So sánh phát thải CO2 trên tấn sản phẩm cho sản xuất phân bón bằng công nghệ khí hóa than ở Việt Nam còn cao so với các nước châu Âu. Như vậy, việc cải
54
tiến công nghệ và thiết bị, sử dụng nguyên nhiên liệu hiệu quả sẽ mang lại lợi ích kinh tế to lớn và giảm mạnh phát thải, đảm bảo cho sự phát triển bền vững cũng như tăng cường tính cạnh tranh của sản phẩm phân bón của của Việt Nam trong bối cảnh hội nhập kinh tế.
Giải pháp được đưa ra trên cơ sở đề xuất áp dụng cho các loại hình công nghệ sản xuất phân đạm – tổng hợp amoniac dựa vào khí hóa than. Đối với công nghệ tổng hợp amoniac cải hóa hơi nước và công nghệ sản xuất phân DAP – tổng hợp axit phốtphoric đều dùng công nghệ mới tiến tiến trên thế giới, so sánh về phát thải trên đơn vị sản phẩm với thế giới đều gần tương đương, hơn nữa thời gian hoạt động của các nhà máy sản xuất này gần đây nên cần thời gian về hoàn thiện quá trình và giảm thiểu phát thải.
Đối với C/ty đạm Hà Bắc, giai đoạn từ năm 2002 đến 2006, đối với giải pháp về công nghệ, C/ty đã phối hợp với Trung tâm sản xuất sạch Việt Nam tham gia vào dự án GERIAP thực hiện 20 giải pháp cho khu vực lò hơi, máy phát và hệ thống đường ống cấp hơi xưởng nhiệt. Các giải pháp đã góp phần tiết kiệm hàng năm cho Cty 4.500 tấn than cám và 1,27 triệu kWh điện [15]. Đồng thời C/ty đã triển khai các hoạt động TKNL như thực hiện một loạt các đề tài, các giải pháp khoa học công nghệ khác và các giải pháp quản lý, sử dụng tiết kiệm điện. Ngoài ra, các đề xuất dưới đây đưa ra các giải pháp khác áp dụng đối với công nghệ tổng hợp amoniac dựa vào khí hóa than:
1. Bổ sung sinh khối
Sinh khối được xem là nguồn nguyên liệu cacbon tái tạo thay thế than trong quá trình khí hóa. Công nghệ khí hóa than Shell đã thử nghiệm áp dụng thay thế 35% sinh khối, và hiện đã vận hành thành công thay thế 9% sinh khối tại Hà Lan. Ước tính tiềm năng giảm KNK là 470.000 tấn CO2/năm.
55
Chọn giải pháp lắp đặt thiết bị làm lạnh khí tổng hợp (sau thiết bị khí hóa) thay thế phương thức làm mát thiết bị khí hóa để cho hiệu suất nhiệt cao hơn và giảm KNK. Ước tính tiềm năng giảm KNK là 220.000 tấn CO2/năm
3. Bổ sung đá vôi ở công đoạn khí hóa
Làm giảm điểm nóng chảy của tro đồng thời làm giảm năng lượng tổn thất
4. Làm khô than trước khi khí hóa
Làm khô than nhằm loại bỏ thành phần ẩm, phương pháp làm tăng hiệu suất nhiệt của quá trình khí hóa
Đối với công nghệ tổng hợp amoniac của nhà máy đạm Phú Mỹ, dưới đây là ba công đoạn sản xuất có nhiều tiềm năng tác động cải thiện sử dụng năng lượng sau:
56
Bảng 4.1. Các phương pháp tiết kiệm năng lượng tại công đoạn tổng hợp
amoniac
Công đoạn Kỹ thuật tiết kiệm năng lượng Tiềm năng
tiết kiệm
Reforming hơi nước
Đây là công đoạn cần nhiều năng lượng đồng thời cũng làm thất thoát năng lượng nhiều nhất. Các phương pháp khác nhau để làm giảm thất thoát ở thiết bị biến đổi sơ cấp (primary reformer) như sau: Lắp đặt bộ phận tiền biến đổi (pre-reformer) để phá vỡ các liên kết hydrocacbon nặng thành CH4 trước khi vào primary reformer; Lắp đặt thiết bị làm sạch khí; Nâng cấp chất xúc tác để giảm tỉ lệ hới nước/cacbon; biến đổi áp suất cao.
