Nghiên cứu ứng dụng công nghệ lò siêu tới hạn cho các nhà máy nhiệt điện than để giảm phát thải khí nhà kính

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN





NGUYỄN THỊ THU HUYỀN




NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LÒ SIÊU TỚI HẠN CHO
CÁC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN ĐỂ GIẢM
PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC










Hà Nội - 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN




NGUYỄN THỊ THU HUYỀN


NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LÒ SIÊU TỚI HẠN
CHO CÁC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN ĐỂ GIẢM
PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Chuyên ngành: Khoa học Môi trƣờng
Mã số: 60.44.03.01

GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN KHOA HỌC



PGS.TS Lƣu Đức Hải




Hà Nội - 2014

Luận văn thạc sĩ khoa học - Khoa Môi trƣờng, Đại học KHTN

Nguyễn Thị Thu Huyền
iii


LỜI CẢM ƠN

Trên thực tế hầu hết thành công đều gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ ít
hay nhiều, trực tiếp hay gián tiếp của ngƣời khác. Là một cử nhân Môi trƣờng cách
đây hơn 10 năm và suốt hơn hai năm học cao học 2011-2013 tại Khoa Môi trƣờng
của trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại Học Quốc gia Hà Nội, tôi luôn ghi nhớ
và biết ơn các Thầy cô giáo trong khoa, những ngƣời đã dành tâm huyết và kiến
thức của mình truyền dạy và tận tình hƣớng dẫn, chỉ bảo cho những thế hệ học trò
nhƣ tôi trong quá trình học tập tại trƣờng cũng nhƣ giúp đỡ trong quá trình công tác
sau này.
Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi đến quý Thầy Cô ở Khoa Môi trƣờng của
trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, đặc biệt xin trân trọng cảm ơn PGS.TS. Lƣu
Đức Hải, ngƣời đã tận tình giúp đỡ và hƣớng dẫn tôi trong quá trình thực hiện luận
văn “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ lò siêu tới hạn cho các nhà máy nhiệt điện
than để giảm phát thải khí nhà kính”. Đồng thời, xin chân thành cảm ơn đến Ban
lãnh đạo Trung tâm Tƣ vấn Nhiệt điện, Điện Hạt nhân và Môi trƣờng cũng nhƣ Ban
lãnh đạo Viện Năng lƣợng nơi tôi công tác và gia đình tôi đã tạo điều kiện cho tôi
học tập và thực hiện nghiên cứu để hoàn thành luận văn này.
Kết quả nghiên cứu và luận văn này đƣợc thực hiện trong khoảng thời gian
gần 1 năm, xuất phát từ nhu cầu thực tế về tiết kiệm nhiên liệu, đổi mới công nghệ
và giảm phát thải KNK trong sản xuất nhằm góp phần giảm tác động do biến đổi
khí hậu. Đây là một hƣớng tiếp cận khá chuyên sâu và đặc thù, nên dù đã cố gắng
hoàn thành luận văn trong phạm vi và khả năng cho phép nhƣng chắc chắn không
tránh đƣợc những thiếu sót. Kính mong nhận đƣợc sự đóng góp quý báu của các
Thầy, Cô và các bạn.

Sau cùng, em xin kính chúc quý Thầy Cô trong Khoa Môi trƣờng của trƣờng
Đại học Khoa học Tự nhiên dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ
mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau.

Luận văn thạc sĩ khoa học - Khoa Môi trƣờng, Đại học KHTN

Nguyễn Thị Thu Huyền
iv

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN iii
MỤC LỤC iv
DANH MỤC BẢNG vi
DANH MỤC HÌNH vii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii
MỞ ĐẦU 1
1. Tính cần thiết của đề tài nghiên cứu 1
2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu 3
3. Nội dung nghiên cứu 3
Chƣơng 1 - TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4
1.1. TỔNG QUAN VỀ KHÍ NHÀ KÍNH 4
1.1.1. Thực trạng phát thải khí nhà kính trong lĩnh vực nhiệt điện 4
1.1.2. Khí nhà kính và tác động của biến đổi khí hậu 6
1.2. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN THAN 9
1.2.1. Hiện trạng công nghệ các nhà máy nhiệt điện than ở Việt Nam 9
1.2.2. Giới thiệu về công nghệ lò hơi siêu tới hạn 16
1.2.3. Tình hình sử dụng công nghệ lò hơi có thông số hơi siêu tới hạn trên Thế
giới 24
1.2.4. Định hƣớng phát triển các nhà máy nhiệt điện than ở Việt Nam 26

1.2.5. Những thách thức trong phát triển công nghệ SC tại Việt Nam 28
Chƣơng 2 - ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31
2.1. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 31
2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31
2.2.1. Phƣơng pháp điều tra, khảo sát thu thập thông tin 31
2.2.2. Phƣơng pháp chuyên gia 31
2.2.3. Phƣơng pháp kế thừa 32
2.2.4. Phƣơng pháp tính toán 33

Luận văn thạc sĩ khoa học - Khoa Môi trƣờng, Đại học KHTN

Nguyễn Thị Thu Huyền
v

2.2.5. Phƣơng pháp phân tích so sánh 38
Chƣơng 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 39
3.1. HIỆN TRẠNG PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TỪ CÁC NHÀ MÁY NHIỆT
ĐIỆN THAN 39
3.2. TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG GIẢM PHÁT THẢI KNK KHI ÁP DỤNG
CÔNG NGHỆ SIÊU TỚI HẠN 40
3.2.1. Tính toán lƣợng giảm nhiên liệu tiêu thụ khi áp dụng công nghệ SC 40
3.2.2. Tính toán mức giảm phát thải khí nhà kính khi áp dụng công nghệ SC . 44
3.2.3. Phân tích khía cạnh kinh tế của việc ứng dụng công nghệ siêu tới hạn 49
3.3. PHÂN TÍCH CÁC RÀO CẢN TRONG VIỆC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ
SIÊU TỚI HẠN VÀ GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC 53
3.3.1. Các rào cản về kỹ thuật 53
3.3.2. Các rào cản về kinh tế và quản lý 56
3.3.3. Rào cản về quản lý 57
3.3.4. Giải pháp khắc phục 58
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62

1. Kết luận 62
2. Kiến nghị 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO 65
Phụ lục 1 - Bộ thông số đầu vào của IPCC 2006 software 67
Phụ lục 2 - Bộ thông số đầu vào tính toán phát thải đƣờng cơ sở và giảm phát
thải. 76
Phụ lục 3 - Bộ thông số đầu vào tính chi phí lợi ích của các loại lò Sub, SC và
USC 77



