CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tình hình năng lượng tại Việt Nam: Trước đây, khi các loại nhiên liệu nhập ngoại (xăng, dầu…) có giá còn thấp thì phần nhiều chúng ta sử dụng các loại nhiên liệu nhập ngoại đó. Hiện nay, với việc tăng giá nhiên liệu dầu trên thế giới, sức ép về chi phí nhiên liệu của các cơ sở sản xuất đang tăng mạnh và các cơ sở sản xuất đang có xu hướng thay thế các nhiên liệu nhập ngoại bằng các nguồn nhiên liệu sẳn có trong nước và nhất là các nhiên liệu rẻ tiền. Một trong những nguồn nhiên liệu sẵn có đó thì than đá đang được xem là nguồn nhiên liệu mang tính chiến lược của quốc gia. Bảng dưới đây sẽ cho chúng ta một cái nhìn tổng quan về chi phí than đá so với các loại nhiên liệu khác.1:So sánh một số nhiên liệu và giá thành sản xuất nhiệt 21 * Tóm lại nếu sử dụng một cách hiệu quả các loại nhiên liệu hoá thạch trong nước thì giảm được rất nhiều chi phí cho các cơ sở sản xuất.2 Tổng quan về các loại than tại Việt Nam: Điểm qua tình hình tài nguyên than ở Việt Nam có 5 loại chính: - Than antraxit - Than mỡ - Than bùn - Than ngọn lửa dài - Than nâu.
Than antraxit (than đá) Trữ lượng than đá được đánh giá là 3,5 tỷ tấn trong đó ở vùng Quảng Ninh trên 3,3 tỷ tấn (tính đến độ sâu 300 m); còn lại gần 200 triệu tấn là nằm rải rác ở các tỉnh: Thái Nguyên, Hải Dương, Bắc Giang,. Than mỡ Trữ lượng tiềm năng được đánh giá sơ bộ là 27 triệu tấn, trong đó trữ lượng địa chất là 17,6 triệu tấn, chủ yếu tập trung ở 2 mỏ Làng Cẩm (Thái Nguyên) và mỏ Khe Bố (Nghệ An). Ngoài ra, than mỡ còn có ở các tỉnh: Sơn La, Lai Châu, Hoà Bình song với trữ lượng nhỏ. Than bùn Than bùn ở Việt Nam nằm rải rác từ Bắc đến Nam, nhưng chủ yếu tập trung ở đồng bằng sông Cửu Long (với hai mỏ than lớn là U-Minh-Thượng và U-Minh-Hạ).
Cụ thể: - Đồng bằng Bắc Bộ: 1.650 triệu m3 22 - Ven biển Miền Trung: 490 triệu m3 - Đồng bằng Nam Bộ: 5.000 triệu m3 Từ trước tới nay than bùn được khai thác chủ yếu dùng làm chất đốt sinh hoạt (pha trộn với than antraxit của Quảng Ninh) và làm phân bón ruộng với quy mô nhỏ, khai thác thủ công là chính, sản lượng khai thác hiện nay được đánh giá là chưa đến 10 vạn tấn/năm. Khai thác than bùn làm chất đốt hay làm phân bón đều không có hiệu quả cao, mặt khác việc khai thác than sẽ ảnh hưởng đến môi trường, môi sinh trong vùng, nhất là ở vùng đồng bằng sông Cửu Long, bên cạnh đó điều kiện khai thác, vận chuyển tiêu thụ, chế biến sử dụng than bùn cũng gặp không ít khó khăn. Than ngọn lửa dài Chủ yếu tập trung ở mỏ NamDương (Lạng Sơn), với trữ lượng địa chất trên 100 triệu tấn. Hiện nay khai thác được thực hiện bằng phương pháp lộ thiên, than khai thác chủ yếu phục vụ sản xuất xi măng ở Hải Phòng và Bỉm Sơn với sản lượng trên dưới 100 nghìn tấn/năm.
Nhưng do nhà máy Xi măng Hải Phòng sẽ ngừng hoạt động, nhà máy xi măng Bỉm Sơn được cải tạo với công nghệ mới, nên không dùng than Na dương từ 1999 trở đi. Than Na dương là loại than có hàm lượng lưu huỳnh cao, có tính tự cháy, nên việc khai thác, vận chuyển, chế biến sử dụng rất khó khăn và hạn chế. Do đó, Tổng Công ty Than Việt Nam đang nghiên cứu hợp tác với nước ngoài xây dựng nhà máy điện trong vùng mỏ, để sử dụng loại than này. Vì nếu không khai thác, than sẽ tự cháy và phá huỷ nguồn tài nguyên đồng thời gây tác động xấu hơn đến môi trường.
