Chƣơng III : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.5. Đề xuất giải pháp giảm phát thải khí nhà kính cho nhà máy nhiệt
3.5.3.1. Giảm tỷ lệ tro của than nguyên liệu
Với kết quả đo thực tế về tỷ lệ cacbon không cháy hết trong tro xỉ của nhà máy nhiệt điện ng Bí cao hơn tỷ lệ cacbon khơng cháy hết theo thiết kế hơn 40% cho thấy biện pháp sử dụng than có tỷ lệ tro thấp (bằng phương pháp sàng tuyển) là biện pháp tối ưu để tăng hiệu suất lò hơi và giảm lượng than sử dụng qua đó giảm phát thải khí nhà kính. Bảng 3.10 mô tả ưu điểm của việc sử dụng than có tỷ lệ tro thấp tại Ấn Độ [27].
Bảng 3.10. Ưu điểm của việc sử dụng than có tỷ lệ tro thấp
Khu vực bị ảnh hƣởng Các ảnh hƣởng
Nhà máy nhiệt điện
Giảm năng lượng phụ trợ Giảm 10% đối với loại than có tỷ lệ tro thấp hơn 10%
Giảm nhiên liệu phụ trợ Giảm 50% khi giảm 10% tỷ lệ tro
Nâng cao hiệu quả dùng nhiệt Tăng 3% khi giảm 10% tỷ lệ tro than
Cắt giảm chi phí vận hành và quản lý
Cắt giảm 2% khi giảm 10% tỷ lệ tro than
Cắt giảm chi phí đầu tư cho các dự án mới
Giảm 8% khi sử dụng than có tỷ lệ tro 30% thay vì sử dụng than có tỷ lệ tro 41%
Mơi trường Cắt giảm u cầu diện tích đất xử lý tro
Giảm 12% yêu cầu diện tích đất xử lý tro khi sử dụng than có tỷ lệ tro 30% thay vì 41%
Giảm lượng nước dùng để xử lý tro
Giảm 12% yêu cầu diện tích đất xử lý tro khi sử dụng than có tỷ lệ tro 30% thay vì 41%
Giảm lượng khí CO2 phát thải Giảm 2 - 3% khi sử dụng than có tỷ lệ tro 30% thay vì 41%
(Nguồn: TS Craig D.Zamuda “Ví dụ về sử dụng than sạch làm giàu tại Ấn Độ tháng 8 năm 2007”)
Từ ví dụ về sử dụng than sạch làm giàu tại Ấn độ như Bảng 3.10 cho thấy hiệu quả giảm phát thải khí nhà kính CO2 từ việc thay thế than có độ tro cao bằng than có độ tro thấp đáng được nhà máy nhiệt điện ng Bí quan tâm nghiên cứu sâu.
Việc giảm tỷ lệ tro trong than được thực hiện thông qua biện pháp sàng tuyển than. Than được khai thác từ các mỏ than, qua nhà máy sàng tuyển để tuyển ra các loại than có tỷ lệ tro khác nhau (các loại than có tỷ trọng khác nhau). Hiện nay, ở Việt Nam đang vận hành các nhà máy sàng tuyển than với quy mô lớn như: Nhà máy tuyển than Cửa Ơng, Hịn Gai, Vàng Danh. Trong đó có Nhà máy tuyển than Cửa Ơng có dây truyền sàng tuyển theo cơng nghệ JIG có thể tuyển ra các loại than có tỷ lệ tro thấp và than có tỷ lệ tro cao khác nhau.
Theo cơng nghệ JIG, các hạt có tỷ trọng thấp (than có tỷ lệ tro thấp) có tốc độ lắng đọng ở trong nước thấp, các hạt có tỷ trọng cao (than có tỷ lệ tro cao) có tốc độ lắng trong nước cao. Nếu làm các hạt than chuyển động lên xuống nhiều lần trong nước thì các hạt có tỷ trọng thấp nằm bên trên, cịn các hạt có tỷ trọng cao sẽ nằm bên dưới. Nếu tách cả 2 loại tại thời điểm đã kết thúc phân tầng thì có thể thu được 2 loại sản phẩm than có tỷ lệ tro thấp và than có tỷ lệ tro cao.
