CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 VẤN ĐỀ VỀ NĂNG LƯỢNG NÓI CHUNG Năng lượng đóng vai trò hết sức quan trọng trong đời sống xã hội của chúng ta, xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng cao. Tiêu thụ năng lượng trên thế giới gia tăng liên tục, từ năm 1976 đến năm 2006 tổng mức tiêu thụ năng lượng trên thế giới tăng từ khoảng 6 tỷ tấn đổi đổi ra dầu (TQD) lên đến 12 TQD. Trong đó năng lượng hoá thạch chiếm 80% tổng lượng năng lượng nêu trên, năng lượng sinh khối chỉ chiếm khoảng 10%, còn lại là 10% năng lượng điện sơ cấp, nguồn năng lượng này được sản xuất gồm 55% là năng lượng tái tạo mà chủ yếu là thuỷ điện, còn 45% là năng lượng hạt nhân. Khoảng từ những năm 2000, mức tiêu thụ năng lượng hoa thạch tăng trưởng ngày càng cao, đặc biệt cùng với sự tăng trưởng kinh tế của các nước đang phát triển Tiềm năng năng lượng ở Việt Nam: Việt Nam có tiềm năng lớn về các nguồn khoáng sản năng lượng và đang được huy động tích cực để phục vụ cho sự phát triển nền kinh tế xã hội Việt Nam có mạng lưới sông ngòi dày đặc có độ dốc cao, là điều kiện tốt cho việc phát triển các công trình thủy điện phục vụ cung cấp điện cho sự phát triển của nền kinh tế quốc dân Đến nay các nhà địa chất đã phát hiện và xác định được tiềm năng dầu khí ở các bề trầm tích khoảng 4,3 tỷ tấn dầu quy đổi, trong đó trữ lượng là 1,2 tỷ tấn và trữ lượng dầu khí có khả năng thương mại là 814,7 triệu tấn.
Tổng tài nguyên khoáng sản than của bể than Quảng Ninh đạt trên 10 tỷ tấn, trong đó trữ lượng đạt hàng tỷ tấn. Than lignit ở dưới sâu đồng bằng sông Hồng với tiềm năng khoảng 200 tỷ tấn là nguồn năng lượng lớn cho thế kỷ 21. Như vậy đây là nguồn nhiên liệu dồi dào cho sự phát triển của ngành nhiệt điện đốt than, đốt dầu và khi thiên nhiên. Ưu thế của ngành phát triển năng lượng nhiệt điện là nguồn nhiên liệu ổn định hơn và chỉ phí đầu tư thấp hơn so với ngành thủy điện.
Ngoài hai nguồn năng lượng truyền thống thì Việt Nam cũng đang có chương trình nghiên cứu sử dụng các nguồn năng lượng mới như: năng lượng mặt trời, địa nhiệt, năng lượng gió, năng lượng sóng thủy triều, năng lượng sinh khối. Thiết kế hệ thống XLKT nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất 50MW 1.2 HIỆN TRẠNG VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN Ở VIỆT NAM 1.1 Hiện trạng ngành nhiệt điện đốt than ở Việt Nam Hiện cả nước có 21 nhà máy nhiệt điện. Nguyên liệu chính để vận hành các nhà máy này thường sử dụng than nội địa hoặc than nhập khẩu. Theo tính toán của Bộ Công Thương, khoảng 20 nhà máy nhiệt điện than đang vận hành năm nay cung cấp khoảng 86 tỷ kWh, đóng góp 39% tổng lượng điện thương phẩm trong năm 2018, khoảng 220 tỷ kWh.
