Luận văn thạc sĩ nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật giảm thiểu phát thải thủy ngân trong khí thải của một số nhà máy nhiệt điện sử dụng than antraxit trong công nghệ đốt than phun

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VŨ TẤT ĐẠT NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KỸ THUẬT GIẢM THIỂU PHÁT THẢI THỦY NGÂN TRONG KHÍ THẢI CỦA MỘT SỐ NHÀ MÁT NHIỆT ĐIỆN SỬ DỤNG THAN ANTRAXIT BẰNG CÔNG NGHỆ ĐỐT THAN PHUN (PULVERESED COMBUSTION) TẠI VIỆT NAM CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG MÃ NGÀNH: 8440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGÔ DUY BÁCH Hà Nội, 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập riêng tơi Các thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Các số liệu sử dụng, kết nghiên cứu nêu luận văn tơi tự tìm hiểu, phân tích cách trung thực, khách quan, phù hợp với thực tiễn địa bàn nghiên cứu chưa công bố cơng trình khác Học viên Vũ Tất Đạt ii LỜI CẢM ƠN Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc nhất, xin chân thành gửi tới TS Ngơ Duy Bách tận tình hướng dẫn, góp ý cho tơi q trình thực luận văn, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi để tơi sớm hồn thành luận văn tốt nghiệp Lời cảm ơn sâu sắc xin gửi đến ban Lãnh đạo Trường đại học Lâm nghiệp, Khoa Sau đại học, Khoa Quản lý tài nguyên rừng môi trường đơn vị liên quan giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành chương trình học tập thời gian qua Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban giám hiệu nhà trường toàn thể Thầy, Cô giáo lớp 25B1-Khoa học Môi trường tận tình giảng dạy, trao đổi kiến thức hỗ trợ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu khoa học đạt kết tốt Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc gia đình, nguồn động lực để tơi có sức mạnh vượt qua khó khăn suốt trình học tập thực luận văn Các anh, chị, em, bạn bè động viên, khuyến khích giúp đỡ tơi suốt q trình học tập Dù cố gắng hồn thành luận văn tất lịng nhiệt tình tâm huyết, song chắn không tránh khỏi thiếu sót, tơi mong nhận góp ý chân thành từ quý Thầy, Cô giáo Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Học viên Vũ Tất Đạt iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG viii DANH MỤC HÌNH .x MỞ ĐẦU Chƣơng TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Những nghiên cứu phát thải thủy ngân nhiệt điện than giới Việt Nam 1.1.1 Những nghiên cứu giới: 1.1.2 Những nghiên cứu Việt Nam 1.2 Hiện trạng phân bố khai thác than Việt Nam 1.2.1 Hiện trạng phân bố mỏ than 1.2.2 Nhu cầu sử dụng than cho ngành điện 12 1.2.3 Công nghệ đốt, sử dụng than cơng nghệ kiểm sốt khí thải nhà máy nhiệt điện 13 1.3 Hiện trạng phát triển nhiệt điện đốt than Việt Nam 19 1.3.1 Các nhà máy nhiệt điện đốt than lắp đặt 20 1.3.2 Kế hoạch xây dựng nhà máy nhiệt điện theo Quy hoạch 26 Chƣơng ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.1 Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu 29 2.2 Phương pháp nghiên cứu 29 2.2.1 Phương pháp kế thừa, thu thập số liệu , kết nghiên cứu: 29 2.2.2 Phương pháp đánh giá mức độ phát thải thủy ngân 30 2.2.3 Thu thập phân tích mẫu than mỏ 31 2.2.4 Phương pháp thiết bị quan trắc thủy ngân khí thải 32 2.2.5 Lựa chọn nhà máy nhiệt điện sử dụng than để quan trắc 36 Chƣơng KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 