Luận văn thạc sỹ khoa môi trường trường đhkhtn

Luận văn thạc sỹ khoa môi trường trường ĐHKHTN cung cấp kiến thức chuyên sâu và nghiên cứu mới nhất về môi trường và phát triển bền vững.

• Tác giả: Phương Thị Tâm
• Người hướng dẫn: PGS. Đỗ Quang Huy
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Đánh Giá Công Nghệ Nhà Máy Nhiệt Điện Quảng Ninh
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Nhà máy nhiệt điện đốt than
• 1.2. Nhu cầu điện năng của Việt Nam
• 1.3. Nhiên liệu của nhà máy nhiệt điện đốt than
• 1.4. Công nghệ sản xuất của nhà máy nhiệt điện đốt than
• 1.5. Chu trình Rankin của nhà máy nhiệt điện đốt than
• 1.6. Nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh
• 1.7. Đặc điểm điều kiện tự nhiên khu vực nhà máy
• 1.8. Chế độ thủy văn/ hải văn của khu vực nhà máy
• 1.9. Bụi và tro bay của nhà máy nhiệt điện
• 1.10. Công nghệ thu hồi và sử dụng tro bay ở trong nước và trên thế giới
• 1.10.1. Công nghệ thu hồi tro bay ở trong nước
• 1.10.2. Xử lý bụi theo phương pháp khô
• 1.10.3. Xử lý bụi theo phương pháp ướt
• 1.10.4. Sử dụng tro bay ở trong nước
• 1.10.5. Công nghệ thu hồi và sử dụng tro bay trên thế giới
• 1.10.5.1. Công nghệ thu hồi tro bay
• 1.10.5.2. Sử dụng tro bay trên thế giới
• 1.10.6. Công nghệ xử lý NOx
• 1.10.6.1. Hấp thụ khí NOx bằng kiềm
• 1.10.6.2. Khử NOx có xúc tác và nhiệt độ cao
• 1.10.6.3. Khử NOx với xúc tác chọn lọc. Phân hủy NOx bằng chất khử dị thể
• 1.10.6.4. Phân hủy NOx bằng chất khử đồng thể và dị thể không có xúc tác
• 1.10.6.5. Dùng dung dịch nước – cacbanic
• 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp thu thập, hồi cứu và kế thừa số liệu, tài liệu
• 2.2.2. Phương pháp điều tra, khảo sát thực tế khu vực nghiên cứu
• 2.2.3. Phương pháp thống kê xử lý số liệu
• 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Công nghệ sản xuất điện của nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh
• 3.2. Quy trình công nghệ sản xuất
• 3.3. Nhiên liệu sử dụng trong sản xuất điện của nhà máy
• 3.4. Hiện trạng hệ thống thiết bị của nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh
• 3.5. Đánh giá các nguồn phát thải từ nhà máy
• 3.5.1. Chất thải rắn
• 3.5.2. Tiếng ồn, độ rung
• 3.6. Thực trạng phát sinh và thu hồi tro bay tại nhà máy
• 3.7. Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu suất thu hồi và sử dụng tro bay
• 3.7.1. Các giải pháp nâng cao hiệu suất thu hồi
• 3.7.2. Thay thế nhiên liệu đốt
• 3.7.3. Nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống ESP
• 3.7.4. Lắp đặt thêm thiết bị xử lý khí NOx
• 3.7.5. Đề xuất các giải pháp sử dụng tro bay của nhà máy nhiệt điện
• 3.7.5.1. Sử dụng tro bay sản xuất bê tông thương phẩm
• 3.7.5.2. Sản xuất xi măng hỗn hợp
• 3.7.5.3. Sản xuất gạch tro bay không nung
• 4. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về công nghệ nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh

Nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh là một trong những nhà máy lớn tại Việt Nam, được xây dựng với công nghệ hiện đại nhằm đáp ứng nhu cầu điện năng ngày càng tăng. Với tổng công suất 1200 MW, nhà máy này đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện cho khu vực phía Bắc. Công nghệ sản xuất điện tại đây chủ yếu dựa vào việc đốt than, một nguồn năng lượng truyền thống nhưng vẫn rất hiệu quả. Tuy nhiên, việc sử dụng than cũng đặt ra nhiều thách thức về môi trường, đặc biệt là trong việc quản lý chất thải như tro bay và khí thải độc hại.

