Do nhu cầu năng lượng tăng cao, đặc biệt là từ các ngành công nghiệp, việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch như than đang gia tăng đáng kể, với nhiệt điện than vẫn chiếm khoảng 40% tổng nguồn điện toàn cầu. Than, dù là nguồn năng lượng dồi dào và giá rẻ, nhưng lại đặt ra thách thức lớn về môi trường và hiệu quả sử dụng. Để giải quyết vấn đề này, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện nhằm tối ưu hóa quá trình đốt than, bao gồm nâng cấp công nghệ lò hơi, cải tiến thiết bị xử lý môi trường và đặc biệt là sử dụng các chất phụ gia. Các phụ gia này đã chứng minh hiệu quả trong việc tiết kiệm nhiên liệu (giảm 2-15% lượng than tiêu thụ), giảm phát thải khí độc hại và chi phí bảo dưỡng lò hơi nhờ khả năng làm mềm và ngăn ngừa đóng xỉ.
Tại Việt Nam, dù năng lượng tái tạo đang phát triển, nhiệt điện than vẫn sẽ chiếm tỷ lệ đáng kể trong cơ cấu nguồn điện đến năm 2035. Than sử dụng chủ yếu là than cám antraxit nội địa có chất lượng thấp, khó đốt và than bitum, á bitum nhập khẩu, dẫn đến lượng carbon chưa cháy còn lại trong tro cao (10-25%), làm giảm hiệu suất nhà máy và tăng phát thải ô nhiễm. Với sự phụ thuộc ngày càng lớn vào than nhập khẩu, việc giảm tiêu thụ than, nâng cao hiệu suất và giảm phát thải trở thành yêu cầu cấp thiết. Trong các giải pháp được đề xuất (thay thế lò hơi, nâng cấp thiết bị, lắp đặt hệ thống xử lý môi trường), việc sử dụng phụ gia đốt kèm than nổi bật với chi phí thấp và hiệu quả cao, được nhiều nhà máy điện trên thế giới áp dụng. Tuy nhiên, do đặc thù công nghệ lò hơi và đặc tính than khác biệt ở Việt Nam, cần có nghiên cứu chuyên sâu để xác định loại phụ gia phù hợp, điều kiện cháy tối ưu, tỷ lệ phối trộn hiệu quả, cũng như các tác động phụ như ăn mòn hay độc tính.
Vì các lý do trên, TS. Đỗ Hữu Hà cùng các cộng sự tại Viện năng lượng đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thử nghiệm đốt than kèm chất phụ gia để tăng hiệu suất và giảm phát thải khí ô nhiễm cho nhà máy nhiệt điện đốt than” nhằm làm chủ công nghệ và ứng dụng thử nghiệm thành công công nghệ đốt than kèm chất phụ gia để tăng hiệu suất và giảm phát thải khí ô nhiễm cho nhà máy nhiệt điện đốt than. Lựa chọn được phụ gia phù hợp với công nghệ và nhiên liệu cho nhà máy nhiệt điện đốt than (NĐT) tại Việt Nam.
Dựa trên nghiên cứu lý thuyết và các thí nghiệm đốt than kèm hai loại phụ gia, đề tài đã rút ra những kết quả quan trọng sau:
1. Vai trò của Nhà máy Nhiệt điện than (NMNĐT): NMNĐT hiện vẫn giữ vai trò thiết yếu trong việc cung cấp điện năng ổn định và đáng tin cậy trên thế giới cũng như tại Việt Nam, đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia, dù xu hướng phát triển chung là giảm dần tỷ lệ này trong tương lai.
2. Thực trạng nguồn than và công nghệ tại Việt Nam: Việt Nam hiện không đủ nguồn than nội địa cho các NMNĐT và cần phải nhập khẩu từ các quốc gia như Indonesia, Úc, và có thể là Nga, Nam Phi trong tương lai. Công nghệ lò hơi than phun chiếm tỷ trọng lớn (trên 70%) trong các NMNĐT, và than nội địa chủ yếu là cám 5, cám 6 với đặc điểm chất bốc thấp, độ tro cao, gây khó khăn trong quá trình đốt cháy.
3. Lựa chọn và kiểm định phụ gia: Đề tài đã nghiên cứu các loại phụ gia phổ biến và chọn ra hai loại có tính quang hóa và nano (Eplus và Reduxco) để thử nghiệm. Các phụ gia này được chứng minh có độc tính thấp, không gây ăn mòn thiết bị, an toàn cho cả thiết bị và công nhân vận hành, đồng thời có tiềm năng sản xuất trong nước nếu được chuyển giao công nghệ.
