ngành điện
Theo Quy hoạch ngành điện VII điều chỉnh, các nhà máy nhiệt điện được bổ sung thêm được chia làm 03 giai đoạn, gồm có: 2016-2020; 2020-2025; 2025-2030 cùng với số lượng và công suất thiết kế theo từng giai đoạn cụ thể tại Bảng sau.
Bảng 3.16. Tổng ông suất nhà nhiệt iện th n theo Qu ho h ngành iện VII ( iều hỉnh) ến nă 2020 và 2030
Gi i o n Qu ho h Số ƣ ng nhà nhiệt iện Tổng ông suất (MW) Năm 2020 46 23,100 Năm 2025 83 46,675 Năm 2030 99 56,675
Như vậy, với giả định hệ thống xử lý khí thải của các nhà máy nhiệt điện dự kiến được đầu tư mới với hệ thống lọc bụi tĩnh điện và khử lưu huỳnh để đảm bảo các quy định hiện hành về xử lý khí thải nhiệt điện (QCVN 22:2009) đồng thời không bổ sung thêm các biện pháp giảm thiểu phát thải thủy ngân trong quá trình đốt, lượng thủy ngân phát thải được ước tính dựa trên số liệu tính toán của ngành nhiệt điện theo QHĐ - VII (điều chỉnh), như mô tả tại Bảng sau.
Bảng 3.17 Ƣớ tính ph t thải thủ ng n ủ nhiệt iện ến nă 2030 Nă Tổng ông suất (MW) Lƣ ng th n tiêu thụ (triệu tấn/nă ) Khả năng thu giữ Hg ủ hệ thống xử ý khí thải hiện ó Ƣớ tính ph t thải thủ ng n (kg/nă ) Sử dụng hệ số Hg trong th n Việt N ủ UNEP (0,28 mg/kg) Sử dụng hệ số Hg trong than (0,446 mg/kg) 20141 - 26,4 - 3.484 - 20152 10.030 19,2 25-65% 2.589 4.335 20203 23.100 63 65% 6.174 9.834 20253 46.675 95 65% 9.310 14.830 20303 56.675 129 65% 12.642 20.137 Ghi chú:
(1) Báo cáo điều tra thủy ngân quốc gia, Cục Hóa chất, Bộ Công Thương, 2016 (2) Dữ liệu tổng hợp từ Tổng cục Năng lượng - 2015
(3) Tổng hợp từ Quy hoạch ngành điện VII (điều chỉnh)
Theo báo cáo Điều tra thủy ngân quốc gia (Vinachemia, 2016), tổng lượng Hg ước tính phát thải vào không khí từ hoạt động của các nhà máy nhiệt điện sử dụng than trong năm 2014 của Việt Nam vào khoảng 3.484 kg/năm và đối với các hoạt động đốt khác có sử dụng than đá là khoảng 1.413 kg/năm. Số liệu phát thải trên được ước tính dựa trên lượng than tiêu thụ năm 2014 vào khoảng 26,4 triệu tấn/năm và chưa tính đến khả năng giảm phát thải Hg từ các thiết bị xử lý khí thải hiện có của các nhà máy nhiệt điện.
Khi sử dụng phương pháp ước tính phát thải Hg của UNEP Toolkit Level 2 với hệ số Hg trong than tại các mỏ than tại Việt Nam là 0,446 mg/kg và lượng than tiêu thụ của 26 dự án nhiệt điện than trong năm 2014 (Tổng cục Năng lượng, 2015), lượng thủy ngân phát thải vào không khí từ các nhà máy nhiệt điện than trong năm 2014 ước tính khoảng 4,33 tấn. Hệ số Hg trong than
theo báo cáo của UNEP (0,28 mg/kg) thấp hơn hàm lượng thủy ngân trung bình đo được tại 08 mỏ của khu vực Quảng Ninh và cho kết quả ước tính phát thải thấp hơn so với thực tế phát thải của các nhà máy.