1.1. Đặc điểm công nghệ sản xuất điện của nhà máy

Công nghệ sản xuất điện tại nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh chủ yếu sử dụng chu trình Rankin, trong đó nhiệt từ việc đốt than được chuyển hóa thành năng lượng điện. Quy trình này bao gồm các bước như đốt than, sinh hơi nước, và quay tuabin để phát điện. Tuy nhiên, hiệu suất của quy trình này thường không cao, chỉ đạt khoảng 40%.

1.2. Nhu cầu điện năng và vai trò của nhà máy

Nhu cầu điện năng tại Việt Nam đang gia tăng nhanh chóng, đặc biệt là trong bối cảnh phát triển kinh tế. Nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh đóng góp một phần quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu này, với công suất lớn và khả năng cung cấp điện ổn định cho khu vực.

II. Vấn đề môi trường và thách thức của nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh

Việc sản xuất điện từ than tại nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn gây ra nhiều vấn đề môi trường nghiêm trọng. Các chất thải như bụi, khí thải độc hại và tro bay là những vấn đề cần được giải quyết triệt để. Đặc biệt, tro bay là một trong những chất thải khó xử lý và có thể gây ô nhiễm môi trường nếu không được quản lý đúng cách.

2.1. Tác động môi trường từ hoạt động của nhà máy

Hoạt động của nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh thải ra một lượng lớn bụi và khí độc hại như SO2, NOx. Những chất này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng không khí mà còn gây ra các vấn đề sức khỏe cho cộng đồng xung quanh. Việc kiểm soát và giảm thiểu các tác động này là rất cần thiết.

2.2. Quản lý chất thải tro bay và khí thải

Tro bay là một trong những chất thải chính từ quá trình đốt than. Việc thu hồi và tái sử dụng tro bay không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn có thể tạo ra giá trị kinh tế. Tuy nhiên, hiện tại, việc quản lý tro bay tại nhà máy vẫn còn nhiều hạn chế, cần có các giải pháp hiệu quả hơn.

III. Phương pháp nâng cao hiệu suất thu hồi tro bay tại nhà máy

Để nâng cao hiệu suất thu hồi tro bay, nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh cần áp dụng các phương pháp công nghệ tiên tiến. Việc cải tiến quy trình thu hồi và tái sử dụng tro bay không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra nguồn nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác.

3.1. Cải tiến công nghệ thu hồi tro bay

Công nghệ thu hồi tro bay hiện tại có thể được cải tiến bằng cách áp dụng các thiết bị hiện đại hơn, giúp tăng cường hiệu suất thu hồi. Việc sử dụng hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP) là một trong những giải pháp hiệu quả để giảm thiểu lượng tro bay thải ra môi trường.

3.2. Tái sử dụng tro bay trong sản xuất vật liệu xây dựng

Tro bay có thể được tái sử dụng trong sản xuất bê tông và gạch không nung, giúp giảm thiểu ô nhiễm và tạo ra sản phẩm có giá trị. Việc phát triển các ứng dụng này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu về công nghệ và hiệu suất thu hồi tro bay tại nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh đã chỉ ra rằng có nhiều cơ hội để cải thiện. Các giải pháp đề xuất không chỉ giúp nâng cao hiệu suất mà còn giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Việc áp dụng các công nghệ mới và cải tiến quy trình hiện tại sẽ là chìa khóa để đạt được mục tiêu này.

4.1. Kết quả thu hồi tro bay và hiệu suất

Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu suất thu hồi tro bay có thể được nâng cao lên đến 80% nếu áp dụng các công nghệ hiện đại. Điều này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra nguồn nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác.

4.2. Ứng dụng thực tiễn từ nghiên cứu

Các giải pháp đề xuất từ nghiên cứu đã được áp dụng thử nghiệm tại nhà máy và cho thấy hiệu quả rõ rệt. Việc tái sử dụng tro bay trong sản xuất vật liệu xây dựng đã mở ra hướng đi mới cho việc quản lý chất thải tại nhà máy.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh

Nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện cho khu vực phía Bắc Việt Nam. Tuy nhiên, việc quản lý môi trường và chất thải vẫn là một thách thức lớn. Các giải pháp nâng cao hiệu suất thu hồi tro bay và giảm thiểu ô nhiễm cần được triển khai một cách đồng bộ và hiệu quả. Tương lai của nhà máy phụ thuộc vào khả năng áp dụng công nghệ mới và cải tiến quy trình sản xuất.

5.1. Tương lai của công nghệ nhà máy nhiệt điện

Công nghệ nhà máy nhiệt điện sẽ tiếp tục phát triển với sự xuất hiện của các giải pháp mới nhằm nâng cao hiệu suất và giảm thiểu ô nhiễm. Việc áp dụng công nghệ năng lượng tái tạo cũng sẽ là một xu hướng trong tương lai.

