Kinh nghiệm từ các nước

Theo Quy hoạch phát triển điện lực Quốc gia giai đoạn 2011-2020, có xét đến năm 2030, nguồn nhiệt điện than chiếm tỷ trọng lớn trong nguồn điện của Việt Nam. Tuy nhiên, việc thiếu nguồn năng lượng sơ cấp cho phát điện dẫn đến Việt Nam phải nhập khẩu than ngay từ năm 2016 và quy mô tiếp tục tăng lên khoảng 50 triệu tấn năm 2020, trên 80 triệu tấn từ sau năm 2030.

Nhà máy nhiệt điện là một hệ thống thiết bị rất lớn về quy mô, phức tạp về vận hành và sử dụng lượng lớn than tiêu thụ. Nghiên cứu công nghệ đốt than trộn (than khó cháy trộn với than dễ cháy), nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu tại các nhà máy điện đốt than được nhiều nước trên thế giới nghiên cứu, ứng dụng thành công. Theo PGS.TS Hà Mạnh Thư, Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh, Đại học Bách Khoa Hà Nội, dựa trên kinh nghiệm phối trộn than khá hiệu quả tại nhiều nước tiên tiến trên thế giới như Nhật Bản, Hàn Quốc, Tây Ban Nha, có nhiều phương án để chúng ta tham khảo.

Ví dụ như Trung tâm Năng lượng Than (JCOAL) và Tập đoàn Công nghiệp nặng Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co (IHI) của Nhật Bản đã nghiên cứu đốt than trộn từ than antraxit Việt Nam, cụ thể là than cám 5a Hòn Gai và than abitum nhập từ Indonesia. Mục đích của người Nhật, một mặt khuyến cáo nước ta dùng chu trình hơi nước trên siêu tới hạn để nâng cao hiệu suất của nhà máy nhiệt điện, nhưng mặt khác, phía Nhật Bản bảo đảm sẵn sàng cung cấp than cho các dự án xây dựng nhà máy điện hạt nhân ở Việt Nam, các dự án nhà máy điện công suất lớn, chủ yếu sử dụng các tổ máy 600 và 1.000MW. Đây là điều kiện tốt để nước ta lựa chọn nhà thầu cung cấp thiết bị công nghệ làm các nhà máy nhiệt điện mới.

Hay như Hàn Quốc, đây là quốc gia có than antraxit nội địa tương tự than của Việt Nam nhưng sản lượng thấp và không đều nên hằng năm vẫn nhập khẩu từ nhiều nước khác. Trong bối cảnh đó, nghiên cứu đốt than được Hàn Quốc tiến hành chính tại lò hơi đang sử dụng. Các lò hơi này trước đây được thiết kết đốt than antraxit, bitum hoặc á bitum, tức là lò hơi đốt than bột hoặc lò hơi lớp lỏng tầng sôi.

Theo các tài liệu nghiên cứu, tỷ lệ đốt than trộn ở một số nhà máy của Hàn Quốc là than bitum và than á bitum sử dụng là 50-50%. Kết quả thu được nếu tỷ lệ trộn là 50% thì đối với các thiết bị tro thì không cần phải sửa chữa, thay thế thiết bị nhưng với 60% than bitum và 40% á bitum, bắt đầu phải cải tạo thiết bị và nếu 70% than á bitum, mức độ cải tạo thiết bị sẽ tăng cao hơn.

Chỉ tính riêng năm 2012, Nhà máy Dang-jin đã tăng tỷ lệ than bitum và giảm tỷ lệ á bitum xuống, kết quả một năm tính cho 33 tỉ kWh điện đã tiết kiệm được 81 triệu USD. Hiệu quả thấy rõ việc đốt than trộn tại nhà máy này là giảm chi phí nhiên liệu trong sản xuất điện, cũng như đảm bảo việc vận hành ổn định của hệ thống nghiền than, đảm bảo hệ thống thải tro xỉ, bởi với mỗi quy trình đốt khác nhau cho ra lượng xỉ khác nhau. Một điều không kém quan trọng là khắc phục đóng tro xỉ trong lò hơi và giảm carbon trong tro để sau này có thể tái sử dụng tro.

