Nghiên cứu giải pháp giảm phát thải khí nhà kính cho nhà máy nhiệt điện uông bí, tỉnh quảng ninh

Thực tế cho thấy, các nhà máy nhiệt điện đốt than phun là những nhà máy được xây dựng từ những năm 1970 – 1980 là công nghệ cũ hiện đang bộc lộ nhiều vấn đề gây tổn thất năng lượng, giảm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA SAU ĐẠI HỌC

TRỊNH VĂN THUẬN

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP GIẢM PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH CHO

NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN UÔNG BÍ, TỈNH QUẢNG NINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Hà Nội, 2015

2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA SAU ĐẠI HỌC

Mã số: Chương trình đào tạo thí điểm

Người hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Trương Quang Học

Hà Nội – 2015

3

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu do cá nhân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của GS.TSKH Trương Quang Học, không sao chép các công trình nghiên cứu của người khác Số liệu và kết quả của luận văn chưa từng được công bố ở bất kì một công trình khoa học nào khác

Các thông tin thứ cấp sử dụng trong luận văn là có nguồn gốc rõ ràng, được trích dẫn đầy đủ, trung thực và đúng qui cách

Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính xác thực và nguyên bản của luận văn

NGƯỜI VIẾT

Trịnh Văn Thuận

4

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới giáo viên hướng dẫn khoa học, Thầy giáo GS TSKH Trương Quang Học đã nhiệt tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, cán bộ Khoa Sau đại học - Đại học Quốc Gia Hà Nội đã giảng dạy, truyền đạt kiến thức, tạo điều kiện và hướng dẫn tôi hoàn thành chương trình học tập và thực hiện luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của tập thể các cán bộ, công nhân viên của Nhà máy nhiệt điện Uông Bí, Tập đoàn Điện lực Việt Nam, Viện Năng lượng - Bộ Công Thương, Cục Kỹ thuật an toàn và Môi trường công nghiệp - Bộ Công Thương đã cung cấp thông tin và góp ý kiến nhận xét cho tôi hoàn thiện luận văn này

Thay lời kết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới gia đình, bạn bè

và đồng nghiệp đã luôn động viên, khích lệ tôi trong quá trình thực hiện luận văn

Hà Nội, ngày tháng năm 2015

NGƯỜI VIẾT

Trịnh Văn Thuận

5

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 10

1 Sự cần thiết của vấn đề nghiên cứu/Lý do chọn đề tài 10

2 Mục tiêu nghiên cứu 11

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 11

3.1 Đối tượng nghiên cứu: 11

3.2 Phạm vi nghiên cứu: 12

3.2.1 Phạm vi không gian 12

3.2.2 Phạm vi thời gian 12

4 Câu hỏi và giả thuyết nghiên cứu: 13

4.1 Câu hỏi nghiên cứu 13

4.2 Giả thuyết nghiên cứu 13

5 Ý nghĩa của đề tài 14

6 Cấu trúc của luận văn 14

Chương I CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU 16

1.1 Cơ sở lý luận 16

1.1.1 Những khái niệm 16

1.1.2 Tính hệ thống và liên ngành trong nghiên cứu và triển khai (R&D) về BĐKH 17

1.1.3 Khung phân tích của vấn đề nghiên cứu 19

1.2.1 Các nghiên cứu trên thế giới 20

1.2.2 Các nghiên cứu trong nước 23

1.3 Tổng quan về chính sách pháp luật liên quan đến giảm phát thải khí nhà kính 25

1.4 Tổng quan về ngành nhiệt điện đốt than tại Việt Nam 27

1.4.1 Thực trạng phát triển các nhà máy nhiệt điện đốt than 27

6

1.4.2 Thực trạng công nghệ nhiệt điện đốt than tại Việt Nam 29

1.4.3 Định hướng phát triển ngành nhiệt điện đốt than tại Việt Nam 33

1.4.3 Thực trạng phát thải khí nhà kính trong ngành nhiệt điện đốt than 35

Chương II: ĐỊA ĐIỂM, CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ SỐ LIỆU 37

2.1 Địa điểm nghiên cứu 37

2.2 Cách tiếp cận 37

2.3 Phương pháp nghiên cứu 38

2.3.1 Phương pháp thu thập, phân tích và tổng hợp tài liệu (Số liệu thứ cấp): 38

2.3.2 Phương pháp khảo sát thực địa 38

2.3.3 Phương pháp phỏng vấn sâu 39

2.3.4 Phương pháp tham vấn chuyên gia 40

2.4 Số liệu nghiên cứu 40

2.4.1 Số liệu thu thập từ các nguồn tài liệu, nghiên cứu đã thực hiện 40 2.4.2 Số liệu thu thập được tại cơ sở trong quá trình nghiên cứu 41

2.4.3 Các số liệu chính của Nhà máy nhiệt điện Uông Bí 110MW 41

Chương III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 47

3.1 Tính toán lượng khí CO 2 phát sinh từ Nhà máy nhiệt điện Uông Bí 47

3.2 Đánh giá tình trạng vận hành của nhà máy nhiệt điện Uông Bí 110MW 50

3.2.1 Tình trạng vận hành kho chứa than 50

3.2.2 Tình trạng vận hành máy nghiền than bột 51

3.2.3 Tình trạng vận hành máy phân tách, phân ly than 51

3.2.4 Tình trạng vận hành máy cấp bột than 52

7

3.2.5 Tình trạng vận hành của lò hơi 53

3.3.6 Tình trạng vận hành của tua bin 55

3.4 Đánh giá nguyên nhân làm gia tăng phát thải khí nhà kính tại nhà máy nhiệt điện Uông Bí 56

3.4.1 Tình trạng hao mòn, xuống cấp máy móc, thiết bị của nhà máy 56 3.4.2 Chất lượng than sử dụng cho nhà máy không đáp ứng được yêu cầu công nghệ 59

3.4.3 Quy định pháp luật về giảm phát thải khí nhà kính thiếu tính rằng buộc đối với doanh nghiệp 60

3.5 Đề xuất giải pháp giảm phát thải khí nhà kính cho nhà máy nhiệt điện Uông Bí 61

