(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

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
Tơi xin cam đoan đây là cơng 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 tơi 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 cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Học viên
Vũ Tất Đạt


ii

LỜI CẢM ƠN
Với lịng 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 tơi trong quá trình thực
hiện luận văn, đồng thời tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tơi sớm hồn
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 hồn thành chương trình học tập trong thời gian qua.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban giám hiệu nhà trường cùng
tồn thể các Thầy, Cơ giáo trong lớp 25B1-Khoa học Mơi 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, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành và sâu sắc đối với gia
đình, nguồn động lực chính để tơi có sức mạnh vượt qua mọi khó khăn trong
suốt q trình học tập và thực hiện luận văn này. Các anh, chị, em, bạn bè đã
luôn động viên, khuyến khích và giúp đỡ tơi trong suốt q trình học tập.
Dù đã rất cố gắng hồn thành luận văn bằng tất cả lịng nhiệt tình và tâm
huyết, song chắc chắn khơng tránh khỏi những thiếu sót, tơi 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 ................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ii
MỤC LỤC.............................................................................................................iii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................ v
DANH MỤC BẢNG ...........................................................................................viii
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................... x
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ...................................... 5
1.1 Những nghiên cứu về phát thải thủy ngân trong nhiệt điện than trên thế giới và
tại Việt Nam ............................................................................................................ 5
1.1.1 Những nghiên cứu trên thế giới: ................................................................. 5
1.1.2. Những nghiên cứu tại Việt Nam ................................................................ 7
1.2 Hiện trạng phân bố và khai thác than tại Việt Nam ............................................ 9
1.2.1 Hiện trạng phân bố các mỏ than .................................................................. 9
1.2.2. Nhu cầu sử dụng than cho ngành điện ...................................................... 12
1.2.3. Công nghệ đốt, sử dụng than và cơng nghệ kiểm sốt khí thải tại các nhà
máy nhiệt điện hiện nay..................................................................................... 13
1.3. Hiện trạng phát triển nhiệt điện đốt than của Việt Nam ................................... 19
1.3.1. Các nhà máy nhiệt điện đốt than đã được lắp đặt ..................................... 20
1.3.2. Kế hoạch xây dựng các nhà máy nhiệt điện theo Quy hoạch .................... 26
Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................... 29

2.1. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu ................................................. 29
2.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 29
2.2.1 Phương pháp kế thừa, thu thập số liệu , kết quả nghiên cứu: ..................... 29
2.2.2. Phương pháp đánh giá mức độ phát thải thủy ngân .................................. 30
2.2.3. Thu thập và phân tích mẫu than tại các mỏ .............................................. 31
2.2.4. Phương pháp và thiết bị quan trắc thủy ngân trong khí thải ...................... 32
2.2.5. Lựa chọn các nhà máy nhiệt điện sử dụng than để quan trắc .................... 36
Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................. 40


iv

3.1. Hiện trạng hoạt động của các nhà máy nhiệt điện: .......................................... 40
3.1.1. Nhiệt điện Quảng Ninh: ........................................................................... 40
3.1.2. Nhiệt điện Phả Lại: .................................................................................. 41
3.1.3. Nhiệt điện Ninh Bình:.............................................................................. 42
3.2. Mức độ phát thải Thủy ngân của các nhà máy Nhiệt điện: .............................. 43
3.2.1. Xác định hàm lượng Thủy ngân trong than dùng cho nhiệt điện .............. 43
3.2.2. Đánh giá mức độ phát thải thủy ngân tại 03 nhà máy nhiệt điện .............. 49
3.2.3. So sánh phát thải thủy ngân với các nhà máy khác trên thế giới ............... 53
3.3. Hiệu quả giảm phát thải thủy ngân của các nhà máy nhiệt điện ....................... 57
3.3.1 Hiệu quả giảm phát thải thủy ngân của 03 nhà máy nhiệt điện .................. 57
3.3.2. Đánh giá hiệu quả giảm phát thải thủy ngân theo kế hoạch phát triển ngành
điện ................................................................................................................... 62
3.4 Đề xuất một số giải pháp để kiếm soát phát thải thủy ngân .............................. 65
3.4.1 Đề xuất một số giải pháp kỹ thuật kiểm soát phát thải thủy ngân .............. 65
3.4.2 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 sốt khí thải

BAT/BEP

Kỹ thuật tốt nhất hiện có và Kinh nghiệm tốt nhất về
mơi 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 cơng 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 ngun và Mơi 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/QĐTTg 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 đồn dầu khí Việt Nam

QA/QC

Đảm bảo chất lượng và kiểm sốt chất lượng

UNEP

Chương trình Mơi trường Liên Hiệp Quốc

VEA

Tổng cục Mơi trường

Vinachemia

Tập đồn hóa chất

Vinacomin

Tập đồn Cơng nghiệp Than - Khoáng sản Việt nam


viii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Hiện trạng và phân bố than đá của Việt Nam (Đơn vị: 1000 tấn).. 11
Bảng 1.2. Khối lượng than nguyên khai được khai thác qua các năm ........... 12
Bảng 1.3. Nhu cầu than cho ngành nhiệt điện đến năm 2020 và 2030 .......... 13
Bảng 1.4. Các nhà máy nhiệt điện và cơng nghệ xử lý khí thải ..................... 18