4. Hệ thống cấp phụ gia: Hệ thống thiết bị cung cấp phụ gia được đánh giá là đơn giản, dễ dàng thiết kế, chế tạo, lắp đặt và vận hành (có thể tự động hóa hoàn toàn), cho phép áp dụng rộng rãi tại hầu hết các nhà máy nhiệt điện đốt than.
5. Nâng cao hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu: Khi đốt than kèm phụ gia, hiệu suất lò hơi đã tăng lên đáng kể, đồng thời suất tiêu hao nhiên liệu giảm, đạt và vượt mục tiêu đề ra là giảm tối thiểu 2%.
6. Giảm lượng carbon trong tro xỉ: Hàm lượng carbon chưa cháy còn lại trong tro xỉ giảm xuống chỉ còn khoảng 6%. Đây là một kết quả có ý nghĩa lớn về cả mặt môi trường và kinh tế, vì tro xỉ có thể được tái sử dụng làm vật liệu xây dựng hoặc trong các công trình giao thông.
7. Giảm phát thải khí ô nhiễm: Đề tài cũng ghi nhận sự giảm đáng kể lượng phát thải khí NOx (trung bình từ 6,31% đến 13,31%) và SO2 (trung bình từ 12,25% đến 19,67%), đáp ứng mục tiêu giảm phát thải lớn hơn 5%.
8. Hiệu quả tổng thể: Việc áp dụng giải pháp đốt than kèm chất phụ gia phù hợp mang lại hiệu quả kép về kinh tế, môi trường và xã hội, có ý nghĩa thực tiễn to lớn đối với ngành nhiệt điện than (đặc biệt là đối với các nhà máy sử dụng than nội địa) nói riêng và ngành năng lượng Việt Nam nói chung.
Kết quả của nghiên cứu này mở ra hướng đi mới trong việc tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu tác động môi trường của các nhà máy nhiệt điện than tại Việt Nam.
Từ những kết quả nghiên cứu và thực nghiệm đã đạt được, đề tài kiến nghị một số điểm quan trọng nhằm tối ưu hóa việc sử dụng than trong các nhà máy nhiệt điện, đặc biệt tại Việt Nam:
Phụ gia Eplus đã cho thấy tiềm năng lớn để áp dụng rộng rãi, nhất là với các nhà máy sử dụng than nội địa. Vì vậy, đề xuất Bộ Khoa học và Công nghệ cùng các bộ, ngành liên quan cần xem xét, ban hành các chủ trương, biện pháp và cơ chế khuyến khích các nhà máy nhiệt điện than nghiên cứu và áp dụng công nghệ đốt than kèm phụ gia. Điều này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả vận hành, giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tăng cường khả năng tái sử dụng tro xỉ, mang lại lợi ích kép về kinh tế và môi trường. Để tối đa hóa hiệu quả kinh tế, việc nghiên cứu và ứng dụng sản xuất phụ gia trong nước là vô cùng cần thiết nhằm chủ động về nguồn cung và giảm giá thành sản phẩm. Đồng thời, khuyến khích tiếp tục nghiên cứu, thử nghiệm các loại phụ gia tiên tiến nhất trên thế giới để đạt được hiệu quả cao nhất trong tương lai. Cuối cùng, do mỗi nhà máy có công nghệ đặc thù, cần có chương trình thử nghiệm chuyên biệt và đủ dài tại từng nhà máy khi áp dụng công nghệ đốt kèm phụ gia để có thể xác định tỷ lệ và chế độ tối ưu, từ đó thu thập dữ liệu chính xác và đánh giá toàn diện hiệu quả kinh tế mang lại.
Vì các lý do trên, TS. Đỗ Hữu Hà cùng các cộng sự tại Viện năng lượng đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thử nghiệm đốt than kèm chất phụ gia để tăng hiệu suất và giảm phát thải khí ô nhiễm cho nhà máy nhiệt điện đốt than” nhằm làm chủ công nghệ và ứng dụng thử nghiệm thành công công nghệ đốt than kèm chất phụ gia để tăng hiệu suất và giảm phát thải khí ô nhiễm cho nhà máy nhiệt điện đốt than. Lựa chọn được phụ gia phù hợp với công nghệ và nhiên liệu cho nhà máy nhiệt điện đốt than (NĐT) tại Việt Nam.
Dựa trên nghiên cứu lý thuyết và các thí nghiệm đốt than kèm hai loại phụ gia, đề tài đã rút ra những kết quả quan trọng sau:
1. Vai trò của Nhà máy Nhiệt điện than (NMNĐT): NMNĐT hiện vẫn giữ vai trò thiết yếu trong việc cung cấp điện năng ổn định và đáng tin cậy trên thế giới cũng như tại Việt Nam, đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia, dù xu hướng phát triển chung là giảm dần tỷ lệ này trong tương lai.