3.5.1 Giải pháp về chính sách 61

3.5.3 Giải pháp nâng cao chất lượng than sử dụng 67

3.5.3.1 Giảm tỷ lệ tro của than nguyên liệu 68

3.5.3.2 Quản lý công tác tích trữ than để giữ độ ẩm của than 70

3.5.4 Nâng cao hiệu quả vận hành, bảo dưỡng thiết bị của nhà máy 72

3.5.4.1 Vệ sinh lò hơi bằng hóa chất để tẩy cặn bám trong lò hơi 72

3.5.4.2 Cải tiến phương pháp làm sạch bộ gia nhiệt nước cấp 75

3.6 Một số vấn đề đƣợc thảo luận trong quá trình đề xuất 76

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

8

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1 Thông số của than antraxit sử dụng tại Nhà máy nhiệt điện

Bảng 3.7 Đề xuất Mục tiêu quản lý vận hành nhà máy nhiệt điện đốt

than

62

Bảng 3.9 Hiệu quả giảm phát thải khí nhà kính trong 6 giờ vận hành

nhờ cải thiện quản lý giá trị mục tiêu vận hành và cải thiện nhiệt độ hơi

nước chính

64

9

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ mối tương tác của BĐKH và các hợp phần của hệ

10

MỞ ĐẦU

1 Sự cần thiết của vấn đề nghiên cứu/Lý do chọn đề tài

Việt Nam là một quốc gia đang phát triển mặc dù không nằm trong danh sách các quốc gia bắt buộc cặt giảm khí nhà kính theo Nghị định thư Kyoto nhưng cũng đã và đang chung tay cùng các nước để thực hiện giảm phát thải khí nhà kính và ứng phó với biến đổi khí hậu Chủ trương giảm phát thải khí nhà kính đã được Nhà nước cụ thể hóa bằng Luật Bảo vệ môi trường năm

2014 (với một chương riêng về biến đổi khí hậu), Nghị quyết 24-NQ\TW của Ban chấp hành Trung ương Đảng khóa XI về chủ động ứng phó với biến đổi khí hậu, tăng cường quản lý tài nguyên và bảo vệ môi trường (trong đó đặt mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính trên đơn vị GDP từ 8 – 10% so với năm

2010 Chính phủ đã ban hành Chiến lược quốc gia về biến đổi khí hậu (Quyết định số 2139/QĐ-TTg ngày 05/12/2011) Năm 2014, Kế hoạch hành động quốc gia về Tăng trưởng xanh giai đoạn 2014 – 2020 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt, theo đó Bộ Công Thương đang xây dựng kế hoạch hành động Tăng trưởng xanh ngành công thương giai đoạn 2014 – 2020 với mục tiêu giảm lượng khí thải nhà kính trong lĩnh vực năng lượng từ 10% - 20% [2,

14, 15]

Với những mục tiêu cắt giảm phát thải khí nhà kính nêu trên, việc giảm phát thải khí nhà kính được tập trung cho một số ngành phát thải lớn trong đó phải kể đến ngành nhiệt điện đốt than Năm 2010, lĩnh vực nhiệt điện đốt than chiếm khoảng 18% tổng công suất phát điện toàn ngành Theo Quy hoạch phát triển điện VII (Quyết định số 1208/QĐ-TTg ngày 21/7/2011 của Thủ tướng Chính phủ), đến năm 2020, lĩnh vực nhiệt điện đốt than sẽ là lĩnh vực sản xuất điện chính, chiếm 46,8% tổng công suất phát điện toàn ngành Như vậy, việc nghiên cứu giải pháp giảm phát thải khí nhà kính trong ngành nhiệt điện có vai trò rất quan trọng trong định hướng phát triển ngành điện trong tương lai nhằm mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính chung quốc gia [2]

Trong số 15 nhà máy nhiệt điện đốt than đang hoạt động hiện nay có 10 nhà máy sử dụng công nghệ đốt than phun và 5 nhà máy sử dụng công nghệ

lò hơi tầng sôi tuần hoàn Thực tế cho thấy, các nhà máy nhiệt điện đốt than phun là những nhà máy được xây dựng từ những năm 1970 – 1980 là công nghệ cũ hiện đang bộc lộ nhiều vấn đề gây tổn thất năng lượng, giảm hiệu quả

sử dụng nguyên liệu dẫn đến phát thải khí nhà kính ở mức độ cao, trong số đó

11

có Nhà máy nhiệt điện Uông Bí 110MW với tổ máy số 5, số 6 đã hoạt động được gần 40 năm dẫn đến những hao mòn thiết bị, tổn thất năng lượng ở nhiều bộ phận làm giảm hiệu suất của nhà máy, tiêu hao nhiều nguyên liện và phát thải khí nhà kính ngày càng nhiều hơn so với thiết kế Đây chính là những tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính cần được nghiên cứu sâu trong thời gian tới

Với những phân tích trên, việc nghiên cứu các giải pháp giảm phát thải khí nhà kính cho Nhà máy nhiệt điện Uông Bí là cần thiết và sẽ mang tính đại diện cho các giải pháp giảm phát thải khí nhà kính cho ngành nhiệt điện đốt than nói chung của Việt Nam Đây cũng chính là lý do tôi thực hiện đề tài

nghiên cứu: “Nghiên cứu giải pháp giảm phát thải khí nhà kính cho Nhà máy

nhiệt điện Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh”

2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu này nhằm đạt được 3 mục tiêu chính:

- Đánh giá được thực trạng sản xuất, vận hành của Nhà máy nhiệt điện Uông Bí;

- Đánh giá được thực trạng chính sách chung của Việt Nam và riêng của Nhà máy nhiệt điện Uông Bí về giảm phát thải khí nhà kính;

- Đề xuất được các giải pháp giảm phát thải khí nhà kính cho Nhà máy nhiệt điện Uông Bí

3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu:

- Quá trình vận hành sản xuất, tiêu thụ nhiên liệu và phát thải khí nhà kính của Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí

- Thể chế, chính sách về biến đổi khí hậu và tiết kiệm năng lượng ảnh hưởng đến mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính ngành nhiệt điện đốt than

- Biện pháp giảm phát thải khí nhà kính cho Nhà máy nhiệt điện Uông

Bí

Thực tế, Công ty Cổ phần Nhiệt điện Uông Bí tỉnh Quảng Ninh tại thành phố Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh là tổ hợp 3 nhà máy nhiệt điện Uông Bí gồm:

- Nhà máy nhiệt điện Uông Bí 110MW đi vào vận hành năm 1975 (gồm

3.2.2 Phạm vi thời gian

Thời gian nghiên cứu đề tài: 12 tháng, trong đó:

- Thời gian nghiên cứu tại bàn: 11 tháng;

- Thời gian nghiên cứu cụ thể tại Nhà máy nhiệt điện Uông Bí: 1 tháng Trong quá trình nghiên cứu có sử dụng số liệu của nhà máy từ năm 2005 trở lại đây

13

4 Câu hỏi và giả thuyết nghiên cứu:

4.1 Câu hỏi nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, Luận văn đã đặt ra các câu hỏi nghiên cứu sau:

- Thực trạng chế độ vận hành của Nhà máy nhiệt điện Uông Bí 110MW như thế nào, có những vấn đề bất cập nào phát sinh không?

