Công nghệ đốt than kèm chất phụ gia giúp tăng hiệu suất và giảm phát thải khí ô nhiễm nhà máy nhiệt điện

MTXD- Trong quá trình đốt than, bên cạnh khí thải CO2 gây hiệu ứng nhà kính và bụi, các tạp chất trong than như lưu huỳnh và nitơ được giải phóng ra ngoài dưới dạng khí NOx, SOx là nguyên nhân không chỉ gây hại đến sức khỏe con người, hệ sinh thái, mà còn là tác nhân tạo thành “mưa axit”,...

Từ trước đến nay, nhiều nhà máy nhiệt điện ở Việt Nam đã áp dụng các công nghệ để xử lý các chất ô nhiễm như vậy, chẳng hạn như lắp các hệ thống khử lưu huỳnh (bằng đá vôi, nước biển, dung dịch đá vôi…), khử nitơ (loại không có xúc tác hoặc có sử dụng xúc tác chọn lọc), lắp đặt các thiết bị lọc bụi (tĩnh điện, túi).

Theo dõi thông số kỹ thuật tại phòng điều khiển tổ máy số 3, Công ty Cổ phần Nhiệt điện Hải Phòng. (Nguồn: Viện Năng Lượng)

Bên cạnh đó, cũng đã có một vài giải pháp kỹ thuật được nghiên cứu áp dụng giúp tăng hiệu suất, giảm nhiên liệu tiêu thụ, từ đó giảm lượng phát thải CO2 phù hợp với điều kiện Việt Nam, như thiết kế ra vòi phun UD để than dễ bắt cháy hơn, hoặc trộn phối than trong nước với than nhập khẩu nhằm cải thiện chất lượng than đốt.

Đi tìm lời giải cho bài toán tối ưu hiệu quả nhiên liệu và giảm phát thải khí ô nhiễm ở các nhà máy nhiệt điện than, nhóm nghiên cứu do 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”.

Mục tiêu của đề tài nghiên cứu là 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. Từ đó, lựa chọn được phụ gia phù hợp với công nghệ và nhiên liệu cho nhà máy nhiệt điện đốt than tại Việt Nam.

Thực hiện đề tài nhóm đã nghiên cứu và lựa chọn hai loại phụ gia là Reduxco của Ba Lan và Eplus của Đài Loan để thực hiện các thí nghiệm trong lab 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. Do đó, làm giảm phát sinh những sản phẩm phụ của quá trình đốt như tro bay và xỉ đáy lò.

Sau hơn nửa tháng thử nghiệm tại lò hơi số 3 công suất 300MW của nhà máy nhiệt điện Hải Phòng, nhóm nghiên cứu đã đo đạc được nhiều thông số khác nhau của quá trình đốt trong lò hơi khi có và không sử dụng từng chất phụ gia. Cả Eplus và Reduxco đều đạt mục tiêu đặt ra với lò than PC sử dụng nhiên liệu than Antraxit, khi giúp tăng hiệu suất lò hơi trung bình khoảng 1%, giảm lượng than tiêu thụ khoảng 2.6%, hàm lượng carbon còn trong tro xỉ giảm khoảng 2.4% và các nồng độ loại khí thải NOx và SOx trong khói thải giảm trung bình giảm lần lượt 6.3% và 12.2%.

Nhóm nghiên cứu đã thực hiện thí nghiệm nhiều lần với các nồng độ phụ gia khác nhau và ở nhiều chế độ phụ tải để tìm ra tỷ lệ nồng độ phối trộn và đốt tối ưu cho nhiên liệu dao động từ 55 - 65 ml/tấn than.

Thí nghiệm đặt ống phun dung dịch phụ gia tại nhà máy nhiệt điện Hải Phòng. (Nguồn: Viện Năng Lượng)

Bên cạnh đó nhóm nghiên cứu cũng phát hiện phụ gia Eplus có ưu thế hơn về khả năng tăng hiệu suất đốt, giảm suất tiêu hao than, giảm hàm lượng carbon còn lại trong tro xỉ còn phụ gia Reduxco tỏ ra hữu ích hơn khi giảm hàm lượng khí thải phát thải (SOx, NOx).

Để sử dụng hai 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 4,225%. Đối với NMNĐ Hải Phòng tiêu thụ khoảng 3 triệu tấn than/năm điều này rất có ý nghĩa về mặt kinh tế, môi trường và tiết kiệm năng lượng.

Tính riêng về giá trị tiết kiệm chi phí nhiên liệu cho cả NMNĐ Hải Phòng khi áp dụng đốt than kèm chất phụ gia hàng năm khoảng 230 tỷ đồng, sau khi trừ chi phí phụ gia, giá trị tiết kiệm còn khoảng 60 tỷ đồng mỗi năm. Giá trị này còn lớn hơn nữa khi giá phụ gia giảm, đặc biệt khi có thể chủ động sản xuất trong nước..

Về hiệu quả xã hội, đề tài đã chứng minh rõ cả hai loại phụ gia nghiên cứu đều không ăn mòn các thiết bị lò hơi và được ghi nhận có độc tính thấp. An toàn với thiết bị và con người. Đồng thời, việc áp dụng đốt than kèm phụ gia giảm phát thải khí Nox trung bình 6,31% - 13,31% giảm lớn nhất 22,12% và giảm phát thải khí SOx trung bình từ 12,25% - 19,67% và lớn nhất 29,26%, đáp ứng mục tiêu của đề tài là giảm lớn hơn 5%. Hàm lượng các bon còn lại trong tro xỉ khoảng 6% khi đốt than kèm phụ gia, điều này có ý nghĩa về mặt môi trường và kinh tế khui tro xỉ có thể sử dụng làm vật liệu xây dựng, công trình giao thông...

                                                                                                                                                                      HƯƠNG LINH