PGS.TS.Trương Duy Nghĩa, chủ nhiệm đề tài KC05.25.

Nhằm đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia, Chính phủ đã thực hiện chính sách đa dạng hóa các ngành năng lượng sơ cấp cho sản xuất điện. Ngoài các loại nhiên liệu truyền thống như than, dầu, khí đốt, Việt Nam đang hướng tới điện hạt nhân, điện mặt trời, nhiệt điện sử dụng khí hóa lỏng. Tuy nhiên trong khoảng một, hai thập kỷ tới, nhiệt điện than vẫn tiếp tục chiếm tỷ trọng lớn trong cơ cấu điện năng sản xuất. Theo Quy hoạch điện VII (chưa hiệu chỉnh), năm 2020 nhiệt điện than sẽ chiếm khoảng 48% về công suất và 46,8% về sản lượng điện cả nước. Năm 2030, các tỷ lệ này dự kiến sẽ là 51,6% và 56,4%.

Lượng than tiêu thụ vì vậy sẽ tăng mạnh. Nhu cầu than cho ngành điện năm 2015 là 33,3 triệu tấn, trong đó một phần phải nhập khẩu. Năm 2020, con số này dự kiến là 79 triệu tấn và năm 2025 là 116 triệu tấn. Trong khi đó, cung ứng than trong nước nhiều khả năng không thể tăng, chỉ vào khoảng 31-32 triệu tấn/năm, nên lượng than nhập khẩu sẽ chiếm tỷ trọng ngày càng lớn.

Trước tình hình trên, Phó Thủ tướng Hoàng Trung Hải đã chỉ đạo Tập đoàn Than và Khoáng sản Việt Nam và Tập đoàn Điện lực Việt Nam tìm kiếm tư vấn có đủ kinh nghiệm tiến hành nghiên cứu việc đốt than trộn giữa than trong nước và than nhập khẩu để các nhà máy nhiệt điện than sử dụng và nâng cao hiệu suất.

Nhận thấy đây là một nội dung nghiên cứu quan trọng, Bộ KH&CN đã giao cho Hội Khoa học kỹ thuật Nhiệt Việt Nam thực hiện đề tài cấp nhà nước về “Nghiên cứu công nghệ đốt than trộn của than khó cháy với than nhập khẩu dễ cháy nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu tại các nhà máy nhiệt điện đốt than ở Việt Nam”, với mục tiêu là đưa ra các giải pháp kỹ thuật đốt than trộn tại các nhà máy nhiệt điện có công suất từ 200MW trở lên trên cơ sở xác định tỷ lệ trộn hợp lý các nguồn than (nội, ngoại), đạt hiệu quả cao theo hướng ổn định về chủng loại và chất lượng than. Thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu được giao, Hội Khoa học kỹ thuật Nhiệt Việt Nam đã tập hợp các đơn vị nghiên cứu đầu ngành ở trong nước như Viện Nhiệt-Lạnh (ĐHBK Hà Nội), Viện Năng lượng (Bộ Công Thương), Viện Khoa học Năng lượng (Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam) và Trung tâm Thí nghiệm điện miền Bắc cùng tham gia.

Một đề bài hóc búa

Theo PGS.TS.Trương Duy Nghĩa, chủ nhiệm đề tài, các nhà máy nhiệt điện than ở Việt Nam có đặc điểm chỉ dùng một loại than ổn định cho suốt cuộc đời của nhà máy và loại than này được chọn ngay từ khâu thiết kế. Hầu hết các nhà máy nhiệt điện than ở Việt Nam sử dụng than antraxit, loại than xấu rất khó cháy. Nếu đem trộn than antraxit với than nhập ngoại cùng loại thường không gây trở ngại về kỹ thuật, nhưng nếu trộn với than khác loại có thể sẽ là một vấn đề kỹ thuật lớn. Trên thế giới, trữ lượng than antraxit rất nhỏ, phần lớn các nhà máy nhiệt điện than ở nước ngoài sử dụng than bitum và á bitum (steam coal), rất ít nhà máy sử dụng than antraxit, vì vậy, không có nhiều nghiên cứu đốt than trộn giữa antraxit với bitum (hay á bitum) trong nhà máy nhiệt điện.

Nay chúng ta đem trộn giữa hai chủng loại than khác nhau, nghĩa là đã thay đổi hẳn đặc tính than so với than thiết kế, sẽ cần có rất nhiều nghiên cứu về sự đáp ứng của thiết bị, về sự điều chỉnh các chế độ vận hành... sao cho có thể thích nghi đối với than mới. “Đây là một công việc khó do nhà máy nhiệt điện là một hệ thống thiết bị rất lớn về quy mô, phức tạp về vận hành và sử dụng nhiều lượng than tiêu thụ” – PGS.TS. Trương Duy Nghĩa cho biết.

Thành công ngay từ thử nghiệm đầu tiên!

Nhưng điều nhóm nghiên cứu không ngờ là thành công đến ngay trong lần thử nghiệm đầu tiên khi tiến hành trộn than á bitum của Indonesia với than antraxit của Việt Nam. Phương pháp này nhằm giảm chỉ tiêu xấu của than nội địa (như giảm lượng tro) để cải thiện quá trình cháy, tăng hiệu suất cháy và giảm lượng than tiêu thụ. Tuy nhiên, việc trộn than phải được nghiên cứu xem nên tiến hành trước hay sau khi nghiền than. Quá trình thí nghiệm đã được triển khai tại Nhà máy nhiệt điện Ninh Bình, đơn vị cùng tham gia đề tài với Hội Khoa học kỹ thuật Nhiệt Việt Nam.