5.2. Đề xuất hướng đi cho nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh

Để đảm bảo phát triển bền vững, nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh cần tập trung vào việc cải tiến công nghệ, nâng cao hiệu suất thu hồi tro bay và giảm thiểu tác động đến môi trường. Các chính sách hỗ trợ từ chính phủ cũng sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc thực hiện các giải pháp này.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam hiện có 26 nhà máy nhiệt điện than với tổng công suất 13.810 MW, tiêu thụ khoảng 47,8 triệu tấn than mỗi năm. Theo quy hoạch điện lực quốc gia, đến năm 2020, công suất nhiệt điện than dự kiến tăng lên 50.000 MW, dẫn đến phát sinh khoảng 60 triệu tấn tro, xỉ mỗi năm. Nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh, công suất 1.200 MW, là một trong những nhà máy lớn tại tỉnh Quảng Ninh, sử dụng than antraxit vùng Hòn Gai - Cẩm Phả làm nhiên liệu chính. Tuy nhiên, phát thải bụi và khí NOx hiện chưa đáp ứng quy chuẩn môi trường mới nhất, đồng thời việc thu hồi và tái sử dụng tro bay còn hạn chế.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá thực trạng công nghệ sản xuất điện và công tác thu hồi, tái sử dụng tro bay tại Nhà máy Nhiệt điện Quảng Ninh, từ đó đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu suất thu hồi và sử dụng tro bay. Nghiên cứu tập trung vào phân tích quy trình công nghệ, đánh giá các nguồn thải và thực trạng thu hồi tro bay trong giai đoạn vận hành từ năm 2011 đến 2018. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường, nâng cao hiệu quả kinh tế và phát triển bền vững ngành nhiệt điện than tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Chu trình Rankin: Là quy trình công nghệ chính trong sản xuất điện nhiệt điện than, mô tả quá trình chuyển hóa nhiệt năng từ đốt than thành điện năng qua các thiết bị lò hơi, tuabin và máy phát điện.
• Tiêu chuẩn ASTM C618: Phân loại tro bay thành nhóm F và nhóm C dựa trên thành phần hóa học, đặc biệt là tổng hàm lượng SiO2, Al2O3 và Fe2O3, làm cơ sở đánh giá chất lượng tro bay phục vụ xây dựng.
• Công nghệ xử lý bụi tĩnh điện (ESP): Nguyên lý tích điện và thu gom bụi tro bay trong khí thải, hiệu suất xử lý bụi lên đến 99,5%, là công nghệ thu hồi tro bay chủ đạo tại nhà máy.
• Các phương pháp xử lý khí NOx: Bao gồm hấp thụ bằng nước, hấp thụ bằng kiềm, khử NOx xúc tác chọn lọc (SCR), và phân hủy NOx bằng chất khử dị thể, nhằm giảm phát thải khí độc hại.

Các khái niệm chính gồm: tro bay (fly ash), tro xỉ, hiệu suất thu hồi tro bay, công nghệ tuyển tro bay (cơ học, tĩnh điện, tuyển nổi), và các ứng dụng tro bay trong xây dựng và công nghiệp.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu thực tế tại Nhà máy Nhiệt điện Quảng Ninh, bao gồm 4 mẫu nước thải và 2 mẫu tro bay lấy vào các ngày 10/8/2017 và 18/11/2018. Số liệu vận hành, tiêu thụ nhiên liệu, phát thải bụi, khí và chất thải rắn được thu thập từ hồ sơ nhà máy và các báo cáo quan trắc môi trường.
• Phương pháp phân tích: Phân tích hóa lý các mẫu nước thải và tro bay theo tiêu chuẩn TCVN và EPA, sử dụng phương pháp thống kê so sánh với quy chuẩn QCVN 22:2009/BTNMT và QCVN 40:2011/BTNMT. Đánh giá hiệu suất thu hồi tro bay dựa trên khối lượng tro bay thu được so với lượng than tiêu thụ.
• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu thực hiện trong giai đoạn 2017-2019, bao gồm khảo sát hiện trường, thu thập mẫu, phân tích phòng thí nghiệm, đánh giá thực trạng và đề xuất giải pháp.