So sánh mức độ phát thải thủy ngân hiện tại của các nhà máy nhiệt điện (số liệu năm 2014) với số liệu phát thải của các nhà máy nhiệt điện tại một số nước trên thế giới cho thấy mức độ phát thải thủy ngân từ các nhà máy nhiệt điện của nước ta vẫn ở mức thấp, chỉ bằng 1/9 so với Nam Phi có mức độ phát thải là 39,4 tấn vào năm 2009 (Dr Gregory Scott, 2011), bằng 1/25 so với Trung Quốc có mức độ phát thải là 108,6 tấn vào năm 2005 (Tsinghua University, 2011) và bằng 1/12 so với Ấn Độ có mức độ phát thải là 53,2 tấn vào năm 2010 (CIMFR, 2014). Kết quả so sánh mức độ phát thải Hg trong không khí của Việt Nam so sánh với một số quốc gia trên Hình sau.
Kết quả so sánh về lượng than tiêu thụ cho các nhà máy nhiệt điện giữa
các quốc gia cũng cho thấy Việt Nam có mức tiêu thụ than nhỏ hơn nhiều so với các quốc gia này. Cụ thể, theo số liệu cung cấp của Bộ Công Thương, trong năm 2014 các nhà máy nhiệt điện tại Việt Nam tiêu thụ khoảng 26,4
triệu tấn, Ấn Độ tiêu thụ khoảng 39 triệu tấn vào năm 2010 (CIMFR, 2014), Trung Quốc tiêu thụ khoảng 1 tỷ tấn trong năm 2005 (Tsinghua University, 2011) và Nam Phi tiêu thụ khoảng 114.5 triệu tấn/năm (Dr Gregory Scott, 2011).
3.4 Đề xuất một số giải ph p ể kiếm soát phát thải thủy ngân
3.4.1 Đề xuất một số giải pháp kỹ thuật kiểm soát phát thải thủy ngân
Tại Việt Nam, nhiệt điện than là một trong những ngành sản xuất năng lượng điện chính của nước ta hiện nay (sau thủy điện và nhiệt điện khí). Nhưng trong tương lai, theo dự báo từ Quy hoạch điện VII từ tập đoàn điện lực EVN Việt Nam, sẽ đưa thêm 30 nhà máy nhiệt điện than để tăng công suất tổng lên 75.000 MW chiếm 48% tổng lượng điện sản xuất và sẽ tăng dần trong tương lai. Do đó nhu cầu về lượng than tiêu thụ cũng sẽ ngày càng tăng lên đi kèm với việc gia tăng các vấn đề về ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm không khí nói riêng, đặc biệt là các vấn đề liên quan đến phát thải thủy ngân.
Trước áp lực đó, đòi hỏi cần phải đưa ra các biện pháp phòng ngừa ứng phó nhằm giảm thiểu dần lượng thủy ngân phát thải trong tương lai. Trong đó, các giải pháp về pháp lý cần tập trung vào việc rà soát, xây dựng các quy định pháp lý về ngưỡng phát thải thủy ngân cho phép trong ngành công nghiệp nhiệt điện sử dụng than. Đồng thời, điều chỉnh giảm thấp các ngưỡng phát thải của các thông số ô nhiễm khí thải khác như: PM, CO2, NOx, SO2 trong quy chuẩn khí thải nhiệt điện để tiệm cận với các quy định kỹ thuật của các nước trong khu vực và trên thế giới. Việc bổ sung ngưỡng phát thải Hg và điều chỉnh ngưỡng phát thải các chất ô nhiễm trong khí thải sẽ tạo động lực thúc đẩy các nhà máy nhiệt điện phải có các giải pháp để cải tiến thiết bị, kỹ thuật để đáp ứng các yêu cầu pháp lý. Đồng thời, việc bổ sung quy định về ngưỡng thủy ngân trong than nhập khẩu cũng cần được xem xét và thực hiện
nhằm ngăn ngừa việc nhập khẩu than có hàm lượng Hg cao vào Việt Nam. Bên cạnh các giải pháp về pháp lý, các giải pháp kỹ thuật cũng rất quan trọng và cần được áp dụng theo lộ trình cụ thể để phù hợp với điều kiện thực tế về kỹ thuật tại các nhà máy. Các hoạt động kỹ thuật cụ thể sẽ được đưa ra trong 03 đoạn được áp dụng tương ứng trong thời gian từ nay tời năm 2030: Giai đoạn 1: giảm 10% lượng thủy ngân phát thải; Giai đoạn 2: giảm 30% lượng thủy ngân phát thải; Giai đoạn 3: giảm 50% lượng thủy ngân phát thải. Một số hoạt động kỹ thuật cụ thể trong từng giai đoạn, bao gồm:
Gi i o n 1: tăng ƣờng vận hành hiệu quả, hiệu suất ốt than
Giai đoạn này chủ yếu tập trung cải thiện năng suất hoạt động của các nhà máy nhằm vừa tăng hiệu quả sản xuất giúp cải thiện kinh tế của doanh nghiệp vừa giảm được phần nào lượng thủy ngân phát thải, cụ thể là giảm thêm 10% lượng thủy ngân phát thải ra môi trường.
