Vấn đề ô nhiễm môi trường của các nhà máy nhiệt điện than
Năng lượng điện là một trong những yếu tố quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội, trong cơ cấu nguồn năng lượng, nhiệt điện than đã và đang mang lại những lợi ích nhất định trong vấn đề đảm bảo nguồn năng lượng cho các hoạt động kinh tế - xã hội. Tuy nhiên đi kèm với đó là nỗi lo ô nhiễm môi trường từ việc phát thải của các nhà máy. Trong nhiệt điện than, khâu đốt nguyên liệu sinh ra một lướng lớn khí CO2 và tạp chất trong than được giải phóng ra môi trường dưới dạng khí NOx, SOx là nguyên nhân gây ô nhiễm. Các nhà máy nhiệt điện than có thể gây ô nhiễm môi trường đất nếu như xỉ than, nước thải có nhiều kim loại nặng độc hại và lẫn nhiều dầu nhiễm vào đất trồng. Ước tính, một nhà máy nhiệt điện than công suất 2.000 MW có thể sinh ra 2.000 tấn tro bay/ngày, có ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường và sức khỏe con người, trong đó nguy cơ ô nhiễm không khí đang ngày càng hiện hữu. Mặc dù, các nhà máy nhiệt điện đã áp dụng một số công nghệ xử lý ô nhiễm, như hệ thống khử lưu huỳnh, khử nitơ, lọc bụi tĩnh điện…
Ngoài ra, các giải pháp nhằm tăng hiệu suất, giảm nhiên liệu tiêu thụ từ đó hạn chế phát thải CO3 cũng được tích cực nghiên cứu. Một số giải pháp đã và đang được áp dụng phổ biến tại các nhà máy nhiệt điện than có thể kể đến như lắp đặt vòi phun để than dễ bắt cháy hơn, trộn phối than nội địa với than nhập khẩu để cải thiện chất lượng than đốt…
Trong bối cảnh Việt Nam hiện tại và nhiều thập kỷ tới, nhiệt điện than vẫn là nguồn cung năng lượng chiến lược quan trọng cho sự phát triển kinh tế của đất nước. Dù đã có nhiều nỗ lực trong việc lựa chọn công nghệ nhiệt điện thế hệ mới, nhưng về những hạn chế về tài chính, nhiệt điện than tại Việt Nam vẫn còn tồn tại một số vấn đề môi trường nhất định. Các chuyên gia cho rằng, trong hoàn cảnh Việt Nam, phương án khả thi nhất là ứng dụng công nghệ hiện đại để nhiệt điện than đang dùng trở nên sạch hơn và hiệu quả hơn.
Sử dụng phụ gia để tăng hiệu suất nhiên liệu
Để giải quyết bài toán về hiệu suất sử dụng nhiên liệu cho các nhà máy nhiệt điện than, nhóm nghiên cứu của Viện Năng lượng đã tập trung vào việc tối ưu hóa quá trình cháy với quy mô lớn bằng cách sử dụng phụ gia. Qua nghiên cứu và tìm hiểu thực tiễn, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn 2 loại phụ gia là Reduxco của Ba Lan và Eplus của Đài Loan để thực hiện các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và tại nhà máy. Khi phối trộn với than nhiên liệu, các chất này phản ứng với nước, sản sinh ra một lượng lớn các gốc tự do khiến những phản ứng oxy hóa khử với carbon trong lò đốt diễn ra nhanh hơn, mạnh hơn và than cháy kiệt hơn. Để sử dụng 2 chất phụ gia này, nhóm nghiên cứu đã thiết kế một hệ thống bơm cấp và tái hóa khí, gồm đường ống dẫn dung dịch từ bên ngoài vào hệ thống cấp gió vào lò hơi của tổ máy, bao gồm máy bơm nhỏ, vòi phun và ống nhựa dẫn dung dịch, khí nén... Hệ thống này có thể vận hành hoàn toàn tự động và lắp được ở hầu hết các nhà máy nhiệt điện đốt than hiện nay. Khi đốt than kèm phụ gia, lò hơi cháy ổn định, không xảy ra các hiện tượng bất thường. Hiệu suất lò hơi tăng lớn nhất 2,03%, suất tiêu hao nhiên liệu giảm lớn nhất 4,14%, hàm lượng C chưa cháy hết trong tro xỉ giảm lớn nhất 4,25%. Đồng thời, việc áp dụng đốt than kèm phụ gia giảm phát thải khí NOx 6,31-13,31%, SOx giảm 12,25-19,67%, đặc biệt tro xỉ sau khi cháy xong có thể sử dụng làm vật liệu xây dựng, công trình giao thông...
Qua thử nghiệm và tính toán cho thấy, giải pháp sử dụng phụ gia tăng hiệu quả đốt than đem lại hiệu quả kinh tế rất tiềm năng. Với phụ gia Eplus, việc tiết kiệm nhiên liệu và mua phụ gia cho tổ máy công suất 300 MW đem lại lợi nhuận ròng khoảng 15 tỷ đồng mỗi năm. Hiệu quả kinh tế từ phụ gia Eplus lớn hơn đáng kể so với sử dụng phụ gia còn lại. Nếu tính đến chi phí xã hội phải chi trả về thiệt hại môi trường, khí hậu và sức khỏe thì con số này còn có thể lên tới 1,5-5 triệu USD cho một tổ máy và nhiều hơn nữa cho cả nhà máy. Có thể khẳng định, việc các nhà khoa học của Viện Năng lượng giải được bài toán tìm ra chất phụ gia phù hợp để phối trộn với các loại than khai thác ở trong nước có ý nghĩa quan trọng với Việt Nam bởi hiện có hơn 70% số lượng nhà máy đang hoạt động đều sử dụng công nghệ lò hơi đốt than phun. Mặt khác, nhiên liệu than antraxit nội địa vốn có nhược điểm cố hữu là chất lượng thấp, khó bắt cháy, hàm lượng tro và lưu huỳnh cao hơn so với các loại than nhập ngoại. Đặc biệt, với một số phương pháp khác cần đầu tư nhiều vốn để cải tạo nâng cấp hệ thống, hoặc thay mới một số thiết bị gây khó khăn cho việc ứng dụng đại trà thì giải pháp mà các nhà khoa học Viện Năng lượng được đánh giá có ưu điểm dễ áp dụng thực tiễn. Phương pháp này, chỉ cần phối trộn phụ gia vào buồng đốt thông qua một thiết bị dẫn, gồm bơm cấp và tái hoá khí. Hệ thống này có thể vận hành hoàn toàn tự động và lắp được ở hầu hết các nhà máy nhiệt điện đốt than hiện nay.
ThS Nguyễn Thị Thu Huyền