Từ trước đến nay nhà máy này chỉ dùng than antraxit nên khi thực hiện đề tài, nhóm nghiên cứu đã nhập về 580 tấn than á bitum của Indonesia để tiến hành trộn với than antraxit theo các tỷ lệ khác nhau, ở các công suất khác nhau của lò hơi. Giám đốc Công ty Cổ phần Nhiệt điện Ninh Bình Trịnh Văn Đoàn cho biết: “Chúng tôi cho nghiền hai loại than này rồi đem trộn với các tỷ lệ á bitum /antraxit là 5/95, 10/90, 15/85, 20/80, 30/70. Tổng số than sau khi trộn là 5.000 tấn”. Tất cả những lần thử nghiệm đều được thực hiện dưới sự giám sát của Trung tâm Thí nghiệm điện miền Bắc.

Kết quả là ngay từ những mẻ trộn đầu tiên đã đưa vào lò đốt, hiệu suất cháy đã tăng 1%, có trường hợp tăng tới 5%. Giám đốc Đoàn hồ hởi: “Anh em công nhân mừng lắm. Họ cũng không ngờ có ngay kết quả như vậy. Nếu sử dụng theo công nghệ này, hiệu suất của nhà máy chắc chắn sẽ cải thiện rõ rệt”.

Ngoài việc theo dõi hiệu suất của nhà máy khi sử dụng than trộn, nhóm nghiên cứu còn phải tìm hiểu xem việc đưa than á bitum vào sử dụng liệu có ảnh hưởng gì đến thiết bị hay không. Thực tế cho thấy, nếu cần có những điều chỉnh các thông số vận hành của thiết bị như điều chỉnh độ mịn bột than, tốc độ và hướng phun dòng ra khỏi vòi đốt…  thì những điều chỉnh này đều nằm trong phạm vi cho phép của nhà máy và chi phí sẽ không đáng kể. Từ đó có thể khẳng định, các nhà máy nhiệt điện đang đốt than antraxit nội địa có thể chuyển sang đốt than trộn mà không cần có những cải tạo cơ bản về thiết bị.

Như vậy, nếu tất cả các nhà máy nhiệt điện than trong nước đều áp dụng theo thành công ở Ninh Bình thì hiệu suất toàn ngành sẽ tăng đáng kể. Năm 2015, Việt Nam dự kiến tiêu thụ khoảng 33,3 triệu tấn than cho sản xuất điện. Chỉ cần tiết kiệm 1% nhiên liệu, ta sẽ giảm được 333.000 tấn than, tương đương gần 33 triệu USD (trung bình 100 USD/tấn). Chưa kể còn giúp giảm 10% lượng tro thải, giảm 10% hàm lượng cacbon trong tro, giảm 2-5% tổn thất do than chưa cháy hết. Bột than sau khi nghiền cũng không yêu cầu độ mịn quá cao, than có thể nghiền thô hơn mà vẫn không ảnh hưởng đến hiệu suất của lò hơi, do vậy, có thể tiết kiệm lượng điện năng để nghiền than.

Lời giải cho quy hoạch nguồn cung về than

Đánh giá về kết quả đề tài, Bộ trưởng Bộ KH&CN Nguyễn Quân cho rằng “đề tài có ý nghĩa rất lớn đối với việc tiết kiệm năng lượng và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng ở Việt Nam, nhất là trong bối cảnh chúng ta đang có những khó khăn về đáp ứng nhu cầu năng lượng của công nghiệp hóa”. Bên cạnh đó, đề tài còn có một ý nghĩa lớn hơn, như nhận định của Phó Thủ tướng Hoàng Trung Hải, đó là giúp “tìm ra lời giải cho nguồn cung về than”, đặc biệt trong bối cảnh “việc đảm bảo nguồn cung than rất khó khăn, khi chúng ta phải nhập khẩu than thì việc quy hoạch than, sử dụng than và trộn than nội-ngoại như thế nào cũng phải tính toán tối ưu”. Kết quả của đề tài chính là cơ sở để đưa ra những tính toán tối ưu như vậy cho công tác quy hoạch than.

Căn cứ trên những kết quả nghiên cứu đạt được, Phó Thủ tướng Hoàng Trung Hải đã đề nghị nhóm nghiên cứu “tính toán cụ thể hơn về hiệu quả kinh tế, tiếp tục xây dựng các phương pháp theo hướng chuẩn hóa để việc đốt than trộn được triển khai rộng rãi trong các nhà máy nhiệt điện than, trước mắt là các nhà máy có công suất tổ máy 300 MW, các nhà máy dùng lò hơi lớp sôi”.

Phó Thủ tướng cũng yêu cầu “trên cơ sở nghiên cứu của đề tài, các nhà máy nhiệt điện than tự áp dụng và nghiên cứu phương pháp, tìm ra tỷ lệ trộn than tối ưu cũng như chủng loại than phù hợp nhất với điều kiện vận hành của mỗi nhà máy, từ đó xây dựng kế hoạch cung cấp than ổn định trong một thời gian lâu dài”. Riêng Công ty Cổ phần Nhiệt điện Ninh Bình, sau khi thử nghiệm thành công đã quyết định áp dụng tỷ lệ trộn 15/85 để nâng cao hiệu suất, đồng thời đề nghị cho phép nhập khẩu than á bitum để đưa vào sử dụng ngay trong năm 2016.

Kết quả của đề tài KC05. 25/11/15 sẽ là cơ sở cho những nghiên cứu tiếp theo nhằm hoàn thiện chế độ vận hành tối ưu khi chuyển từ than antraxit sang than trộn. Những nhà máy nhiệt điện than nguyên được thiết kế để đốt than nhập khẩu cũng có thể tham khảo kết quả này để nghiên cứu, áp dụng đốt than trộn, theo hướng giảm bớt lượng than bitum nhập khẩu và thay thế một phần bằng than antraxit nội địa.