Luận văn thạc sĩ khoa học - Khoa Môi trƣờng, Đại học KHTN

Nguyễn Thị Thu Huyền
vi


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Dự báo tổng phát thải KNK từ hoạt động phát điện [11] 4
Bảng 1.2. Công suất các nguồn điện trong hệ thống điện Việt Nam các năm 10
Bảng 1.3. Danh sách các nhà máy điện đốt than tại Việt Nam (tính đến 6/2013) 16
Bảng 1.4. So sánh các thông số của các loại lò hơi dƣới tới hạn và trên tới hạn 21
Bảng 3.1. Kết quả tính toán phát thải KNK của lĩnh vực nhiệt điện của Việt Nam . 39
Bảng 3.2. So sánh đặc điểm công nghệ của các loại lò hơi 41
Bảng 3.3. Ƣớc tính lƣợng nhiên liệu tiêu thụ khi sử dụng lò hơi sub và SC 43
Bảng 3.4. Các thông số kỹ thuật của các dự án NMNĐ đốt than 45
Bảng 3.5. Hiệu suất trung bình của các tổ máy và hệ số phát thải đƣờng cơ sở theo
IPCC 45
Bảng 3.6. Kết quả tính toán mức giảm phát thải đối với các trƣờng hợp 48

Bảng 3.7. So sánh các chỉ tiêu kinh tế giữa các loại lò (trƣờng hợp Không có điều
kiện về tài chính và tín dụng CO
2
) 50
Bảng 3.8. So sánh các chỉ tiêu kinh tế giữa các loại lò (trƣờng hợp Có điều kiện về
tài chính và tín dụng CO
2
[8, 15]) 51


Luận văn thạc sĩ khoa học - Khoa Môi trƣờng, Đại học KHTN

Nguyễn Thị Thu Huyền
vii


DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Dự báo mức tăng phát thải KNK từ lĩnh vực phát điện [11] 5
Hình 1.2. Phân loại nguồn điện theo chủ sở hữu 10
Hình 1.3. Cơ cấu công suất đặt và điện năng các năm từ 2009 đến 2011 11
Hình 1.4. Sơ đồ cấu tạo của lò than phun PC 13
Hình 1.5. Cấu tạo lò CFB của nhà máy điện Cao Ngạn theo thiết kế của Alstom 15
Hình 1.6. Sơ đồ nguyên lý nhà máy nhiệt điện áp dụng lò hơi trên tới hạn 17
Hình 1.7. Đồ thị T-S chu trình nhà máy nhiệt điện áp dụng lò hơi trên tới hạn 18
Hình 1.8. Hiệu suất của các các nhà máy (Cơ sở nhiệt trị thấp) 18
Hình 1.9. Lò hơi trực lƣu 2 dòng khói của nhà chế tạo Mitsui Babcock 21
Hình 1.10. Lò hơi trực lƣu kiểu tháp của nhà chế tạo Mitsui Babcock 21
Hình 1.11. So sánh về hiệu suất của các nhà máy dƣới tới hạn, siêu tới hạn và trên
siêu tới hạn 23

Hình 1.12. So sánh về nhiệt động học của các nhà máy dƣới tới hạn (Sub critical)
và trên siêu tới hạn (USC) 23
Hình 1.13. Xu hƣớng phát triển thông số hơi và công suất tổ máy ở Nhật Bản [6] . 25
Hình 2.1. Trang thông số đầu vào của nhiên liệu rắn, hệ số chuyển đổi (giá trị
nhiệt), hệ số phát thải KNK trong chƣơng trình tính của IPCC 2006 software 34
Hình 2.2. Trang thông số đầu vào của nhiên liệu lỏng, hệ số chuyển đổi (giá trị
nhiệt), hệ số phát thải KNK trong chƣơng trình tính của IPCC 2006 35
Hình 2.3. Trang thông số đầu vào của nhiên liệu khí, hệ số chuyển đổi (giá trị
nhiệt), hệ số phát thải KNK trong chƣơng trình tính của IPCC 2006 35
Hình 3.2. Hệ số tƣơng quan giữa hiệu suất với công suất nhà máy 46
Hình 3.3. Hệ số tƣơng quan giữa hiệu suất với năm xây dựng 47
Hình 3.4. Mức giảm phát thải theo các phƣơng án tính toán hệ số phát thải trung
bình 48
Hình 3.5. Ảnh hƣởng của các loại hình tài chính và tín dụng đến giá điện 52

Luận văn thạc sĩ khoa học - Khoa Môi trƣờng, Đại học KHTN

Nguyễn Thị Thu Huyền
viii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BĐKH
Biến đổi khí hậu
BTU
Đơn vị nhiệt của Anh/giá trị nhiệt của nhiên liệu (British thermal unit)
CCS
Hệ thống thu và giữ CO
2
(CO

2
capture and storage)
CFB
Lò hơi lớp sôi tuần hoàn (Circulation fluidise Bed)
CO
2

Khí Các bon níc
EVN
Tập đoàn Điện lực Việt Nam
IGCC
Công nghệ khí hóa chu trình hỗn hợp
(The integrated gasification combined cycle)
IPCC
Ban Liên Chính phủ về Biến đổi Khí hậu
(Intergovernmental Panel on Climate Change)
GDP
Tổng sản phẩm quốc nội (Gross Domestic Product)
LNG
Khí thiên nhiên đƣợc hóa lỏng (Liquefied Natural Gas)
KNK
Khí nhà kính
MW
Mega Watt (1.000.000 watt)
NMĐTN
Nhà máy điện tích năng
PC
Lò đốt than phun (Pulverised combustion)
PNG
Khí tự nhiên theo đƣờng ống

QHĐ 7
Quy hoạch phát triển điện lực Quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến
2030
Sub
Dƣới tới hạn (Sub critical)
SC
Siêu tới hạn (Supper critical)
USC
Trên siêu tới hạn (Ultra Supper critical )
UNFCCC
Công ƣớc Khung Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu
(The United Nations Framework Convention on Climate Change)
TKV
Tập đoàn Than và Khoáng sản Việt Nam
TBK
Tua bin khí
TBKHH
Tua bin khí hỗn hợp
TOE
Tấn dầu quy đổi

Luận văn thạc sĩ khoa học - Khoa Môi trƣờng, Đại học KHTN

Nguyễn Thị Thu Huyền
1

MỞ ĐẦU
1. Tính cần thiết của đề tài nghiên cứu
Kế hoạch phát triển ngành điện đƣợc đƣa ra trong Quy hoạch Phát triển Điện
lực Quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến 2030 hay còn gọi Quy hoạch điện 7

