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 pc

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu giải pháp kỹ thuật giảm phát thải thủy ngân trong khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than antraxit, công nghệ đốt than phun PC.

• Tác giả: Vũ Tất Đạt
• Người hướng dẫn: TS. Ngô Duy Bách
• Trường học: Trường Đại học Lâm nghiệp
• Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
• Đề tài: 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 bằng công nghệ đốt than phun (Pulveresed Combustion) tại Việt Nam
• 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 VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Những nghiên cứu về phát thải thủy ngân trong nhiệt điện than trên thế giới và tại Việt Nam
• 1.1.1. Những nghiên cứu trên thế giới
• 1.1.2. Những nghiên cứu tại Việt Nam
• 1.2. Hiện trạng phân bố và khai thác than tại Việt Nam
• 1.2.1. Hiện trạng phân bố các mỏ than
• 1.2.2. Nhu cầu sử dụng than cho ngành điện
• 1.2.3. Công nghệ đốt, sử dụng than và công nghệ kiểm soát khí thải tại các nhà máy nhiệt điện hiện nay
• 1.2.4. Hiện trạng phát triển nhiệt điện đốt than của Việt Nam
• 1.2.4.1. Các nhà máy nhiệt điện đốt than đã được lắp đặt
• 1.2.4.2. Kế hoạch xây dựng các nhà máy nhiệt điện theo Quy hoạch
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp kế thừa, thu thập số liệu, kết quả nghiên cứu
• 2.2.2. Phương pháp đánh giá mức độ phát thải thủy ngân
• 2.2.3. Thu thập và phân tích mẫu than tại các mỏ
• 2.2.4. Phương pháp và thiết bị quan trắc thủy ngân trong khí thải
• 2.2.5. Lựa chọn các nhà máy nhiệt điện sử dụng than để quan trắc
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Hiện trạng hoạt động của các nhà máy nhiệt điện
• 3.1.1. Nhiệt điện Quảng Ninh
• 3.1.2. Nhiệt điện Phả Lại
• 3.1.3. Nhiệt điện Ninh Bình
• 3.2. Mức độ phát thải Thủy ngân của các nhà máy Nhiệt điện
• 3.2.1. Xác định hàm lượng Thủy ngân trong than dùng cho nhiệt điện
• 3.2.2. Đánh giá mức độ phát thải thủy ngân tại 03 nhà máy nhiệt điện
• 3.2.3. So sánh phát thải thủy ngân với các nhà máy khác trên thế giới
• 3.3. Hiệu quả giảm phát thải thủy ngân của các nhà máy nhiệt điện
• 3.3.1. Hiệu quả giảm phát thải thủy ngân của 03 nhà máy nhiệt điện
• 3.3.2. Đánh giá hiệu quả giảm phát thải thủy ngân theo kế hoạch phát triển ngành điện
• 3.4. Đề xuất một số giải pháp để kiểm soát phát thải thủy ngân
• 3.4.1. Đề xuất một số giải pháp kỹ thuật kiểm soát phát thải thủy ngân
• 3.4.2. Đánh giá hiệu quả của các giải pháp kỹ thuật trong giảm thiểu phát thải thủy ngân
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về phát thải thủy ngân

Phát thải thủy ngân từ các nhà máy nhiệt điện đốt than antraxit đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng tại Việt Nam. Giảm phát thải thủy ngân là một trong những mục tiêu quan trọng trong việc bảo vệ môi trường. Thủy ngân, một kim loại nặng, có khả năng tích lũy sinh học và gây ra nhiều tác động xấu đến sức khỏe con người. Theo báo cáo của UNEP, phát thải thủy ngân từ các nhà máy nhiệt điện chiếm một tỷ lệ lớn trong tổng phát thải toàn cầu. Việc kiểm soát khí thải nhà máy nhiệt điện là cần thiết để giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

1.1. Tình hình phát thải thủy ngân toàn cầu

Theo báo cáo của UNEP, phát thải thủy ngân toàn cầu đã tăng lên gấp ba lần so với thời kỳ tiền công nghiệp. Các ngành công nghiệp đốt than, đặc biệt là nhà máy nhiệt điện, là nguồn phát thải chính. Tại nhiều khu vực, tỷ lệ phát thải thủy ngân từ các nhà máy nhiệt điện chiếm tới 21% tổng phát thải toàn cầu. Điều này cho thấy sự cần thiết phải áp dụng các giải pháp kỹ thuật để kiểm soát và giảm thiểu phát thải thủy ngân.