Than nâu Tập trung chủ yếu ở đồng bằng Bắc Bộ, trữ lượng dự báo 100 tỷ tấn. Theo đánh giá sơ bộ, than có chất lượng tốt, có thể sử dụng cho sản xuất điện, xi măng và công nghiệp hoá học. Chất Bốc của than (V): Khi đem đốt nóng nhiên liệu trong điều kiện môi trường không có Ôxy thì mối liên kết các phân tử hữu cơ bị phân huỷ. Quá trình đó gọi là quá trình 23 phân huỷ nhiệt.
Sản phẩm của phân huỷ nhiệt là những chất khí được gọi là "Chất bốc" và kí hiệu là VC %, bao gồm những khí Hydro, Cacbuahydro, Cacbonoxit, Cacbonic. Những liên kết có nhiều Oxy là những liên kết ít bền vững dễ bị phá vỡ ở nhiệt độ cao, vì vậy than càng non tuổi bao nhiêu thì chất bốc càng nhiều bấy nhiêu, than bùn (V= 70%), than đá (V= 10 - 45)%, than antraxit (V= 2 - 9) %. Nhiệt độ bắt đầu sinh ra chất bốc phụ thuộc vào tuổi hình thành của than, than càng non tuổi thì nhiệt độ bắt đầu sinh chất bốc càng thấp. Lượng chất bốc sinh ra còn phụ thuộc vào thời gian phân huỷ nhiệt.
Theo tiêu chuẩn ASTMD 388 thì chất bốc của than thành phần bay hơi của than đã trừ đi độ ẩm khi mẫu than được đốt nóng trong chén có nắp đậy kín (không đưa không khí vào), ở nhiệt độ 8000-8200C trong thời gian 7 phút, và được kí hiệu là V (%). Chất bốc của than có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình cháy than, chất bốc càng nhiều bao nhiêu thì than càng xốp, dễ bắt lửa và cháy kiệt bấy nhiêu. Vì vậy khi cháy than ít chất bốc như than Antraxit của Việt nam thì cần phải có biện pháp kĩ thuật thích hợp. Tổng quan tình hình nghiên cứu 1.1 Trong nước: Nhiều đối tác nước ngoài và Việt Nam đã và đang đề xuất với Chính Phủ để triển khai các dự án khí than tại ĐBSH.
Quốc Hội Việt Nam đã bổ sung vào Luật Dầu khí điều khoản về cho phép khai thác khí than. Ngày 8/1/2008, Thủ tướng Chính phủ đã chấp nhận cho một công ty nước ngoài cùng với PV ký hợp đồng phân chia sản phẩm để triển khai nghiên cứu thăm dò khai thác khí than tại vùng KT1 của miền võng Hà Nội thuộc ĐBSH. Công Thương - Theo thông báo của Văn phòng Chính phủ, Phó Thủ tướng Hoàng Trung Hải giao các Bộ: Công Thương, Tài nguyên và Môi trường chỉ đạo các đơn vị có dự án hoàn chỉnh thủ tục và cấp giấy phép thăm dò mỏ than, trình Thủ tướng Chính phủ xem xét, quyết định. Phó Thủ tướng yêu cầu các đơn vị được cấp phép thăm dò mỏ than phải báo cáo kết quả và được Hội đồng đánh giá trữ lượng khoáng sản phê duyệt.
Việc khai thác than 24 để thử nghiệm công nghệ chỉ được thực hiện sau khi trữ lượng được duyệt. Nhưng đến nay, dự án này tại Việt Nam vẫn chưa được thực hiện vì những lý do về kinh tế, kỹ thuật, đội ngũ cán bộ. Việc thăm dò địa chất bổ sung và nghiên cứu công nghệ phục vụ phát triển bể than Đồng Bằng Sông Hồng đang là những trọng tâm hoạt động của Công ty Năng lượng Sông Hồng (SHE) thuộc tập đoàn Than khoáng sản Việt Nam (TKV). SHE đang chủ động triển khai hợp tác nghiên cứu, chuyển giao công nghệ khí hóa than ngầm trong khuôn khổ thực hiện đề án “Hợp tác nghiên cứu, chuyển giao công nghệ khí hóa than phục vụ các dự án than ĐBSH” với các đối tác CMC (Trung Quốc), MC-LNC (Nhật-úc), BBV (Mỹ).