(QHĐ 7) cho thấy tốc độ phát triển của nhiệt điện đặc biệt là nhiệt điện than chiếm
tỷ lệ lớn, lên tới trên 56% tổng công suất nguồn điện vào năm 2030 so với gần 19%
hiện nay. Tƣơng ứng với tỷ lệ tăng nguồn điện này, lƣợng nhiên liệu than cung cấp
cho điện sẽ tăng đáng kể từ 31,7 triệu tấn năm 2015 lên 77,7 triệu tấn năm 2020;
112 triệu tấn năm 2025 và lên đến 190,7 triệu tấn năm 2030. Giai đoạn sau năm
2015, nhu cầu nhập khẩu than phục vụ cho phát điện sẽ tăng nhanh khoảng hơn 37
triệu tấn than năm 2020 và gần 140 triệu tấn năm 2030. Tƣơng ứng với sự tăng
trƣởng tham vọng của lƣợng điện phát từ nguồn nhiên liệu là than thì lƣợng phát
thải CO
2
dự kiến tăng 443,8 triệu tấn so với 47.227 nghìn tấn hiện nay (tính cho
năm 2010).
Xét về mặt công nghệ, Việt Nam hiện chủ yếu sử dụng hai loại công nghệ lò
hơi có thông số hơi dƣới và cận tới hạn cho các nhà máy nhiệt điện than, tập trung ở
2 dạng (1) công nghệ đốt than phun (PC) và (2) công nghệ lò tầng sôi (CFB). Công
nghệ đốt than của Việt Nam thuộc dạng công nghệ truyền thống hiệu suất thấp, sửa
chữa nhiều gây tốn kém và phần lớn thiết bị điều khiển tự động theo công nghệ cũ
không đáp ứng đƣợc những yêu cầu cấp thiết hiện nay.
Theo kế hoạch phát triển trong QHĐ 7, lƣợng than tiêu thụ lớn và lƣợng phát
thải khí nhà kính trở nên đáng ngại đặt ra nhu cầu cấp thiết trong việc cải tiến công
nghệ để nâng cao hiệu suất nhằm tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu phát thải khí
nhà kính đáp ứng mục tiêu “tăng trƣởng xanh” đặt ra trong kế hoạch phát triển kinh
tế quốc gia theo Quyết định số 1393/QĐ-TTg ngày 25/9/2012 trong đó nêu rõ
nhiệm vụ của từng giai đoạn về giảm cƣờng độ phát thải khí nhà kính, giảm tiêu hao
năng lƣợng và giảm lƣợng phát thải KNK trong các hoạt động năng lƣợng.

Luận văn thạc sĩ khoa học - Khoa Môi trƣờng, Đại học KHTN

Nguyễn Thị Thu Huyền
2

* Giai đoạn 2011-2020:
+ Giảm cƣờng độ phát thải KNK 8-10% so với mức 2010;
+ Giảm tiêu hao năng lƣợng tính trên GDP 1-1,5% mỗi năm;
+ Giảm lƣợng phát thải KNK trong các hoạt động năng lƣợng từ 10% đến
20% so với phƣơng án phát triển bình thƣờng. Trong đó mức tự nguyện
khoảng 10%, 10% còn lại là mức phấn đấu khi có thêm sự hỗ trợ quốc tế.
* Giai đoạn 2021-2030:
Giảm mức phát thải KNK mỗi năm ít nhất 1,5-2%, giảm lƣợng phát thải KNK
trong các hoạt động năng lƣợng từ 20%-30% so với phƣơng án phát triển bình
thƣờng. Trong đó mức tự nguyện khoảng 20%, 10% còn lại là mức phấn đấu khi có
thêm sự hỗ trợ quốc tế.
Bên cạnh đó, còn có các chủ trƣơng khác nhƣ: (1) Nghị Quyết 24 NQ/TW
ngày 3/6/2013 của Hội nghị TW lần thứ 7 về chủ động ứng phó với biến đổi khí
hậu, tăng cƣờng quản lý tài nguyên và bảo vệ môi trƣờng; (2) Chiến lƣợc Quốc gia
về Biến đổi Khí hậu đã đƣợc Thủ tƣớng phê duyệt tại Quyết định số 2139/2011/QĐ
-TTg ngày 5/12/2011 ghi rõ các mục tiêu chính để đạt đƣợc mục tiêu của UNFCCC:
"Ổn định nồng độ KNK trong khí quyển ở mức có thể ngăn ngừa sự can thiệp nguy
hiểm của con ngƣời đối với hệ thống khí hậu"; (3) Quyết định của Thủ Tƣớng
Chính phủ số 158/2008/QĐ-TTg, ngày 02 tháng 12 năm 2008 phê duyệt “Chƣơng
trình mục tiêu quốc gia ứng phó với BĐKH” nêu rõ cần triển khai thực hiện nghiên
cứu đề xuất các biện pháp giảm thiểu phát thải khí nhà kính trong lĩnh vực công
nghiệp giai đoạn 2009-2015; (4) Nghị quyết Trung ƣơng số 18/NQ-TW ngày 25
tháng 10 năm 2007 của Bộ Chính Trị về định hƣớng phát triển Năng lƣợng quốc gia
của VN đến năm 2020, tầm nhìn đến 2050; và (5) Quyết định số 1855/QĐ-TTg
ngày 27 tháng 12 năm 2007 của Thủ tƣớng Chính phủ phê duyệt Chiến lƣợc phát
triển Năng lƣợng quốc gia đến năm 2020, tầm nhìn 2050 đã khẳng định chính sách
nhất quán của Đảng và Nhà nƣớc trong việc sử dụng Năng lƣợng tiết kiệm và hiệu
quả, đa dạng hóa nguồn cung cấp.

Luận văn thạc sĩ khoa học - Khoa Môi trƣờng, Đại học KHTN

Nguyễn Thị Thu Huyền
3

Đây đƣợc coi là một trong các nhiệm vụ trọng tâm trong suốt thời kỳ công
nghiệp hoá, hiện đại hoá của đất nƣớc và là cơ sở để thực hiện đề tài nghiên cứu này
cho một lĩnh vực đƣợc đánh giá có “đóng góp” đáng kể vào lƣợng phát thải KNK
của Việt Nam.
2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
a. Mục tiêu
+ Phân tích và so sánh mức giảm phát thải KNK khi áp dụng công nghệ
siêu tới hạn (đƣợc hiểu là siêu và trên siêu tới hạn SC và USC).
+ Đánh giá đƣợc tiềm năng và rào cản khi áp dụng công nghệ siêu tới hạn
vào điều kiện cụ thể ở Việt Nam.
b. Phạm vi nghiên cứu
- Hệ thống điện VN từ nay đến 2030;
- Các nhà máy nhiệt điện đốt than.
3. Nội dung nghiên cứu
- Tìm hiểu Công nghệ lò hơi siêu và trên siêu tới hạn.
- Đánh giá tình hình sử dụng và phát triển công nghệ siêu tới hạn trên thế
giới.
- Phân tích khả năng áp dụng công nghệ siêu tới hạn tại Việt Nam.
- Phân tích khả năng tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải KNK khi áp dụng
công nghệ siêu tới hạn.
- Phân tích rõ những thuận lợi và khó khăn, các rào cản khi áp dụng Công
nghệ siêu tới hạn ở Việt Nam.