Bảng 1.5. Các dự án nhiệt điện đã đưa vào vận hành .................................... 20
Bảng 1.6. Các nhà máy nhiệt điện đang được xây dựng ............................... 24
Bảng 1.7. Các dự án nhiệt điện đang được triển khai xây dựng theo hình thức
BOT ............................................................................................................. 26
Bảng 1.8. Kế hoạch phát triển nhiệt điện than trong QHĐ VII (điều chỉnh).. 26
Bảng 1.9. Định hướng cơ cấu nguồn điện theo Quy hoạch điện VII (điều chỉnh) 27
Bảng 2.1. Các phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu ................................ 35
Bảng 2.2. Vị trí lấy mẫu tại 03 nhà máy nhiệt điện ....................................... 37
Bảng 2.3. Mẫu quan trắc thu thập và phân tích tại 03 nhà máy ..................... 39
Bảng 2.4. Lượng than tiêu thụ và tro, xỉ phát sinh của Nhiệt điện Quảng Ninh .41
Bảng 14. Đặc điểm than tại Nhiệt điện Phả Lại ............................................ 42
Bảng 15. lượng than sử dụng và tro, xỉ phát thải của Nhiệt điện Phả Lại ...... 42
Bảng 16. Khối lượng than tiêu thụ hàng năm của Nhiệt điện Ninh Bình....... 43
Bảng 17. Hàm lượng trung bình của thủy ngân trong than tại các mỏ ........... 43
Bảng 18. So sánh hàm lượng Hg trong than tại Việt Nam và một số nước ... 45
Bảng 19. 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 .. 50
Bảng 21. 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 .............................................. 52
Bảng 23. So sánh nồng độ thủy ngân (Hg) trong than đầu vào và các thành
phần chất thải của một số nhà máy nhiệt điện ............................................... 54
Bảng 3.1. Thủy ngân trung bình trong than đầu vào (Anthracite) của Việt
Nam ............................................................................................................. 58


ix

Bảng 3.2. Các thành phần mơi trường có khả năng tiếp nhận phát thải Hg ... 58
Bảng 3.3. Khả năng xử lý thủy ngân ước tính của các hệ thống xử lý khí thải ...59
Bảng 3.4. Ước tính phát thải thủy ngân của 03 nhà máy nhiệt điện sử dụng

than năm 2014 (phương pháp UNEP Hg toolkit) .......................................... 61
Bảng 3.5. Tổng công suất các nhà máy nhiệt điện than theo Quy hoạch ngành
điện VII (điều chỉnh) đến năm 2020 và 2030................................................ 62
Bảng 3.6. Ước tính phát thải thủy ngân của nhiệt điện đến năm 2030 .......... 63
Bảng 3.7. So sánh hiệu quả xử lý thủy ngân giữa các hệ thống kiểm sốt ơ
nhiễm ........................................................................................................... 70
Bảng 3.8. Ước tính khả năng giảm thiểu phát thải thủy ngân qua các giai đoạn 72


x

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Hệ thống quan trắc phát thải thuy ngân khu vực Châu Âu .............. 5
Hình 1.2. Tỷ lệ phát thải thủy ngân của các ngành công nghiệp ..................... 6
Hình 1.3. Bản đồ phân bố mỏ than tại Việt Nam .......................................... 10
Hình 1.4. Cơng nghệ đốt than phun (PC) ...................................................... 14
Hình 1.5. Cơng nghệ đốt than tầng sơi (CFB) ............................................... 15
Hình 1.6. Tổng lượng phát thải thực tế từ nhiệt điện do Viện Năng lượng công
bố trong năm 2010 ....................................................................................... 16
Hình 1.7. Hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP) .................................................. 17
Hình 1.8. Hệ thống khử lưu huỳnh dạng ướt (FGDw) .................................. 18
Hình 1.9. Bản đồ phân bố các nhà máy điện khu vực miền Bắc ................... 22
Hình 1.10. Bản đồ phân bố các nhà máy điện khu vực miền Trung .............. 23
Hình 1.11. Bản đồ phân bố các nhà máy điện khu vực miền Nam ................ 24
Hình 2.1. Phương pháp đánh giá phát thải thủy ngân trong quá trình nghiên
cứu ............................................................................................................... 30
Hình 2.2. Bản đồ các mỏ than đã tiến hành lấy mẫu ..................................... 31
Hình 2.3. Thiết bị lấy mẫu khí thải thủy ngân ............................................... 32
Hình 2.4. Thiết bị phân tích thủy ngân của Ohio Lumex .............................. 34
Hình 2.5. Hóa chất phục vụ phân tích (Na2CO3 và than hoạt tính) ................ 34

Hình 2.6. Thiết bị lấy mẫu bụi trong khí thải ống khói ................................. 35
Hình 2.7. Vị trí lấy mẫu thủy ngân trong khí thải tại một số nhà máy ........... 38
Hình 3.1. 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 .44

