than và nhà máy nhiệt điện đốt than ở việt nam

than và nhà máy nhiệt điện đốt than ở việt nam

 Các vấn đề quan tâm :

than ở Việt Nam.

Phần 1: THAN VÀ NGUỒN GỐC CỦA THAN

Than là một dạng nhiên liệu quan trọng được sử dụng rộng rãi trong nền kinh

 Than bùn:

Than bùn được tạo thành từ xác các loài

thực vật khác nhau Xác thực vật được tích tụ lại, được đất vùi lấp và chịu tác động của điều kiện ngập nước trong nhiều năm Với điều

kiện phân huỷ yếm khí các xác thực vật được chuyển thành than bùn Than bùn nằm ngay trên mặt đất hoặc gần sát mặt đất Than bùn

có nhiệt lượng cháy từ 1500 đến 4200kcal/kg Than bùn dùng làm chất đốt phục vụ nhu cầu địa phương, làm phân bón ruộng, nguyên liệu hoá chất, một số loại làm than hoạt tính.

 Than nâu:

  Than nâu được hình thành chủ yếu từ

vật chất mùn(humit), một lượng nhỏ bitum

và chất acit hữu cơ, thường có màu nâu

hoặc đen Than nâu thường không rắn

chắc, đôi khi bở rời, chứa lượng cacbon

thấp nhưng chứa nhiều chất bốc Than nâu chủ yếu dùng làm nhiên liệu năng lượng, dùng luyện than nửa cốc, than khí hoá và thuỷ hoá.

 Than đá:

Than đá là một loại nhiên liệu hóa

thạch được hình thành ở các hệ sinh

thái đầm lầy nơi xác thực vật được nước

và bùn lưu giữ không bị ôxi hóa và phân hủy bởi sinh vật (biodegradation) Thành phần

chính của than đá là cacbon, ngoài ra còn có các nguyên tố khác như lưu huỳnh Than đá,

là sản phẩm của quá trình biến chất, là các lớp đá có màu đen hoặc đen nâu có thể đốt cháy được Than đá được khai thác từ

các mỏ than lộ thiên hoặc dưới lòng đất

(hầm lò).

Căn cứ vào chất bốc, chiều dày lớp dẻo

và nhiệt lượng cháy, than đá được chia

ra những loại sau: than lửa dài, than khí,

than mỡ, than cốc, than gầy, nửa antraxit,

toàn cầu Than đá được khai thác từ các mỏ

than lộ thiên hoặc dưới lòng đất (hầm lò)

Ở Việt Nam, than có trữ lượng khá lớn với hai loại chủ yếu là than đá (antraxit) Quảng Ninh và than nâu vùng đồng bằng Bắc Bộ

Hiện nay, than đá (antraxit) đang được khai thác với quy mô lớn và đáp ứng hầu hết nhu cầu trong nước và xuất khẩu Mỗi năm khai thác khoảng 15 đến 20 triệu tấn Than được khai thác lộ thiên là chính, còn lại là khai thác hầm lò Nguồn than nâu được dự báo là có trữ lượng rất lớn nhưng nằm sâu trong lòng đất, khó khai thác Loại than này chưa được khai thác, nhưng

Tuy trữ lượng than lớn nhưng sản lượng khai thác của tập đoàn than có thể sẽ không đáp ứng đủ nhu cầu của các ngành công nghiệp trong nước

Theo tính toán của Tập đoàn Than khoáng sản Việt Nam, chỉ tính riêng nhu cầu than cho sản xuất điện thì đến năm 2012, lượng than tiêu thụ dự kiến vào

khoảng 32,5 triệu tấn, thiếu khoảng 7,9 triệu tấn so

với khả năng đáp ứng của tập đoàn.