40 iv 3.1 Hiện trạng hoạt động nhà máy nhiệt điện: 40 3.1.1 Nhiệt điện Quảng Ninh: 40 3.1.2 Nhiệt điện Phả Lại: 41 3.1.3 Nhiệt điện Ninh Bình: 42 3.2 Mức độ phát thải Thủy ngân nhà máy Nhiệt điện: 43 3.2.1 Xác định hàm lượng Thủy ngân than dùng cho nhiệt điện .43 3.2.2 Đánh giá mức độ phát thải thủy ngân 03 nhà máy nhiệt điện 49 3.2.3 So sánh phát thải thủy ngân với nhà máy khác giới .53 3.3 Hiệu giảm phát thải thủy ngân nhà máy nhiệt điện 57 3.3.1 Hiệu giảm phát thải thủy ngân 03 nhà máy nhiệt điện 57 3.3.2 Đánh giá hiệu giảm phát thải thủy ngân theo kế hoạch phát triển ngành điện 62 3.4 Đề xuất số giải pháp để kiếm soát phát thải thủy ngân 65 3.4.1 Đề xuất số giải pháp kỹ thuật kiểm soát phát thải thủy ngân 65 3.4.2 Đánh giá hiệu giải pháp kỹ thuật giảm thiểu phát thải thủy ngân 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT APC Thiết bị kiểm sốt khí thải BAT/BEP Kỹ thuật tốt có Kinh nghiệm tốt môi trường BOT Đầu tư theo hình thức xây dựng - vận hành - chuyển giao CEM Trung tâm Quan trắc môi trường CFB Công nghệ đốt than tầng sôi CIDP Kế hoạch quốc gia phát triển ngành công nghiệp khai thác than đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030 (Quyết định số 403/QD-TTg ngày 14 tháng năm 2016 Thủ tướng Chính phủ) DONRE Sở Tài ngun Mơi trường tỉnh, thành phố ESP Hệ thống lọc bụi tĩnh điện EVN Tập đoàn Điện lực Việt Nam FGDw Hệ thống khử lưu huỳnh dạng ướt MOIT Bộ Công thương MONRE Bộ Tài nguyên Môi trường NAP Kế hoạch quốc gia giảm phát thải thủy ngân từ ngành công nghiệp nhiệt điện sử dụng than (Dự thảo) UBC Carbon không cháy hết PC Công nghệ đốt than phun QHĐ-VII Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 2020 có xét đến năm 2030 (Quyết định số 1208/QĐTTg ngày 21 tháng năm 2011 Thủ tướng Chính phủ) vi QHĐ-VII Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 - (điều chỉnh) 2020 có xét đến năm 2030 (Quyết định số 428/QD-TTg ngày 18 tháng năm 2016 Thủ tướng Chính phủ) PVN Tập đồn dầu khí Việt Nam QA/QC Đảm bảo chất lượng kiểm sốt chất lượng UNEP Chương trình Môi trường Liên Hiệp Quốc VEA Tổng cục Môi trường Vinachemia Tập đồn hóa chất Vinacomin Tập đồn Cơng nghiệp Than - Khoáng sản Việt nam viii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Hiện trạng phân bố than đá Việt Nam (Đơn vị: 1000 tấn) 11 Bảng 1.2 Khối lượng than nguyên khai khai thác qua năm 12 Bảng 1.3 Nhu cầu than cho ngành nhiệt điện đến năm 2020 2030 13 Bảng 1.4 Các nhà máy nhiệt điện công nghệ xử lý khí thải 18 Bảng 1.5 Các dự án nhiệt điện đưa vào vận hành 20 Bảng 1.6 Các nhà máy nhiệt điện xây dựng 24 Bảng 1.7 Các dự án nhiệt điện triển khai xây dựng theo hình thức BOT .26 Bảng 1.8 Kế hoạch phát triển nhiệt điện than QHĐ VII (điều chỉnh) 26 Bảng 1.9 Định hướng cấu nguồn điện theo Quy hoạch điện VII (điều chỉnh) 27 Bảng 2.1 Các phương pháp lấy mẫu phân tích mẫu 35 Bảng 2.2 Vị trí lấy mẫu 03 nhà máy nhiệt điện .37 Bảng 2.3 Mẫu quan trắc thu thập phân tích 03 nhà máy 39 Bảng 2.4 Lượng than tiêu thụ tro, xỉ phát sinh Nhiệt điện Quảng Ninh 41 Bảng 14 Đặc điểm than Nhiệt điện Phả Lại 42 Bảng 15 lượng than sử dụng tro, xỉ phát thải Nhiệt điện Phả Lại .42 Bảng 16 Khối lượng than tiêu thụ hàng năm Nhiệt điện Ninh Bình .43 Bảng 17 Hàm lượng trung bình thủy ngân than mỏ 43 Bảng 18 So sánh hàm lượng Hg than Việt Nam số nước 45 Bảng 19 Kết (Ca, Na, Se, As, Cl) trung