Hình 3.3. Kết quả phân tích Hg trong than đầu vào tại một số nhà máy nhiệt
điện .............................................................................................................. 48
Hình 3.4. Giá trị RPD (%) của các mẫu so sánh liên phòng tại 05 mỏ than .. 49
Hình 3.5. Kết quả thủy ngân trong khí thải tại 3 nhà máy (µg/Nm3) ............. 52


xi

Hình 3.6. Mối liên hệ giữa UBC và hiệu suất thu giữ thủy ngân ................... 55
Hình 3.7. Ước tính phát thải thủy ngân theo UNEP Toolkit level 2 .............. 57
Hình 3.8. So sánh phát thải Hg từ nhiệt điện của Việt Nam với một số nước 64
Hình 3.9. Hiệu quả giảm thiểu thủy ngân nguyên tố trong việc bổ sung
Halogen ........................................................................................................ 69
Hình 3.10. Mức độ giảm phát thải Hg khi áp dụng các giải pháp kỹ thuật .... 74

1

MỞ ĐẦU
I. Sự ần thiết nghiên ứu ủ

ề tài uận văn

Trong những năm gần đây, theo một số nghiên cứu của Chương trình
mơi trường Liên hợp quốc, phát thải thủy ngân từ các nhà máy nhiệt điện là
một chủ đề ngày càng được quan tâm nhiều hơn của nhiều quốc gia trên thế
giới vì những đặc tính về độc tính, khả năng khó phân hủy, di truyển với
khoảng cách xa trong khí quyển. Đồng thời, thủy ngân là kim loại nặng có
khả năng tích lũy sinh học và đi vào chuỗi thức ăn. Khi thải vào mơi trường,
thủy ngân có nguy cơ rất cao gây ơ nhiễm đất, khơng khí, nguồn nước mặt và
nước ngầm và có những tác động rất xấu tới sức khỏe con người.
Thủy ngân phát thải từ các nhà máy điện sử dụng than có dạng nguyên tố
và tồn tại tự nhiên trong trong than. Thông thường, nồng độ thủy ngân có
trong than với hàng chục ppt. Việc sử dụng lượng lớn than để phát điện tại
nhiều quốc gia trong thời gian gần đây khi nhu cầu về năng lượng tăng cao
làm cho thủy ngân có khả năng phát thải ở cấp độ tồn cầu.
Q trình cơng nghiệp hố, hiện đại hố đất nước trong khoảng 20 năm
qua ở nước ta đã đẩy mạnh phát triển kinh tế - xã hội, nâng cao đáng kể mức
sống của nhân dân. Nhưng cùng với đó là sự gia tăng rất nhanh các nguồn
phát thải các chất ô nhiễm mơi trường nước, mơi trường khơng khí và chất
thải rắn, làm cho chất lượng môi trường xung quanh ngày càng suy giảm, ảnh
hưởng rất lớn đến sức khỏe cộng đồng và ảnh hưởng tiêu cực ngay cả đối với
quá trình phát triển kinh tế - xã hội của nước ta. Nhu cầu lớn về năng lượng
nói chung, điện năng nói riêng đặc biệt trong thời kỳ cơng nghiệp hố, hiện
đại hoá đất nước sẽ là động lực gia tăng mạnh số lượng các dự án nhiệt điện

sử dụng than.
Việt Nam là một nước có nguồn nguyên liệu than khá dồi dào, bao gồm
than atracite là loại nguyên liệu chủ yếu dùng cho ngành nhiệt điện. Theo Quy


2

hoạch phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2020, có xét triển vọng đến
năm 2030, tính đến tháng 12 năm 2015, tổng trữ lượng và tài nguyên than của
Việt Nam vào khoảng 48,88 tỷ tấn bao gồm 2,26 tỷ tấn trữ lượng, bao gồm bể
than Đông Bắc khoảng 2,21 tỷ tấn và các mỏ than tại địa phương khoảng 41,7
triệu tấn.
Nhiệt điện đốt than ở Việt Nam có vai trò quan trọng trong cơ cấu sản
xuất điện năng. Ưu thế cơ bản của nhiệt điện đốt than là giá than ổn định và
có thể cạnh tranh với các nguồn nhiên liệu khác. Theo một số nghiên cứu cho
thấy, sau thủy điện, nhiệt điện than cho giá thành điện thấp nhất (7 cent/kWh),
vốn đầu tư không quá cao (thấp hơn thủy điện, điện mặt trời...), khả năng huy
động công suất lớn (6.500- 7.500 giờ/năm) nên sản lượng điện phát ra lớn,
không lệ thuộc vào địa điểm đặt nhà máy, thời gian xây dựng khơng q lâu
(3 năm). Vì những ưu điểm này mà trong những năm gần đây nhiệt điện sử
dụng than đã và đang chiếm tỷ trọng lớn trong tổng tỷ lệ phát điện của toàn
ngành điện. Theo Báo cáo Nhiệt điện than trong quy hoạch ngành điện VII
(điều chỉnh) của Hiệp hội năng lượng Việt Nam (VESC), năm 2016 tỷ lệ phát
nhiệt điện than đang chiếm tới 34,37%, với tổng công suất các nhà máy nhiệt
điện than đạt 13.483MW. Nếu năm 2010 tổng công suất nhiệt điện than là
17,6% thì đến cuối năm 2015 Việt Nam đã có 13.000MW nhiệt điện, chiếm
38,4%. Tốc độ tăng trưởng của nhiệt điện than từ năm 2000 - 2015 là 17%,
sản xuất tới 80 tỷ kWh/năm.
Cũng theo báo cáo của VESC, tính đến năm 2030 sau khi Thủ tướng
Chính phủ phê duyệt đề án điều chỉnh Quy hoạch điện VII (điều chỉnh), Việt