II. Công nghệ xử lý khí thải

Công nghệ xử lý khí thải tại các nhà máy nhiệt điện đốt than antraxit hiện nay chủ yếu bao gồm hệ thống lọc bụi tĩnh điện và hệ thống khử lưu huỳnh. Việc áp dụng các công nghệ này giúp giảm thiểu đáng kể lượng bụi và khí độc hại phát thải ra môi trường. Hệ thống FGD (Flue Gas Desulfurization) có thể giảm thiểu phát thải thủy ngân từ 30-50%. Tuy nhiên, chi phí đầu tư và vận hành cho các công nghệ này vẫn còn cao, gây khó khăn cho việc áp dụng rộng rãi.

2.1. Hệ thống lọc bụi tĩnh điện

Hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP) là một trong những công nghệ phổ biến nhất trong việc xử lý khí thải tại các nhà máy nhiệt điện. Công nghệ này có khả năng loại bỏ bụi và một số chất độc hại, bao gồm cả thủy ngân. Việc kết hợp ESP với hệ thống FGD có thể nâng cao hiệu quả xử lý khí thải lên tới 95%. Tuy nhiên, việc đầu tư vào công nghệ này cần được cân nhắc kỹ lưỡng để đảm bảo tính khả thi về kinh tế.

III. Đề xuất giải pháp kỹ thuật

Để giảm thiểu phát thải thủy ngân từ các nhà máy nhiệt điện, cần áp dụng một số giải pháp kỹ thuật như cải tiến công nghệ đốt than, sử dụng chất hấp thụ trong quá trình đốt, và nâng cao hiệu quả của hệ thống xử lý khí thải. Việc nghiên cứu và áp dụng các công nghệ mới sẽ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Các giải pháp này không chỉ mang lại lợi ích về môi trường mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành điện.

3.1. Cải tiến công nghệ đốt than

Cải tiến công nghệ đốt than là một trong những giải pháp quan trọng để giảm phát thải thủy ngân. Việc áp dụng công nghệ đốt than phun (PC) có thể giúp tăng hiệu quả đốt và giảm thiểu lượng thủy ngân phát thải. Ngoài ra, việc bổ sung các chất hấp thụ trong quá trình đốt cũng có thể nâng cao khả năng xử lý thủy ngân trong khí thải, từ đó giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Phát thải thủy ngân từ các nhà máy nhiệt điện than là một vấn đề môi trường nghiêm trọng toàn cầu, đặc biệt tại các quốc gia đang phát triển như Việt Nam. Theo báo cáo của Chương trình Môi trường Liên Hiệp Quốc (UNEP) năm 2018, phát thải thủy ngân toàn cầu từ các ngành công nghiệp đốt than chiếm khoảng 21% tổng lượng phát thải, tương đương khoảng 1.480 tấn mỗi năm. Tại Việt Nam, nhiệt điện than đóng vai trò quan trọng trong cơ cấu sản xuất điện năng, chiếm tới 38,4% tổng công suất vào năm 2015 với khoảng 13.000 MW công suất lắp đặt. Nhu cầu than cho ngành nhiệt điện dự kiến tăng lên khoảng 129 triệu tấn vào năm 2030, theo Quy hoạch phát triển ngành điện VII (điều chỉnh).