bình than 08 mỏ than 47 Bảng 20 Thủy ngân than, tro bay xỉ đáy lò Phả Lại năm 2015 50 Bảng 21 Thủy ngân than, tro bay, xỉ đáy lò 03 nhà máy nhiệt điện 51 Bảng 22 Hàm lượng thủy ngân khí thải 52 Bảng 23 So sánh nồng độ thủy ngân (Hg) than đầu vào thành phần chất thải số nhà máy nhiệt điện .54 Bảng 3.1 Thủy ngân trung bình than đầu vào (Anthracite) Việt Nam 58 ix Bảng 3.2 Các thành phần mơi trường có khả tiếp nhận phát thải Hg 58 Bảng 3.3 Khả xử lý thủy ngân ước tính hệ thống xử lý khí thải 59 Bảng 3.4 Ước tính phát thải thủy ngân 03 nhà máy nhiệt điện sử dụng than năm 2014 (phương pháp UNEP Hg toolkit) 61 Bảng 3.5 Tổng công suất nhà máy nhiệt điện than theo Quy hoạch ngành điện VII (điều chỉnh) đến năm 2020 2030 62 Bảng 3.6 Ước tính phát thải thủy ngân nhiệt điện đến năm 2030 63 Bảng 3.7 So sánh hiệu xử lý thủy ngân hệ thống kiểm sốt nhiễm .70 Bảng 3.8 Ước tính khả giảm thiểu phát thải thủy ngân qua giai đoạn 72 x DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Hệ thống quan trắc phát thải thuy ngân khu vực Châu Âu .5 Hình 1.2 Tỷ lệ phát thải thủy ngân ngành cơng nghiệp .6 Hình 1.3 Bản đồ phân bố mỏ than Việt Nam 10 Hình 1.4 Cơng nghệ đốt than phun (PC) 14 Hình 1.5 Cơng nghệ đốt than tầng sơi (CFB) .15 Hình 1.6 Tổng lượng phát thải thực tế từ nhiệt điện Viện Năng lượng công bố năm 2010 16 Hình 1.7 Hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP) 17 Hình 1.8 Hệ thống khử lưu huỳnh dạng ướt (FGDw) 18 Hình 1.9 Bản đồ phân bố nhà máy điện khu vực miền Bắc 22 Hình 1.10 Bản đồ phân bố nhà máy điện khu vực miền Trung .23 Hình 1.11 Bản đồ phân bố nhà máy điện khu vực miền Nam .24 Hình 2.1 Phương pháp đánh giá phát thải thủy ngân trình nghiên cứu 30 Hình 2.2 Bản đồ mỏ than tiến hành lấy mẫu .31 Hình 2.3 Thiết bị lấy mẫu khí thải thủy ngân .32 Hình 2.4 Thiết bị phân tích thủy ngân Ohio Lumex 34 Hình 2.5 Hóa chất phục vụ phân tích (Na2CO3 than hoạt tính) 34 Hình 2.6 Thiết bị lấy mẫu bụi khí thải ống khói 35 Hình 2.7 Vị trí lấy mẫu thủy ngân khí thải số nhà máy 38 Hình 3.1 Nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh 40 H nh Hà ƣ ng thủ ng n trung nh ủ th n t i ƣ qu n trắ 44 Hình 3.3 Kết phân tích Hg than đầu vào số nhà máy nhiệt điện 48 Hình 3.4 Giá trị RPD (%) mẫu so sánh liên phòng 05 mỏ than 49 Hình 3.5 Kết thủy ngân khí thải nhà máy (µg/Nm3) 52 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài iệu tiếng Việt: Cục Hóa chất Việt Nam-Vinachemia Kiểm kê quốc gia thủy ngân Đánh giá công tác thực Công ước Minamata Việt Nam Hà Nội, Tháng năm 2016 Hiệp hội lượng Việt Nam-VESC, 2016 Nhiệt điện than quy hoạch ngành điện VII (điều chỉnh), Tháng năm 2016 Nguyễn Thị Thu Huyền, 2015, Xác định biện pháp kiểm sốt khí nhà kính lĩnh vực Nhiệt điện đốt than (NĐĐT) đề xuất lộ trình áp dụng, 2015 Quyết định số 403/QĐ-TTg ngày 14 tháng năm 2016 Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Quy hoạch phát triển ngành công nghiệp khai thác than đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030 Quyết định số 428/QĐ-TTg ngày 18 tháng năm 2016 Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Quy hoạch phát triển ngành điện giai đoạn 20112020, tầm nhìn đến năm 2030 Tập đồn than khống sản-Vinacomin, 2011, Báo cáo phát triển ngành than đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030, 2011 Tổng cục Môi trường-VEA, 2009, Khảo sát phát