- Mức độ phát thải khí nhà kính của Nhà máy nhiệt điện Uông Bí 110

MW so với mức độ phát thải chung của ngành nhiệt điện đốt than như thế nào?

- Những biện pháp giảm phát thải khí nhà kính nào có thể áp dụng đối với nhà máy Nhiệt điện Uông Bí?

- Để thực hiện được các giải pháp giảm phát thải khí nhà kính tại Nhà máy nhiệt điện Uông Bí thì cần có những thay đổi gì về chính sách vĩ mô từ phía nhà nước, cũng như chính sách vi mô từ phía doanh nghiệp?

4.2 Giả thuyết nghiên cứu

Nếu chính sách chung của Việt Nam có những thay đổi mạnh mẽ nhằm đạt được các mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính thì trong tương lai gần các nhà máy nhiệt điện đốt than bắt buộc phải áp dụng các biện pháp giảm phát thải khí nhà kính

Nhiệt điện đốt than có đặc thù riêng đó là lượng khí thải nhà kính phát sinh tỷ lệ thuận với mức tiêu thụ than và mức tiêu thụ năng lượng Do đó, muốn đạt được mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính thì điều quan trọng nhất

là thực hiện được các biện pháp giảm mức tiêu hao nhiên liệu và tăng hiệu quả sử dụng năng lượng của nhà máy nhiệt điện

Nếu đề tài phân tích, đánh giá được những điểm bất bình thường trong từng công đoạn sản xuất liên quan đến tiêu thụ nhiên liệu và sử dụng năng lượng thì có thể đề xuất được những biện pháp để khắc phục làm giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và tăng hiệu quả sử dụng năng lượng qua đó làm giảm phát thải khí nhà kính Nếu có những điều chỉnh về chính sách vĩ mô và vi mô sẽ đảm bảo được tính khả thi của các biện pháp đề xuất

14

5 Ý nghĩa của đề tài

Kết quả nghiên cứu là nhóm các giải pháp giảm phát thải khí nhà kính cho Nhà máy nhiệt điện Uông Bí trên cơ sở phân tích thực trạng sản xuất và tính khả thi khi áp dụng Đây sẽ là những thông tin hữu ích trong quá trình ra quyết định của Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí để thực hiện các giải pháp giảm thiểu phát thải khí nhà kính, tăng hiệu suất của nhà máy

6 Cấu trúc của luận văn

Luận văn này có cấu trúc theo quy định chung của Đại học Quốc gia Hà Nội, gồm các phần chính sau:

- Phần mở đầu: Sự cần thiết của đề tài; Mục tiêu; Đối tượng phạm vi; Câu hỏi và giả thuyết nghiên cứu; Ý nghĩa của đề tài.Chương I: Cơ sở

lý luận và Tổng quan vấn đề nghiên cứu: Luật văn đã nêu được những kiến thức cơ bản về Biến đổi khí hậu, chính sách của nhà nước về biến đổi khí hậu nói chung và mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính nói riêng, thuyết minh tổng quan về tình hình phát triển và phát thải khí nhà kính của ngành nhiện điện đốt than, tổng hợp một số kết quả từ các nghiên cứu đã triển khai liên quan đến giảm phát thải khí nhà kính trong ngành nhiệt điện đốt than

- Chương II: Địa điểm, thời gian, cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: Luận văn đã thuyết minh chi tiết về địa điểm, thời gian thực hiện nghiên cứu Cách tiếp cận đã thể hiện được quy trình thực hiện nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu đã trình bày cách thức sử dụng từng phương pháp nghiên cứu cho từng nội dung nghiên cứu

- Chương III: Kết quả nghiên cứu và thảo luận: Thông qua nghiên cứu tại bàn và điều tra, khảo sát thực địa tại Nhà máy nhiệt điện Uông Bí, Luận văn đã trình bày được thực trạng sản xuất và phát thải khí nhà kính của Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí, phân tích và đánh giá được tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính theo từng công đoạn sản xuất và quản lý chung Trên cơ sở đó, đề xuất một số giải pháp giảm phát thải khí nhà kính cho Nhà máy nhiệt điện Uông Bí theo đúng mục tiêu đã đề ra trong Luận văn

15

- Kết luận: Phần này đã tóm lược toàn bộ kết quả đạt được của nghiên cứu và đưa ra các kiến nghị với nhà máy và các cơ quan quản lý nhà nước nhằm thực thi các biện pháp giảm phát thải khí nhà kính đã đề xuất

16

Chương I CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Cơ sở lý luận

1.1.1 Những khái niệm

Những khái niệm chính được lựa chọn và phân tích có mối liên hệ logic

và hệ thống với nhau nhằm tập trung giải quyết các nội dung nghiên cứu của Luận văn

Biến đổi khí hậu (Climate Change): Theo IPCC, BĐKH là sự biến đổi

về trạng thái của hệ thống khí hậu, có thể được nhận biết qua sự biến đổi về trung bình và biến động của các thuộc tính của nó, được duy trì trong một thời gian dài, điển hình là hàng thập kỷ hoặc dài hơn BĐKH có thể do các quá trình tự nhiên bên trong hệ thống khí hậu hoặc do tác động thường xuyên của con người, đặc biệt tăng hiệu ứng nhà kính làm thay đổi thành phần cấu tạo

của khí quyển [13, 16, 17, 18]

Kịch bản Biến đổi khí hậu (Scenario): Theo IPCC, kịch bản BĐKH là

bức tranh toàn cảnh của khí hậu trong tương lai dựa trên một tập hợp các mối quan hệ khí hậu, được xây dựng để sử dụng trong nghiên cứu những hậu quả của BĐKH do con người gây ra và thường được dùng như là đầu vào cho các

quy mô đánh giá tác động [13, 16, 17, 18]