Tuy nhiên, các nhà máy nhiệt điện than cũng là nguồn phát thải thủy ngân lớn, với ước tính khoảng 3.484 kg thủy ngân phát thải vào không khí năm 2014. Thủy ngân trong than chủ yếu tồn tại dưới dạng nguyên tố, có khả năng tích lũy sinh học và gây ô nhiễm nghiêm trọng cho đất, nước và không khí, ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe cộng đồng. Hiện nay, các nhà máy nhiệt điện than tại Việt Nam chủ yếu sử dụng công nghệ đốt than phun (Pulverized Combustion - PC) với than anthracite nội địa, kết hợp hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP) và khử lưu huỳnh dạng ướt (FGDw) để xử lý khí thải. Tuy nhiên, chưa có công nghệ kiểm soát phát thải thủy ngân được áp dụng rộng rãi.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá mức độ phát thải thủy ngân tại một số nhà máy nhiệt điện sử dụng than anthracite theo công nghệ đốt than phun, đồng thời đề xuất các giải pháp kỹ thuật giảm thiểu phát thải thủy ngân phù hợp với điều kiện thực tế của Việt Nam. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các nhà máy nhiệt điện tại khu vực Quảng Ninh và một số tỉnh thành khác trong năm 2019. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả kiểm soát ô nhiễm môi trường, góp phần phát triển ngành điện bền vững và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết phát thải và chuyển hóa thủy ngân: Thủy ngân trong than được giải phóng dưới dạng nguyên tố và các hợp chất trong quá trình đốt, có thể tồn tại trong khí thải, tro bay và xỉ đáy lò. Sự chuyển hóa và hấp phụ thủy ngân phụ thuộc vào công nghệ đốt và thiết bị xử lý khí thải.
• Mô hình đánh giá phát thải UNEP Toolkit Level 2: Phương pháp ước tính phát thải thủy ngân dựa trên hàm lượng thủy ngân trong nhiên liệu, công nghệ đốt và hiệu suất xử lý khí thải.
• Khái niệm về công nghệ kiểm soát khí thải: Bao gồm hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP), hệ thống khử lưu huỳnh dạng ướt (FGDw), và các công nghệ xử lý NOx như SCR (Selective Catalytic Reduction).
• Khái niệm về than anthracite và công nghệ đốt than phun (PC): Than anthracite là loại than có hàm lượng cacbon cao, ít tạp chất, phù hợp với công nghệ đốt than phun mịn để tối ưu hiệu suất đốt và giảm phát thải.
• Khái niệm về hiệu quả giảm phát thải thủy ngân: Đánh giá dựa trên tỷ lệ giảm nồng độ thủy ngân trong khí thải sau khi áp dụng các biện pháp kỹ thuật.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa thu thập số liệu thực tế, phân tích mẫu và đánh giá định lượng:

• Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu từ 3 nhà máy nhiệt điện sử dụng than anthracite theo công nghệ đốt than phun tại Quảng Ninh, Phả Lại và Ninh Bình. Tổng cộng thu thập 23 mẫu khí thải thủy ngân, 30 mẫu bụi, 12 mẫu than nguyên liệu, 9 mẫu tro bay và 9 mẫu xỉ đáy lò.
• Phương pháp lấy mẫu và phân tích: Áp dụng phương pháp 30B của US EPA sử dụng bẫy hấp phụ carbon để lấy mẫu thủy ngân trong khí thải. Phân tích thủy ngân bằng thiết bị Ohio Lumex theo nguyên tắc giải hấp bằng nhiệt ở 650°C. Lấy mẫu than và tro theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 1693:2008. Lấy mẫu bụi theo phương pháp isokinetic quy định tại Thông tư 24/2017/TT-BTNMT.
• Phương pháp đánh giá phát thải: Ước tính phát thải thủy ngân theo UNEP Toolkit Level 2 dựa trên hàm lượng thủy ngân trong than và hiệu suất xử lý khí thải của các thiết bị hiện có. So sánh mức độ phát thải giữa các nhà máy và với các nghiên cứu quốc tế.
• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong năm 2019, bao gồm giai đoạn thu thập số liệu, phân tích mẫu và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hàm lượng thủy ngân trong than anthracite: Mẫu than tại 8 mỏ than chủ yếu sử dụng cho các nhà máy nhiệt điện có hàm lượng thủy ngân trung bình khoảng 0,1 - 0,3 mg/kg, tương đương với mức trung bình của than anthracite trên thế giới. Hàm lượng này là cơ sở để ước tính phát thải thủy ngân từ quá trình đốt.

2. Mức độ phát thải thủy ngân tại các nhà máy nhiệt điện: Kết quả quan trắc cho thấy nồng độ thủy ngân trong khí thải sau hệ thống lọc bụi tĩnh điện và khử lưu huỳnh dao động từ 0,5 đến 2,5 µg/Nm³, tương đương mức phát thải thủy ngân khoảng 1.000 - 1.500 g/ngày tại mỗi nhà máy. So với các nhà máy nhiệt điện than trên thế giới, mức phát thải này thuộc nhóm trung bình, nhưng vẫn tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm cao.

3. Hiệu quả giảm phát thải thủy ngân của các thiết bị xử lý khí thải: Hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP) đạt hiệu suất loại bỏ bụi trên 95%, góp phần giảm phát thải thủy ngân dạng hạt. Hệ thống khử lưu huỳnh dạng ướt (FGDw) giúp giảm phát thải thủy ngân từ 30-50%. Khi kết hợp ESP và FGDw, hiệu quả giảm phát thải thủy ngân có thể lên tới 90-95%.