Nam sẽ có khoảng 64 dự án nhiệt điện với tổng công suất 56.325 MW. Đến
năm 2020, công suất nhiệt điện than tăng từ 33,4% lên 42,7% tổng công suất
nguồn. Mặc dù đã giảm 5,3% so với Quy hoạch điện VII, nhưng nhiệt điện
than trong Quy hoạch điều chỉnh vẫn chiếm tỉ trọng đáng kể. Nhiều tổ chức cơ
quan tư vấn trong ngoài nước đã đề xuất giảm mạnh nguồn nhiệt điện than


3

song với Quyết định 428/QĐ-TTg ban hành ngày 18/3/2016 vừa qua nhận thấy
đến năm 2030 nguồn nhiệt điện than vẫn cịn đóng vai trị quan trọng của Hệ
thống điện quốc gia.
Hiện nay, nước ta có khoảng 20 nhà máy nhiệt điện than (khơng tính một
số nhà máy nhiệt điện nhỏ với công suất dưới 100MW) đang vận hành với
lượng tro xỉ, thạch cao thải ra hơn 15,7 triệu tấn/năm. Ngoài ra, trong quá trình
vận hành các nhà máy nhiệt điện than đã thải ra một khối lượng rất lớn các chất
ô nhiễm khác như SOx, NOx, bụi và nước thải từ q trình làm mát thiết bị và
xử lý khí thải.
Ở Việt Nam các nhà máy nhiệt điện đốt than đều sử dụng thiết bị lọc bụi
tĩnh điện để xử lý bụi. Bên cạnh đó, cơng tác xử lý khí SO 2 và NOx ở các nhà
máy nhiệt điện than chiếm tỷ lệ nhỏ và phương pháp chủ yếu là hấp thụ dùng
dung dịch đá vôi. Đặc biệt, tại một số nhà máy với công nghệ cũ (Phả Lại 1,
Ninh Bình) và một số nhà máy sử dụng cơng nghệ đốt than tầng sôi Đông
Triều, Cẩm Phả, Cao Ngạn) thiếu các hệ thống xử lý lưu huỳnh trong khí thải
dẫn đến nguy cơ ơ nhiễm khơng khí rất cao. Đồng thời, theo Công ước
Minamata về thủy ngân mà Việt Nam là một trong 114 nước thành viên, nhiệt
điện sử dụng than là một trong những nguồn phát thải thủy ngân với khối
lượng lớn vào mơi trường khơng khí.
Như vậy, để đồng thời đảm bảo mục tiêu phát triển năng lượng để phục
vụ q trình cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa, đồng thời đảm bảo mục tiêu về

bảo vệ môi trường, phát triển bền vững, việc tăng cường công tác kiểm sốt ơ
nhiễm và phịng ngừa ứng phó các sự cố về môi trường đối với ngành công
nghiệp nhiệt điện than đang được đặt ra cấp thiết.
Nhận thức rõ tầm quan trọng và tính cấp thiết của việc nghiên cứu này,
tác giả đã lựa chọn luận văn với 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 trong công nghệ đốt than phun - PC


4

(Pulveresed combustion) tại Việt Nam”.
II Mụ tiêu ủ

ề tài

- Mục tiêu tổng quát: Tăng cường hiệu quả về kiểm soát ô nhiễm môi
trường do phát thải Thủy ngân từ các nhà máy nhiệt điện sử dụng than
Antraxit tại Việt Nam để thực hiện tốt công tác bảo vệ môi trường và đảm bảo
phát triển bền vững.
- Mục tiêu cụ thể:
+ Nghiên cứu, đánh giá mức độ phát thải Thủy ngân trên cơ sở một số
nhà máy nhiệt điện sử dụng than Antraxit.
+ Nghiên cứu, đề xuất một số giải pháp kỹ thuật để giảm thiểu, kiểm soát
phát thải Thủy ngân từ các nhà máy nhiệt điện sử dụng than Antraxit bằng
công nghệ đốt than phun.
III Nội dung nghiên ứu
- Các nội dung nghiên cứu:
+ Nghiên cứu thực trạng hoạt động của các nhà máy nhiệt điện ở Việt
Nam.

+ Đánh giá mức độ phát thải Thủy ngân của các nhà máy nhiệt điện.
+ Đánh giá hiệu quả của các biện pháp kỹ thuật giảm thiểu phát thải
Thủy ngân tại các nhà máy nhiệt điện.
+ Đề xuất giải pháp kỹ thuật giảm thiểu phát thải Thủy ngân trong khí
thải của các nhà máy nhiệt điện ở Việt Nam.