2. Thực trạng nguồn than và công nghệ tại Việt Nam: Việt Nam hiện không đủ nguồn than nội địa cho các NMNĐT và cần phải nhập khẩu từ các quốc gia như Indonesia, Úc, và có thể là Nga, Nam Phi trong tương lai. Công nghệ lò hơi than phun chiếm tỷ trọng lớn (trên 70%) trong các NMNĐT, và than nội địa chủ yếu là cám 5, cám 6 với đặc điểm chất bốc thấp, độ tro cao, gây khó khăn trong quá trình đốt cháy.
3. Lựa chọn và kiểm định phụ gia: Đề tài đã nghiên cứu các loại phụ gia phổ biến và chọn ra hai loại có tính quang hóa và nano (Eplus và Reduxco) để thử nghiệm. Các phụ gia này được chứng minh có độc tính thấp, không gây ăn mòn thiết bị, an toàn cho cả thiết bị và công nhân vận hành, đồng thời có tiềm năng sản xuất trong nước nếu được chuyển giao công nghệ.
4. Hệ thống cấp phụ gia: Hệ thống thiết bị cung cấp phụ gia được đánh giá là đơn giản, dễ dàng thiết kế, chế tạo, lắp đặt và vận hành (có thể tự động hóa hoàn toàn), cho phép áp dụng rộng rãi tại hầu hết các nhà máy nhiệt điện đốt than.
5. Nâng cao hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu: Khi đốt than kèm phụ gia, hiệu suất lò hơi đã tăng lên đáng kể, đồng thời suất tiêu hao nhiên liệu giảm, đạt và vượt mục tiêu đề ra là giảm tối thiểu 2%.
6. Giảm lượng carbon trong tro xỉ: Hàm lượng carbon chưa cháy còn lại trong tro xỉ giảm xuống chỉ còn khoảng 6%. Đây là một kết quả có ý nghĩa lớn về cả mặt môi trường và kinh tế, vì tro xỉ có thể được tái sử dụng làm vật liệu xây dựng hoặc trong các công trình giao thông.
7. Giảm phát thải khí ô nhiễm: Đề tài cũng ghi nhận sự giảm đáng kể lượng phát thải khí NOx (trung bình từ 6,31% đến 13,31%) và SO2 (trung bình từ 12,25% đến 19,67%), đáp ứng mục tiêu giảm phát thải lớn hơn 5%.
8. Hiệu quả tổng thể: Việc áp dụng giải pháp đốt than kèm chất phụ gia phù hợp mang lại hiệu quả kép về kinh tế, môi trường và xã hội, có ý nghĩa thực tiễn to lớn đối với ngành nhiệt điện than (đặc biệt là đối với các nhà máy sử dụng than nội địa) nói riêng và ngành năng lượng Việt Nam nói chung.
Kết quả của nghiên cứu này mở ra hướng đi mới trong việc tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu tác động môi trường của các nhà máy nhiệt điện than tại Việt Nam.
Từ những kết quả nghiên cứu và thực nghiệm đã đạt được, đề tài kiến nghị một số điểm quan trọng nhằm tối ưu hóa việc sử dụng than trong các nhà máy nhiệt điện, đặc biệt tại Việt Nam:
Phụ gia Eplus đã cho thấy tiềm năng lớn để áp dụng rộng rãi, nhất là với các nhà máy sử dụng than nội địa. Vì vậy, đề xuất Bộ Khoa học và Công nghệ cùng các bộ, ngành liên quan cần xem xét, ban hành các chủ trương, biện pháp và cơ chế khuyến khích các nhà máy nhiệt điện than nghiên cứu và áp dụng công nghệ đốt than kèm phụ gia. Điều này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả vận hành, giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tăng cường khả năng tái sử dụng tro xỉ, mang lại lợi ích kép về kinh tế và môi trường. Để tối đa hóa hiệu quả kinh tế, việc nghiên cứu và ứng dụng sản xuất phụ gia trong nước là vô cùng cần thiết nhằm chủ động về nguồn cung và giảm giá thành sản phẩm. Đồng thời, khuyến khích tiếp tục nghiên cứu, thử nghiệm các loại phụ gia tiên tiến nhất trên thế giới để đạt được hiệu quả cao nhất trong tương lai. Cuối cùng, do mỗi nhà máy có công nghệ đặc thù, cần có chương trình thử nghiệm chuyên biệt và đủ dài tại từng nhà máy khi áp dụng công nghệ đốt kèm phụ gia để có thể xác định tỷ lệ và chế độ tối ưu, từ đó thu thập dữ liệu chính xác và đánh giá toàn diện hiệu quả kinh tế mang lại.
Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 21164/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.
P.T.T (NASTIS)
P.T.T (NASTIS)