3 – 5 GJ/Mt amonia
Loại bỏ CO2 Việc loại bỏ CO2 từ dòng khí tổng hợp thông thường dựa trên thiết bị lọc kết hợp với dung môi. Để giảm nhu cầu năng lượng để tái chế và tái sinh của dung môi có thể sử dụng dung môi nâng cao như selexol, hệ thống hấp phụ chênh lệch áp suất hoặc loại bỏ bằng màng 1 GJ/Mt amonia Tổng hợp amoniac Tổng hợp ở áp suất thấp (lựa chọn xúc tác) để giảm tiêu thụ năng lượng trong máy nén
< 0,5 GJ/Mt amonia Ngoài ra, việc sản xuất CO2 thương mại cung cấp cho các ngành công nghiệp khác như xử lý nước thải, cacbonat hóa, hàn, đá khô … giúp tận dụng triệt để lượng khí thừa.
57
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết quả kiểm kê phát thải của ngành sản xuất phân bón Việt Nam đã thể hiện được mức phát thải của ngành, giúp hiểu mức độ phát thải KNK quốc gia. PTCS đã phản ánh hiện trạng công nghệ sản xuất của Việt Nam so với thế giới và một số quốc gia.
Các phương pháp luận tính toán phát thải KNK cho ngành phân bón được sử dụng như công cụ để áp dụng cho kiểm kê phát thải KNK của một số ngành sản xuất khác.
Chất lượng kiểm kê KNK cho ngành phụ thuộc vào mức độ thu thập số liệu về hoạt động của ngành đó. Độ chính xác kết quả theo 3 cách tính Tier (IPCC) từ cao đến thấp như sau: Tier 3, Tier 2, Tier 1
Kết quả đạt được được sử dụng như một cơ sở để xây dựng các chính sách, phương pháp giảm thiểu và theo dõi các chính sách và phương pháp này. Độ chính xác của dữ liệu sẽ mang đến những chính sách khả thi.
Các hệ số dựa theo IPCC cần được kiểm tra thông qua đo đạc, thực nghiệm, điều tra khảo sát trong thời gian tới cho các ngành công nghiệp chủ yếu nhằm đưa ra các hệ số có độ tin cậy cao phù hợp với điều kiện của Việt Nam. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thông tin số liệu cho kiểm kê còn thiếu, chưa đồng bộ, độ tin cậy chưa cao. Hơn nữa, việc kiểm tra, thẩm định số liệu chưa được thực hiện thường xuyên, chưa có cơ quan chuyên trách về tổng hợp phân tích, thẩm định, cập nhật dữ liệu. Để nâng độ tin cậy của các dữ liệu, cần có biện pháp tăng cường năng lực từ khâu thu thập và biên soạn số liệu; nâng cao nhận thức; cải thiện các biện pháp ước tính trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp.
Thực hiện các chính sách năng lượng quốc gia nhằm mục tiêu sử dụng hiệu quả năng lượng, giảm phát thải KNK:
- Sử dụng có hiệu quả các nguồn năng lượng sơ cấp, đặc biệt là than trên cơ sở cải tiến và lựa chọn công nghệ thiết bị có hiệu suất cao (lò hơi công nghiệp…)
58
- Thực hiện các cải tiến kỹ thuật dây chuyền sản xuất: lắp đặt thiết bị pre- reformer, tổng hợp áp suất cao..
- Sử dụng các nguồn năng lượng mới và tái tạo (mặt trời, biomass…) trên cơ sở nghiên cứu để đạt được những tiến bộ kỹ thuật với giá thành rẻ hơn.
59
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Viện chính sách chiến lược phát triển nông nghiệp nông thôn (2011), Báo cáo tháng 2/2011, Bộ NN & PTNT.
2. Bộ Tài nguyên và Môi trường (2010), Thông báo quốc gia lần thứ 2.
3. Chaudhary, T.R (2001), Technological measures of improving productivity: Opportunities and constraints, Hiệp hội phân bón Ấn Độ. 4. EPA (2009), Inventory of U.S. Greenhouse Gas Emissions and Sink: 1990
– 2009.
5. EPA (2009), Technical Support Document for the Phosphoric Acid Production Sector: Proposed Rule for Mandatory Reporting of Greenhouse Gases.