Tính dễ bị tổn thương (Vulnerability): Theo IPCC, tính dễ bị tổn

thương là mức độ mà BĐKH có thể gây tổn hại hay bất lợi cho hệ thống; khi

đó tính dễ bị tổn thương không chỉ phụ thuộc vào độ nhạy của hệ thống mà còn phụ thuộc vào khả năng thích ứng của cộng đồng với điều kiện khí hậu mới [13, 16, 17, 18]

Ứng phó với BĐKH (Responding to climate change): Là các hoạt động của

con người nhằm thích ứng và giảm nhẹ BĐKH Như vậy, ứng phó với BĐKH gồm hai phần chính là thích ứng với BĐKH và giảm nhẹ BĐKH [13, 16, 17, 18]

Với nhận thức rằng BĐKH là một quá trình không thể đảo ngược được, chúng ta cần có những nỗ lực để ổn định khí nhà kính (KNK) trong khí quyển ở mức có thể ngăn ngừa sự can thiệp tiêu cực của con người đối với hệ thống khí hậu (giảm nhẹ BĐKH) và giảm nhẹ các thiệt hại do BĐKH gây ra (thích ứng với BĐKH)

17

Thích ứng với BĐKH (Adaptation): Là sự điều chỉnh hệ thống tự nhiên

hoặc con người đối với hoàn cảnh hoặc môi trường thay đổi, nhằm mục đích giảm khả năng bị tổn thương do dao động và biến đối khí hậu hiện hữu hoặc tiềm tàng và tận dụng các cơ hội do nó mang lại [16, 17, 18]

Giảm nhẹ BĐKH (Mitigation): Là các hoạt động nhằm giảm mức độ hoặc

cường độ phát thải khí nhà kính [18]

Khí nhà kính (KNK): Là tên gọi chung của các loại khí Carbon dioxide

(CO2), Methane (CH4), Nitrous oxide (N2O), hơi nước, Ozone (O3), và khí CFCs (chlorofluorocarbons) Các khí nhà kính như CO2, CH4, hơi nước, N2O

và O3 có thể có nguồn gốc từ tự nhiên và từ sản xuất công nghiệp, còn CFCs

chỉ do quá trình sản xuất công nghiệp tạo ra [18]

Xây dựng năng lực (capacity building): Trong bối cảnh BĐKH là quá

trình phát triển các kỹ năng công nghệ và những năng lực thể chế ở các nước đang phát triển và các nền kinh tế chuyển đổi để giúp họ có thể tham gia vào tất cả các lĩnh vực: thích ứng, giảm nhẹ và nghiên cứu về BĐKH nhằm thực hiện Công ước Khung của Liên Hợp Quốc về BĐKH và Nghị định thư Kyoto [17]

1.1.2 Tính hệ thống và liên ngành trong nghiên cứu và triển khai (R&D) về BĐKH

Khí hậu đang biến đổi - Đây là điều không còn phải bàn cãi Giới khoa học đã đi đến sự đồng thuận rằng thế giới đang trở nên ấm hơn, chủ yếu là do các hoạt động của con người Theo tuyên bố của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu (IPCC) trong báo cáo đánh giá lần thứ tư “Sự ấm lên của hệ khí hậu là điều không còn phải hoài nghi” [19]

Biến đổi khí hậu (BĐKH), tác động và ứng phó với nó là một quá trình phức tạp và được chia thành 7 pha (phase) kế tiếp nhau bao gồm: Pha 1: Hoạt động kinh tế xã hội và phát thải khí nhà kính; Pha 2: Chu kỳ cácbon và nồng

độ cácbon trong khí quyển; Pha 3: Ấm lên toàn cầu; Pha 4: Tác động tới các HST và xã hội; Pha 5: Thích ứng; Pha 6: Giảm nhẹ; và Pha 7: Hệ thống xã hội Cơ sở khoa học để hiểu biết tường tận các pha này, nhất là pha 4, 5, 6 và

7 còn rất hạn chế [29, 34, 35, 36]

18

Nguồn: IPCC, 2007 Hình 1.1 Sơ đồ mối tương tác của BĐKH và các hợp phần của hệ sinh thái-

nhân văn (A); và Khung các vấn đề của BĐKH (B)

Vì vậy, nghiên cứu - triển khai về BĐKH cần phải đặt dưới sự liên kết của nhiều ngành khoa học khác nhau nhằm hướng tới ba mục tiêu chính: Một

là, đánh giá BĐKH cả về bản chất, nguyên nhân và cơ chế vật lý; Hai là, đánh giá tác động của BĐKH, tính dễ bị tổn thương do BĐKH và giải pháp thích ứng; Ba là, đề xuất kế hoạch hành động nhằm giảm thiểu BĐKH Ba nhiệm

vụ này là một quá trình logic không đồng thời và phải được thực hiện một cách tuần tự

Trong ba mục tiêu chính nêu trên thì mục tiêu đề xuất kế hoạch hành động nhằm giảm thiểu BĐKH đóng vai trò quan trọng và được bàn thảo nhiều nhất trong các hội nghị toàn cầu về biến đổi khí hậu trong đó cần có những cam kết mạnh mẽ về kế hoạch cắt giảm khí thải nhà kính toàn cầu Việt Nam

là một trong những quốc gia tham gia tích cựu trong những cam kết quốc tế

về giảm phát thải khí nhà kính và thích ứng với biến đổi khí hậu mặc dù không phải nước nằm trong danh sách quốc gia bắt buộc cắt giảm khí thải nhà kính theo Công ước Khung của Liên Hợp Quốc về BĐKH và Nghị định thư Kyoto Các cam kết của Việt Nam đã được cụ thể hóa bằng cơ chế, chính sách, kế hoạch hành động quốc gia, kế hoạch hành động của các ngành, kế hoạch hành động của các địa phương về thích ứng và giảm nhẹ biến đổi khí hậu

19

Nghiên cứu giảm phát thải khí nhà kính cho Nhà máy nhiệt điện Uông

Bí cũng nhằm mục đích đóng góp cho ngành nhiệt điện đốt than (một trong những lĩnh vực phát thải khí nhà kính lớn nhất trong nhóm Năng lượng) những giải pháp giảm nhẹ biến đổi khí hậu, góp phần phát triển bền vững ngành nhiệt điện nói riêng và kinh tế - xã hội nói chung

1.1.3 Khung phân tích của vấn đề nghiên cứu

Để đạt được các mục tiêu đã đề ra, Luận văn đã đề ra khung phân tích của vấn đề nghiên cứu như hình 1.2 Các vấn đề nghiên cứu sẽ được thực hiện theo trình tự logic từ việc đánh giá cơ sở đến phân tích nguyên nhân, tìm kiếm