4. So sánh phát thải thủy ngân với các nước trong khu vực: Mức phát thải thủy ngân của các nhà máy nhiệt điện Việt Nam tương đương hoặc thấp hơn một số nước Đông Nam Á do áp dụng công nghệ xử lý khí thải hiện đại. Tuy nhiên, các nhà máy sử dụng công nghệ cũ như Phả Lại 1 và Ninh Bình chưa có hệ thống xử lý lưu huỳnh, dẫn đến phát thải thủy ngân và các khí độc hại cao hơn.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân mức phát thải thủy ngân còn cao chủ yếu do than anthracite chứa hàm lượng thủy ngân tự nhiên và công nghệ xử lý khí thải chưa đồng bộ tại một số nhà máy. Việc áp dụng hệ thống ESP và FGDw đã góp phần giảm đáng kể phát thải thủy ngân, phù hợp với các nghiên cứu quốc tế cho thấy hiệu quả xử lý thủy ngân tăng khi kết hợp các công nghệ lọc bụi và khử lưu huỳnh.

So với các nghiên cứu trên thế giới, mức phát thải thủy ngân tại Việt Nam vẫn còn tiềm ẩn rủi ro do chưa có quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn phát thải thủy ngân trong khí thải nhiệt điện. Việc bổ sung các công nghệ xử lý NOx như SCR cũng góp phần giảm phát thải thủy ngân dạng khí. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh nồng độ thủy ngân trước và sau xử lý tại các nhà máy, cũng như bảng tổng hợp hiệu suất xử lý của từng thiết bị.

Kết quả nghiên cứu nhấn mạnh sự cần thiết của việc áp dụng các giải pháp kỹ thuật đồng bộ và nâng cao công tác quan trắc, kiểm soát phát thải thủy ngân nhằm bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng trong bối cảnh phát triển nhiệt điện than tại Việt Nam.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai hệ thống xử lý khí thải đồng bộ: Khuyến khích các nhà máy nhiệt điện than hiện đại hóa, lắp đặt đồng bộ hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP) và hệ thống khử lưu huỳnh dạng ướt (FGDw) để nâng cao hiệu quả giảm phát thải thủy ngân. Mục tiêu đạt hiệu suất xử lý thủy ngân trên 90% trong vòng 3 năm tới, do Bộ Công Thương và Bộ Tài nguyên và Môi trường phối hợp thực hiện.

2. Áp dụng công nghệ xử lý NOx SCR: Khuyến nghị lắp đặt hệ thống SCR tại các nhà máy nhiệt điện than lớn nhằm giảm phát thải NOx và thủy ngân dạng khí. Thời gian thực hiện trong 5 năm, ưu tiên các nhà máy có công suất trên 500 MW.

3. Xây dựng quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phát thải thủy ngân: Bộ Tài nguyên và Môi trường cần ban hành quy chuẩn giới hạn phát thải thủy ngân trong khí thải nhiệt điện than, làm cơ sở pháp lý cho việc kiểm soát và xử lý vi phạm. Dự kiến hoàn thành trong 2 năm tới.

4. Nâng cao năng lực quan trắc và giám sát phát thải: Đầu tư trang thiết bị hiện đại và đào tạo nhân lực cho các trung tâm quan trắc môi trường nhằm theo dõi liên tục nồng độ thủy ngân và các chất ô nhiễm khác tại các nhà máy nhiệt điện. Thực hiện trong vòng 3 năm.

5. Khuyến khích nghiên cứu và ứng dụng các giải pháp kỹ thuật mới: Hỗ trợ nghiên cứu các công nghệ hấp phụ, rửa than đầu vào và bổ sung chất hấp thụ trong quá trình đốt để giảm phát thải thủy ngân. Thời gian nghiên cứu và thử nghiệm từ 3-5 năm, phối hợp giữa các viện nghiên cứu và doanh nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường và năng lượng: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy chuẩn kỹ thuật và kế hoạch kiểm soát phát thải thủy ngân trong ngành nhiệt điện than.

2. Các nhà máy nhiệt điện than: Áp dụng các giải pháp kỹ thuật đề xuất để nâng cao hiệu quả xử lý khí thải, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tuân thủ quy định pháp luật.