Cỡ mẫu gồm 6 mẫu phân tích môi trường, phương pháp chọn mẫu theo tiêu chuẩn lấy mẫu đại diện tại các vị trí thải khí và bãi chứa tro bay. Phân tích số liệu sử dụng phần mềm thống kê để đánh giá mức độ phù hợp với quy chuẩn và xác định các yếu tố ảnh hưởng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiện trạng công nghệ sản xuất điện: Nhà máy sử dụng công nghệ đốt than phun theo chu trình Rankin với 4 tổ máy, công suất 300 MW mỗi tổ. Lượng than tiêu thụ khoảng 3.600 tấn/ngày, tương đương 550 tấn/giờ, chủ yếu là than antraxit có nhiệt trị thấp (4.830 kcal/kg) và độ tro cao (29,74%). Dầu FO dùng để khởi động và hỗ trợ phụ tải với lượng 15.800 tấn/năm.

2. Phát thải bụi và khí NOx: Hệ thống lọc bụi tĩnh điện ESP đạt hiệu suất thu bụi cao, tuy nhiên nồng độ bụi và NOx trong khí thải vẫn chưa đáp ứng hoàn toàn quy chuẩn QCVN 22:2009/BTNMT. Khí thải có bụi với kích thước hạt nhỏ dưới 1 µm, khó xử lý triệt để.

3. Hiệu suất thu hồi tro bay: Tro bay được thu gom bằng hệ thống ESP và lưu trữ trong silo trung gian dung tích 2.500 m3. Lượng tro bay thu hồi khoảng 40 tấn/giờ trên tổng lượng than tiêu thụ, tương đương tỷ lệ thu hồi khoảng 75-80%. Tro bay chưa được thu hồi hết do hạn chế về công nghệ tuyển và vận chuyển.

4. Thành phần hóa học tro bay: Tro bay chứa chủ yếu các oxit SiO2 (54-57%), Al2O3 (23-25%), Fe2O3 (4-5%), CaO thấp (dưới 1%), phù hợp với nhóm F theo tiêu chuẩn ASTM C618, thích hợp làm phụ gia xi măng và vật liệu xây dựng.

Thảo luận kết quả

Hiện trạng công nghệ sản xuất điện của nhà máy tương đối ổn định, tuy nhiên do than có nhiệt trị thấp và độ tro cao nên phát sinh lượng lớn tro bay và tro xỉ. Việc sử dụng hệ thống lọc bụi tĩnh điện ESP giúp thu hồi tro bay hiệu quả nhưng vẫn còn thất thoát do kích thước hạt bụi siêu mịn và vận hành thiết bị chưa tối ưu. So với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, tỷ lệ thu hồi tro bay của nhà máy Quảng Ninh tương đương mức trung bình, nhưng vẫn có tiềm năng cải thiện.

Thành phần hóa học tro bay phù hợp với các ứng dụng trong xây dựng như sản xuất bê tông thương phẩm, gạch không nung, và xi măng hỗn hợp. Tuy nhiên, việc thu hồi và tái sử dụng tro bay hiện nay còn hạn chế, phần lớn tro bay chưa được tận dụng triệt để, gây áp lực lên bãi thải và môi trường xung quanh.

Các giải pháp công nghệ tuyển tro bay như tuyển cơ học, tuyển tĩnh điện và tuyển nổi có thể áp dụng để nâng cao chất lượng tro bay thu hồi, giảm hàm lượng tro xỉ và tăng hiệu quả sử dụng. Ngoài ra, việc cải tiến hệ thống vận chuyển và lưu trữ tro bay cũng góp phần giảm thất thoát và ô nhiễm môi trường.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh tỷ lệ thu hồi tro bay theo từng năm, bảng thành phần hóa học tro bay so sánh với tiêu chuẩn ASTM, và biểu đồ nồng độ bụi, NOx trong khí thải so với quy chuẩn QCVN.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Nâng cao hiệu suất hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP)

   • Tăng cường bảo trì, vệ sinh điện cực định kỳ để duy trì hiệu suất thu bụi trên 99%.
   • Lắp đặt thêm thiết bị lọc bụi phụ trợ cho các hạt bụi siêu mịn dưới 1 µm.
   • Thời gian thực hiện: 6-12 tháng.
   • Chủ thể thực hiện: Ban kỹ thuật và bảo trì nhà máy.

2. Áp dụng công nghệ tuyển tro bay tiên tiến

   • Triển khai công nghệ tuyển tĩnh điện hoặc tuyển nổi để phân loại tro bay, giảm hàm lượng tro xỉ và nâng cao chất lượng tro bay thu hồi.
   • Thời gian thực hiện: 12-18 tháng.
   • Chủ thể thực hiện: Ban đầu tư và phòng nghiên cứu phát triển.

