thường trình bày hình Theo thơng số hình, 600 °C cần vật liệu cao cấp so với nhiệt độ 566 °C 168 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017 Courtesy Department of Trade and Industry, London Hình 4: Giới hạn bền chảy vật liệu chế tạo tuabin thơng thường THƠNG SỐ HƠI VÀ CHI PHÍ ĐẦU TƯ Việc tăng áp suất nhiệt độ làm tăng hiệu suất tinh nhà máy giảm chi phí vận hành (thơng qua việc giảm chi phí nhiên liệu), nhiêu, chi phí đầu tư độ phức tạp nhà máy tăng 4.1 Lò Lò thiết kế với áp suất cao có giá cao so với lị có áp suất thấp với sản lượng đầu Các ảnh hưởng đến tăng chi phí khơng nhà sản xuất nêu chi tiết cách khái quát cho khác vật liệu chế tạo Nhiệt độ chu trình tăng lên làm tăng chi phí đầu tư sử dụng vật liệu đắt cho phận nhiệt tái sấy lò PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN | 169 4.2 Tuabin Giá tuabin siêu - siêu tới hạn cao giá tuabin siêu tới hạn vỏ thiết bị dày chi phí lắp đặt cao Nhiệt độ chu trình tăng lên địi hỏi vật liệu làm cánh rotor tuabin phải tốt hơn, dẫn đến chi phí đầu tư cao 4.3 Bộ truyền động tuabin bơm nước cấp lò Việc tăng áp suất chu trình siêu tới hạn siêu – siêu tới hạn có ảnh hưởng đến bơm nước cấp lị Lưu lượng thể tích cần thiết giống cho chu trình áp suất đầu đẩy cao đòi hỏi sử dụng lượng nhiều nhiều tầng cánh dẫn đến chi phí tăng 4.4 Kiểm sốt nhiễm khơng khí Do hiệu suất tăng nên lò siêu - siêu tới hạn tiêu tốn nhiên liệu so với lị siêu tới hạn Việc giảm nhiên liệu tiêu thụ giúp làm giảm lưu lượng khí phát thải giảm sản phẩm khí phát thải Do đó, hệ thống kiểm sốt nhiễm khơng khí nhỏ tương ứng Việc cải tiến hiệu suất nhiệt độ chu trình giúp phát thải làm giảm chi phí đầu tư cho thiết bị xử lý khói thải 4.5 Các van đường ống cao áp Áp suất vận hành lò siêu tới hạn tăng làm cho chi phí van, đường ống nước cấp, đường tăng Mặc dù lý thuyết lưu lượng thể tích nước cấp cho lò siêu tới hạn có giảm xuống, nhiên, áp suất lị siêu tới hạn cao nên chiều dày vách ống phải lớn hơn, kết đường kính ngồi đường ống nước cấp lò tăng lên để trì tiết diện dịng chảy bên khơng đổi Chiều dày vách đường ống lị siêu tới hạn lớn lò siêu tới hạn áp suất cao Chiều dày cần thiết vách ống giảm đơi chút giảm lưu lượng thể tích áp suất tăng, đường kính ống nhỏ Tuy nhiên, giảm đường kính ống tổng khối lượng vật liệu đường ống lị siêu tới hạn cao so với lò siêu tới hạn Vách ống dày làm chi phí lắp đặt tăng lên tăng thời gian hàn công trường tăng chi phí kết cấu đỡ cho khối lượng tăng thêm Một cách tổng quát, đường tái sấy lạnh tái sấy nóng khơng bị ảnh hưởng thay đổi áp suất từ lò siêu tới hạn sang lò siêu tới hạn Nhiệt độ chu trình tăng yêu cầu vật liệu làm ống phải tốt đắt tiền P92 P122 Việc tăng thêm yêu cầu mối hàn đặc biệt cho đường ống làm tăng chi phí đầu tư cách đáng kể 4.6 Hệ thống phụ trợ (BOP) Sự khác biệt giá hệ thống phụ trợ nhà máy chủ yếu hệ thống giải nhiệt Với đầu nhau, hiệu suất chu trình siêu tới hạn tăng nên tuabin thải nhiệt nhiệt thải mơi trường Điều giúp hệ thống làm mát nhỏ mà đạt mức chân khơng bình ngưng 170 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 4.7 So sánh kinh tế kỹ thuật tổng thể So sánh, phân tích đánh giá hiệu kinh tế giải pháp công nghệ cần phải xem xét mặt bằng, giới hạn dự án cụ thể, công suất, địa điểm, chủng loại than, sở hạ tầng dùng chung tương đương đặc biệt xuất xứ hàng hóa thiết bị