Tuy nhiên, dự án này chưa được thực hiện do vấn đề đã được nêu ở trên: kinh tế, kỹ thuật, đội ngũ cán bộ. Nguyễn Thành Sơn, KS. Lê Đức Nguyên - Công ty Năng lượng sông Hồng- Thông tin KHCN Mỏ). Ngoài ra, TS.
Nguyễn Thành Sơn (Giám đốc BQL các dự án Than ĐBSH- Vinacomin) cũng đã có công trình nghiên cứu khoa học đang tại tạp chí Năng lượng Nhiệt số 105 về UCG tại ĐBSH, tác giả đã đưa ra mô hình toán học của UCG và ước lượng sản phẩm thu được, phương án chế biến và sử dụng than tại ĐBSH. Nhưng trong nghiên cứu này vẫn chưa đưa ra được mô hình tính toán cụ thể.2 Nước ngoài: Hơn 50 nhà máy UCG thí điểm đã được thực hiện trên toàn thế giới kể từ năm 1930. Những phát triển này đã được tập trung ở Liên Xô, Châu Âu, Mỹ và Trung Quốc. Liên Xô có thể được coi là quốc gia đầu tiên tham gia rất nhiều trong UCG.
Tuy nhiên, thông tin chi tiết về các thử nghiệm UCG ở Liên Xô là hiếm có. Những thử nghiệm này được tiến hành trong các vỉa than khác nhau với các độ sâu và độ dày khác nhau. So sánh thử nghiệm Mỹ và Liên Xô, hầu hết các thử nghiệm châu Âu đã được thực hiện trong các vỉa than sâu hơn (sâu> 300 m).1 tóm tắt tất cả các thử nghiệm UCG thực hiện trên toàn thế giới trong giới hạn về chiều sâu và độ dày của họ về các vỉa than. Như có thể thấy trên hình vẽ, tất cả các thử 25 nghiệm đã được tiến hành trong các vỉa tương đối sâu áp suất vận hành cao và làm tăng khả năng rò rỉ.1: Độ dày so với độ sâu của các thử nghiệm được tiến hành trên toàn thế giới (C.1 Nga Các nhà máy thí điểm đầu tiên của UCG được xây dựng ở Liên Xô cũ.
Hầu hết các hoạt động được thực hiện trong than vỉa nông và mỏng độ sâu < 100 m và độ dày 0,6 - 2,1 m và áp suất vận hành thấp. Do độ sâu nông của vỉa than, rò rỉ khí đốt rộng khoảng 5 - 30%. Trong các thử nghiệm, quá trình đốt cháy ngược đã được nghiên cứu vì thuận lợi về mặt kinh tế và khoan định hướng.2 Châu Âu Thử nghiệm đầu tiên ở châu Âu được thực hiện ở Anh 1949 - 1959. Trong các thử nghiệm không thành công do liên kết Chỉ có sản phẩm khí chất lượng thấp được sản xuất.
Sau khi kết thúc thí nghiệm Vương quốc Anh vào năm 1959, một số nước khác ở Tây Âu tiến hành thử nghiệm ở độ sâu hơn 300 m. Những thử nghiệm đã được tập trung vào việc 26 thiết lập các phương pháp kết nối hiệu quả cho các vỉa than sâu. Loạt đầu tiên của các xét nghiệm này được thực hiện trong Bruayen Artois ở Pháp trong một vỉa than antraxit (dày 1,2 m, chiều sâu: 1170 m) để điều tra tác động của phản ứng than và liên kết giữa hai giếng thủy lực.3 Mỹ Tổng cộng có 31 thử nghiệm đã được tiến hành tại Hoa Kỳ giữa năm 1973 và năm 1989, hầu hết trong số đó được tài trợ bởi Bộ Năng lượng và thực hiện ở Wyoming vỉa than bitum non. Một số thử nghiệm cũng được tài trợ tư nhân thực hiện ở Texas tại các vỉa than non.