Cần nghiên cứu kỹ lưỡng

Mặc dù công suất lò hơi của Việt Nam khác so với công suất của lò hơi của Hàn Quốc. Và Hàn Quốc cũng chưa có nghiên cứu đốt than antraxit với than á bitum, hoặc là á bitum cho lò hơi nguyên được thiết kế than bột. Song kết quả này cho thấy Việt Nam và Hàn Quốc có cùng mục tiêu. Những kết quả nghiên cứu ban đầu của Việt Nam được xem như giải pháp cứu cánh cho vấn đề nguyên liệu đầu vào của các nhà máy nhiệt điện than, trong bối cảnh nhiên liệu đầu vào gặp khó.

Rút kinh nghiệm của Nhật Bản, Hàn Quốc, nước ta đã thử nghiệm đốt than trộn tại Nhà máy Điện Ninh Bình, tỷ lệ trộn thay đổi là 5-30% than á bitum của Indonesia - loại than có chất bốc cao, dễ cháy so với than antraxit của Việt Nam. Nghiên cứu được tiến hành theo Đề tài KC.05.25/11-15 do PGS TS Trương Duy Nghĩa - Hội Khoa học Kỹ thuật Nhiệt Việt Nam (VTA) thực hiện.

Kết quả thu được bằng thực nghiệm đã tính toán được hiệu suất lò hơi tăng 1-4%, có thể dùng than trộn mà không phải cải tạo thiết bị, công nghệ. Như vậy, về nguyên tắc, có thể thực hiện được các kết quả nghiên cứu như thế này với trường hợp đốt đến 30% than á bitum và 70% than antraxit, điều quan trọng ở đây là không cần thay đổi kết cấu thiết bị. Đây là một ưu điểm mà các nhà máy nhiệt điện của Việt Nam có thể ứng dụng.

Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy, khi trộn một tỷ lệ nhất định giữa than nhập khẩu với than nội địa, có thể nâng cao hiệu suất của các lò hơi dùng than bột và có thể áp dụng cho các lò hơi khác dùng chế độ đốt tầng sôi 1-3%. Điều này cũng tương ứng với việc chúng ta có thể tiết kiệm được 1-3% nguồn than để sử dụng cho các nồi hơi của các nhà máy nhiệt điện. Tính nhanh, hiện nay các nhà máy đốt than của Việt Nam dùng hết khoảng 33 triệu tấn than/năm. Nếu đốt than trộn ta nâng được hiệu suất lò hơi ít nhất lên 1% thì có thể tiết kiệm được 330.000 tấn than.

Hiện nay cơ chế các nhà máy điện cho phép tự chủ, nên việc các nhà máy thích ứng nhanh với việc chuyển đổi sang đốt than trộn, điều này sẽ tạo ra môi trường cạnh tranh lành mạnh, giúp giảm giá sản xuất điện. Mặt khác, khi kết quả này được áp dụng đại trà cho tất cả các nhà máy nhiệt điện than của nước ta, có thể tiết kiệm được khối lượng than tương đối lớn, mang lại hiệu quả kinh tế và phù hợp với bối cảnh nước ta đang phải nhập khẩu than và giá than nhập khẩu đang thấp hơn giá than nội địa.

Thời gian gần đây, một loạt các nhà máy nhiệt điện đốt than được xây dựng, tạo thêm nguồn năng lượng cho phát triển kinh tế nước ta. Cũng theo ý kiến của PGS.TS Hà Mạnh Thư, trước hết cần giải quyết cho được bài toán trộn than, kể cả bằng lý thuyết và thực nghiệm, mới có thể mang lại hiệu quả cho nền kinh tế. Kết quả nghiên cứu cũng mở ra một hướng mới, đó là sự kết hợp giữa các nhà khoa học với các cơ quan quản lý Nhà nước, như Bộ Khoa học và Công nghệ, tiếp tục nghiên cứu mô phỏng quá trình cháy ở trong lò hơi đối với từng loại than.

Bên cạnh đó, các nhà máy nhiệt điện có thể ứng dụng sơ bộ các kết quả nghiên cứu của PGS. Trương Duy Nghĩa với tỷ lệ phối trộn than là 20-30%, tùy vào từng thiết bị. Tỷ lệ này không đòi hỏi phải thay đổi cấu hình buồng đốt và vòi đốt. Vì vậy, các nhà máy điện cũ của nước ta phần lớn có xuất xứ từ Liên Xô cũ và Trung Quốc có thể ứng dụng. Với đội ngũ kỹ sư vận hành có tay nghề cao tại các nhà máy nhiệt điện, thử nghiệm phối trộn than chắc chắn sẽ sớm được ứng dụng trong ngành năng lượng.