3. Tăng cường tái sử dụng tro bay trong sản xuất vật liệu xây dựng

   • Hợp tác với các nhà máy xi măng, sản xuất gạch không nung để tiêu thụ tro bay với tỷ lệ từ 15-20%.
   • Phát triển các sản phẩm bê tông thương phẩm sử dụng tro bay làm phụ gia.
   • Thời gian thực hiện: liên tục, ưu tiên trong 2 năm tới.
   • Chủ thể thực hiện: Ban quản lý nhà máy và đối tác công nghiệp.

4. Quản lý và xử lý nước thải, chất thải rắn hiệu quả

   • Cải tiến hệ thống thu gom và xử lý nước thải kho than và bãi thải tro xỉ để giảm ô nhiễm môi trường.
   • Giám sát chặt chẽ lượng nước thất thoát tại bãi thải, áp dụng biện pháp giảm bay hơi và thẩm thấu.
   • Thời gian thực hiện: 6 tháng đến 1 năm.
   • Chủ thể thực hiện: Ban môi trường và vận hành nhà máy.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý và kỹ sư vận hành nhà máy nhiệt điện

   • Lợi ích: Hiểu rõ thực trạng công nghệ và các giải pháp nâng cao hiệu quả thu hồi tro bay, giảm phát thải ô nhiễm.
   • Use case: Cải tiến quy trình vận hành, bảo trì thiết bị lọc bụi.

2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành khoa học môi trường, kỹ thuật năng lượng

   • Lợi ích: Nắm bắt kiến thức về công nghệ nhiệt điện than, xử lý tro bay và khí thải, áp dụng trong nghiên cứu và học tập.
   • Use case: Tham khảo số liệu thực tế, phương pháp phân tích môi trường.

3. Doanh nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng và xi măng

   • Lợi ích: Tìm hiểu thành phần và chất lượng tro bay để ứng dụng làm nguyên liệu thay thế, giảm chi phí sản xuất.
   • Use case: Phát triển sản phẩm bê tông, gạch không nung sử dụng tro bay.

4. Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường và năng lượng

   • Lợi ích: Đánh giá thực trạng phát thải và công tác quản lý chất thải tại các nhà máy nhiệt điện than, xây dựng chính sách phù hợp.
   • Use case: Xây dựng quy chuẩn, hướng dẫn kiểm soát ô nhiễm.

Câu hỏi thường gặp

1. Tro bay là gì và tại sao cần thu hồi?
   Tro bay là phần tro mịn bay theo khí thải trong quá trình đốt than tại nhà máy nhiệt điện. Thu hồi tro bay giúp giảm ô nhiễm không khí, tận dụng làm nguyên liệu xây dựng, giảm lượng chất thải ra môi trường.

2. Hiệu suất thu hồi tro bay tại Nhà máy Nhiệt điện Quảng Ninh hiện nay là bao nhiêu?
   Hiệu suất thu hồi tro bay khoảng 75-80% so với lượng than tiêu thụ, còn một phần tro bay thất thoát do kích thước hạt nhỏ và hạn chế công nghệ thu gom.

3. Tro bay có thể được sử dụng trong những lĩnh vực nào?
   Tro bay được sử dụng chủ yếu trong sản xuất bê tông thương phẩm, xi măng hỗn hợp, gạch không nung, cải tạo đất và làm chất độn trong công nghiệp nhựa, cao su.

4. Những công nghệ nào được áp dụng để xử lý bụi và khí NOx tại nhà máy?
   Nhà máy sử dụng hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP) để thu bụi, hệ thống khử lưu huỳnh (FGD) và có thể áp dụng công nghệ khử NOx xúc tác chọn lọc (SCR) để giảm phát thải khí NOx.

5. Giải pháp nào hiệu quả nhất để nâng cao hiệu suất thu hồi tro bay?
   Kết hợp nâng cấp hệ thống lọc bụi ESP, áp dụng công nghệ tuyển tro bay tiên tiến (tĩnh điện, tuyển nổi), đồng thời tăng cường tái sử dụng tro bay trong sản xuất vật liệu xây dựng là giải pháp hiệu quả nhất.