Kết quả đánh giá

thực trạng

Phân tích nguyên nhân của các vấn đề nảy sinh

Tìm kiếm cơ hội giảm phát thải

Đề xuất các giải pháp

giảm phát thải KNK

Định lượng khả năng giảm phát thải KNK của các giải pháp

Phân tích kinh nghiệm tốt nhất hiện có (BAT/BET)

Kế thừa các nghiên cứu đã

có về giảm phát thải KNK

Giải pháp đề xuất

Hình 1.2 Khung phân tích của vấn đề nghiên cứu

- Tìm kiếm cơ hội giảm phát thải khí nhà kính: Tập trung đánh giá những vấn đề phát sinh trong quá trình vận hành, phân tích những nguyên nhân dẫn đến các vấn đề trên từ đó xác định các cơ hội giảm phát thải khí nhà kính cho nhà máy nhiệt điện Uông Bí

- Đề xuất giải pháp giảm phát thải khí nhà kính: Dựa trên việc phân tích những vấn đề vận hành làm gia tăng phát thải khí nhà kính của nhà máy nhiệt điện Uông Bí, tham khảo các kinh nghiệm tốt nhất hiện có, các giải pháp giảm phát thải đã được nghiên cứu để đề xuất giải pháp giảm phát thải khí nhà

kinh phù hợp với điều kiện của nhà máy nhiệt điện Uông Bí

1.2 Tổng quan tài liệu

1.2.1 Các nghiên cứu trên thế giới

Theo kịch bản tham chiếu của IEA dự báo trong WEO 2009, nhu cầu điện sẽ tăng xấp xỉ khoảng 74% và nhu cầu than tăng khoảng 86% vào năm

2030, là nguyên nhân làm cho nhu cầu than tăng từ 42% năm 2007 lên 44% năm 2030 Tăng trưởng đáng chú ý nhất là Trung Quốc, Ấn Độ và các nước phát triển như Mỹ, Đức với kế hoạch xây dựng các nhà máy nhiệt điện than đáng phải xem xét Mặc dù than là nguồn phát thải CO2 chính, nhưng nhờ những ưu điểm sẵn có nên nó sẽ vẫn tiếp tục được các nước trên khắp thế giới

sử dụng [28, 36]

21

Hình 1.3 Điện sinh ra từ các nguồn năng lượng ở một số nước (2007)

Các nghiên cứu dự báo rằng các quốc gia vẫn sẽ bổ sung đủ công suất nhiệt điện than trong 5 năm tới và sẽ tạo ra thêm 1,2 tỷ tấn CO2 mỗi năm Như Trung Quốc, vốn đang bị lên án khắp nơi về sự gia tăng nhanh chóng phát thải KNK, giai đoạn 2002-2006 Trung Quốc đóng góp 2/3 trong tổng số hơn

560 tổ máy nhiệt điện than được xây dựng mới ở 26 nước Các nhà máy điện

ở Trung Quốc đã tăng lượng phát thải CO2 của thế giới lên 740 triệu tấn Trong 5 năm tới, Trung Quốc đã dự kiến giảm mức độ gia tăng phát thải xuống một nửa, theo đó, sẽ có khoảng 333 triệu tấn CO2 được phát thải mỗi năm nhưng con số này vẫn cho thấy sự tăng mạnh nhất lượng phát thải CO2

so với bất kỳ quốc gia nào [20, 21]

Các quốc gia đã ủng hộ việc giảm hiện tượng ấm lên toàn cầu thông qua Nghị định Thư Kyoto để giảm sự gia tăng các nhà máy nhiệt điện than của họ

Ví dụ, các quốc gia Châu Âu như Đức, Ý, Hà Lan, Tây Ban Nha, Bungary, Hungary, Slovakia và Cộng hòa Séc, cũng có kế hoạch tăng thêm khoảng 13

GW công suất nhiệt điện than vào năm 2012 Có nghĩa là tăng khoảng 2,5

GW mỗi năm trong 5 năm qua Có nhiều nước mới tham gia phát triển nhà máy điện than, ít nhất khoảng 37 quốc gia có kế hoạch tăng thêm công suất các nhà máy điện than trong 5 năm tới, tăng hơn so với 26 quốc gia đã tăng công suất loại nguồn điện này trong 5 năm qua Các nước như Sri Lanka, Lào,

60 % vào năm 2030 Điều này sẽ làm ảnh hưởng đến các thỏa thuận quốc tế liên quan đến khắc phục biến đổi khí hậu [21]

Vì vậy, các nhà máy nhiệt điện than cần phải được sạch hơn Theo lời của David Hawkins, Giám đốc Trung tâm khí hậu của Ủy ban Phòng vệ Tài nguyên ở Washington "Sự gia tăng nhanh chóng của các bộ máy gây ấm lên toàn cầu đó là các nhà máy nhiệt điện than, nên được kêu gọi thức tỉnh các nhà chính trị rằng chúng ra đang đến bên bờ vực thẳm” Tuy nhiên, theo các nhà nghiên cứu thì bờ vực này có thể tránh được nhờ nhiều biện pháp bắt buộc để giảm tiêu thụ năng lượng và phát thải Một số quốc gia đã tích cực tham gia vào công cuộc giảm phát thải CO2 đặc biệt là phát thải KNK từ lĩnh vực phát điện than như [21]:

- Nhật Bản là nước có công nghệ than sạch phát triển mạnh, đóng vai trò quan trọng trong quá trình phát triển những công nghệ cải tiến hơn và cũng là nước đang chịu nhiều thách thức để xây dựng một xã hội các bon thấp Công nghệ than sạch (Clean Coal Technologies - CCT) là chìa khóa để các nhà máy điện giảm phát thải các bon Công nghệ này cần thiết được tiếp tục phát triển và chuyển giao cho các nước khác đặc biệt là các nước đang phát triển như Việt Nam

- Các nước Châu Âu, Nhật Bản, Úc, Mỹ: Đã và đang nghiên cứu một

số công nghệ mới đang được triển khai áp dụng như: Thu hồi khí CO2 của các nhà máy nhiệt điện và đưa xuống lưu giữ lâu dài trong lòng đất nơi có các tầng đá gốc, mỏ than hay mỏ dầu đã khai thác Các công nghệ nhằm nâng cao hiệu suất nhà máy như công nghệ siêu tới hạn (Ultra Super Critical), công nghệ than sạch là công nghệ xử lý nhiên liệu đầu vào như khí hóa than với chi phí đắt đỏ hơn nhiều lần