thải thủy ngân từ số ngành công nghiệp, đánh giá rủi ro môi trường đề xuất giải pháp quản lý, 2009 78 Tài iệu tiếng Anh: Atlat geographic Vietnam, 2006, Ministry of education and training, education publisher, April 2006 Central Institute of Mining & Fuel Research-CIMFR, 2014 Assessment of the Mercury Content in Coal fed to Power Plants and study of Mercury Emissions from the Sector in India, 2014 Dr Gregory Scott, 2011 Reducing mercury emission from coal combustion in the Energy sector in South Africa, Final project report, Republic of South Africa, October 2011 EC, 2016, Draft report on Best Available Techniques (BAT) Reference Document for Large Combustion Plants, Industrial Emissions Directive 2010/75/EU, 2016 General Department of Energy, 2015, Data collected from the power plant as requested by Official document No 1071/TCNL-NLTT July 2, 2015 to calculate emissions of Vietnam's power industry Tsinghua University, 2011, Reducing mercury emissions from coal combustion in the energy sector, February, 2011 UN Environment, 2013, Global mercury assessment Sources, emissions, releases and environmental transport, 2013 UN Environment, 2015, Toolkit for identification and quantification of mercury releases, Reference report and guideline for inventory, Level 2, Version 1.3, April 2015 UN Environment, 2016, Guidance on best available techniques and best environmental practices, Coal-fired power plants and coal-fired industrial boilers, 2016 PHỤ LỤC PHỤ LỤC Kết phân tích mẫu than (Anthracite) t i số m than thuộc khu vực Quảng Ninh Mẫu-1 Ca (%) Mẫu-2 Mẫu-3 Mẫu-4 Mẫu-5 Mẫu-6 Mẫu-1 Na (%) Mẫu-2 Mẫu-3 Mẫu-4 Mẫu-5 Mẫu-6 Mẫu-1 Se (mg/kg) Mẫu-2 Mẫu-3 Mẫu-4 Mẫu-5 As (mg/kg) Mẫu-6 Mẫu-1 Mẫu-2 Mẫu-3 Mẫu-4 Mẫu-5 Mẫu-6 Mẫu-1 (g/kg) Mẫu-2 Mẫu-3 Cl Mẫu-4 Mẫu-5 Mẫu-6 (mg/kg) Mẫu-1 Mẫu-2 Mẫu-3 Hg Mẫu-4 Mẫu-5 Mẫu-6 Se(mg/kg) Na (%) Ca (%) Kết Mẫu-6 Mẫu-1 As(mg/kg ) Mẫu-2 Mẫu-3 Mẫu-4 Mẫu-5 Mẫu-6 Mẫu-1 Cl (g/kg) Mẫu-2 Mẫu-3 Mẫu-4 Mẫu-5 Mẫu-6 Mẫu-1 (mg/kg ) Mẫu-2 Mẫu-3 Hg Mẫu-4 Mẫu-5 Mẫu-6 PHỤ LỤC Kết phân tích liên phịng thí nghiệm ối với số mẫu than Mỏ Núi Béo Mỏ Hà Tu Mỏ Hòn Gai Mỏ Mạo Khê Mỏ ng Bí Tiêu chuẩn Khu vực mỏ Loại Than Cám 4a HG Cám 4b HG Hòn Gai - Cám 5a HG Cẩm Phả Cám 5b HG Cám 6a HG Cám 6b HG ng Bí - Cám 4a VD Nam Mẫu - Cám 4b VD Vàng Danh Cám 5a VD Mạo Khê Núi Hồng Khánh Hòa Cám 5b VD VD 10B Cám 6a VD VD 11A Cám 6b VD VD 11B Cám 4b MK MK 09B Cám 5a MK MK 10A Cám 5b MK MK 10B Cám 6a MK MK 11A Cám 6b MK MK 11B Cám 4a NH NH 09A Cám 4b NH NH 09B Cám 5a NH NH 10A Cám 5b NH NH 10B Cám 6a NH NH 11A Cám 6b NH NH 11B Cám 4a KH KH 09A Cám 4b KH KH 09B Cám 5a KH Cám 5b KH Cám 6a KH Cám 6b KH Cám 5a NS Cám 5b NS Nông Sơn Cám 6a NS Cám 6b NS Na Dương loại Na Dương Na Dương loại Na Dương loại ... độ phát thải Thủy ngân sở số nhà máy nhiệt điện sử dụng than Antraxit + Nghiên cứu, đề xuất số giải pháp kỹ thuật để giảm thiểu, kiểm soát phát thải Thủy ngân từ nhà máy nhiệt điện sử dụng than. .. nhà máy nhiệt điện + Đánh giá hiệu biện pháp kỹ thuật giảm thiểu phát thải Thủy ngân nhà máy nhiệt điện + Đề xuất giải pháp kỹ thuật giảm thiểu phát thải Thủy ngân khí thải nhà máy nhiệt điện Việt... nguồn than nhập 1.2.3 Công nghệ đốt, sử dụng than công nghệ kiểm sốt khí thải nhà máy nhiệt điện 1.2.3.1 Công nghệ đốt loại than sử dụng nhà máy nhiệt điện Nhiệt điện than số nguồn phát điện chủ