Kết luận

• Nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh sử dụng công nghệ đốt than phun theo chu trình Rankin với công suất 1.200 MW, tiêu thụ khoảng 3.600 tấn than/ngày.
• Tro bay thu hồi được chủ yếu bằng hệ thống lọc bụi tĩnh điện ESP với hiệu suất khoảng 75-80%, thành phần hóa học phù hợp tiêu chuẩn ASTM nhóm F.
• Phát thải bụi và khí NOx hiện chưa hoàn toàn đáp ứng quy chuẩn môi trường, cần cải tiến công nghệ xử lý.
• Đề xuất nâng cao hiệu suất thu hồi tro bay bằng nâng cấp ESP, áp dụng công nghệ tuyển tro bay, tăng cường tái sử dụng tro bay trong xây dựng và quản lý chất thải hiệu quả.
• Nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào thử nghiệm công nghệ tuyển tro bay và phát triển sản phẩm vật liệu xây dựng từ tro bay trong vòng 1-2 năm tới.

Luận văn cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn để các nhà máy nhiệt điện than nâng cao hiệu quả quản lý chất thải, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững ngành năng lượng. Đề nghị các đơn vị liên quan áp dụng các giải pháp đề xuất nhằm tối ưu hóa công tác thu hồi và sử dụng tro bay.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Sản xuất điện sử dụng than đã đƣợc áp dụng từ lâu trên thế giới, nó là loại hình sản xuất điện đơn giản và rẻ tiền nhất hiện nay. Bên cạnh đó sản xuất điện từ sức gió và nƣớc cũng đã và đang đƣợc khuyến khích phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng điện của ngƣời dân. Ở Việt Nam, cho đến nay cả nƣớccó 26 nhà máy nhiệt điện sử dụng than đang vận hành cho công suất 13810 MW và tiêu thụ khoảng 47,8 triệu tấn than mỗi năm. Theo quy hoạch ngành điện, dự kiến đến năm 2020 sẽ có thêm 30 nhà máy nhiệt điện sử dụng than đƣợc đƣa vào vận hành, nâng công suất mỗi năm lên 50000 MW.

Việc tăng công suất của các nhà máy nhiệt điện dẫn đến mỗi năm sẽ làm phát thải ra môi trƣờng khoảng 60 triệu tấn tro, xỉ. Sản xuất điện từ nguồn nhiên liệu than có ý nghĩa tích cực to lớn về mặt kinh tế; tuy vậy nó cũng gây ra nhiều vấn đề môi trƣờng nhƣ bụi, khí thải độc hại, nƣớc thải, chất thải rắn, đặc biệt là là tro xỉ và tro bay. Quảng Ninh là một tỉnh có nhiều tài nguyên khoáng sản, đặc biệt là than đá, thuận lợi cho phát triển các nhà máy điện sử dụng than. Một trong số các nhà máy nhiệt điện lớn thuộc tỉnh Quảng Ninh là nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh.

Nhà máy đặt tại Phƣờng Hà Khánh, thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh. Nhà máy đƣợc xây dựng vào năm 2002 với tổng công suất 1200 MW, gồm bốn tổ máy, mỗi tổ máy có công suất 300 MW. Từ khi đi vào hoạt động năm 2011, nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh thuộc Công ty cổ phần nhiệt điện Quảng Ninh đã quan tâm đến công tác xử lý môi trƣờng để đảm bảo hàm lƣợng bụi và khí NOx trong khí thải lò hơi nằm trong giới hạn cho phép. So sánh các thông số bụi và NOx thiết kế theo TCVN 5939 – 1995 với quy định của QCVN 22: 2009/BTNMT thì phát thải bụi và NOx từ khí thải của các lò hơi nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh chƣa đáp ứng yêu cầu.

Đã có những báo cáo về thực trạng công nghệ sản xuất của nhà máychỉ ra nhiều vấn đề môi trƣờng của nhà máy cần quan tâm nhƣ nƣớc thải, khí thải và vấn đề chất thải rắn. Tuy nhiên các vấn đề này chỉ đƣợc quan tâm hạn chế, đặc biệt là vấn đề quản lý và xử lý tro xỉ. 1 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Để đóng góp vào việc nâng cao hiệu quả thu hồi và sử dụng tro bay của Nhà máy Nhiệt điện Quảng Ninh, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu “Đánh giá thực trạng công nghệ sản xuất của nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu suất thu hồi, tái sử dụng tro bay của nhà máy”. Đề tài nghiên cứu nhằm mục tiêu: Phân tích, đánh giá công nghệ sản xuất của Nhà máy Nhiệt điện Quảng Ninh, từ đó đề xuất giải pháp nâng cao hiệu suất thu hồi và sử dụng tro bay phát sinh của nhà máy.