3. Các viện nghiên cứu và trường đại học chuyên ngành môi trường và năng lượng: Tham khảo để phát triển các đề tài nghiên cứu tiếp theo, đào tạo nguồn nhân lực có chuyên môn về kiểm soát ô nhiễm khí thải.

4. Tổ chức phi chính phủ và cộng đồng dân cư: Nắm bắt thông tin về tác động của phát thải thủy ngân từ nhiệt điện than, từ đó tham gia giám sát và vận động chính sách bảo vệ môi trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao thủy ngân trong than lại gây ô nhiễm nghiêm trọng?
   Thủy ngân là kim loại nặng có độc tính cao, khó phân hủy và dễ tích lũy sinh học trong chuỗi thức ăn. Khi phát thải vào không khí, thủy ngân có thể di chuyển xa và gây ô nhiễm đất, nước, ảnh hưởng đến sức khỏe con người như tổn thương thần kinh và các bệnh mãn tính.

2. Các công nghệ xử lý khí thải hiện nay có hiệu quả giảm phát thải thủy ngân không?
   Hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP) và khử lưu huỳnh dạng ướt (FGDw) có thể giảm phát thải thủy ngân từ 30-95% tùy theo sự kết hợp và hiệu suất vận hành. Công nghệ SCR cũng góp phần giảm phát thải thủy ngân dạng khí.

3. Việt Nam đã có quy chuẩn kỹ thuật về phát thải thủy ngân chưa?
   Hiện tại, Việt Nam chưa ban hành quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn phát thải thủy ngân trong khí thải nhiệt điện than, đây là một trong những khuyến nghị quan trọng của nghiên cứu để hoàn thiện khung pháp lý.

4. Làm thế nào để giảm phát thải thủy ngân từ than đầu vào?
   Có thể áp dụng các biện pháp như rửa than để loại bỏ tạp chất chứa thủy ngân, bổ sung chất hấp thụ trong quá trình đốt để tăng khả năng giữ lại thủy ngân trong tro, giảm lượng thủy ngân phát thải ra môi trường.

5. Nghiên cứu này có thể áp dụng cho các nhà máy nhiệt điện khác không?
   Các kết quả và giải pháp kỹ thuật đề xuất phù hợp với các nhà máy sử dụng than anthracite và công nghệ đốt than phun, có thể tham khảo để áp dụng hoặc điều chỉnh cho các nhà máy sử dụng công nghệ khác hoặc loại than khác.

Kết luận

• Nghiên cứu đã đánh giá chi tiết mức độ phát thải thủy ngân tại 3 nhà máy nhiệt điện than sử dụng than anthracite theo công nghệ đốt than phun tại Việt Nam, với nồng độ thủy ngân trong khí thải dao động từ 0,5 đến 2,5 µg/Nm³.
• Hệ thống lọc bụi tĩnh điện và khử lưu huỳnh dạng ướt là các thiết bị chính góp phần giảm phát thải thủy ngân, đạt hiệu suất xử lý lên tới 95%.
• Việt Nam chưa có quy chuẩn kỹ thuật về phát thải thủy ngân, cần xây dựng để kiểm soát hiệu quả ô nhiễm.
• Đề xuất các giải pháp kỹ thuật đồng bộ, nâng cao năng lực quan trắc và hoàn thiện khung pháp lý nhằm giảm thiểu phát thải thủy ngân từ ngành nhiệt điện than.
• Các bước tiếp theo bao gồm triển khai áp dụng giải pháp kỹ thuật, hoàn thiện quy chuẩn, và mở rộng nghiên cứu áp dụng cho các nhà máy nhiệt điện khác nhằm bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Hành động ngay hôm nay để giảm thiểu phát thải thủy ngân sẽ góp phần quan trọng vào phát triển năng lượng bền vững và bảo vệ môi trường sống cho thế hệ tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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 đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng tôi. Các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Các số liệu sử dụng, kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn do tôi tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan, phù hợp với thực tiễn của địa bàn nghiên cứu và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Học viên Vũ Tất Đạt ii LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất, tôi xin chân thành gửi tới TS. Ngô Duy Bách đã tận tình hướng dẫn, góp ý cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn, đồng thời tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi sớm hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Lời cảm ơn sâu sắc tôi xin gửi đến ban Lãnh đạo Trường đại học Lâm nghiệp, Khoa Sau đại học, Khoa Quản lý tài nguyên rừng và môi trường và các đơn vị liên quan đã giúp đỡ và mọi tạo điều kiện thuận lợi nhất để tôi có thể hoàn thành chương trình học tập trong thời gian qua. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban giám hiệu nhà trường cùng toàn thể các Thầy, Cô giáo trong lớp 25B1-Khoa học Môi trường đã tận tình giảng dạy, trao đổi kiến thức và hỗ trợ tôi trong suốt quá trình học tập nghiên cứu khoa học đạt kết quả tốt nhất.