Kết quả phân tích tỷ trọng cho thấy: Than vùng ng Bí có tỷ lệ tro 30% thì có thể tách thành 66% than có tỷ lệ tro 13% và 34% than có tỷ lệ tro 66%; Than ở vùng Cẩm Phả có tỷ lệ tro 30% có thể tách thành 76% than có tỷ lệ tro 12% và 24% than có tỷ lệ tro 80% [27].
3.5.3.2. Quản lý cơng tác tích trữ than để giữ độ ẩm của than
Các vấn đề thường gặp phải tại bộ phận chứa than và nghiền than của Nhà máy nhiệt điện ng Bí như đã nêu là: Băng tải than bị rách; than nghiền bị đóng bánh; Phếu xuống than bị tắc… là một trong số các nguyên nhân làm giảm chất lượng than.
Với những vấn đề trên thì cơng tác vận chuyển, tích trữ than vào mùa mưa (kéo dài từ tháng 5 đến tháng 9) của nhà máy có thể dẫn đến nhiều thay đổi về chất lượng than, làm tăng độ ẩm. Thay đổi độ ẩm quá lớn khi đưa vào máy nghiền sẽ làm giảm nhiệt độ của than, cần phải gia nhiệt nhiều hơn cho
tượng này thì cần có biện pháp quản lý công tác vận chuyển, tích trữ than. Nghiên cứu này xin đề xuất một số biện pháp nâng cao quản lý tích trữ than như bảng 3.11 dưới đây
Bảng 3.11. Phương pháp quản lý cơng tác tích trữ than
Quản lý nhóm Danh mục Nội dung xác nhận - Biện pháp Bốc than Chứa than Vận chuyển x Kiểm tra tình trạng than từ các mỏ
Kiểm tra xem xe vận chuyển than có bạt che không
x Xác nhận chất
lượng than mua vào
Tình trạng, tính chất nhiên liệu.
Có hài lịng với than mua vào không
X Phạm vi của bãi
chứa có mái che
Có bốc xúc than vào bãi chứa có mái che, phạm vi mà nước mưa không gây ảnh hưởng không?
X Xây dựng thời gian chứa than
Phòng tránh chất lượng than thay đổi bằng cách rút ngắn thời gian từ lúc tích trữ than đến lúc sử dụng
x x Xác nhận trạng thái
băng tải
- Xác nhận có hay khơng có nước mưa đọng trên băng tải
Như vậy, thay vì chỉ kiểm sốt chất lượng than tại địa điểm giao hàng (than) tại kho chứa than của nhà máy như hiện nay thì Nhà máy nhiệt điện
ng Bí cần có thêm những biện pháp kiểm sốt q trình khai thác, vận chuyển than từ các mỏ đến nhà máy với những biện pháp kiểm soát như bảng 3.10.
Đối với kiểm soát chất lượng than tại nhà máy, cần có những cải tiến, thay thế những băng tải bị rách, những vị trí mái che bị rách, thủng để tránh nước mưa lẫn vào than.
3.5.4. Nâng cao hiệu quả vận hành, bảo dưỡng thiết bị của nhà máy 3.5.4.1. Vệ sinh lị hơi bằng hóa chất để tẩy cặn bám trong lò hơi 3.5.4.1. Vệ sinh lị hơi bằng hóa chất để tẩy cặn bám trong lị hơi
Nước trong lị hơi có chứa nhiều cặn bẩn là nguyên nhân khiến cặn bám vào bên trong thành đường ống buồng đốt, làm giảm hiệu suất truyền nhiệt và làm cho đường ống bị quá nóng. Trường hợp cặn bám nhiều có thể dẫn tới bục đường ống dẫn hơi. Do đó, việc vệ sinh định kỳ thành ống là vô cùng quan trọng.