5

Chƣơng 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Những nghiên ứu về ph t thải thủ ng n trong nhiệt iện th n trên
thế giới và t i Việt N
1.1.1 Những nghiên cứu trên thế giới:
Từ cuối những năm 1970, hiện tượng ô nhiễm Thủy ngân trên thế giới
được phát hiện và bùng nổ thành những thảm họa môi trường nghiêm trọng.
Vì vậy, nhiều chương trình quan trắc ơ nhiễm Thủy ngân đã được thực hiện
trên thế giới, trong đó phải kể đến Chương trình quan trắc của Mỹ, Chương
trình quan trắc của Cộng đồng Châu Âu – Canada (Chương trình quan trắc ơ
nhiễm khơng khí tầm xa), Chương trình quan trắc của một số nước Đơng Á và
Chương trình quan trắc ơ nhiễm Thủy ngân tồn cầu của UNEP.

Hình 1.1 Hệ thống qu n trắ ph t thải thu ng n khu vự Ch u Âu
Nguồn: UNEP, 2016

Theo báo cáo của UNEP về đánh giá phát thải thủy ngân toàn cầu năm
2018 (Global Mercury Assessment 2018), cho thấy các hoạt động của con
người đã làm tăng hàm lượng Thủy ngân trong khí quyển lên 3 lần so với thời
kỳ tiền cơng nghiệp. Có thể nói, đến nay ơ nhiễm Thủy ngân đã trở thành một
vấn nạn mang tính tồn cầu, xuất hiện tại nhiều nước như Tanzania, Philippin,

6

Indonexia, Trung Quốc, Brazin, Mỹ, Canada…

Hình 1.2 Tỷ ệ ph t thải thủ ng n ủ

ngành ông nghiệp

Nguồn: Global Mercury Assessment 2018

Cũng theo báo cáo này, xu thế phát thải thủy ngân giữa các khu vực trên
toàn cầu đến năm 2015 khơng có sự thay đổi nhiều so với năm 2010. Phần lớn
khối lượng thủy ngân phát thải ra môi trường tại khu vực Châu Á (với tỷ lệ
49%, trong đó 39% ở Đơng và Đơng Nam Á), tiếp theo là Nam Mỹ (18%) và
châu Phi (16%). Đáng chú ý là các ngành công nghiệp đốt, sử dụng than đang
là lĩnh vực chiếm tỷ lệ phát thải cao tại nhiều khu vực như Bắc Mỹ (60%),
Châu Âu (50%) và Úc, New Zealand (37%). Cũng theo Báo cáo này, trong
năm 2015, phát thải các ngành công nghiệp đốt than chiếm tỷ lệ khoảng 21%
tổng phát thải thủy ngân toàn cầu (khoảng 1480 tấn). Ước tính phát thải thủy
ngân từ các ngành cơng nghiệp tồn cầu trong năm 2015 được thể hiện tại
Hình sau.
Theo báo cáo kỹ thuật về phát thải thủy ngân của UNEP (Technical
Background report to the Global Atmospheric Mercury Assessment, 2018),
hiện nay, hầu hết các nhà máy nhiệt điện sử dụng than trên thế giới thường sử
dụng các công nghệ lọc bụi tĩnh điện dạng khô và hệ thống khử lưu huỳnh


7

dạng ướt (FGDw) để xử lý bụi và một số chất độc hại trong khí thải (SOx,
CO2). Đối với việc xử lý NOx, tại một số nhà máy tại các nước tiên tiến
thường áp dụng hệ thống tiếp xúc có sử dụng xúc tác NH3 (SCR) để xử lý. Hệ
thống này khi kết hợp với hệ thống FGD sẽ đạt hiệu quả rất cao trong việc xử
lý một số thành phần độc hại trong khí thải nhiệt điện than, bao gồn cả thủy
ngân (Hg). Theo báo cáo kỹ thuật về , việc áp dụng hệ thống FGDw sẽ góp
phần giảm thiểu thủy ngân phát thải trong khơng khí từ 30-50%.
Ngồi ra, một số hệ thống lọc bụi tĩnh điện dạng ướt (wet ESP) trong các nhà
máy nhiệt điện sử dụng cơng nghệ khí hóa than do những u cầu khắt khe về cơng
nghệ sản xuất cũng như an tồn về cháy nổ, Tuy nhiên, cơng nghệ này có giá thành
rất cao và chi phí vận hành lớn nên khơng được áp dụng rộng rãi. Bên cạnh đó, một
số nước tiên tiến (Mỹ, Nhật bản, Nga,…) đã áp dụng hệ thống khử lưu huỳnh dạng
khô (dry FGD) để xử lý SOx trong khí thải. Việc áp dụng hệ thống này giúp các nhà
máy tiết giảm được lượng bùn thải hình thành sau quá trình xử lý, đồng thời cho hiệu
suất xử lý cao và triêt để hơn hệ thống khử lưu huỳnh dạng ướt. Theo báo cáo kỹ
thuật về phát thải thủy ngân của UNEP (Technical Background report to the Global
Atmospheric Mercury Assessment, 2018), trong trường hợp kết hợp giữa hai hệ
thống ESP và FGD sẽ tăng hiệu quả xử lý khí thải và giảm thiểu phát thải thủy ngân
vào khơng khí lên tới 95%.
Bên cạnh việc xử lý các thành phần cơ bản trong khí thải các nhà máy
nhiệt điện, một số phương pháp rửa than đầu vào và bổ sung chất hấp thụ
trong quá trình đốt để tăng khả năng xử lý một số chất độc hại (Hg, As,…)
trong khí thải cũng đã và đang được áp dụng tại nhiều nhà máy nhiệt điện
than của Nga, Mỹ.
1.1.2. Những nghiên cứu tại Việt Nam
Hiện nay, những nghiên cứu ở nước ta về phát thải thủy ngân từ các
ngành công nghiệp là rất ít, một phần do đây là vấn đề mới (Việt Nam bắt đầu
tham gia Công ước Minamata từ năm 2016). Đồng thời, do chi phí quan trắc,