Trong giai đoạn này, thường xuyên triển khải hoạt động tu sửa, bảo dưỡng các thiết bị, hệ thống máy móc trong nhà máy đặc biệt là lò đốt và các thiết bị kiểm soát ô nhiễm khí thải (ESP, FGD...) nhằm đảm bảo chúng hoạt động ổn định.
Theo báo cáo POG, 2010 của UNEP, việc kiểm tra, bảo dưỡng hoạt động của các thiết bị trong nhà máy vừa làm tăng khả năng vận hành hiệu quả của nhà máy, vừa đảm bảo chất lượng sản phẩm đầu ra và hơn thế nữa có thể hạn chế lượng thủy ngân phát thải ra môi trường lên đến 7%.
Do đó trong thời gian sắp tới, cần quản lý việc hoạt động của các nhà máy nhiệt điện đốt than một cách chặt chẽ, sát sao hơn không để cho các nhà máy hoạt động quá công suất cũng như hoạt động khi quá hạn bảo trì bảo dưỡng thiết bị, máy móc.
Gi i o n 2: áp dụng một số giải pháp kỹ thuật ối với nguyên liệu th n ầu vào
Giai đoạn tập trung chủ yếu vào việc nâng cao tính hiệu quả của hệ thống đốt nhằm giảm tác động của các chất ô nhiễm trong than trong đó có thủy ngân. Thông qua các biện pháp đã được ứng dụng hiệu quả trên thế giới như rửa than, trộn than, thêm các chất phụ gia hướng tới giảm lượng thủy ngân phát thải thêm 30% từ nay cho đến năm 2025. Phương án được đưa ra nhằm hướng tới nâng cao hiệu quả của các giải pháp kỹ thuật để giảm mức độ phát thải thủy ngân. Tùy thuộc vào điều kiện thiết bị và khả năng đầu tư của từng nhà máy mà có thể lựa chọn áp dụng một hoặc đồng thời các giải pháp kỹ thuật sau:
a. Rửa than
Rửa than là phương pháp hiệu quả đã được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Than nguyên khai sau khi được khai thác còn lẫn nhiều đất đá cũng như tro, do đó cần được sơ chế (sàng tuyển, chế biến, rửa than) nhằm nâng cao chất lượng than trước khi đưa vào sử dụng làm nguyên liệu đốt tại nhà máy nhiệt điện. Theo báo cáo của UNEP, việc rửa than có thể làm giảm hàm lượng tro trong than từ 40% xuống còn khoảng 20-30%. Việc nâng cao chất lượng than đầu vào không những làm giảm các chất ô nhiễm có hại cho môi trường mà còn nâng cao năng suất hoạt động của nhà máy. Quan trọng hơn là, việc rửa than sẽ giúp làm giảm lượng thủy ngân ngay từ giai đoạn đầu, theo báo cáo nghiên cứu (Toole-O’Neil et al., 1999), thì việc rửa than có thể loại bỏ thủy ngân trung bình lên tới 37%.