Luận văn thạc sĩ khoa học - Khoa Môi trƣờng, Đại học KHTN

Nguyễn Thị Thu Huyền
4

Chƣơng 1 - TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. TỔNG QUAN VỀ KHÍ NHÀ KÍNH
1.1.1. Thực trạng phát thải khí nhà kính trong lĩnh vực nhiệt điện
Theo kết quả dự báo của kịch bản phát triển điện đề xuất trong QHĐ 7, tổng
lƣợng phát thải KNK của các nhà máy nhiệt điện đốt than nhƣ đƣợc đƣa ra trong
bảng 1.1.
Bảng 1.1. Dự báo tổng phát thải KNK từ hoạt động phát điện [11]
Đơn vị: 10
3
tấn
Năm
2011
2015
2020
2025
2030
CO
2

59.463
107.162
201.491
297.237
443.802

Trong đó:
Than
27.976
72.671
157.139
233.467
379.938
Dầu
2.740
1.288
169
259
206
Khí
28.747
33.203
44.183
63.511
63.658

Kết quả dự báo phát thải CO
2
ở bảng 1.1. cho thấy:
- Tổng lƣợng phát thải CO
2
tăng nhanh, đến năm 2030 lƣợng CO
2
tăng lên
443.802 nghìn tấn, gấp khoảng 7,5 lần so với lƣợng CO
2

phát thải năm
2011.
- Lƣợng phát thải KNK từ các nhà máy nhiệt điện đốt than năm 2011 thấp
hơn hoặc gần ngang bằng với lƣợng phát thải CO
2
từ các nhà máy điện sử
dụng các nguồn nhiên liệu khác (dầu và khí); trong khi tỷ lệ điện phát từ
nguồn này chỉ ở mức cao hơn 18% tổng sản lƣợng điện. Đến năm 2015,
lƣợng phát thải từ nguồn nhiệt điện than tăng gấp đôi so với lƣợng phát thải
từ các nhà máy điện sử dụng các nguồn nhiên liệu khác và đến năm 2030
thì lƣợng phát thải CO
2
từ nguồn nhiệt điện than tăng cao chiếm khoảng

Luận văn thạc sĩ khoa học - Khoa Môi trƣờng, Đại học KHTN

Nguyễn Thị Thu Huyền
5

86% tổng lƣợng phát thải CO
2
từ các nhà máy nhiệt điện trong hệ thống
điện Việt Nam.
Diễn biến về mức phát thải CO
2
của ngành điện đƣợc mô tả trong biểu đồ tăng
trƣởng dƣới đây và có thể thấy đƣờng cong phát thải CO
2
tăng liên tục không ngừng
trong suốt cả giai đoạn phát triển (hình 1.1).

Hình 1.1. Dự báo mức tăng phát thải KNK từ lĩnh vực phát điện [11]
Mức phát thải nhƣ đƣợc dự báo cho thấy: lĩnh vực nhiệt điện sẽ đóng góp một
tỷ lệ phát thải KNK lớn trong nền kinh tế Việt Nam, đặc biệt là nhiệt điện than.
Điều này đồng nghĩa với việc sẽ góp phần không nhỏ vào những tổn hại do biến đổi
khí hậu gây ra.
Mức phát thải này đƣợc tính toán dựa trên kịch bản phát triển bình thƣờng có
xem xét đến những tiến bộ về công nghệ, trong đó một vài các nhà máy nhiệt điện
than đã có xem xét đến việc sử dụng công nghệ lò trên tới hạn SC.
Tuy nhiên, với tiến bộ hơn nữa của khoa học và công nghệ trong thời gian tới,
mức phát thải này có thể giảm hơn nữa. Đặc biệt nếu áp dụng đồng thời những
chính sách kiểm soát, giảm thiểu và công nghệ mới trong tƣơng lai. Giả thiết áp
dụng công nghệ tiên tiến USC, nhƣ kịch bản nghiên cứu của luận văn, để minh
chứng cho tiềm năng tiết kiện nhiên liệu, giảm phát thải KNK và phát triển thị
trƣờng tín dụng Cacbon.

Luận văn thạc sĩ khoa học - Khoa Môi trƣờng, Đại học KHTN

Nguyễn Thị Thu Huyền
6

Kết quả tính toán giảm phát thải theo các phƣơng án giả thiết đƣợc trình bày ở
phần tiếp sau đây của báo cáo.
Lƣợng phát thải CO
2
và các loại KNK khác từ lĩnh vực nhiệt điện sẽ liên tục
gia tăng qua các giai đoạn phát triển trong QHĐ 7 tới năm 2030, từ mức phát thải
CO
2
dƣới 47,2 nghìn tấn năm 2010 tăng tới gần 444 triệu tấn năm 2030, gần 8 lần.

Điều đó đồng nghĩa với chi phí về mặt kinh tế do tác động từ biến đổi khí hậu đƣợc
dự báo (với giá không đổi) là 1,2 tỷ vào năm 2010 và tăng tới trên 9 tỷ USD vào
năm 2030 [11]. Chi phí này đƣợc tính dựa trên giá trị thiệt hại môi trƣờng do các
chất ô nhiễm chính gây ra đƣợc Mans Nilson thuộc Viện Môi trƣờng Thụy Điển
tính toán trong báo cáo “Giá trị thiệt hại về môi trƣờng trong chiến lƣợc ngành năng
lƣợng ở các nƣớc tiểu vùng sông Mê Kông“. Giá trị này đƣợc tính toán căn cứ vào:
(i) Ảnh hƣởng đến sức khỏe gây giảm tuổi thọ và ảnh hƣởng đến sức khỏe do các
bệnh hô hấp, phổi làm gián đoạn thu nhập; (ii) chi phí khám chữa bệnh; (iii) thiệt
hại mùa màng; (iv) ảnh hƣởng đến các công trình xây dựng và axit hóa đất.
Với những thiệt hại do tác động đƣợc dự báo, mặc dù chƣa có những chế tài
bắt buộc, nhƣng Việt Nam vẫn định hƣớng sẽ giảm lƣợng phát thải CO
2
từ các
ngành kinh tế trong những năm tới theo mục tiêu Tăng trƣởng xanh và Công nghiệp
xanh. Đây là điều kiện tiên quyết để thực hiện nghiên cứu áp dụng công nghệ mới,
tiết kiệm nhiên liệu, giảm phát thải cho lĩnh vực nhiệt điện đặc biệt là nhiệt điện
than, một lĩnh vực có đóng góp đáng kể vào sự gia tăng KNK của Việt Nam. Những
ƣu điểm của công nghệ mục tiêu, mức tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải khi áp
dụng công nghệ mới này cho lĩnh vực điện than đƣợc phân tích đánh giá cụ thể ở
phần sau của báo cáo này.
1.1.2. Khí nhà kính và tác động của biến đổi khí hậu
Khí nhà kính đƣợc cho là nguyên nhân của sự biến đổi khí hậu toàn cầu. Theo
dự báo đến năm 2030, ngành điện của Việt Nam sẽ đóng góp một lƣợng KNK đáng
kể (gần 444 triệu tấn) góp phần làm gia tăng nguy cơ biến đổi khí hậu toàn cầu.
Theo phân loại của UNFCC, Việt Nam là một trong những nƣớc dễ bị ảnh
hƣởng nhất do tác động của biến đổi khí hậu. Một quốc gia có bờ biển dài, tập trung