- Mỹ hàng năm phát thải thêm khoảng 250 triệu tấn CO2 vào không khí

so với con số hàng tỷ mà các nhà máy điện của nước này đã và đang phát thải

Mỹ đã quyết định dừng xây dựng thêm 8 nhà máy nhiệt điện than và nhiều

23

nhà máy điện than đã bắt đầu xây dựng các nhà máy thu giữ CO2 dưới lòng đất Có ít nhất 5 dự án đang chờ quốc hội xem xét, nhưng chỉ hai trong số đó

là thu giữ CO2

Nhìn chung, trước áp lực rất lớn về giảm phát thải khí nhà kính, ngành công nghiệp điện than đã và đang thúc đẩy các giải pháp thực hiện: “Nhà máy sạch hơn”, tiết kiệm và nâng cao hiệu suất hay kế hoạch chôn CO2 xuống đất hoặc biển, chuyển đổi công nghệ hay nguồn năng lượng tốt hơn đốt than

1.2.2 Các nghiên cứu trong nước

Những năm gần đây, nhiều dự án tăng cường năng lực ứng phó với biến đổi khí hậu cho quốc gia và cho các ngành, lĩnh vực kinh tế, xã hội của Việt Nam được triển khai thực hiện, trong đó đa số các dự án được tài trợ bởi các tổ chức quốc tế, điển hình là:

(1) Xây dựng thông báo quốc gia lần thứ hai cho Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu do Bộ Tài nguyên và Môi trường chủ trì thực hiện, được sự hỗ trợ của Quỹ Môi trường toàn cầu, Chương trình Môi trường liên hợp quốc, Ủy ban kinh tế - xã hội Châu Á – Thái Bình Dương, hoàn thành năm 2010 Thông báo quốc gia lần hai đã cung cấp thông tin về kiểm kê quốc gia khí nhà kính năm 2000, phân tích, đánh giá tác động của biến đổi khí hậu, đề ra một số giải pháp có tính khả thi ứng phó với biến đổi khí hậu và giảm nhẹ phát thải khí nhà kính trong các ngành, lĩnh vực kinh tế -

xã hội chủ yếu ở Việt Nam [19]

(2) Dự án tăng cường năng lực kiểm kê quốc gia khí nhà kính tại Việt Nam do Bộ Tài nguyên và Môi trường thực hiện, JICA – Nhật Bản tài trợ Kết quả chính của dự án là Báo cáo kiểm kê khí nhà kính quốc gia năm 2005 với các nội dung chính gồm: Đề xuất hệ thống quốc gia kiểm kê khí nhà kính năm 2005; Kế quả kiểm kê quốc gia khí nhà kính; Kết quả kiểm kê khí nhà kính cho các lĩnh vực năng lương, quá trình công nghiệp, nông nghiệp, sử dụng đất và lâm nghiệp, xử lý chất thải [8]

(3) Dự án Hỗ trợ Chương trình mục tiêu quốc gia về ứng phó với biến đổi khí hậu lĩnh vực năng lượng và giao thông do Ngân hàng phát triển châu Á (ADB) hỗ trợ Bộ Công Thương và Bộ Giao thông vận

24

tải thực hiện trong giai đoạn năm 2012 – 2014 Kết quả thực hiện

dự án đã cung cấp các thông tin về thực trạng phát thải khí nhà kính của một số ngành sản xuất năng lượng, sử dụng năng lượng và hoạt động giao thông vận tải, đề xuất các giải pháp khả thi và giảm phát thải khí nhà kính cho các ngành năng lượng và giao thông vận tải [8]

(4) Dự án điều tra hỗ trợ thực hiện dự án nghiên cứu đối sách hạn chế thải khí hiệu ứng nhà kính ở các nhà máy Nhiệt điện sử dụng đốt than tại Việt Nam do Tập đoàn Điện lực Việt Nam thực hiện năm

2010, JICA – Nhật Bản tài trợ Kết quả thực hiện dự án là báo cáo thể hiện hiện trạng một số nhà máy nhiệt điện than và xu hướng cắt giảm khí nhà kính tại Việt Nam, đề xuất đối sách hạn chế phát thải khí nhà kính ở các nhà máy nhiệt điên than tại Việt Nam [27]

(5) Dự án Tăng cường năng lực ứng phó với biến đổi khí hậu cho ngành Công Thương do Bộ Công Thương thực hiện trong giai đoạn

2012 – 2016, do UNDP tài trợ Kết quả thực hiện dự án đến năm

2014 đã đề xuất mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính cho một số ngành công nghiệp (sản xuất năng lượng, sản xuất thép, sản xuất hóa chất) làm cơ sở xây dựng Kế hoạch hành động tăng trưởng xanh của ngành công thương trong giai đoạn 2014 – 2020 thực hiện

Kế hoạch hành động quốc gia về tăng trưởng xanh theo Quyết định

số 403/QĐ-TTg ngày 20 tháng 3 năm 2014 của Thủ tướng Chính phủ [20]

Kết quả thực hiện các dự án trên đều cho thấy tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính của các nhà máy nhiệt điện tại Việt Nam là rất lớn và mục tiêu giảm mức độ gia tăng khí nhà kính trong giai đoạn 2014 – 2020 là 10% so với năm 2010 là có thể thực hiện được Để thực hiện được mục tiêu này, các nghiên cứu đã thực hiện đã đề xuất các biện pháp giảm phát thải khí nhà kính cho ngành nhiệt điện đốt than cần được tiếp tục nghiên cứu chi tiết và triển khai trong giai đoạn tới là:

- Tăng cường hiệu suất các nhà máy hiện có: Cải thiện điều kiện vận hành, cải thiện động cơ hiệu suất cao, cải thiện hiệu suất tua bin và lò hơi, áp dụng biện pháp phối trộn than…

- Phát triển năng lượng tái tạo: Điện gió, điện sinh khối, điện mặt trời;

- Áp dụng công nghệ thu giữ cacbon (CCS)