6. Fertitizer outlook 2010 - 2015
7. IEA (2007), Tracking Industrial Energy Efficiency and CO2 Emissions
8. IFA (2009), Energy efficiency and CO2 emissions in ammonia production, Feeding the earth.
9. IPCC (2006), 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. The National Greenhouse Gas Inventories Programme, The Intergovernmental Panel on Climate Change.
10. IPCC (2007), Báo cáo lần thứ 4 (AR4) .Climate Change 2007: Mitigation of Climate Change
11. IPCC (2005), Carbon dioxide capture and storage, Đại học Cambridge 12. Haldor Topsoe n.d. Products and Services,
http://www.haldortopsoe.com/site.nsf/all/BBNN-5PKJ8W?OpenDocument
(accessed February 2007).
13. Patrick Heffer and Michel Prud’homme (5/2011), Fertilizer Outlook 2011 – 2015, IFA
14. Nguyễn Thọ Nhân (2009), Biến đổi khí hậu và năng lượng, NXB Tri Thức. 15. Phạm Hoàng Lương (2009), Quản lý và sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu
60
16. Jayant Sathaye (2005), Assessment of Energy Use and Energy Savings Potential in Selected Industrial Sectors in India, Berkely, Mỹ.
17.The World Bank (2011). Energy Intensive Sectors of the Indian Economy Intensive Sectors.
18. UNIDO (2010), Global Industrial Energy Efficiency Benchmarking. 19. Swaminathan và K.E. Sukalac (2004), Technology transfer and mitigation
of climate change: The fertilizer industry perspective, IPCC Expert Meeting on Industrial Technology Development, Transfer and Diffusion, Tokyo, Japan.
20. Wenji Zhou (2010), “CO2 emissions and mitigation potential in China’s ammonia industry”, Elservier.
21. http://www.fertilizer.org/ifa/HomePage/SUSTAINABILITY/Climate- change/Emissions-from-production.html (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
61
62
CÁC HƯỚNG DẪN KHÁC KIỂM KÊ PHÁT THẢI KNK
1. Hướng dẫn EPA
* Kiểm kê Phát thải và Hấp thu KNK (Mỹ - 2008) của Cơ quan bảo vệ môi trường– 2008 U.S. Inventory of Greenhouse Gas Emissions and Sinks (EPA 2008) Phương pháp Kiểm kê của Mỹ ước kiểm kê phát thải của sản xuất ammoniac theo công thức sau:
ECO2 = APPC * CCPC + APNG * CCNG Trong đó:
APPC = Lượng amonia sản xuất từ than cốc (tấn amoniac)
CCPC = Thành phần C của than cốc (3.57 tấn CO2/tấn ammoniac sản xuất) APNG = Lượng amonia sản xuất từ khí tự nhiên (tấn amoniac)
CCNG = Thành phần C của khí tự nhiên (1.2 tấn CO2/tấn ammoniac sản xuất) Phương pháp Kiểm kê của Mỹ ước kiểm kê phát thải từ việc tiêu thụ đạm cho công nghiệp (không bao gồm việc sử dụng đạm trong nông nghiệp) và báo cáo cùng với sản lượng amoniac.
2. Hướng dẫn nghị định thư KNK
* Nghị định thư khí nhà kính của Viện Tài nguyên Thế giới và Hội đồng Kinh doanh Thế giới về phát triển bền vững - WRI/WBCSD Protocol
Nghị định thư khí nhà kính của Viện Tài nguyên Thế giới và Hội đồng Kinh doanh Thế giới về phát triển bền vững dựa theo cách tính toán Tier 2 và tier 3 của IPCC nếu số liệu đầy đủ sẵn có.
Các công cụ của Nghị định thư khí nhà kính cho phép các doanh nghiệp kiểm kê toàn diện và tin cậy các phát thải KNK. Mỗi công cụ phản ánh phương pháp thực hiện tốt nhất đã được kiểm soát chặt bởi các chuyên gia ngành. Mỗi công cụ bao gồm bảng Excel và tài liệu hướng dẫn. Hầu hết các doanh nghiệp sẽ cần áp dụng nhiều hơn một công cụ để kiểm soát sự phát thải.