b. Trộn than
Than antraxit của Việt Nam có nhiệt trị tương đương với than bitum và á bitum của các quốc gia khác (đặc biệt là than của Indonesia) nhưng độ tro (lượng than không cháy) cao hơn và chất bốc (độ cháy) thấp hơn. Do đó, khi sử dụng làm nhiên liệu cho các nhà máy điện sẽ dẫn đến tiêu hao lượng than lớn, hàm lượng carbon trong tro xỉ cao, gây đóng xỉ buồng đốt và phụ tải tối
thiểu đốt kèm dầu (thường là dầu FO) lớn. Hệ quả lần lượt là tốn nhiều liệu than, tro xỉ khó sử dụng để sản xuất vật liệu xây dựng, nhanh hư hại buồng đốt và tăng chi phí dầu FO.
Hiện nay tại Việt Nam nhiều nhà máy nhiệt điện đã thử nghiệm phối trộn than trong nước và than nhập khẩu, như nghiên cứu tại nhà máy nhiệt điện Ninh Bình, Thí nghiệm thực tế ở Ninh Bình trên 5.000 tấn than được trộn từ than nhập khẩu á bitum Indonexia với các tỉ lệ: 5, 10, 15, 20, 30% với than cám trong nước ở các công suất khác nhau của lò hơi: 90, 110. 120, 125 tấn/h cho thấy việc trộn thêm than á bitum đã cải thiện rất nhiều chất lượng than đang dùng, hiệu quả thu được từ đốt than trộn cao hơn, giúp nâng cao hiệu suất điện năng và tiết kiệm được lượng than tiêu thụ. Hơn thế nữa, một số loại than nhập khẩu có hàm lượng halogen trong than cao, dẫn đến việc tạo thành các phức halogen-thủy ngân hơn và giúp nâng cao hiệu quả xử lý thủy ngân trong các thiết bị kiểm soát khí thải (ESP, FGD).
Như vậy, việc trộn than vừa đem lại hiệu quả trong kinh tế khi giúp nâng cao hiệu suất hoạt động của nhà máy vừa giúp tăng cường khả năng xử lý thủy ngân, hạn chế sự phát thải thủy ngân ra môi trường, bên cạnh đó còn có những lợi ích khi có đồng lợi ích trong việc tăng hiệu quả kiểm soát ô nhiễm khí thải (SO2, NOx, bụi).
Do chi phí nhập khẩu than tương đối cao và nguồn than trong nước vẫn đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng tại Việt Nam nên việc phối trộn than cần nghiên cứu kỹ để đưa ra tỉ lệ phối trộn phù hợp giúp cân bằng giữa việc đảm bảo lợi ích kinh tế và cải thiện môi trường nhằm giảm lượng thủy ngân phát thải.
c. Bổ sung phụ gia
Lượng thủy ngân xử lý được sẽ tăng lên nếu hàm lượng halogen trong than tăng lên (UNEP, 2010,p. 29). Nhằm tăng khả năng xử lý thủy ngân bằng các thiết bị kiểm soát khí thải hiện tại khi sử dụng than có hàm lượng halogen
thấp như than antraxit tại Việt Nam, việc bổ sung các halogen như brom, muối clo, HCl, NH4Cl sẽ làm tăng khả năng hình thành thủy ngân oxy hóa (Hg2+) và các thủy ngân dạng hạt. Theo nghiên cứu của UNEP, các chất phụ gia halogen đem lại những hiệu quả cụ thể trong việc loại bỏ thủy ngân trong các thiết bị đốt. Các chất phụ gia này có thể được phun trực tiếp vào than lưu kho hoặc đưa vào máy nghiền than hoặc được đưa trực tiếp vào lò hơi.