Từ trước tới nay, nhà máy nhiệt điện ng Bí đều tiến hành việc tẩy rửa lị hơi bằng kiềm (khơng làm sạch bằng axit do lo ngại về ăn mịn đường ống). Mục đích chính của việc sử dụng hóa chất kiềm để giảm thiểu tối đa các ảnh hưởng xấu của việc làm sạch tới các ống của lò hơi. Tuy nhiên năng lực làm sạch bằng kiềm yếu hơn nhiều so với việc làm sạch bằng hóa chất mang tính axit đã làm giảm đáng kể hiệu quả của q trình làm sạch lị hơi. Chu kỳ vệ sinh đường ống khoảng 2 năm 1 lần (tùy thuộc vào số giờ hoạt động của nhà máy).
Tại các nhà máy nhiệt điện, khi kiểm tra định kỳ, các nhà máy sẽ tiến hành đo lượng cặn bám dính bên trong thành ống. Khi độ dày cặn bám đạt đến mức độ nào đó thì sẽ tiến hành vệ sinh thành lò nhằm tránh tình trạng phải thay thế đường ống lò hơi. Do vậy, giải pháp hiệu quả nhất là tiến hành làm sạch cặn bám bằng phương pháp hóa học (axit) với chu kỳ hợp lý nhất.
Dưới đây, đề tài xin giới thiệu phương pháp làm sạch hóa học lị hơi (Phương pháp ACR) đã được các nhà máy nhiệt điện tại Nhật Bản áp dụng [27]:
Với việc nhà máy đang thực hiện làm sạch lò hơi định kỳ 2 năm 1 lần bằng kiềm, làm sạch mà không phụ thuộc vào lượng cặn bám, thì với việc sử dụng phương pháp ACR làm sạch bằng axit như đề xuất, nhà máy có thể lập kế hoạch cắt giảm các chi phí cần thiết cho các hóa chất làm sạch bằng cách giảm tần xuất thực hiện và cắt giảm thời gian tạm ngừng hoạt động tổ máy.
Kết quả đánh giá hiệu quả mang lại khi sử dụng phương pháp làm sạch ACR tại một số nhà máy nhiệt điện đốt than tại Nhật Ban cho thấy hiệu quả dự tính của hóa chất làm sạch có thể cải thiện khoảng 30% tỷ lệ suy giảm hiệu suất của lò hơi. Và theo tính tốn thì nếu áp dụng phương pháp này tại các nhà máy nhiệt điện đốt than tại Việt Nam thì cũng được đạt được mức cải thiện tương tự [27]. Với giả thuyết này, kết quả tính tốn hiệu quả giảm phát thải khí nhà kính đối với Nhà máy nhiệt điện ng Bí cụ thể như bảng 3.12 dưới đây.
Bước 1 - Nghiên cứu chuẩn bị Lấy mẫu, kiểm tra cặn bám và kiểm tra độ hịa tan
Bước 2 - Cơng tác chuẩn bị Xét nghiệm hóa học, đưa vào thiết bị và ống tạm thời
Bước 3 - Tẩy rửa hóa học
Cho nước vào lò hơi, tăng nhiệt độ, phun hóa chất, rửa, làm mát bằng nước, kiểm tra bên trong, làm sạch
Bước 4 - Công tác tẩy rửa sau Dọn dẹp các thiết bị và đường ống tạm thời, xử lý nước thải
Bảng 3.12. Tính tốn cắt giảm CO2 nhờ tẩy rửa lị hơi bằng phương pháp ACR
Tổ máy Hiệu quả cuối cùng
(%)
Hiệu quả lò hơi (%)
Hệ số giữa hiệu quả cuối cùng với
hiệu suất lò hơi
A B C D = A / C
Thực tế Thiết kế Thực tế
Tổ máy số 5, 6
30,4 90,6 76 0,4
Tổ máy Hiệu quả lò hơi kém đi
(%)
Hiệu quả cải thiện lò hơi
(%)