Các NMNĐ than đã và đang góp một phần đáng kể vào quá trình phát triển của đất nước, tuy nhiên, trong quá trình hoạt động, các nhà máy này cũng đã phát sinh một lượng chất thải lớn (khí, nước và tro, xỉ thải, vật và chất nạo vét) đồng thời tác động nhất định đến môi trường và chất lượng sống của cộng đồng dân cư sinh sống xung quanh. Theo tính toán của EVN, để có lượng điện than cung cấp cho Việt Nam năm sau, tập đoàn này sẽ đốt khoảng 54 triệu tấn than. Điều này đồng nghĩa với mỗi ngày khoảng 150.000 tấn sẽ được tiêu thụ. Trong khi đó, khi đốt 10 tấn than sẽ có 3,3 tấn tro xỉ.
Việc xử lý khối lượng thải này là bài toán nan giải. Vì vậy để đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ điện, nhiệt điện đốt than đang được ưu tiên lựa chọn và phát triển vì nguồn nguyên liệu ổn định, chi phí xây dựng thấp và thời gian thi công nhanh hơn so với thủy điện. Nguồn nguyên liệu chính trong sản xuất nhiệt điện hiện nay là than, dầu và khí tự nhiên. Theo tổng kết của tập đoàn than khoáng sản Việt Nam, trữ lượng than của nước ta khoảng 10 tỉ tấn, trong đó đã thăm dò tìm kiếm 3,5 tỉ tấn chủ yếu là than atraxit, loại than này đang được khai thác với quy mô lớn và có khả năng đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng than trong nước và một phần xuất khẩu.
Ngoài ra, trữ lượng than nâu ở Việt Nam cũng rất lớn nhưng hiện nay vẫn chưa khai thác được nhiều; theo Bộ Công Thương năm 2011 tổng sản lượng dầu khai thác được khoảng 25 triệu tấn/năm, khí thiên nhiên đạt khoảng 9 tỷ m/năm.và sản lượng khai thác hàng năm đều tăng hơn so với năm trước từ 2 - 10%. Đây là những loại nhiên liệu sẵn có ở Việt Nam, với các mỏ than lớn tập trung chủ yếu ở tỉnh Quảng Ninh, các mỏ dầu khí tập trung ở miền trung và miền nam. Chính vì vậy mà các nhà máy nhiệt điện cũng được phân bố một cách hợp lý dọc theo chiều dài đất nước. Các nhà máy nhiệt điện đốt than Thiết kế hệ thống XLKT nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất 50MW tập trung chủ yếu ở miền Bắc như nhà máy nhiệt điện Phả Lại, Thái Bình, Hải Phòng, Uông Bí, Cẩm Phả, Ninh Bình.còn các nhà máy nhiệt điện tua bin khí được xây dựng ở miền trung và miền nam như nhà máy nhiệt điên Phú Mỹ, Vũng Áng, Nhơn Trạch, Duyên Hải 3.2 Xu hướng phát triển nhiệt điện đốt than ở Việt Nam Trữ lượng năng lượng và khoáng sản than của Việt Nam ước tính tương đối lớn (10 tỷ tấn), có thể đáp ứng nhu cầu phát triển nhiệt điện than vào khoảng năm 2025.
Nhưng với trình độ và điều kiện kinh tế còn thấp của miền Nam Việt Nam, phần lớn trữ lượng than vẫn nằm sâu dưới lòng đất, chưa được khai thác. Phần có thể khai thác cũng đang cạn kiệt, chỉ đủ đáp ứng nhu cầu vào cuối năm 2011. Vì vậy, để đáp ứng nhu cầu than trong nước, Tập đoàn Điện lực Việt Nam chủ trương thực hiện chính sách nhập khẩu. Than bitum ở các nước láng giềng chủ yếu là Indonesia và Australia.
Than nhập khẩu này có thể đốt riêng lẻ hoặc trộn với than trong nước để tăng khả năng cháy cho than trong nước. Vấn đề đặt ra ở đây là bố trí hợp lý các vị trí xây dựng nhà máy điện như thế nào để đạt được sự phân bổ và cân đối công suất nhà máy nhiệt điện than giữa các vùng miền. Vấn đề ở đây là sẽ phải làm sao bố trí địa điểm xây dựng nhà máy thật hợp lý, nhằm phân bố, cân đối công suất các nhà máy nhiệt điện than giữa các vùng miền. Cụ thể là đảm bảo tỷ lệ 50% công suất ở miền Nam, còn lại ở miền Bắc và miền Trung.