Điện cũng là một ngành công nghiệp tiêu thụ lượng than khá lớn do nhu cầu đốt than của các nhà máy nhiệt điện Do vậy tập đoàn than đã quyết định nhập khẩu than phục vụ cho các nhà máy nhiệt điên trong nước Dự kiến số lượng than nhập khẩu từ nay đến hết năm 2012 vào khoảng 10 triệu tấn

Than nhập khẩu có thể đốt riêng hoặc trộn với than trong nước nhằm tận dụng nguồn than khó cháy trong nước và giảm chi phí nhập khẩu

Nhập khẩu than từng nơi 1/1/2010

Năm Sản lượng (nghìn tấn)

Trung Quốc 900 Hàn Quốc 130 Thái Lan 61,9

Nhật Bản 184 Philipine 20

Như vậy trong tương lai các nhà máy nhiệt điện đốt than ở Việt Nam sẽ

sử dụng ba nguồn than chính là than antraxit, than nâu và than bitum nhập khẩu

Than Bitum Than

Antraxit

- Than Antraxit

Trữ lượng than tới mức sâu âm 300 m ước tính khoảng 3,5

tỷ tấn và từ mức âm 300 m tới âm 1.000 m khoảng 7 – 10 tỷ tấn Các mỏ than chất lượng tốt phần lớn tập trung gần

cảng biển và các tuyến đường bộ chính giúp cho việc sản xuất và tiêu thụ than rất thuận tiện Ngoài ra, việc xây

dựng và bố trí các nhà máy sàng tuyển than, kho chứa than

và cảng xếp hàng vào cùng một cụm giúp cho việc xuất

khẩu than trở nên rất thuận tiện Hơn một trăm năm nay than antraxít Việt Nam đã được biết đến trên khắp thế giới qua thương hiệu Than Hòn Gai antraxít Đây là loại than có nhiệt năng cao và hàm lượng lưu huỳnh thấp đã hấp dẫn rất nhiều khách hàng ở trên 30 quốc gia và vùng lãnh thổ Than anthraxít Việt Nam được sử dụng như là nguyên liệu

và nhiên liệu đầu vào cho các ngành công nghiệp thép,

nicken, titan, xi măng, đất đèn, điện cực, hoá chất, nhà

máy nhiệt điện, gốm sứ, gạch cũng như là sưởi ấm

Một số hình ảnh về than Antraxit

- Than Bitum

Than bitum (than "nhựa đường" : bituminous coal) Đây là dạng than phổ biến nhất, còn được gọi là than mềm (soft coal), mặc dù nó còn cứng hơn lignite Là một loại chất lỏng hữu cơ có độ

nhớt cao, màu đen, nhớp nháp và hòa tan hoàn toàn trong cacbon đisulfua (CS2) Độ ẩm khoảng 5-15%.

Than bitum chứa nhiều lưu huỳnh (2-3%), tạp

chất (nhựa đường, hắc ín ) vì vậy khi đốt thường gây ô nhiễm không khí Tuy vậy, than bitum vẫn được sử dụng rộng rãi, nhất là làm nhiên liệu cho các nhà máy điện, vì nó sinh ra nhiệt lượng cao.

Nhiệt điện đốt than ở Việt Nam có vai trò quan trọng trong cơ cấu sản xuất điện năng Ưu thế cơ bản của nhiệt điện đốt than là giá than ổn định và có thể cạnh tranh với các nguồn nhiên liệu khác Ở Việt Nam, than có trữ lượng khá lớn với hai loại chủ yếu là than antraxit Quảng

Ninh và than nâu vùng đồng bằng Bắc Bộ

Hiện nay, nhà máy điện đốt than đang áp dụng các công nghệ lò đốt sau:

- Buồng đốt than phun

- Buồng đốt than tầng sôi tuần hoàn

- Buồng đốt than tầng sôi áp lực

- Buồng đốt than sử dụng quá trình khí hóa than

Phần 2: CÁC DẠNG BUỒNG ĐỐT THAN TRONG LÒ HƠI

I Công nghệ lò hơi sử dụng buồng đốt than phun:

- Lò hơi đốt than phun là công nghệ đã rất phát triển và đang là nguồn sản xuất điện năng chủ yếu trên thế giới Than được nghiền mịn và được đốt cháy trong buồng lửa lò hơi Nhiệt từ quá trình đốt cháy sẽ gia nhiệt cho nước và hơi trong các dàn ống và thiết bị bố trí trong lò hơi Công nghệ này trong tương lai vẫn sẽ là một lựa chọn ưu thế cho các nhà máy điện

- Lò hơi được bố trí hình chữ Π bao gồm buồng đốt hình lăng trụ,

phễu lạnh ở phần dưới, đường dẫn khói nằm ngang

- Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của lò hơi:

Năng suất hơi tối đa: 1.000 t/h

Áp suất hơi sau lò hơi : 24,5 MPaNhiệt độ hơi:565 0C

Nhiệt độ nước cấp : 274 0CHiệu suất tổng tính toán : 92,5 %Nồng độ NOx trong khói : ≤ 350 mg/m3

Nồng độ SOx trong khói : 400 mg/m3

- Buồng đốt được thiết kế với tiết diện vuông Các vòi phun và tất cả các đầu vào nhiên liệu và không khí đi vào buồng đốt đều bố trí kiểu tiếp tuyến Ba tầng vòi phun trực lưu kiểu khe nằm ngang được bố trí tại các góc của buồng đốt.

Cấu tạo buồng

đốt than phun:

- Ba tầng vòi phun trực lưu kiểu khe nằm ngang được bố trí tại các góc của buồng đốt.

- Các vòi phun chính ở mỗi tầng trong số 3 tầng được kết cấu ở dạng khối vòi phun thống nhất Mỗi khối vòi phun (hình) có hai đầu dẫn nhiên liệu vào từ các máy nghiền khác nhau và hai vòi phun madút khởi động

Hệ thống nghiền và cung cấp than bột tới buồng đốt:

II. Công nghệ lò hơi sử dụng buồng đốt than tầng sôi tuần hoàn:

- Lò hơi tầng sôi tuần hoàn được phát triển từ những năm 70 của thế

kỷ trước Công nghệ này gần như công nghệ đốt than phun Sự khác biệt

là than đốt trong lò tầng sôi có kích thước lớn hơn và được đốt cùng chất hấp thụ lưu huỳnh (đá vôi) trong buồng lửa, hạt than được tuần hoàn trong buồng lửa cho tới khi đủ nhỏ Công nghệ này cho phép đốt các nhiên liệu xấu có chất lượng thay đổi trong khoảng rộng, nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao

- Công nghệ này thực hiện đốt nhiên liệu trong hỗn hợp O2/CO2 phụ thuộc vào sơ đồ đốt sẽ sử dụng Công nghệ đốt nhiên liệu trong môi

trường O2/CO2 được sử dụng cho các tổ máy sẵn có sau khi được hiện đại hóa, cũng như cho các nhà máy điện xây mới

- Sử dụng công nghệ tầng sôi tuần hoàn để thu giữ

CO2 đốt trong môi trường oxy và tái tuần hoàn khí CO2

- Nguyên lý: khói sau quá trình đốt sẽ qua bộ phân ly than bột, than lẫn trong khói sẽ được phân tách và đưa lại vào buồng đốt Khói có nhiệt

độ cao đi vào lò hơi để trao đổi nhiệt với nước, làm bay hơi sinh công Khói thải sau đó ra khỏi lò hơi đi qua bộ sấy hỗn hợp O2/CO2, rồi đi đến

bộ làm sạch khói, ở đây, khi nồng đô CO2 thấp, CO2 sẽ hòa trộn cùng với O2 đến bộ sấy hỗn hợp O2/CO2 và vào buồng đốt (quá trình tuần hoàn

CO2 ) Khi nồng độ CO2 cao, khói thải sẽ đi vào bộ xử lý CO2

- Ưu điểm:

Lò CFB cho phép đốt được các loại nhiên liệu khó cháy, đảm bảo được các tiêu chuẩn về môi trường

Than không cần có độ mịn cao như lò than phun

Công nghệ đốt phù hợp với cả loại than xấu có nhiệt trị thấp, hàm lượng chất bốc thấp, phù hợp với đặc tính của than antraxit

- Nhược điểm:

Do lò tầng sôi tuần hoàn là loại mới có công suất còn hạn chế và giá thành thường cao hơn so với lò than phun có công suất tương đương nên không phổ biến áp dụng

III Công nghệ lò hơi sử dụng buồng đốt than tầng sôi áp lực:

- Công nghệ tầng sôi áp lực cũng là một công nghệ

mới Về mặt cấu tạo, loại lò hơi này phức tạp hơn hai loại

lò hơi trên Quá trình cháy cũng giống như lò hơi tầng sôi tuần hoàn, nhiệt độ buồng đốt vào khoảng