Nội dung nghiên cứu gồm: - Phân tích, đánh giá quy trình công nghệ sản xuất điện của Nhà máy Nhiệt điện Quảng Ninh và những vấn đề môi trƣờng liên quan đến quy trình sản xuất của nhà máy. - Đánh giá việc thu hồi và sử dụng của tro bay của Nhà máy Nhiệt điện Quảng Ninh. - Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu suất thu hồi và sử dụng tro bay của nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh. 2 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.

Nhà máy nhiệt điện đốt than 1. Nhu cầu điện năng của Việt Nam Theo quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020, có xét đến năm 2030 đƣợc Thủ tƣớng Chính phủ phê duyệt hiệu chỉnh tại Quyết định số 28 năm 2016 (quy hoạch điện VII điều chỉnh) có đề ra mục tiêu cụ thể đến năm 2020 điện thƣơng phẩm đạt 235 tỷ kWh, con số này tăng lên 2030 tỷ kWh vào năm 2030. Nhƣ vậy nhu cầu dùng điện hiện nay đang tăng cao. Ngoài việc phát triển các nguồn năng lƣợng từ thủy điện và một phần điện gió và điện mặt trời nếu không phát triển nhiệt điện than sẽ không đủ điện để đáp ứng phát triển kinh tế xã hội.

Nhiệt điện than vẫn là nguồn phát điện hợp lý nhất, hiệu quả nhất, đáp ứng nhu cầu điện năng rất lớn của đất nƣớc. Nhiên liệu của nhà máy nhiệt điện đốt than Nhiên liệu của nhà máy nhiệt điện bao gồm các loại chính: than, dầu. Than là nhiên liệu chính của nhà máy nhiệt điện đốt than. Tùy vị trí xây dựng nhà máy nhiệt điện than và nguồn than cung ứng mà than đốt sẽ có các đặc trƣng khác nhau.

Đặc tính quan trọng của than là hàm lƣợng C trong than, độ ẩm, độ tro, chất bốc và nhiệt trị của than. Nhiên liệu dầu: Nhà máy nhiệt điện than có thể sử dụng dầu để đốt hỗ trợ quá trình khởi động lò. Nhiên liệu đốt có thể sử dụng dầu DO hoặc dầu FO tùy thuộc vào thiết kế của hệ thống đốt nhiên liệu của nhà máy. Công nghệ sản xuất của nhà máy nhiệt điện đốt than Trên thế giới, hiện nay có ba quy trình công nghệ đƣợc áp dụng trong các nhà máy nhiệt điện: Chu trình Rankin áp dụng trong các nhà máy nhiệt điện đốt than; Chu trình Brayton áp dụng trong các nhà máy nhiệt điện khí; và Chu trình hỗn hợp áp dụng để tận thu năng lƣợng thừa ở các nhà máy nhiệt điện khí.

Dƣới đây là sơ đồ chu trình Rankin trong nhà máy nhiệt điện đốt than. 3 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Chu trình Rankincủa nhà máy nhiệt điện đốt than Trong chu trình Rankin (hình 1.1), nhiệt do đốt than đƣợc chuyển vào làm bốc hơi nƣớc trong thiết bị lò hơi. Dòng hơi nóng sinh ra liên tục từ thiết bị lò hơi đƣợc dẫn truyền đến tuabin hơi để làm quay tuabin gắn với động cơ điện.

Hơi nƣớc sau khi quay tuabin sẽ ngƣng đọng trong thiết bị bình ngƣng để trở lại lò hơi. Sơ đồ nguyên lý nhà máy nhiệt điện than theo chu trình Rankin đƣợc bày trong hình 1. Sơ đồ nguyên lý nhà máy nhiệt điện đốt than Các nhà máy nhiệt điện đốt than thƣờng có hiệu suất nhiệt không cao, khoảng 4 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 40 %, tuy nhiên nhờ tăng áp suất và nhiệt độ hơi nên hiệu suất chuyển hóa nhiệt thành điện có thể cao hơn. Các nhà máy nhiệt điện đốt than thƣờng thải ra lƣợng khí thải và bụi lớn, bao gồm: bụi than và bụi đá, khí SO2, NO2; cũng nhƣ một lƣợng lớn chất thải rắn, tro bụi, đồng thời tiêu thụ một lƣợng nƣớc lớn khoảng 142 lít nƣớc làm mát.