Luận văn thạc sĩ khoa học - Khoa Môi trƣờng, Đại học KHTN

Nguyễn Thị Thu Huyền

7

đông dân cƣ, có 2 đồng bằng lớn (đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long), nơi ở
của hơn một nửa dân số Việt Nam rất dễ bị tác động do nƣớc biển dâng (và liên
quan tới vấn đề xâm nhập mặn) [5]. Biến đổi khí hậu còn làm gia tăng tác động và
mức độ nghiêm trọng của các sự cố thời tiết nhƣ tăng giảm giá trị cực trị của nhiệt
độ không khí, thay đổi lƣợng mƣa, dòng chảy ở các vùng miền,
Tƣơng tự nhƣ vậy, nhiều vùng đất ở thƣợng nguồn, vốn là nhà của những
ngƣời nghèo nhất và sống chủ yếu dựa vào nông nghiệp thì sự thay đổi khí hậu nhƣ
tính bất thƣờng của lƣợng mƣa và thời tiết làm cho những đối tƣợng này dễ bị tổn
thƣơng. Điều này cùng với những tác động lan rộng khác của biến đổi khí hậu có
thể hủy hoại những thành quả mà Việt Nam đã đạt đƣợc trong những thập kỷ vừa
qua.
Hậu quả của biến đổi khí hậu toàn cầu đã xuất hiện thƣờng xuyên và rõ ràng
qua một số hiện tƣợng tự nhiên bất thƣờng mà bất kể ngƣời dân nào cũng có thể
nhận thấy đƣợc. Theo báo cáo Phát triển Thế giới năm 2010 của Ngân hàng Thế
giới thì Biến đổi khí hậu làm cho hành tinh ấm lên, các mô hình mƣa thay đổi, các
sự kiện cực đoan nhƣ hạn hán, lũ lụt, cháy rừng trở nên thƣờng xuyên hơn đang đe
dọa tất cả các nƣớc, trong đó các nƣớc đang phát triển dễ bị tổn thƣơng hơn cả. Ƣớc
tính các nƣớc đang phát triển sẽ phải chịu khoảng 75-80% chi phí tổn thất do biến
đổi khí hậu. Giả thiết nếu nhiệt độ Trái đất tăng khoảng 2
o
C so với thời kỳ tiền công
nghiệp – đây là mức tối thiểu mà Thế giới có thể đạt đƣợc – thì GDP của Châu Phi
và Nam Á sẽ giảm vĩnh viễn 4-5% trong khi đó tổn thất tối thiểu của các nƣớc có
thu nhập cao và GDP bình quân chỉ khoảng 1%. Và hầu hết các nƣớc đang phát
triển trong đó có Việt Nam, thiếu năng lực tài chính và kỹ thuật để quản lý các rủi
ro khí hậu ngày càng gia tăng. Các nƣớc này lệ thuộc vào các tài nguyên thiên nhiên
vốn đã nhạy cảm với khí hậu để tạo ra thu nhập và của cải vật chất và hầu hết các
nƣớc này đã bắt đầu gánh chịu sự biến đổi mạnh của điều kiện khí hậu. [5]

Biến đổi khí hậu khiến cho các hệ sinh thái và xã hội không có thời gian để
thích ứng dẫn tới sự diệt vong của các cánh rừng nhiệt đới Amazôn, sự biến mất
hoàn toàn các dòng sông băng ở Anđét và Himalaya, các đại dƣơng bị axit hóa

Luận văn thạc sĩ khoa học - Khoa Môi trƣờng, Đại học KHTN

Nguyễn Thị Thu Huyền
8

nhanh chóng làm phá vỡ hệ sinh thái biển và làm chết các rạn san hô. Tốc độ và quy
mô biến đổi có thể khiến cho hơn 50% loài sinh vật bị tuyệt chủng. Mực nƣớc biển
có thể dâng lên 1m vào cuối thế kỷ này đe dọa 60 triệu ngƣời và khối tài sản trị giá
khoảng 200 tỷ đô la ở các nƣớc đang phát triển. Năng suất nông nghiệp giảm sút
trên toàn Thế giới nhất là tại vùng nhiệt đới làm cho khoảng 3 triệu ngƣời có nguy
cơ chết vì suy dinh dƣỡng và đói [5].
Việt Nam hiện có khoảng 40 triệu ngƣời đang sống ở các vùng duyên hải và
các hải đảo trũng thấp lệ thuộc chủ yếu vào sản xuất nông nghiệp. Hiện tại, đang
chịu sức ép ngày một tăng đối với tài nguyên đất, nƣớc, rừng do tăng trƣởng dân số,
đô thị hóa và suy thoái môi trƣờng trong bối cảnh công nghiệp hóa nhanh chóng –
sự biến động lớn hơn và các yếu tố cực đoan sẽ làm cho việc quản lý trở nên phức
tạp hơn kết quả dự báo khi mà lƣu vực sông Mê Kông lƣợng mƣa sẽ gia tăng vào
mùa mƣa nhƣng mùa khô sẽ kéo dài thêm 2 tháng. Nền kinh tế của Việt Nam và các
nƣớc Đông Nam Á phụ thuộc nhiều vào tài nguyên biển, riêng các rạn san hô nếu
đƣợc quản lý tốt có thể đạt giá trị 13 tỷ đô la/năm [5] nhƣng nguồn tài nguyên này
đang chịu nhiều áp lực do ô nhiễm công nghiệp, phát triển miền duyên hải, đánh bắt
thủy sản quá mức và ô nhiễm do dòng chảy mặt, nhiễm thuốc trừ sâu và vi chất từ
hoạt động nông nghiệp.
Có thể nói, tác động của BĐKH tới ngành điện Việt Nam đã thể hiện khá rõ
nét thông qua các chỉ số nhƣ:
- Tăng nhu cầu sử dụng năng luợng/điện đặc biệt là vào mùa hè khi mà nhiệt

độ tăng cao bất thƣờng hoặc mùa đông khi thời tiết trở nên lạnh bất thƣờng. Sự quá
tải này diễn ra trong thời gian ngắn nhƣng bất thƣờng gây ảnh hƣởng lớn đến cơ sở
hạ tầng của ngành điện, ảnh hƣởng đến độ chính xác bài toán dự báo kế hoạch phát
triển điện.
- Giảm hiệu suất các nhà máy nhiệt điện, điều này nhận thấy khá rõ vào mùa
hè khi nhiệt độ nƣớc sông và nƣớc biển tăng cao hơn so bình thƣờng đồng nghĩa với
nhiệt độ dòng nƣớc làm mát tăng, hiệu quả làm mát bình ngƣng giảm làm giảm hiệu
suất nhà máy hoặc bắt buộc nhà máy phải giảm hiệu suất phát để đảm bảo các thông

Luận văn thạc sĩ khoa học - Khoa Môi trƣờng, Đại học KHTN

Nguyễn Thị Thu Huyền
9

số kỹ thuật thiết kế. Theo một nghiên cứu của Viện Năng lƣợng đã thực hiện 2011
“Điều tra, đánh giá tác động và đề xuất các giải pháp ứng phó với biến đổi khí hậu
cho ngành điện” thì ảnh hƣởng do thay đổi của nƣớc làm mát trong dải từ 21
o
C đến
30
o
C là 1%. Nếu thời tiết cực đoan hơn thì mức độ sẽ ảnh hƣởng nghiêm trọng hơn
nhiều.
- Giảm sản lƣợng thuỷ điện do lƣợng mƣa và chế độ mƣa thay đổi theo kịch
bản biến đổi khí hậu do Bộ Tài nguyên Môi trƣờng thực hiện năm 2012, thì cơ chế
mƣa ở các vùng miền sẽ thay đổi do đó lƣu lƣợng nƣớc trên các thủy vực cũng sẽ
biến động điều này rõ ràng sẽ tác động trực tiếp đến các nhà máy thủy điện là những
đối tƣợng phụ thuộc chính vào điều kiện tự nhiên.
- Ảnh hƣởng xấu đến cơ sở hạ tầng ngành điện, các hiện tƣợng khí hậu cực
đoan nhƣ bão, lụt, hạn hán… là nguyên nhân gây thiệt hại nặng nề cho các hệ thống