800 – 850 0C , áp suất 12-16 bar Khói nóng được làm

sạch và đưa vào sinh công tuabin khí sau đó cấp nhiệt cho nước - hơi trong lò thu hồi nhiệt để chạy tuabin hơi

Lò hơi tầng sôi áp lực được kiến nghị áp dụng khi nhiên liệu cháy có độ ẩm cao như than nâu Hiệu suất cao, ít phát thải, chi phí vận hành thấp là những ưu điểm của công nghệ này Tuy nhiên, cho đến nay tính thương mại của công nghệ này chưa cao

- Nguyên lý : giống như lò hơi tầng sôi tuần hoàn, nhưng ở đây khói được làm sạch và thổi trực tiếp vào tuabin khí – sau đó mới cấp nhiệt cho lò hơi chạy tuabin hơi

VI Công nghệ lò hơi sử dụng buồng đốt khí hóa than:

- Công nghệ khí hóa than là công nghệ triển vọng trong tương lai

Than được khí hóa trong thiết bị khí hóa để sinh hỗn hợp khí trong đó chủ yếu là CO và H2 và N2, nhiệt trị cao của hỗn hợp này khoảng 1150 kcal Nhiệt độ hỗn hợp sau thiết bị khí hóa sẽ khoảng 540-14300C Khí được làm sạch và cháy trong chu trình tuabin khí sau đó gia nhiệt cho nước-hơi trong lò thu hồi nhiệt

- Ưu điểm cơ bản là hiệu suất rất cao, phát thải SO2 và NOx rất thấp

và đặc biệt là có khả năng lưu giữ CO2 Nhược điểm là kết cấu phức tạp, vận hành kém linh hoạt, và suất đầu tư cao Do có những ưu điểm vượt trội nên công nghệ này sẽ rất phát triển trong tương lai

- Với công nghệ này, máy khí hóa than có khả năng đốt cháy lốc xoáy nhiên liệu hoàn toàn trong buồng đốt và đạt được nhiệt độ cao

Máy khí hóa than

- Máy khí hóa than có thể tiết kiệm 20% nhiên liệu so với đốt nhiên liệu dầu trực tiếp

- Nó là thiết bị hoạt động an toàn, nhanh chóng và thuận tiện

 Nền công nghiệp nhiệt điện hiện nay trên thế giới nói chung và Việt

Nam nói riêng đa phần sử dụng công nghệ buồng đốt than phun, đó là sự lựa chọn hàng đầu cho các nước đang phát triển Bên cạnh đó con người không ngừng cải tiến, sáng tạo ra những công nghệ mới như 3 buồng đốt còn lại, và đó sẽ là những công nghệ sẽ phục vụ cho tương lai gần

 Một số kiểu lò hơi đốt than nhỏ phổ biến:

Lò hơi đốt than ống lửa kiểu đứng:

Đặc tính kỹ thuật:

Kiểu ống lửa, đứng

Ghi tĩnh

Cấp than, thải xỉ: thủ công

Nhiên liệu đốt: than cục, than cám, củi

Lò hơi đốt than ống nước dạng E:

Đặc tính kỹ thuật:

Kiểu ống nước, tuần hoàn tự nhiên

2 balông bố trí theo chiều ngang

Lò hơi đốt than ống nước dạng KE:

( Công suất từ 3.000kg/h đến 8.000kg/h)

Đặc tính kỹ thuật:

Kiểu ống nước, tuần hoàn tự nhiên

2 balông bố trí theo chiều dọc

Lò hơi đốt than ống nước ghi xích:

Đặc tính kỹ thuật:

Kiểu ống nước, tuần hoàn tự nhiên

2 balông bố trí theo chiều dọc

Ghi xích (kiểu vảy cá)

Cấp than, thải xỉ: hoàn toàn cơ khí

Hiệu suất: 77 ~ 78%

Nhiên liệu đốt: than cục, than cám

Phần 3 : MỘT SỐ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN

Ở VIỆT NAM

Nhà máy nhiệt điện Vũng Áng 2:

Thuộc tập đoàn điện lực (TTĐL) Vũng Án, tỉnh Hà Tĩnh, gồm các nhà máy Vũng Áng 1,2 và dự kiến Vũng Án 3,4 với tổng công suất lên tới: 4.800 MW