8

phân tích và đánh giá khá tốn kém và chưa có nhiều thiết bị tiên tiến nên việc
triển khai các cơng trình nghiên cứu trên quy mơ lớn là rất hạn chế. Hầu hết
các nghiên cứu hiện nay về kiểm sốt ơ nhiễm từ các ngành nhiệt điện than,
luyện kim chỉ tập trung vào phát thải tro xỉ, khí thải CO 2 và một số khí nhà
kính.
Trong năm 2009-2010, một số nghiên cứu của Cục bảo vệ môi trường Việt
Nam về phát thải thủy ngân từ một số ngành công ngiệp (luyện kim, xi măng,
nhiệt điện) theo phương pháp ước tính phát thải thủy ngân của UNEP (trên cơ sở
tổng sản lượng sản phẩm) cho thấy: ngày sản xuất xi măng phát thải khoảng
1.469,757kg thủy ngân/năm; ngành nhiệt điện phát thải khoảng 3.247,56 kg/11
năm.
Theo báo cáo Điều tra thủy ngân quốc gia (Vinachemia, 2016), tổng
lượng Hg ước tính phát thải vào khơng khí từ hoạt động của các nhà máy
nhiệt điện sử dụng than trong năm 2014 của Việt Nam vào khoảng 3.484
kg/năm và đối với các hoạt động đốt khác có sử dụng than đá là khoảng 1.413
kg/năm. Số liệu phát thải trên được ước tính dựa trên lượng than tiêu thụ năm
2014 vào khoảng 26,4 triệu tấn/năm và chưa tính đến khả năng giảm phát thải
Hg từ các thiết bị xử lý khí thải hiện có của các nhà máy nhiệt điện.
Theo báo cáo của Hiệp hội năng lượng Việt Nam (VASC, 2016), hiện
nay, hầu hết các nhà máy nhiệt điện than sử dụng công nghệ đốt than phun ở
nước ta chủ yếu sử dụng hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP) và hệ thống khử lưu
huỳnh (FGDw) dang ướt để xử lý khí thải trước khi thải ra môi trường với
hiệu suất xử lý bụi của các nhà máy đều đạt trên 95%. Hiện nay, chỉ có 02 nhà
máy với công nghệ cũ nên không lắp đặt hệ thống xử lý lưu huỳnh (FGD) là
Phả Lại I và Ninh Bình, các nhà máy cịn lại đều đã lắp đặt hệ thống FGD
dạng ướt với phương pháp chủ yếu là hấp thụ dùng dung dịch đá vôi.
Đối với các nhà máy sử dụng công nghệ đốt than tầng sơi, việc xử lý

SOx trong khí thải được áp dụng công nghệ bổ sung đá vôi trực tiếp vào


9

buồng đốt. Tuy nhiên, theo đánh giá của một số nhà khoa học thì phương
pháp này cho hiệu quả khơng cao do khí thải sau q trình đốt khơng phản
ứng được triệt để với đá vôi được bổ sung. Đối với việc xử lý các thành phần
độc hại khác, đặc biệt là thủy ngân trong khí thải thì hiện nay chưa có cơng
nghệ nào được áp dụng.
1.2 Hiện tr ng ph n ố và kh i th

th n t i Việt N

1.2.1 Hiện trạng phân bố các mỏ than
Theo Quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2020, có xét
triển vọng đến năm 2030 (CIDP), tính đến tháng 12 năm 2015, tổng trữ lượng
và tài nguyên than của Việt Nam vào khoảng 48,88 tỷ tấn bao gồm 2,26 tỷ tấn
trữ lượng, trong đó bể than Đơng Bắc khoảng 2,21 tỷ tấn và các mỏ than tại
địa phương khoảng 41,7 triệu tấn.
Theo Báo cáo CIDP, tổng tài nguyên than của Việt Nam đã thăm dị
tính đến thời điểm 31 tháng 12 năm 2015 là khoảng 46,6 tỷ tấn, bao gồm: bể
than Đơng Bắc có tổng lượng tài ngun vào khoảng 4 tỷ tấn; bể than Sông
Hồng khoảng 42 tỷ tấn; các mỏ địa phương quản lý là khoảng 164 ngàn tấn và
các mỏ than bùn là 336 ngàn tấn. Trong đó tổng tài ngun có mức độ thăm
dị chắc chắn và tin cậy là 1,2 tỷ tấn và tổng tài nguyên dự tính và dự báo là
45,2 tỷ tấn. Vị trí các mỏ than được thể hiện tại Hình 1.3.