Hiệu quả lò hơi sau khi cải thiện (%)
Hiệu quả cuối cùng sau cải thiện
(%)
E = B - C F = E * 0,3 G = C + F H = D * G
Tổ máy
số 5, 6 14,6 4,38 80,38 32,15
Tổ máy Tiêu thụ nhiệt trước cải thiện (kcal/kWh)
Tiêu thụ nhiệt sau cải thiện (kcal/kWh) Chênh lệch tiêu thụ nhiệt (kcal/kWh) Lượng phát điện (MWh/năm) J = 3600/4,1869/A*100 K = 3600/4,1869/H*100 L = J - K M = trung bình 3 năm (2010 -
2012)
Tổ máy
số 5, 6 2.828,37 2.674,41 153,96 613.769
Tổ máy Chêch lệch tiêu thụ nhiệt (kcal/năm) Chêch lệch tiêu thụ than (tấn/năm) Chênh lệch phát thải CO2 (tấn/năm) N = L*M*1.000 O = N/5450/1000 P = O * 5450*4,184*98638*10-9 Tổ máy số 5, 6 94.495.875.240 17,338 38.998,5
3.5.4.2. Cải tiến phương pháp làm sạch bộ gia nhiệt nước cấp
Hiện tại, nhà máy nhiệt điện ng Bí sử dụng phương pháp rửa bằng bàn trải thông thường để vệ sinh bộ gia nhiệt nước cấp. Phương pháp này có nhược điểm là hiệu quả thấp và dễ gây tổn thương bề mặt bên trong thiết bị.
Các phương pháp rửa bộ gia nhiệt nước cấp hiện nay đang sử dụng tại các nhà máy nhiệt điện khác tại Việt Nam thường là: Phương pháp cơ học (rửa bằng tia nước, rửa bằng miếng cọ, cọ bàn trải); Phương pháp làm sạch hóa học (rửa bằng kiềm hoặc rửa bằng axit).
Trong các phương pháp rửa trên, đề tài xin kiến nghị nhà máy thay đổi phương pháp rửa bằng bàn trải thông thường (rửa bằng tay) bằng phương pháp rửa bằng tia nước áp lực cao. Đây là phương pháp đã được nghiên cứu và sử dụng tại nhiều nhà máy nhiệt điện tại các nước tiên tiến.
Phương pháp này dùng bơm pitong của xe rửa siêu cao áp nâng áp lực nước lên 25 MPa (tùy theo mức chịu áp lực của thiết bị), nước cap áp được
phun ra từ các vòi tạo xung lực làm sạch các cặn bám bên trong thành ống. Phương pháp này có ưu điểm là loại trừ được các cặn bám tướng đối rắn.
3.6. Một số vấn đề đƣợc thảo luận trong quá trình đề xuất
Khi đề xuất các giải pháp giảm phát thải khí nhà kính cho nhà máy nhiệt điện ng Bí 110MW, nghiên cứu đã xem xét đến một số giải pháp đã được đề cập trong các nghiên cứu gần đây về tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính trong ngành nhiệt điện đốt than tại Việt Nam. Một số giải pháp như:
- Thay thế công nghệ hiện tại bằng công nghệ trên siêu tới hạn (USC): Đây cũng là hướng nghiên cứu mới mà nhà máy có thể phải tính tốn kỹ trong tương lai khi mà các thiết bị, máy móc và cơng nghệ của nhà máy hiện tại đã quá cũ và lạc hậu.
- Thay đổi công nghệ hiện tại bằng cơng nghệ khí hóa than chu trình hỗn hợp (IGCC).
- Thay thế than hiện đang sử dụng bằng than pha trộn có tỷ lệ chất bốc phù hợp với cơng nghệ (tính tốn tỷ lệ phối trộn giữa than antraxit Quảng Ninh với than nhập khẩu).