Qua đó mới hạn chế được việc truyền tải điện Bắc - Nam, giảm tổn thất, nâng cao chất lượng điện năng, đảm bảo có nguồn cấp cho từng miền, khu vực. Trong việc bố trí xây dựng nhà máy nhiệt điện thì ưu tiên các nhà máy ở phía Bắc sử dụng nguồn than nội địa, còn các nhà máy ở phía Nam thì sử dụng nguồn than nhập khẩu và dầu khí. Trong tương lai, việc chuyển giao công nghệ và ứng dụng lò đốt tầng sôi tuần hoàn cho các nhà máy nhiệt điện than cũng được thực hiện vì công nghệ này ít gây ô nhiễm môi trường hơn và hiện được nhiều nước trên thế giới ứng dụng. Dự kiến đến năm 2020 tỉ trọng nhiệt điện than chiếm khoảng 48,6% tổng sản lượng điện của cả nước và đến năm 2030 thì sản lượng nhiệt điện than đạt khoảng 52% tổng sản lượng điện của cả nước.
Bên cạnh việc tăng cường phát triển các nhà máy nhiệt điện, công tác bảo vệ Thiết kế hệ thống XLKT nhà máy nhiệt điện đốt than, công suất 50MW môi trường cũng được quan tâm trong quá trình đầu tư, lựa chọn công nghệ, chọn nguyên liệu.3 VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG DO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIÊN GÂY NÊN 1.1 Các đặc trưng của chất thải nhà máy nhiệt điện đốt than Đặc trưng của khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than chủ yếu phụ thuộc vào thành phần và tính chất của nhiên liệu. Nguồn nguyên liệu chính được sử dụng cho quá trình sản xuất là than antraxit- loại than có hàm lượng tro cao, khi đốt tạo ra lượng khói lớn nên khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than có những đặc trưng sau: ❖ Thành phần khói thải Khói thải được tạo ra chủ yếu từ quá trình đốt than ở trong lò hơi, với lưu lượng rất lớn chủ yếu mang theo tro bụi và một số chất khí ô nhiễm như SO2, NOX, CO, CO2, SO3, thuỷ ngân,… do thành phần hoá chất có trong than kết hợp với oxy trong quá trình cháy tạo nên. Bụi phát sinh từ tro trong than, NOx phát sinh từ Nitrogen trong không khí và trong nhiên liệu khi cháy ở nhiệt độ cao, SO2 phát sinh từ hàm lượng lưu huỳnh trong than. Hàm lượng lưu huỳnh trong than ≈ 0,5% nên trong khí thải có nồng độ SO2 cao, vượt quá quy chuẩn xả thải cho phép.
Trong quá trình đốt than cũng tạo ra khí CO nên phải tuân thủ theo QCVN 19-2009/BTNMT và khí CO thoát ra ngoài không khí lại tạo CO2. Khí CO2 tuy không phải là thành phần ô nhiễm trực tiếp tác động lên sức khỏe con người và hệ sinh thái, nhưng gây hiệu ứng nhà kính làm tăng nhiệt độ toàn cầu, nên cần được kiểm soát theo các thỏa thuận quốc tế. Hg tồn tại trong than nguyên liệu cung cấp cho các nhà máy nhiệt điện đốt than, qua quá trình cháy với các phản ứng ôxy hóa diễn ra tại buồng đốt sẽ hình thành các dạng Hg với các hóa trị khác nhau (Hg0; Hg1+ và Hg2+) và dạng khác nhau (hơi, oxyt). Một phần Hg được phát tán vào môi trường không khí, một phần được giữ lại trong các thiết bị xử lý khí thải như lọc bụi tĩnh điện, lọc bụi túi,… và sau đó được thu ở phễu thải tro, xỉ.