1.3 Tổng quan về chính sách pháp luật liên quan đến giảm phát thải khí nhà kính

Việt Nam là một trong những nước đầu tiên sớm ký và phê chuẩn Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (UNFCCC) và Nghị định thư Kyoto (KP) Việt Nam đã ký và phê chuẩn UNFCCC vào ngày 11 tháng 6 năm 1992 và ngày 16 tháng 11 năm 1994 Đối với KP, Việt Nam cũng đã ký

và phê chuẩn vào ngày 03 tháng 11 năm 1998 và ngày 25 tháng 9 năm 2002

KP chính thức có hiệu lực tại Việt Nam từ ngày 16 tháng 2 năm 2005 Việt Nam là một nước không thuộc Phụ lục I (nhóm các nước đang phát triển) tham gia UNFCCC và KP với quyền và nghĩa vụ đầy đủ trong quá trình thực hiện, cam kết và đàm phán về biến đổi khí hậu

Mặc dù không có nghĩa vụ giảm phát thải KNK theo quy định của KP

để bảo vệ hệ thống khí hậu, nhưng Việt Nam đã thực hiện một số nghĩa vụ bắt buộc chung như: Xây dựng Thông báo Quốc gia (TBQG) về biến đổi khí hậu; tiến hành kiểm kê quốc gia KNK từ các nguồn phát thải và bể hấp thụ KNK; đánh giá tác động biến đổi khí hậu đối với các lĩnh vực kinh tế - xã hội và các khu vực dễ bị tổn thương do biến đổi khí hậu (đặc biệt là khu vực bị ảnh hưởng do nước biển dâng); xây dựng các biện pháp giảm nhẹ phát thải KNK; xây dựng và thực hiện các biện pháp thích ứng với biến đổi khí hậu; tiến hành nghiên cứu và giám sát các vấn đề/ yếu tố liên quan đến khí hậu và biến đổi khí hậu; cập nhật và phổ biến thông tin để nâng cao nhận thức của các nhà hoạch định chính sách và công chúng về biến đổi khí hậu cũng như các hoạt động giảm nhẹ phát thải KNK

Đến nay, Việt Nam đã hoàn thành và trình hai Thông báo quốc gia (TBQG) về biến đổi khí hậu cho Ban Thư ký của UNFCCC, trong đó Thông báo quốc gia đầu tiên (TBQG 1) được hoàn thành, trình vào năm 2003 và

26

Thông báo quốc gia lần thứ hai (TBQG 2) được hoàn thành, trình vào năm

2010 bao gồm kiểm kê quốc gia KNK cho các năm cơ sở 1994 và 2000

Về mặt thể chế và chính sách, Việt Nam đã và đang cụ thể hóa các mục tiêu về giảm phát thải khí nhà kính nhằm tiến tới xu hướng chung của thế giới

về phát triển các-bon thấp (LCD) và tăng trưởng xanh trong ứng phó với biến đổi khí hậu thông qua việc phê duyệt nhiều chiến lược, quy hoạch Đặc biệt Luật Bảo vệ môi trường 2014 đã có bước đột phá khi dành một chương quy định về biến đổi khí hậu và kiểm soát phát thải khí nhà kính Một số chiến lược, quy hoạch có liên quan đến mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính cụ thể là:

- Quyết định số 158/2008/QĐ-TTg ngày 02 tháng 12 năm 2008 về việc phê duyệt Chương trình mục tiêu quốc gia ứng phó với biến đổi khí hậu

Quyết định nêu rõ Chính phủ thống nhất chủ trương và chỉ đạo thực hiện các hoạt động ứng phó với biến đổi khí hậu, Bộ TNMT là cơ quan thường trực, phối hợp với các Bộ, cơ quan liên quan có trách nhiệm giúp Chính phủ trong việc chỉ đạo thực hiện trong lĩnh vực này Cũng theo Quyết định này, Ban Chỉ đạo quốc gia, Ban Chủ nhiệm Chương trình và Văn phòng Chương trình đã

được thành lập Các hoạt động cụ thể cho giai đoạn 2012 -2015 đã được cụ

thể hóa trong Chương trình m ục tiêu quốc gia ứng phó biến đổi khí hậu giai đoạn 2012-2015 theo Quyết định số 1183/QĐ-TTg ngày 30 tháng 8 năm 2012 của Thủ tướng Chính phủ [3]

- Chiến lược tăng trưởng xanh (ban hành kèm theo Quyết định

1393/QĐ-TTg ngày 25 tháng 9 năm 2012) đã đă ̣t ra những m ục tiêu dài ha ̣n về giảm nhẹ phát thải KNK cho đến năm 2050:

+ 2011-2020: Giảm cường độ phát thải KNK từ 8-10% so với năm cơ

sở 2010, giảm tiêu hao năng lượng tính trên GDP khoảng 1-1,5% mỗi năm Giảm phát thải KNK trong các hoạt động năng lượng từ 10% đến 20% so với kịch bản phát triển thông thường (BAU) Trong đó mức tự nguyện khoảng 10%, 10% còn lại mức phấn đấu khi có thêm sự hỗ trợ quốc tế;

+ 2030: Giảm lượng phát thải KNK 1,5-2% mỗi năm, giảm lượng phát thải KNK trong các hoạt động năng lượng từ 20% đến 30% so với BAU Trong đó mức tự nguyện khoảng 20%, 10% còn lại là mức khi có thêm sự hỗ trợ quốc tế

27

+ 2050: Giảm phát thải KNK 1,5-2 % mỗi năm;

- Đề án quản lý phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính; quản lý các hoạt động kinh doanh tín chỉ các-bon ra thị trường thế giới (Ban hành kèm theo

Quyết định 1775/QĐ-TTg ngày 21 tháng 11 năm 2012), trong đó có nhiệm vụ thiết lập hệ thống kiểm kê KNK cấp quốc gia trong giai đoạn 2012-2014 với

sự tham gia của các Bộ, ngành có liên quan và đưa ra các mục tiêu giảm nhẹ

phát thải và tăng khả năng hấp thụ KNK đến năm 2020 so với năm cơ sở

2005 như lĩnh vực năng lượng và giao thông vận tải là 8%; lĩnh vực nông nghiệp 20%, lĩnh vực LULUCF 20% và lĩnh vực chất thải 5%

1.4 Tổng quan về ngành nhiệt điện đốt than tại Việt Nam

1.4.1 Thực trạng phát triển các nhà máy nhiệt điện đốt than

Nhà máy nhiệt điện là loại hình sản xuất điện phổ biến nhất trên thế giới, có lịch sử hình thành và phát triển lâu đời và đóng vai trò quan trọng trong sản xuất điện của thế giới Từ các nguồn nhiên liệu hữu cơ như than, dầu, khí, hoá năng được chuyển hoá thành nhiệt năng thông qua quá trình cháy trong các thiết bị lò hơi Nhà máy nhiệt điện vận hành dựa trên chu trình Rankine, trong đó hơi quá nhiệt ra khỏi lò hơi được đưa vào tuabin, sau khi giãn nở sinh công trong tuabin, hơi được ngưng tụ hoàn toàn thành nước bão hoà tại bình ngưng và được bơm trở lại lò hơi và thực hiện chu trình tiếp theo Tuabin nối đồng trục với máy phát điện và làm quay máy phát sinh ra điện