Trong giới hạn báo cáo này, số số liệu tổng quát số dự án điển hình theo công nghệ SSC, SC USC thực Việt Nam theo dải công suất tổ máy 600 ~ 660 MW trình bày Bảng So sánh kinh tế - kỹ thuật giải pháp công nghệ TT Thông số Đơn vị SSC SC USC Dải công suất tổ máy MW 600 600 660 Suất đầu tư theo hợp đồng EPC USD/kW 850 ~ 1.000 Thông số ban đầu Hiệu suất thô tổ máy (HHV) 1.000 ~ 1.350 1.100 ~ 1.400 MPa/°C/°C 16,67/538/538 24,2/566/566 26,0/600/600 % 39,0 ~ 40,5 40,2 ~ 41,5 42,41 Ghi chú: – Suất đầu tư theo hợp đồng EPC nêu không bao gồm phần cảng, sở hạ tầng dùng chung nhà máy – Các tổ máy SSC thống kê theo số NMĐ điển hình Việt Nam Vĩnh Tân 2, Duyên Hải 1, Duyên Hải 3, Nghi Sơn 2, Vũng Áng 1, Long Phú – Các tổ máy SC thống kê theo số NMĐ điển hình Việt Nam Vĩnh Tân 4, Vĩnh Tân 4MR, Duyên Hải MR, Duyên Hải – Tổ máy USC tham khảo từ dự án NMĐ Quảng Trị 1, EGATi – Thái Lan đầu tư theo hình thức BOT – Hiệu suất tổ máy phụ thuộc nhiều vào thông số ban đầu đặc tính nhiên liệu than Nguồn: Cơng ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện (PECC2®) PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN | 171 Bảng đưa so sánh hiệu kinh tế – kỹ thuật giải pháp công nghệ SC USC cho trường hợp cụ thể dự án NMĐ Quảng Trị để tham khảo thêm Bảng So sánh kinh tế – kỹ thuật SC&USC dự án NMĐ Quảng Trị TT Chỉ số Đơn vị SC 24,2/566/566 USC USC 26/600/600 26/620/620 Tăng chi phí đầu tư thiết bị (trước thuế) % Cơ sở tăng 4,42% tăng 5,94% Chi phí tiết kiệm giảm tiêu thụ nhiên liệu (quy NPV) % Cơ sở giảm 4,13% giảm 5,03% Hiệu kinh tế (quy NPV) % Cơ sở tăng 1,42% tăng 1,55% Nguồn: Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện (PECC2®) Theo bảng cho thấy chuyển sang công nghệ siêu tới hạn (USC) có thơng số đầu vào cao, hiệu kinh tế suốt vòng đời dự án tốt KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN TRÊN SIÊU TỚI HẠN TẠI VIỆT NAM Nhìn chung, với phương án sử dụng thông số tới hạn/siêu tới hạn chi phí đầu tư tăng lên; nhiên, chi phí bù đắp nhờ hiệu suất nhà máy cao, lượng than tiêu thụ hàng năm giảm xuống Đặc biệt nhà máy sử dụng nguồn than nhập có chất lượng giá nhiên liệu cao, chi phí tiết kiệm đáng kể Mặt khác, lượng than tiêu thụ giảm giúp giảm phát thải, từ giảm chi phí cho hệ thống xử lý khói thải, bãi xỉ Bên cạnh đó, áp dụng công nghệ đốt hiệu suất cao giảm phát thải CO2, dự án xin hỗ trợ ưu đãi từ Chính phủ hay tổ chức quốc tế dành cho dự án phát triển theo chế phát triển (Clean Development Mechanism – CDM), từ nâng cao thêm hiệu kinh tế dự án Tại Việt Nam chuyển sang áp dụng công nghệ SC USC cho dự án vòng năm trở lại Tuy nhiên, chưa có tổ máy vào vận hành thương mại Bảng thống kê dự án áp dụng SC USC triển khai sau 172 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017 Bảng Các NMĐ áp dụng công nghệ SC USC Việt Nam Công suất (MW) Thông số (MPa/°C/°C) NMĐ Vĩnh Tân 2×600 24,2 / 566 / 593 (SC) Tổ máy #1: 04/2018 (đang commissioning) Tổ máy #2: 12/2017 (đang commissioning) NMĐ Vĩnh Tân 4MR 1×600 24,2 / 566 / 593 (SC) Đang thi công COD tháng 01/2020 NMĐ Vĩnh Tân 2×620 24,2 / 566 / 566 (SC) Tổ máy #1: 09/2018 (đang thi công) Tổ máy #2: 01/2019 (đang thi công) NMĐ Duyên Hải 3MR 1×688 24,2 / 566 / 566 (SC) Đang thi cơng COD tháng 06/2018 NMĐ Quảng Trị 2×660 26,0 / 600 / 600 (USC) F/S phê duyệt tháng 12/2016 Nhà máy điện Tiến độ vận hành thương mại (COD) Nguồn: Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện (PECC2®) Cơng nghệ USC đặc biệt công nghệ SC giới áp dụng khoảng 25 năm kiểm chứng công nghệ, tính ổn định ưu điểm Việt Nam thay đổi việc áp dụng công nghệ với tổ máy tới hạn (SC) thi công đưa vào vận hành vài năm tới, tổ máy siêu tới hạn (USC) Bộ Công thương phê duyệt Báo cáo nghiên cứu khả thi, trình đàm phán hợp đồng EPC, hợp đồng PPA hợp đồng BOT Trước áp lực lớn môi trường ngành cơng nghiệp nhiệt điện góp phần hạn chế tác hại biến đổi khí hậu tồn cầu, việc áp dụng cơng nghệ USC dự án nhà máy nhiệt điện than xu hướng đắn Song song với đào tạo đội ngũ vận hành đủ trình độ kinh nghiệm, để đảm bảo tổ máy USC vào vận hành ổn định tin cậy Bảng So sánh phát thải môi trường SC&USC dự án NMĐ Quảng Trị TT Thông số Đơn vị SC 24,2/566/566 USC 26/600/600 % giảm phát thải Tro xỉ Tấn/năm 239.391 229.456 4,15% Phát thải NOx Tấn/năm 4.998 4.845 3,06% Phát thải SOx Tấn/năm 3.388 3.284 3,07% Phát thải Bụi Tấn/năm 1.441 1.397 3,05% Phát thải CO2 Tấn/năm 8.930.585 8.557.792 4,17% Nguồn: Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện (PECC2®) PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN | 173 Công nghệ cận tới hạn (SbC) khơng khuyến khích áp dụng cơng nghệ lạc hậu, hiệu suất thấp phát thải khí CO2 đáng kể nhiều so với cơng nghệ SC USC Do đó, việc xem xét áp dụng phổ biến công nghệ SC USC Việt Nam cần thiết, phù hợp với xu hướng phát triển chung giới Các số liệu từ Báo cáo nghiên cứu khả thi dự án NMĐ Quảng Trị cho thấy cơng nghệ USC hồn tồn khả thi Việt Nam thời điểm mang lại hiệu kinh tế cao Ngồi ra, phát thải mơi trường cần xem xét đánh giá, đặc biệt bối cảnh giới ứng phó với biến đổi khí hậu tồn cầu, việc giảm thải khí CO2 áp dụng cơng nghệ USC cần thiết Điều thể rõ COP21 Paris cuối năm 2015 Giảm phát thải môi trường áp dụng công nghệ USC cho dự án Quảng Trị trình bày chi tiết bảng để tham khảo thêm KẾT LUẬN Với việc tăng áp suất nhiệt độ hiệu suất tinh nhà máy tăng lên, chi phí vận hành tổng thể nhà máy giảm thông qua việc giảm chi phí nhiên liệu, nhiên độ phức tạp chi phí đầu tư nhà máy tăng lên Đánh giá tổng quan sở dự án cụ thể giai đoạn phát triển cho thấy công nghệ siêu tới hạn (USC) lựa chọn hợp lý cho tổ máy nhiệt điện ngưng công suất lớn Việt Nam thời gian tới TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Báo cáo nghiên cứu khả thi Dự án Nhà máy điện Quảng Trị (Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2) [2] Báo cáo nghiên cứu khả thi Dự án Nhà máy điện Vĩnh Tân (Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2) [3] Thiết kế chuẩn công trình Nhà máy Nhiệt điện (Cơng ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2) ... năm kiểm chứng công nghệ, tính ổn định ưu điểm Việt Nam thay đổi việc áp dụng công nghệ với tổ máy tới hạn (SC) thi công đưa vào vận hành vài năm tới, tổ máy siêu tới hạn (USC) Bộ Công thương phê... công nghệ siêu tới hạn (USC) lựa chọn hợp lý cho tổ máy nhiệt điện ngưng công suất lớn Việt Nam thời gian tới TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Báo cáo nghiên cứu khả thi Dự án Nhà máy điện Quảng Trị (Công. .. vòng đời dự án tốt KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN TRÊN SIÊU TỚI HẠN TẠI VIỆT NAM Nhìn chung, với phương án sử dụng thông số tới hạn /siêu tới hạn chi phí đầu tư tăng lên; nhiên, chi phí bù