UNEP đã thực hiện thí nghiệm nhằm so sánh hiệu quả trong việc nâng cao lượng thủy ngân oxi hóa (Hg2+
), giảm lượng thủy ngân nguyên tố (Hg0) trong than giữa việc bổ sung Brom và các hợp chất Clo. Kết quả đánh giá được thể hiện trong Hình sau.
Hình 3.9. Hiệu quả giảm thiểu thủy ngân nguyên tố trong việc bổ sung Halogen
Nguồn: (Báo cáo UNEP POG năm 2010)
So sánh hiệu quả giảm thiểu thủy ngân nguyên tố trong việc bổ sung Halogen. Từ kết quả có thể thấy rằng, việc thêm các hợp chất Brom sẽ giúp giảm lượng thủy ngân nguyên tố cơ sơ lên tới hơn 80%, hiệu quả hơn so với các hợp chất Clo.
Gi i o n 3: áp dụng một số công nghệ kiểm soát phát thải
Là giai đoạn hướng tới việc giảm thiểu lượng thủy ngân phát thải thêm 50%. Phương án tối ưu được đưa ra nhằm mục đích vừa đem lại hiệu quả kinh tế vừa hạn chế tác động đến môi trường hướng tới sự phát triển bền vững trong ngành nhiệt điện than.
a. Nâng cao hệ thống kiểm soát ô nhiễm không khí (APCD)
Cải thiện công nghệ, nâng cao hiệu quả hoạt động của các thiết bị kiểm soát khí thải (hệ thống lọc bụi tĩnh điện ESP, hệ thống lọc bụi túi vải FF, hệ thống khử lưu huỳnh FGD).
Tại Việt Nam, hầu hết các nhà máy đều được lắp đặt thiết bị hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP), nhưng vẫn còn nhiều nhà máy chưa lắp đặt đầy đủ các thiết bị công nghệ kiểm soát khí thải FGD. Theo báo cáo của UNEP, hệ thống ESP có thể giảm lượng phát thải thủy ngân lên đến 25% đối với than antraxit tại Việt Nam (UNEP toolkit reference, 2015, p.65). Trong khi đó thiết bị lọc túi vải (FF) có thể giảm lượng thủy ngân phát thải 50%, nếu lắp thêm hệ thống FGD thì hiệu suất xử lý thủy ngân của nhà máy nhiệt điện sẽ lên tới 65%.
Bảng 3.18. So s nh hiệu quả xử ý thủ ng n giữ hệ thống kiể so t ô nhiễ
Tỉ lệ xử lý thủy ngân trong các thiết bị kiểm soát ô nhiễm không khí (%)
Loại than Than antraxit Than bitum Than á bitum Than bùn Không có thiết bị 0 0 0 0 ESP 25 25 10 2 FF 50 50 50 5 ESP + FGD 65 65 40 10
Nguồn: Báo cáo UNEP POG năm 2010
Do đó trong giai đoạn này, Việt Nam cần cố gắng thúc đẩy các nhà máy nhiệt điện lắp đặt thêm các thiết bị kiểm soát ô nhiễm như FGD. Giả sử rằng đến năm 2030, tất cả các nhà máy nhiệt điện đốt than tại Việt Nam đều được trang bị đầy đủ các thiết bị kiểm soát ô nhiễm không khí (ESP+FGD) thì chúng ta đã có thể xử lý được lượng thủy ngân phát thải lên đến 65%.
Thiết bị lọc túi vải (FF) cũng là một thiết bị hiệu quả trong kiểm soát phát thải bụi và nó còn xử lý được phần lớn lượng tro bay từ dòng khí thải của nhà máy. Việt Nam cũng cần áp dụng công nghệ này vì chi phí rẻ và hiệu suất xử lý thủy ngân đạt tới 50%. Một ưu điểm khác của thiết bị lọc túi vải là thiết bị không tốn chi phí bảo dưỡng và không cần bảo dưỡng nhiều như thiết bị ESP.
Ngoải ra, theo báo cáo của UNEP, khi chúng ta tăng khả năng xử lý của ESP thêm 1% thì chúng ta đã có thể giảm thiểu được 10kg thủy ngân phát thải