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đối với gia đình, nguồn động lực chính để tôi có sức mạnh vượt qua mọi khó khăn trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn này. Các anh, chị, em, bạn bè đã luôn động viên, khuyến khích và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập. Dù đã rất cố gắng hoàn thành luận văn bằng tất cả lòng nhiệt tình và tâm huyết, song chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, tôi mong nhận được sự 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 .ii MỤC LỤC.iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.

v DANH MỤC BẢNG .viii DANH MỤC HÌNH. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .1 Những nghiên cứu về phát thải thủy ngân trong nhiệt điện than trên thế giới và tại Việt Nam .1 Những nghiên cứu trên thế giới:. Những nghiên cứu tại Việt Nam .2 Hiện trạng phân bố và khai thác than tại Việt Nam .1 Hiện trạng phân bố các mỏ than. Nhu cầu sử dụng than cho ngành điện.

Công nghệ đốt, sử dụng than và công nghệ kiểm soát khí thải tại các nhà máy nhiệt điện hiện nay. Hiện trạng phát triển nhiệt điện đốt than của Việt Nam. Các nhà máy nhiệt điện đốt than đã được lắp đặt. Kế hoạch xây dựng các nhà máy nhiệt điện theo Quy hoạch.

ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu .1 Phương pháp kế thừa, thu thập số liệu , kết quả nghiên cứu:. Phương pháp đánh giá mức độ phát thải thủy ngân.

Thu thập và phân tích mẫu than tại các mỏ. Phương pháp và thiết bị quan trắc thủy ngân trong khí thải. Lựa chọn các nhà máy nhiệt điện sử dụng than để quan trắc. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.

Hiện trạng hoạt động của các nhà máy nhiệt điện:. Nhiệt điện Quảng Ninh:. Nhiệt điện Phả Lại:. Nhiệt điện Ninh Bình:.

Mức độ phát thải Thủy ngân của các nhà máy Nhiệt điện:. Xác định hàm lượng Thủy ngân trong than dùng cho nhiệt điện. Đánh giá mức độ phát thải thủy ngân tại 03 nhà máy nhiệt điện. So sánh phát thải thủy ngân với các nhà máy khác trên thế giới.

Hiệu quả giảm phát thải thủy ngân của các nhà máy nhiệt điện .1 Hiệu quả giảm phát thải thủy ngân của 03 nhà máy nhiệt điện. Đánh giá hiệu quả giảm phát thải thủy ngân theo kế hoạch phát triển ngành điện .4 Đề xuất một số giải pháp để kiếm soát phát thải thủy ngân .1 Đề xuất một số giải pháp kỹ thuật kiểm soát phát thải thủy ngân .2 Đánh giá hiệu quả của các giải pháp kỹ thuật trong 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 soát khí thải BAT/BEP Kỹ thuật tốt nhất hiện có và Kinh nghiệm tốt nhất về 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 về 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 3 năm 2016 của Thủ tướng Chính phủ) DONRE Sở Tài nguyên và Môi trường các 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 và Môi trường NAP Kế hoạch quốc gia về 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/QĐ- TTg ngày 21 tháng 7 năm 2011 của 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 3 năm 2016 của Thủ tướng Chính phủ) PVN Tập đoàn dầu khí Việt Nam QA/QC Đảm bảo chất lượng và kiểm soát chất lượng UNEP Chương trình Môi trường Liên Hiệp Quốc VEA Tổng cục Môi trường Vinachemia Tập đoàn hóa chất Vinacomin Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt nam viii DANH MỤC BẢNG Bảng 1. Hiện trạng và phân bố than đá của Việt Nam (Đơn vị: 1000 tấn). Khối lượng than nguyên khai được khai thác qua các năm. Nhu cầu than cho ngành nhiệt điện đến năm 2020 và 2030.

Các nhà máy nhiệt điện và công nghệ xử lý khí thải. Các dự án nhiệt điện đã đưa vào vận hành. Các nhà máy nhiệt điện đang được xây dựng. Các dự án nhiệt điện đang được triển khai xây dựng theo hình thức BOT.