cơ sở hạ tầng ngành điện đƣợc chứng minh rõ. Cụ thể, các cơn bão năm 2012 gây
và đổ các cột điện, vỡ đập thủy điện.
- Biến đổi khí hậu còn gây tình trạng khó khăn trong việc khai thác, cung cấp
nguyên nhiên liệu cho hoạt động của các nhà máy điện nhƣ vận chuyển nhiên liệu
Do vậy, tăng trƣởng kinh tế thuần túy sẽ không đủ để cân bằng và đƣơng đầu
với những nguy cơ từ biến đổi khí hậu, đặc biệt là nếu tăng trƣởng của nền kinh tế
vẫn dựa vào sử dụng nhiều các bon. Đây là vấn đề môi trƣờng cốt yếu đã đƣợc cân
nhắc, đánh giá để định hƣớng trong quá trình thực hiện các kịch bản phát triển điện
trong QHĐ 7.
1.2. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN THAN
1.2.1. Hiện trạng công nghệ các nhà máy nhiệt điện than ở Việt Nam
Đến cuối năm 2011, tổng công suất đặt các nguồn điện trong hệ thống điện
Việt Nam là hơn 22.800 MW, công suất khả dụng là 21.713 MW, trong đó nguồn
thuộc EVN là 11.177 MW (chiếm 54%) và còn lại là các nguồn ngoài EVN và nhập
khẩu chiếm 4,6%.
Năm 2011 sản lƣợng điện sản xuất ra đạt 108,725 tỷ kWh, trong đó: thủy điện
chiếm 37,64 %; nhiệt điện than 18,85%, nhiệt điện chạy khí 37,3%, nhiệt điện dầu

Luận văn thạc sĩ khoa học - Khoa Môi trƣờng, Đại học KHTN

Nguyễn Thị Thu Huyền
10

1,65%, TBK chạy khí & dầu diesel chiếm 0,44%, nhập khẩu 4,6%, xuất khẩu gần
1%.
Điện sản xuất tăng từ 31,138 tỷ kWh (năm 2001) lên đến 108,725 tỷ kWh năm
2011, tốc độ tăng bình quân là 13,8%/ năm. Về cơ cấu điện năng sản xuất, tỷ trọng
sản lƣợng thủy điện giảm dần từ 58,4 % năm 2001 còn 38% năm 2010 và 37,64%
năm 2011. Sản lƣợng tua bin khí, đặc biệt là TBK chạy khí ngày một tăng, sản
lƣợng điện sản xuất từ khí đốt tăng từ 8,029 tỷ kWh năm 2001 lên đến khoảng 40 tỷ

kWh năm 2011 ứng với tỷ trọng tăng từ 25,8% lên 38%. Sản lƣợng điện mua ngoài
tăng lên đáng kể từ 2,7 tỷ kWh năm 2001 lên 4,96 tỷ kWh năm 2011 (hình 1.2, 1.3,
bảng 1.2).
Phân loại theo chủ sở hữu
Tư nhân
2%
Cổ phần
12%
NĐT nước
ngoài
10%
PVN
11%
Nhập khẩu
5%
EVN
54%
Khác
0%
TKV
5%

Hình 1.2. Phân loại nguồn điện theo chủ sở hữu
Bảng 1.2. Công suất các nguồn điện trong hệ thống điện Việt Nam các năm
Năm
2009
2010
2011
Tổng công suất lắp đặt (MW)
17500

20525
22800
Thủy điện + TĐN MW (%)
7088 (40.5)
8535 (42)
9348 (41)
NĐ Than MW (%)
2590 (14.8)
3483 (17)
4104 (18)
Tua bin khí CTHH MW (%)
5723 (32.7)
6336 (31)
7068 (31)
NĐ khí MW (%)
560 (3.2)
396 (2)
456 (2)
Nhiệt điện dầu MW (%)
472.5 (2.7)
594 (3)
456 (2)

Luận văn thạc sĩ khoa học - Khoa Môi trƣờng, Đại học KHTN

Nguyễn Thị Thu Huyền
11

Nhập khẩu MW (%)
805 (4.6)

670 (3)
912 (4)
Khác MW (%)
490 (2.8)
511 (2)
456 (2)


Hình 1.3. Cơ cấu công suất đặt và điện năng các năm từ 2009 đến 2011
(Nguồn: Công ty Mua bán điện)
Trong giai đoạn 2006-2009, trung bình hàng năm điện sản xuất của nguồn
nhiệt điện khí và diezel chiếm tỷ trọng 44-46% trong tổng điện sản xuất, thuỷ điện
chiếm khoảng 32-36%, còn lại 19-24% là tỷ trọng của nhiệt điện than, dầu và mua
điện Trung Quốc.
Nhƣng từ năm 2010 đến nay, tỷ trọng các nguồn điện có sự thay đổi đáng kể,
cụ thể tỷ lệ thủy điện tăng lên 40-42% tổng sản lƣợng điện, nhiệt điện than tăng
chiếm trên 18% trong khi đó nhiệt điện khí và dầu giảm chỉ còn khoảng 33% tổng
sản lƣợng điện. Điều này cho thấy vai trò và tỷ trọng đóng góp của nhiệt điện than
trong hệ thống điện ngày càng lớn và quan trọng.
a. Các nhà máy đốt than trong nước
Các nhà máy nhiệt điện đốt than trong nƣớc đã đi vào vận hành ở Việt Nam
đều là các nhà máy đốt than có thông số hơi dƣới tới hạn. Các nhà máy này, theo
công nghệ lò hơi có thể chia thành các nhà máy đốt than bột và nhà máy đốt than
tầng sôi tuần hoàn.