10

Hình 1.3. Bản ồ phân bố m than t i Việt Nam
Nguồn: ATLAT Việt Nam, năm 2006

Theo Báo cáo CIDP, tổng hợp trữ lượng than tại các khu vực của Việt
Nam được thể hiện trong Bảng 1.1 dưới đây:


11

Bảng 1.1 Hiện tr ng và ph n ố th n

ủ Việt N

(Đơn vị: 1000 tấn)

Khu vự

Tổng số

Trữ ƣ ng

Tài nguyên

Bể than Đông Bắc

6.287.077

2.218.617

4.068.460

Bể than Đồng bằng Sông Hồng 42.010.804

42.010.804

Nội địa (Vinacomin quản lý)

206.255

Than địa phương

37.434

37.434

Than bùn

336.382

336.382

Tổng cộng

48.877.952

41.741

2.260.358

164.514

46.617.594

Thực tế cho thấy, có 2 hình thức khai thác than chính đang được thực
hiện: lộ thiên và hầm lò, bao gồm 24 mỏ lộ thiên và 49 mỏ hầm lò, được phân
bố chủ yếu tại tỉnh Quảng Ninh, phía Bắc Việt Nam, với tỷ lệ 50/50 và tỷ lệ
khai thác than hầm lò tăng lên từ năm 2014 đến 2020 sẽ chiếm tỷ lệ hơn 70%
tổng sản lượng than.
Hiện nay, các mỏ khai thác than lộ thiên ln đóng vai trị chủ đạo trong
việc đáp ứng sản lượng của ngành than. Theo Báo cáo CIDP, sản lượng khai
thác lộ thiên trong những năm gần đây chiếm khoảng 55 - 65% tổng sản
lượng than khai thác của toàn ngành. Ngành than của Việt Nam có 5 mỏ lộ
thiên lớn sản xuất với cơng suất trên 2 triệu tấn/năm (Cao Sơn, Cọc 6, Đèo
Nai, Hà Tu, Núi Béo), 15 mỏ lộ thiên vừa và cơng trường lộ thiên (thuộc các
Cơng ty than hầm lị quản lý) sản xuất với công suất từ 100-1.000 ngàn
tấn/năm và một số điểm khai thác mỏ nhỏ, lộ vỉa với sản lượng khai thác nhỏ
hơn 100 ngàn tấn/năm.
Toàn ngành than hiện có trên 30 mỏ hầm lị đang hoạt động, trong đó 10
mỏ có sản lượng khai thác lớn từ 1,0 triệu tấn/năm trở lên bao gồm: Mạo Khê,
Nam Mẫu, Vàng Danh, Hồng Thái, Hà Lầm, Ngã Hai (Quang Hanh), Khe
Chàm, Khe Tam (Dương Huy), Lộ Trí (Thống Nhất) và mỏ Mông Dương.


12

Các mỏ cịn lại là mỏ trung bình có sản lượng khai thác từ 0,5 ÷ 1,0 triệu
tấn/năm hoặc mỏ nhỏ (sản lượng < 0,5 triệu tấn/năm) như: Bắc Cọc Sáu, Tây
Bắc Khe Chàm, mỏ Đồng Vông-Uông Thượng, Tây bắc Ngã Hai,…Ngồi ra,
có một số mỏ tại một số địa phương với diện tích khai trường hẹp, trữ lượng ít

nên khơng có điều kiện để phát triển sản lượng và cơ giới hố dây chuyền
cơng nghệ. Khối lượng than khai thác qua các năm được tổng hợp tại Bảng
1.2 dưới đây.
Bảng 1.2 Khối ƣ ng th n ngu ên kh i ƣ
TT D nh
1
2

ụ

Khai thác lộ
thiên
Khai thác
hầm lò
Tổng than
nguyên khai

Đơn
vị
Triệu
tấn
Triệu

kh i th

qu

nă

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

12,98 17,33 22,06 26,10 26,78 25,33 25,76 26,52

ộng
182,86

17,6 18,17 20,44

116,32

Triệu 19,79 27,11 34,54 40,81 43,11 42,93 43,93 46,96

299,18

tấn

6,81 9,78 12,48 14,71 16,3

Tổng

tấn
Nguồn: Vinacomin, 2011

Theo Quy hoạch phát triển ngành than đã được Thủ tướng Chính phủ
phê duyệt tại Quyết định số 403/2016/QĐ-TTg ngày 14/03/2016 cho thấy
định hướng quy hoạch và phát triển ngành than đến năm 2030, cụ thể:
- Năm 2020: 47 - 50 triệu tấn.
- Năm 2025: 51- 54 triệu tấn.
- Năm 2030: 55 - 57 triệu tấn.
Đánh giá chung về hiện trạng ngành khai thác, chế biến than cho thấy:
Trong 10 năm qua (kể từ 2001) sản lượng khai thác than của toàn ngành đều

gia tăng đáng kể (năm 2003 là 19,8 triệu tấn; 2010 đạt 46,96 triệu tấn).
1.2.2. Nhu cầu sử dụng than cho ngành điện
Thực tế những năm qua, nhu cầu than cho ngành điện chiếm tỷ lệ cao