- Chủ đầu tư: Công ty cổ phần VAPCO ( One Energy Hongkong,

Tổng Công ty lắp ráp máy, Công ty cổ phần cơ điện lạnh REE)

- Vận hành dự kiến: tổ máy số 1: 3/2015

tổ máy số 2: 9/2015

- Đấu lưới điện áp: ở cấp điện áp 500kV

- Sản lượng điện: 8,91 tỷ kW/năm ( điện sản xuất)

- Các đặc tính kỹ thuật chủ yếu:

- Thông số hơi mới : P = 254 bar

T= 571 0C

+ Thông số hơi tải quá nhiệt:

P = 44,4 bar

T0 = 568 0C + Nhiên liệu: than đá bitum nhập khẩu từ Indonesia và từ Úc Tiêu thụ khoảng ~ 4,2 triệu tấn than/năm

+ Công nghệ lò hơi: lò hơi trực lưu đốt than bột, hệ thống nghiền than thổi thẳng (đốt trực tiếp)

+ Cấu hình tổ máy: 1 lò hơi – 1 tuabin – 1 máy phát điện

Nhà máy nhiệt điện Vân Phong 1:

Thuộc TTĐL Vân Phong, gồm 2 nhà máy điện, tổng công suất 2840

- Sản lượng điện: điện sản xuất : 9,23 tỷ kW/năm

điện thương phẩm : 8,548 tỷ kW/năm

+ Nhiên liệu: than bitum nhập khẩu từ Úc ( than dự phòng nhập từ Indonesia) Lượng than tiêu thụ ~ 3,31 triệu tấn/năm.

+ Công nghệ lò hơi: lò hơi trực lưu, đốt than bột, hệ thống nghiền than thổi thẳng ( đốt trực tiếp)

+ Cấu hình tổ máy: 1 lò hơi – 1 tuabin – 1 máy phát

Nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 3:

Thuộc TTĐL Vĩnh Tân, gồm 3 nhà máy điện, tổng công suất 4.424 MW.

- Chủ đầu tư: công ty cổ phần năng lượng Vĩnh Tân ( VTAC) ( One Energy, EVN, Pacific Corporation).

- Vận hành dự kiến: 2015 – 2016

- Đấu lưới điện áp: 500 KV

- Sản lượng điện: sản xuất: 12,870 tỷ kW/năm

+ Công nghệ lò hơi: lò hơi trực lưu, đốt than bột, hệ thống nghiền than kiểu thổi thẳng (đốt trực tiếp).

+ Cấu hình tổ máy: 1 lò hơi – 1 tuabin hơi – 1 máy phát điện ( công suất : 660 MW)

Nhà máy điện Duyên Hải 2:

Thuộc TTĐL Duyên Hải tỉnh Trà Vinh, tổng công suất : 2600MW

- Chủ đầu tư: Tập đoàn Janakuasa, Malaisia

- Vận hành dự kiến: cuối 2014 – đầu 2015

- Đấu lưới điện áp: 500kV

- Sản lượng điện: sản xuất: 8,450 tỷ kWh

Lượng than tiêu thụ ~ 2,793 triệu tấn/năm

+ Công nghệ lò hơi: lò trực lưu, hệ thống nghiền than kiểu thổi thẳng (đốt trực tiếp).

+ Cấu hình tổ máy: 1 lò hơi – 1 tuabin hơi – 1 máy phát

Nhà máy nhiệt điện Hải Dương: (có tổng công suất 1.200 MW)

- Chủ đầu tư: Tập đoàn Jaks Resources Berhad của Malaysia

- Vận hành dự kiến: tổ máy số 1: quý 4 – 2014

tổ máy số 2: quý 2 – 2015

- Đấu lưới điện áp: điện áp 110 kV và 220 kV

- Sản lượng điện: sản xuất: 7,8 tỷ kWh/năm

Lượng than tiêu thụ 4,24 triệu tấn/năm

+ Công nghệ lò hơi: lò hơi kiểu lớp sôi tuần hoàn (CFB) + Cấu hình tổ máy: 2 lò hơi – 1 tuabin hơi – 1 máy phát

Mô hình nhà máy sau khi hoàn thành