Luận văn thạc sĩ khoa học - Khoa Môi trƣờng, Đại học KHTN

Nguyễn Thị Thu Huyền
12

* Các nhà máy điện đốt than bột
Hầu hết các nhà máy loại này đã đƣợc đƣa vào vận hành từ những năm 70 của
thế kỷ trƣớc. Nhiên liệu sử dụng là than antraxit vùng Quảng Ninh có chất lƣợng
tƣơng đƣơng than cám 5 (theo tiêu chuẩn Việt Nam). Đầu tiên là những tổ máy có
công suất nhỏ, thông số hơi thấp nhƣ Ninh Bình, Uông Bí, Phả Lại 1. Cấu hình
buồng đốt với vòi phun bột than đƣợc bố trí đối diện trên tƣờng trƣớc và tƣờng sau
của buồng lửa, hoặc bố trí ở góc buồng lửa nên thời gian lƣu của hạt than ngắn dẫn
đến nhiên liệu cháy không hết. Do công nghệ cũ và thời gian vận hành lâu, nên hiện
nay các nhà máy này có hiệu suất thấp, quá trình cháy than trong buồng lửa lò hơi
gặp nhiều vấn đề nhƣ lƣợng cácbon cháy không hết cao, khả năng đóng xỉ lớn làm
ảnh hƣởng đến vận hành của các nhà máy và tiêu hao nhiên liệu. Công nghệ giảm
phát thải chƣa đƣợc áp dụng hoặc áp dụng ở mức độ giới hạn, nên đã và đang gây ô
nhiễm môi trƣờng.
Thế hệ tiếp theo của các nhà máy nhiệt điện đốt than phun là những nhà máy
có công suất tổ máy 300MW. Nhiên liệu sử dụng là than antraxit vùng Quảng Ninh
có chất lƣợng tƣơng đƣơng than cám 5. Đầu tiên là nhà máy điện Phả Lại 2 có công
suất 2x300MW đã đi vào vận hành từ năm 2003. Từ thời điểm đó, hàng loạt các nhà
máy đã đƣợc xây dựng và đi vào vận hành đáp ứng nhu cầu điện năng tăng mạnh
phục vụ phát triển kinh tế xã hội. Thông số hơi áp dụng cho các nhà máy này là
thông số cận tới hạn dao động xung quanh 175bar/538
o
C/538
o
C. Các nhà máy này
áp dụng buồng lửa có ngọn lửa hình chữ W, các vòi phun đƣợc đặt trên vai lò, có
hƣớng chúc xuống. Thiết kế này cho phép kéo dài đƣờng đi của hạt than trong
buồng lửa và do đó thời gian lƣu lại trong buồng lửa lớn hơn giúp than cháy kiệt
hơn, giảm lƣợng cácbon không cháy hết trong tro, nâng cao hiệu suất cháy của lò
hơi. Bên cạnh đó, việc tổ chức tốt khí động trong buồng lửa cũng giúp quá trình
cháy than đƣợc cải thiện. Tình trạng đóng xỉ xảy ra ở mức độ thấp hơn nhƣng vẫn là

một vấn đề đáng lƣu tâm đối với vận hành lò hơi. Với loại lò có thông số hơi cận tới
hạn, thông số hơi cao hơn so với các nhà máy điện cũ, hiệu suất các nhà máy điện
mới này đã cao hơn đạt đến khoảng 38-39%. Về cơ bản, các nhà máy nhiệt điện

Luận văn thạc sĩ khoa học - Khoa Môi trƣờng, Đại học KHTN

Nguyễn Thị Thu Huyền
13

than này đều vận hành tƣơng đối tốt, đáp ứng đƣợc yêu cầu về sản xuất điện, đảm
bảo phát thải ra môi trƣờng theo quy định.


Hình 1.4. Sơ đồ cấu tạo của lò than phun PC
Chú giải: trống (1), van hơi chính (2), đƣờng nƣớc cấp (3), vòi phun (4),
buồng lửa (5), phễu tro lạnh (6) dùng làm nguội các hạt tro xỉ khi thải ra ngoài
trƣờng họrp thải xỉ khô, giếng xỉ (7), bơm nƣớc cấp (8), ống khói (9), bộ sấy không
khí (10), quạt gió (11), bộ hâm nƣớc (13), dàn ống nƣớc xuống (14), dàn ống nƣớc
lên (15), dãy phestôn (17), bộ quá nhiệt (18).
* Các nhà máy điện đốt tầng sôi tuần hoàn
Với khả năng đốt đƣợc các loại nhiên liệu có đặc tính thay đổi trong dải rộng
nên các lò hơi CFB hiện nay (hình 1.5) đang sử dụng các nhiên liệu than antraxit
chất lƣợng thấp, than nâu có hàm lƣợng lƣu huỳnh cao. Theo các số liệu của ngành
than, xu hƣớng nhiên liệu phẩm cấp thấp có khối lƣợng ngày càng lớn, và do đó
việc áp dụng lò hơi CFB sẽ là giải pháp tận dụng nguồn tài nguyên năng lƣợng của
đất nƣớc.

Luận văn thạc sĩ khoa học - Khoa Môi trƣờng, Đại học KHTN

Nguyễn Thị Thu Huyền

14

Tập đoàn Than Khoáng sản Việt Nam (TKV) đã tập trung đầu tƣ vào các nhà
máy điện sử dụng công nghệ lò hơi tầng sôi tuần hoàn. Tính đến thời điểm năm
2013, TKV đã đầu tƣ xây dựng 12 lò hơi tầng sôi tuần hoàn. Các số liệu vận hành
cho thấy: các lò hơi CFB làm việc ổn định, tin cậy và đã phát huy đƣợc hiệu quả
đầu tƣ. Lò CFB đang là một hƣớng phát triển mạnh mẽ với đủ loại công suất, thông
số hơi. Các nhà cung cấp lò hơi CFB lớn trên thế giới có uy tín và kinh nghiệm đã
nhanh chóng tham gia vào thị trƣờng Việt Nam, môi nhà cung cấp đã đƣa ra triết lý
thiết kế điển hình của mình nhằm đƣa ra mẫu thiết kế phù hợp với chất lƣợng than
của từng dự án.
Trong quá trình thực hiện, còn có một số vấn đề phát sinh đối với lò hơi CFB.
(1) Đóng xỉ là một vấn đề đáng quan tâm, thƣờng xảy ra trong trƣờng hợp nhiệt độ
buồng lửa của lò hơi CFB lớn hơn 1000
o
C, vì khi nhiệt độ buồng đốt nhỏ hơn
1000
o
C, tức là nhỏ hơn nhiệt độ chảy mềm của tro xỉ, thì hiện tƣợng đóng xỉ sẽ
không xảy ra. Nhƣng trong thực tế, do vận hành chƣa đúng quy trình, hiện tƣợng
đóng xỉ thƣờng xảy ra trong quá trình khởi động lò hơi. Đóng xỉ không chỉ xảy ra ở
buồng lửa mà còn ở các bộ phận khác của lò hơi nhƣ bộ quá nhiệt, bộ trao đổi nhiệt
ngoài, v.v. Đóng xỉ nghiêm trọng sẽ dẫn đến phải dừng lò để xử lý, ảnh hƣởng đến
hiệu suất và lƣợng điện phát ra, làm tăng chi phí vận hành và bảo dƣỡng lò. (2) Mài
mòn các bề mặt trao đổi nhiệt cũng là một vấn đề đáng quan tâm và thƣờng nảy sinh
trong quá trình vận hành lò CFB. Mặc dù đã có nhiều cải tiến và có nhiều giải pháp
chống mài mòn, nhƣng hiện tƣợng này vẫn xảy ra trong các ống tƣờng buồng lửa,
các vị trí mối hàn, ống khu vực đối lƣu, bộ quá nhiệt, bộ hâm nƣớc, mài mòn gạch
chịu lửa, ống phun gió. (3) Hệ thống thải tro xỉ cũng đối mặt với một số sự cố nhƣ
tắc xỉ, phát tán bụi. (4) Nâng cao khả năng sử dụng tro xỉ, là vấn đề lớn cần phải

đƣợc quan tâm trong thời gian tới do lƣợng tro xỉ sinh ra ngày một lớn (đốt than có
độ tro cao + sản phẩm phụ từ quá trình xử lý khói thải). Tuy nhiên, hiện nay chƣa
tái sử dụng đƣợc tro xỉ do chất lƣợng tro xỉ chƣa đáp ứng các yêu cầu đầu vào của
các dây chuyền tiêu thụ khác nhƣ sản xuất gạch, sản xuất xi măng, v.v.