Kế hoạch phát triển nhiệt điện than trong QHĐ VII (điều chỉnh). Định hướng cơ cấu nguồn điện theo Quy hoạch điện VII (điều chỉnh) 27 Bảng 2. Các phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu. Vị trí lấy mẫu tại 03 nhà máy nhiệt điện.

Mẫu quan trắc thu thập và phân tích tại 03 nhà máy. Lượng than tiêu thụ và tro, xỉ phát sinh của Nhiệt điện Quảng Ninh. Đặc điểm than tại Nhiệt điện Phả Lại. lượng than sử dụng và tro, xỉ phát thải của Nhiệt điện Phả Lại.

Khối lượng than tiêu thụ hàng năm của Nhiệt điện Ninh Bình. Hàm lượng trung bình của thủy ngân trong than tại các mỏ. So sánh hàm lượng Hg trong than tại Việt Nam và một số nước. Kết quả (Ca, Na, Se, As, Cl) trung bình trong than tại 08 mỏ than 47 Bảng 20.

Thủy ngân trong than, tro bay và xỉ đáy lò tại Phả Lại năm 2015. Thủy ngân trong than, tro bay, xỉ đáy lò tại 03 nhà máy nhiệt điện 51 Bảng 22. Hàm lượng thủy ngân trong khí thải. So sánh nồng độ thủy ngân (Hg) trong than đầu vào và các thành phần chất thải của một số nhà máy nhiệt điện.

Thủy ngân trung bình trong than đầu vào (Anthracite) của Việt Nam. Các thành phần môi trường có khả năng tiếp nhận phát thải Hg. Khả năng xử lý thủy ngân ước tính của các hệ thống xử lý khí thải. Ước tính phát thải thủy ngân của 03 nhà máy nhiệt điện sử dụng than năm 2014 (phương pháp UNEP Hg toolkit).

Tổng công suất các nhà máy nhiệt điện than theo Quy hoạch ngành điện VII (điều chỉnh) đến năm 2020 và 2030. Ước tính phát thải thủy ngân của nhiệt điện đến năm 2030. So sánh hiệu quả xử lý thủy ngân giữa các hệ thống kiểm soát ô nhiễm. Ước tính khả năng giảm thiểu phát thải thủy ngân qua các giai đoạn 72 x DANH MỤC HÌNH Hình 1.

Hệ thống quan trắc phát thải thuy ngân khu vực Châu Âu. Tỷ lệ phát thải thủy ngân của các ngành công nghiệp. Bản đồ phân bố mỏ than tại Việt Nam. Công nghệ đốt than phun (PC).

Công nghệ đốt than tầng sôi (CFB). Tổng lượng phát thải thực tế từ nhiệt điện do Viện Năng lượng công bố trong năm 2010. Hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP). Hệ thống khử lưu huỳnh dạng ướt (FGDw).

Bản đồ phân bố các nhà máy điện khu vực miền Bắc. Bản đồ phân bố các nhà máy điện khu vực miền Trung. Bản đồ phân bố các nhà máy điện khu vực miền Nam. Phương pháp đánh giá phát thải thủy ngân trong quá trình nghiên cứu.

Bản đồ các mỏ than đã tiến hành lấy mẫu. Thiết bị lấy mẫu khí thải thủy ngân. Thiết bị phân tích thủy ngân của Ohio Lumex. Hóa chất phục vụ phân tích (Na2CO3 và than hoạt tính).

Thiết bị lấy mẫu bụi trong khí thải ống khói. Vị trí lấy mẫu thủy ngân trong khí thải tại một số nhà máy. Nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh. 40 H nh 3 2 Hà ƣ ng thủ ng n trung nh ủ th n t i ƣ qu n trắ.

Kết quả phân tích Hg trong than đầu vào tại một số nhà máy nhiệt điện. Giá trị RPD (%) của các mẫu so sánh liên phòng tại 05 mỏ than. Kết quả thủy ngân trong khí thải tại 3 nhà máy (µg/Nm3). Mối liên hệ giữa UBC và hiệu suất thu giữ thủy ngân.

Ước tính phát thải thủy ngân theo UNEP Toolkit level 2. So sánh phát thải Hg từ nhiệt điện của Việt Nam với một số nước 64 Hình 3. Hiệu quả giảm thiểu thủy ngân nguyên tố trong việc bổ sung Halogen .