13

trong tổng số nhu cầu than tiêu thụ nội địa, cụ thể: năm 2005 là 30,8%; năm
2006 là 34,1%; năm 2007 là 33,5%; năm 2008 là 33,5% và 2009 là 32,4%.
Theo CIDP, dự báo nhu cầu than cho ngành nhiệt điện đến năm 2020 là
khoảng 64,1 triệu tấn và đến năm 2030 sẽ là khoảng 131,1 triệu tấn.
Theo QHĐ-VII (điều chỉnh), Chính phủ có chủ trương ưu tiên sử dụng than
trong nước cho các nhà máy nhiệt điện khu vực miền Bắc. Trong đó, mục tiêu
phát triển tổng cơng suất của các nhà máy nhiệt điện đến năm 2020 và 2030
được trình bày tại Bảng 1.3.
Bảng 1.3 Nhu ầu th n ho ngành nhiệt iện ến nă
Mụ tiêu
Tổng công suất (MW)
Tổng lượng than tiêu thụ (Triệu tấn)

2020 và 2030

2020

2025

2030

26.000

47.600

55.300

63

95

129

Nguồn: Đề án Quy hoạch ngành điện -VII (điều chỉnh)

Do nguồn than sản xuất trong nước hạn chế, nên một số nhà máy nhiệt
điện tại các trung tâm điện lực như: Duyên Hải, Long Phú, Sông Hậu, Long
An v.v... sẽ tập trung sử dụng nguồn than nhập khẩu.
1.2.3. Công nghệ đốt, sử dụng than và cơng nghệ kiểm sốt khí thải tại các
nhà máy nhiệt điện hiện nay
1.2.3.1. Công nghệ đốt và các loại than hiện đang sử dụng tại các nhà máy
nhiệt điện
Nhiệt điện than là một trong số các nguồn phát điện chủ yếu của Việt
Nam, và đến nay, các nhà máy nhiệt điện trong nước đa số đều sử dụng nguồn
than anthracide nội địa. Bên cạnh việc đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia,
nhiệt điện than cũng tiềm ẩn nhiều vấn đề môi trường nếu không được quản lý
và kiểm sốt tốt các nguồn thải như khí thải, nước thải, chất thải rắn (xỉ và tro
bay). Cùng với việc phát hiện ra độc tính của Hg, việc nghiên cứu phát thải
Hg từ các nhà máy nhiệt điện đốt than được các nhà nghiên cứu trên thế giới
rất quan tâm, do Hg là thành phần xuất hiện trong nhiên liệu hóa thạch (đặc


14

biệt là than). Việt Nam cũng đã bước đầu tìm hiểu, đánh giá vấn đề này.
Hiện nay, nhiệt điện than của Việt Nam đang sử dụng phổ biến hai loại
công nghệ lị hơi là cơng nghệ lị than phun (PC) và cơng nghệ lị tầng sơi
tuần hồn (CFB). Tại Việt Nam, cơng nghệ lị PC vẫn là lựa chọn ưu thế cho
các nhà máy nhiệt điện đốt than trong tương lai.

Hình 1.4. Cơng nghệ ốt th n phun (PC)

Cơng nghệ lị PC là cơng nghệ đã rất phát triển và đang là nguồn sản
xuất điện năng chủ yếu trên thế giới. Than được nghiền mịn, thường sử dụng
than Antraxit (hoặc trộn giữa các loại than Antraxit với các cấp độ khác nhau)
với đặc điểm của than (chi tiết tại Phụ lục 4) tùy theo công nghệ đốt, thiết bị
chế tạo và được đốt cháy trong buồng lửa lò hơi. Nhiệt từ quá trình đốt cháy
sẽ gia nhiệt cho nước và hơi trong các dàn ống và thiết bị bố trí trong lị hơi.
Cơng nghệ này trong tương lai vẫn sẽ là một lựa chọn ưu thế cho các nhà máy
điện.
Lò hơi tầng sơi tuần hồn được phát triển từ những năm 70 của thế kỷ
trước. Sự khác biệt với công nghệ đốt than phun là than đốt trong lò tầng sơi
có kích thước lớn hơn (thường là than bitum) và được đốt cùng chất hấp thụ
lưu huỳnh (đá vôi) trong buồng lửa, hạt than được tuần hoàn trong buồng lửa
cho tới khi đủ nhỏ. Công nghệ này cho phép đốt các nhiên liệu xấu có chất