Luận văn thạc sĩ khoa học - Khoa Môi trƣờng, Đại học KHTN

Nguyễn Thị Thu Huyền
15

Kết quả thống kê vận hành lò CFB của TKV cho thấy: mặc dù có một số vấn
đề phát sinh trong quá trình vận hành nhƣng những sự cố này đã có thể kiểm soát
đƣợc. Số giờ vận hành của các lò luôn ổn định và ở mức cao, sản xuất lƣợng điện
vƣợt kế hoạch. Thống kê về các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cũng cho thấy, lò hơi CFB
có hiệu suất cháy cao, kết quả là giảm đƣợc lƣợng cácbon không cháy hết trong tro
và do đó giảm tổn thất không cháy hết về cơ học. Lò hơi CFB đã không chỉ mang
lại hiệu quả là tận dụng đƣợc than chất lƣợng thấp để phát điện, bảo vệ môi trƣờng
mà còn cạnh tranh đƣợc về kinh tế, suất đầu tƣ ở gam công suất nhỏ hơn 300MW.

Hình 1.5. Cấu tạo lò CFB của nhà máy điện Cao Ngạn theo thiết kế của Alstom
b.Các nhà máy đốt than nhập khẩu
Hiện nay duy nhất chỉ có nhà máy điện Formosa Đồng Nai công suất
2x150MW đốt than bitum nhập khẩu từ Indonesia. Đây là nhà máy điện độc lập do
Tập đoàn Formosa Đài Loan đầu tƣ, vận hành năm 2006. Nhà máy điện chủ yếu
cung cấp điện cho các xí nghiệp sản xuất trong khu công nghiệp Nhơn Trạch III,

Luận văn thạc sĩ khoa học - Khoa Môi trƣờng, Đại học KHTN

Nguyễn Thị Thu Huyền
16

tỉnh Đồng Nai. Phần điện thừa đƣợc nhà máy bán lên lƣới điện quốc gia. Với chất
lƣợng than khá tốt, nhiệt trị lớn hơn 5500 kcal/kg, cùng với lò hơi than phun có thiết
kế hiện đại, nhà máy này vận hành với hiệu suất cao, chất lƣợng vận hành tốt, đáp
ứng nhu cầu điện nội bộ khu công nghiệp cũng nhƣ góp phần cung cấp điện lên lƣới
trong những thời điểm thiếu điện. Một trong điểm đáng lƣu ý trong dự án này là
thiết kế nhà máy không có bãi xỉ. Do chất lƣợng tro xỉ thải tốt nên 100% lƣợng tro
xỉ sinh ra từ nhà máy đều đƣợc đƣa đi tiêu thụ trong các cơ sở sản xuất xi măng và
vật liệu xây dựng. Chất lƣợng tro xỉ thải tốt có đƣợc chủ yếu là nhờ nguồn than sử
dụng có chất lƣợng tốt, dễ cháy và có khả năng cháy kiệt cao.
Bảng 1.3. Danh sách các nhà máy điện đốt than tại Việt Nam (tính đến 6/2013)
TT
Nhà máy
Số tổ máy
P thiết kế (MW)
Chủ sở hữu
1
Phả Lại 1
4
440
Cổ phần
2
Phả Lại 2
2
600
Cổ phần
3
Uông Bí
2
105

EVN
4
Uông Bí mở rộng 1
1
300
EVN
5
Uông Bí mở rộng 2
1
300
EVN
6
Ninh Bình
4
100
Cổ phần
7
Na Dƣơng
2
110
TKV
8
Cao Ngạn
2
115
TKV
9
Formosa
2
300

NĐT nƣớc ngoài
10
Cẩm Phả
2
600
TKV
11
Sơn Động
2
220
TKV
12
Mạo Khê
2
440
TKV
13
Hải Phòng 1
2
600
Cổ phần
14
Quảng Ninh 1
2
600
Cổ phần
Nguồn: Viện Năng lượng, 2013
1.2.2. Giới thiệu về công nghệ lò hơi siêu tới hạn
1.2.2.1. Lò hơi siêu tới hạn
Lò hơi là thiết bị trong đó xảy ra quá trình đốt cháy nhiên liệu, nhiệt lƣợng toả

ra từ quá trình cháy sẽ truyền cho nƣớc trong lò để biến nƣớc thành hơi. Nghĩa là
thực hiện quá trình biến đổi hoá năng của nhiên liệu thành nhiệt năng của dòng hơi.

Luận văn thạc sĩ khoa học - Khoa Môi trƣờng, Đại học KHTN

Nguyễn Thị Thu Huyền
17

Có nhiều cách phân loại lò hơi trong nhà máy điện nhƣ phân loại theo nhiên liệu sử
dụng trong lò hơi, phân loại theo chế độ đốt nhiên liệu trong buồng lửa, phân loại
theo chế độ tuần hoàn nƣớc trong lò hơi, phân loại theo thông số hơi nƣớc của lò
hơi.
Theo cách phân loại dựa trên thông số hơi, lò hơi đƣợc chia thành lò hơi dƣới
tới hạn, cận tới hạn, lò hơi trên tới hạn. Mốc phân chia là điểm tới hạn, đối với hơi
nƣớc điểm tới hạn có áp suất 221 bar. Lò hơi có áp suất hơi nhỏ hơn áp suất tới hạn
gọi là lò hơi dƣới tới hạn, áp suất cao hơn áp suất tới hạn gọi là lò hơi trên tới hạn.
Ngày nay với loại lò hơi có thông số hơi trên tới hạn, trên Thế giới đã phát
triển thành hai loại lò hơi có thông số trên tới hạn là siêu tới hạn (supercritical) và
trên siêu tới hạn (ultra-supecritical) và hiện đang phát triển thêm loại trên siêu tới
hạn cải tiến (advanced ultra-supecritical). Loại lò trên siêu tới hạn có nhiệt độ và áp
suất hơi lớn hơn loại thứ nhất. Loại lò hơi có thông số hơi trên tới hạn cũng đƣợc áp
dụng phổ biến cho các lò hơi đốt than phun. Đối với lò hơi tầng sôi tuần hoàn, thông
số hơi trên tới hạn đang ở giai đoạn đầu của quá trình thƣơng mại hoá. Vì vậy, trong
luận văn này sẽ tập trung giới thiệu về công nghệ lò hơi đốt than phun có thông số
hơi trên tới hạn của loại lò đốt than phun.
1.2.2.2. Chu trình Rankine sử dụng lò hơi trên tới hạn
Các hình sau mô tả đặc điểm và các thiết bị chính trong các nhà máy nhiệt
điện sử dụng lò hơi có thông số hơi trên tới hạn (hình 1.6 và 1.7).

Hình 1.6. Sơ đồ nguyên lý nhà máy nhiệt điện áp dụng lò hơi trên tới hạn