Bên cạnh đó lƣợng than chƣa cháy còn lại khá nhiều trong xỉ lò ở mức cao (15- 20 %) gây ra lãng phí tài nguyên than. Một số sản phẩm phụ là chất thải rắn của các nhà máy nhiệt điện đốt than nhƣ: thạch Cao (CaSO4)2.H2O, tro bay và tro xỉ có thể tận dụng để tạo ra sản phẩm có ý nghĩa kinh tế. Các thiết bị chính của nhà máy điện là lò hơi, tua bin và máy phát điện. Trong đó, lò hơi là thiết bị quan trọng nhất và vận hành phức tạp nhất.

Tại đây không khí nóng cùng bụi than đƣợc đƣa vào buồng lửa qua vòi phun và cháy ở điều kiện tối ƣu để đạt đƣợc hiệu suất cháy cao. Bột than đƣợc đƣa vào buồng đốt theo phƣơng pháp gián tiếp: than đƣợc đƣa qua máy nghiền, qua phễu chứa than rồi mới vào buồng đốt. Than đƣợc cấp nhờ hệ thống băng chuyền từ kho than vào máy nghiền. Nhiệt có đƣợc trong các phản ứng cháy truyền nhiệt cho nƣớc trong các dàn ống và sinh hơi.

Hỗn hợp hơi nƣớc sinh ra đƣợc đƣa lên bao hơi. Từ bao hơi, hơi bão hòa đƣợc gia nhiệt thành hơi quá nhiệt nhờ các bộ quá nhiệt của lò hơi với nhiệt độ và áp suất cao để cấp hơi đƣa vào vận hành tuabin. Tuabin quay làm quay roto máy phát điện và điện sinh ra qua máy biến thế rồi phát lên lƣới điện. Hơi nƣớc sau khi làm quay tuabin đƣợc làm mát và ngƣng tụ thành nƣớc ngƣng trong bình ngƣng, từ đây nƣớc ngƣng qua các bình gia nhiệt, khử khí bộ hâm và đƣợc cấp cho lò hơi, thành chu trình kín.

Nƣớc bổ sung cho lƣợng mất mát của chu trình nhiệt đƣợc khử khoáng và đƣa vào bình ngƣng. Sản phẩm cháy là khói sinh ra trong quá trình cháy đƣợc quạt hút khói đƣa qua các bộ quá nhiệt, bộ hâm, qua hệ thống xử lý bụi (hệ thống lọc bụi tĩnh điện) và qua thiết bị khử lƣu huỳnh, sau đó xả vào môi trƣờng qua ống khói. Lƣợng tro xỉ phát sinh trong quá trình đốt than sẽ đƣợc đƣa qua hệ thống thải xỉ và đƣợc bơm thải đổ vào bãi thải tro xỉ của nhà máy. Phƣơng pháp thải tro xỉ là phƣơng pháp ƣớt.

Nhà máy sẽ bơm nƣớc vào đƣờng ống thải xỉ để đẩy xỉ về bãi chứa. Nƣớc làm mát bình ngƣng tuabin đƣợc lấy từ hạ lƣu sông hoặc từ nƣớc biển ven bờ. Sau đó nƣớc làm mát đƣợc thải ra kênh dẫn để hạ nhiệt độ trƣớc khi dẫn trả lại sông. 5 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.

Nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh Nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh đƣợc xây dựng trên diện tích đất 2.539,4 m2thuộc tổ 33, khu 5, phƣờng Hà Khánh, thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh. Sơ đồ vị trí nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh đƣợc nêu trong hình 1. Sơ đồ vị trí nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh Nhà máy nằm cách thành phố Hạ Long khoảng 9 km về phía Tây Bắc, cách bến phà Bãi Cháy khoảng 7,0 km về phía Đông Bắc. Đặc điểm điều kiện tự nhiên khu vực nhà máy Địa điểm nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh nằm cạnh bến Rót của Xí nghiệp than 905, ở bờ trái của sông Diễn Vọng thuộc phƣờng Hà Khánh, thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh.

Phía Bắc nhà máy giáp sông Diễn Vọng, 3 mặt còn lại là núi bao quanh. Nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh phía Bắc giáp sông Diễn Vọng, 3 mặt còn lại nằm giáp với chân núi có độ cao đỉnh từ 60 ÷ 90 m, sƣờn dốc 10 ÷ 20o. Mặt bằng khu vực tƣơng đối thấp và bằng phẳng, nghiêng ra phía sông. Cao độ khu vực thay đổi từ 0,8 6 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.

Phía giáp núi là đất đá hỗn tạp từ trên núi kéo xuống, còn khu vực giáp bờ sông là bùn, đầm lầy.