Phát thải trực tiếp (các nguồn phát thải do chính con người tạo ra) - Phát thải CO2 từ dây chuyền sản xuất
- Phát thải KNK từ quá trình đốt
63 - Phát thải KNK từ sử dụng điện - Phát thải từ nhà máy nhiệt điện tổ hợp
3. Hướng dẫn của tổ chức Đăng ký Khí hậu
* Đăng ký Khí hậu - The Climate Registry
Nghị định thư Đăng ký Khí hậu có hai phương pháp tính khác nhau. 1. Phương pháp Tier A1: đo trực tiếp
Áp dụng phương pháp CEMS hoặc đo trực tiếp định kỳ. 2. Phương pháp Tier A2: cân bằng khối
Áp dụng phương pháp Tier1 theo Hướng dẫn IPCC 2006:
Phát thải = [Σ (TFR * CCF * COF * 44/12) cho mỗi loại nhiên liệu] - RCO Trong đó:
TFR = tổng nhiên liệu cần thiết, GJ (cách tính dưới đây) CCF = hệ số hàm lượng C của nhiên liệu, kg C/GJ COF = hệ số oxi hóa C của nhiên liệu, phân số
RCO2 = lượng CO2 thu hồi cho quá trình xuôi dòng (sản xuất đạm, kỹ thuật CCS), kg
- Tổng nhiên liệu cần thiết - TFR
Công thức tính TFR ứng với mỗi loại nhiên liệu và mỗi loại quá trình: TFR = Σ (PRODamm * FR)
Trong đó:
PRODamm = lượng amoniac sản xuất, tấn
FR = nhiên liệu cần cho sản xuất, GJ/tấn amoniac sản xuất - Các hệ số phát thải mặc định:
Hệ hệ số hàm lượng C và hệ số oxi hóa C ứng với các giá trị nhiệt lượng khác nhau của nhiên liệu khí thiên nhiên (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng 1. Các giá trị hệ số Nhiệt lượng (HHV Btu/ft3) Hàm lượng C (kg C/MMBtu) Hệ số oxi hóa 975 – 1,000 14.73 1.0
64 1,000 – 1,025 14.43 1.0 1,025 – 1,050 14.47 1.0 1,050 – 1,075 14.58 1.0 1,075 – 1,100 14.65 1.0 > 1,100 14.92 1.0
Nguồn: Tài liệu Kiểm kê Phát thải và Hấp thu KNK (Mỹ - 2007), Phụ lục 2.1, A - 35
Trong đó:
PRODamm = lượng amoniac sản xuất, tấn
FR = nhiên liệu cần cho sản xuất, GJ/tấn amoniac sản xuất
4. Hướng dẫn của của Bộ năng lượng Mỹ
* Hướng dẫn kỹ thuật báo cáo tự nguyện chương trình KNK - Technical
Guidelines Voluntary Reporting of Greenhouse Gases (1605(b)) Program
Hướng dẫn này có 3 phương pháp khác nhau: 1. Phương pháp đo trực tiếp:
Phương pháp đo trực tiếp phát thải bằng cách sử dụng CEMS hoặc bằng các phép đo trực tiếp định kỳ.
2. Phương pháp cân bằng vật liệu:
Phương pháp cân bằng khối dựa vào hàm lượng C và số liệu tiêu thụ nguyên liệu, nhiên liệu sử dụng cho sản xuất amonia.
Phát thải CO2 được tính theo công thức sau:
CO2 phát thải = Lượng tiêu thụ Nguyên, nhiên liệu* Hàm lượng C Nguyên, nhiên liệu * 44/12 (44/12 = Tỉ số khối lượng phân tử, CO2 với C)
Có thể sử dụng các giá trị hàm lượng C mặc định từ EIA 2003 nếu số liệu nhà máy không có (Bảng 2).
Bảng 2. Hệ số phát thải CO2 đối với khí tự nhiên của Mỹ
Hệ số phát thải
(tấn C/1012 * Btu) HHV Btu / ft3
65 975 - 1,000 54.01 14.73 1,000 - 1,025 52,91 14.43 1,025 - 1,050 53.06 14.47 1,050 - 1,075 53.46 14.58 1,075 - 1,100 53.72 14.65
Nguồn: EIA, Tài liệu về phát thải KNK của Mỹ 2003 (tháng 5, 2005), web: www.eia.doe.gov/oiaf/1605/ggrpt/documentation/pdf/0638(2003).pdf.
3. Phương pháp suy luận:
Phương pháp suy luận kiểm kê phát thải CO2 theo công thức như phương pháp cân bằng khối. Trong đó sử dụng hệ số phát thải mặc định là 1.26 tấn CO2 /tấn amoniac (nếu số liệu nhà máy không có).
66