Tuy nhiên, để tính tốn được hiệu quả kinh tế, chi phí, lợi ích cũng như sự tối ưu của các giải pháp trên địi hỏi có những nghiên cứu chuyên sâu, vượt quá phạm vi nghiên cứu của đề tài này. Do đó, các giải pháp trên sẽ được kiến nghị tiếp tục nghiên cứu trong các đề tài khác trong tương lai.
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 1. Kết luận
Luận văn “Nghiên cứu giải pháp giảm phát thải khí nhà kính cho Nhà
máy nhiệt điện ng Bí, tỉnh Quảng Ninh” sau khi hoàn thành đã đạt được những kết quả cụ thể và đáp ứng được yêu cầu và mục tiêu đã đặt ra. Kết quả của Luận văn đã chỉ ra:
1. Chính sách của Việt Nam trong ứng phó với biến đổi khí hậu đã và đang được hoàn thiện, nội dung này đã được thể hiện trong Luật Bảo vệ môi trường 2014. Tuy nhiên, đến nay, chưa có một quy định nào bắt buộc các cơ sở phát thải khí nhà kính lớn phát thực hiện các biện pháp giảm phát thải khí nhà kính.
2. Ngành nhiệt điện đốt than là ngành có mức độ phát thải CO2 lớn nhất trong nhóm ngành sản xuất năng lượng và được dự báo ngày càng phảt thải nhiều hơn với chính sách phát triển nhiều nhà máy nhiệt điện đốt than trong giai đoạn tới.
3. Nhà máy nhiệt điện ng Bí 110MW có cường độ phát thải CO2 lớn hơn 1,6 – 1,7 lần cường độ phát thải CO2 trung bình của ngành nhiệt điện đốt than tại Việt Nam.
4. Nguyên nhân chủ yếu dẫn đến tình trạng phát thải CO2 lớn của Nhà máy nhiệt điện ng Bí là do thiết bị, máy móc đã bị xuống cấp, lạc hậu, phát sinh nhiều vấn đề tại tất cả các công đoạn sản xuất đặc biệt là bộ phận cấp than và sản xuất hơi nước. Ngoài ra, chất lượng than nguyên liệu thấp cũng là nguyên nhân dẫn đến phát thải CO2 cao.
5. Đã phân tích và đề xuất được 4 giải pháp cụ thể về giảm phát thải khí nhà kính cho nhà máy nhiệt điện ng Bí, bao gồm:
- Giải pháp hồn thiện chính sách giảm phát thải khí nhà kính; - Giải pháp quản lý giá trị mục tiêu vận hành của Nhà máy; - Giải pháp nâng cao chất lượng than sử dụng trong Nhà máy;
2. Khuyến nghị
Kết quả nghiên cứu đề tài này đã bổ sung cơ sở khoa học và thực tiễn cho những giải pháp giảm phát thải khí nhà kính của nhà máy nhiệt điện ng Bí nói riêng và của ngành nhiệt điện Việt Nam nói chung. Tuy nhiên, để các giải pháp này được triển khai tác giả có một số khuyến nghị sau:
- Cơ quan nhà nước có thẩm quyền (Chính phủ, Bộ Cơng Thương, Bộ Tài nguyên và Môi trường) sớm hoàn thiện khung pháp lý cho việc giảm phát thải khí nhà kính bắt buộc đối với một số ngành cơng nghiệp có mức độ phát thải lớn như ngành nhiệt điện. Qua đó, các doanh nghiệp mới ý thực được việc đầu tư thực hiện các giải pháp giảm phát thải khí nhà kính.
- Các Trường đại học, viện nghiên cứu và các doanh nghiệp nên tiếp tục đầu tư mạnh hơn nữa cho công tác nghiên cứu giải pháp giảm phát thải khí nhà kính phù hợp với điều kiện thực tế của từng doanh nghiệp. - Đối với nhà máy nhiệt điện ng Bí nên có những nghiên cứu sâu hơn
để phân tích về chi phí, lợi ích của các giải pháp giảm phát thải khí nhà kính đã đề xuất trong luận văn này, qua đó quyết định triển khai các giải pháp phù hợp với điều kiện cụ thể của nhà máy.