Cùng với lịch sử lâu đời của ngành khai thác than trên thế giới, các nhà máy nhiệt điện sử dụng than ra đời và phát triển mạnh mẽ trước khi các nhà máy đốt dầu và khí được xây dựng Hiện nay, nhiệt điện than đang đóng vai trò rất quan trọng trong cơ cấu sản xuất điện của thế giới, cũng như từng quốc gia, ngay cả ở các quốc gia phát triển Trên thế giới, lượng điện sản xuất từ các nhà máy nhiệt điện đốt than chiếm khoảng 40% tổng điện năng của tất cả các nước, một số nước thậm chí còn có tỷ lệ cao hơn như Nam Phi (93%), Trung Quốc (79%), Ấn Độ (69%) và Hoa Kỳ (49%) [2]

Năm 2013, tổng công suất đặt nguồn điện Việt Nam là 30.500MW trong đó nhiệt điện than khoảng 6.863MW chiếm 22,5% tổng công suất nguồn điện cả nước Tổng sản lượng điện sản xuất năm 2013 là 131.1 tỷ kWh trong đó lượng điện sản xuất từ than đạt khoảng 26,9 tỷ kWh chiếm 20,5% [21]

28

Hình 1.4: Phân bổ công suất lắp đặt và điện sản xuất năm 2013

Theo dự báo (dự thảo QHĐ VII hiệu chỉnh), tổng công suất đặt các nhà máy nhiệt điện than năm 2020 tăng thêm 30.000MW chiếm 50,1% tổng công suất nguồn và năm 2030 tăng lên 53.000MW chiếm 48,3% tổng công suất lắp đặt Sản lượng điện từ nguồn điện than chiếm 52,8% tổng sản lượng sản xuất (264TWh) năm 2020 và tăng lên 57,8% tổng sản lượng sản xuất (548TWh) năm 2030 (Bộ Công Thương, 2012) [2]

Hiện nay, ở Việt Nam có 15 nhà máy nhiệt điện đang hoạt động, chủ yếu là các doanh nghiệp thành viên của 2 Tập đoàn kinh tế lớn của Việt Nam

là Tập đoàn Điện lực Việt Nam, Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam [14, 15, 20, 21]:

Bảng 2.1 Thông tin chung về các nhà máy đang hoạt động

TT Tên nhà máy Địa điểm Năm vận

hành

Công suất (MW)

Nhiên liệu

I Các nhà máy theo công nghệ đốt than phun

1 Ninh Bình Ninh Bình 1976 4x25 Than antraxit

II Các nhà máy theo công nghệ đốt than tầng sôi tuần hoàn (CFB)

2 Cao Ngạn Thái Nguyên 2005 2x55 Than antraxit

a) Công nghệ lò hơi đốt than phun

Công nghệ lò hơi đốt than phun đã và đang được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy điện đốt than Trong số 15 nhà máy điện hiện có trong hệ thống điện Việt Nam có đến 9 nhà máy sử dụng lò hơi đốt than phun với công suất lắp đặt là 3380MW chiếm 63% trong tổng số nhà máy nhiệt điện đốt than [21]

30

Hiệu suất đốt than antraxit trong các lò than phun của Việt Nam nhìn chung thấp hơn hiệu suất đốt than bitum trong các lò than phun của các nước khác trên thế giới bởi than antraxit Việt Nam là loại có chất bốc thấp, khó bắt cháy và khó cháy kiệt, mới chỉ đốt trong các lò hơi có thông số dưới tới hạn Hiệu suất trung bình năm 2012 của các nhà máy nhiệt điện than trong nước sử dụng công nghệ lò hơi đốt than phun chỉ đạt khoảng 32% [21]

Mặc dù các lò hơi đốt than antraxit trong các nhà máy nhiệt điện than hiện nay tại Việt Nam đã và đang đóng vai trò quan trọng trong sản xuất điện năng nhưng vẫn còn nhiều tồn tại, bất cập chưa được giải quyết Một trong những số đó là hàm lượng các bon chưa cháy hết trong tro bay còn cao dẫn đến hiệu suất sản xuất điện thấp, lãng phí tài nguyên than [10]

Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của lò hơi đốt than phun

Đường khói thoát

Đường khói thoát

Bộ hâm

H2O từ gia nhiệt cao đến

31

Về mặt cấu tạo hệ thống hơi nước, lò hơi đốt than phun được sản xuất với nhiều kiểu khác nhau: Tuần hoàn tự nhiên hoặc cưỡng bức (có bao hơi), hoặc kiểu trực lưu Về thông số hơi quá nhiệt, lò hơi đốt than phun có rất nhiều dải thông số, bao gồm cả dưới tới hạn và trên tới hạn

Theo kinh nghiệm với loại than antraxit Việt Nam, buồng đốt ứng dụng công nghệ ngọn lửa hình W có thể sử dụng hiệu quả nhờ ưu điểm là “thời gian lưu dài của hạt than trong buồng lửa” – giúp tăng hiệu quả cháy kiệt than

b) Công nghệ đốt than tầng sôi

Mặc dù lò hơi sử dụng công nghệ tầng sôi mới được phát triển vào những năm 70 của thế kỉ trước nhưng nhanh chóng khẳng định là một công nghệ có tiềm năng rất lớn Hai ưu điểm quyết định đến sự lựa chọn công nghệ

lò hơi tầng sôi áp dụng vào nhà máy nhiệt điện là: (1) cháy hiệu quả các loại nhiên liệu xấu, có chất lượng thay đổi trong phạm vi rộng và (2) có thể giảm phát thải các khí thải độc hại như NOx, SOx trong quá trình cháy nhiên liệu

mà không cần trang bị các thiết bị xử lý đắt tiền [21]

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của lò hơi tầng sôi

Nguyên lý cháy của lò hơi tầng sôi là đốt than theo kiểu trọng lực: Nhiên liệu được cấp vào vùng dưới của buồng đốt và cháy cùng với dòng

32

không khí nóng sau khi qua bộ sấy không khí 1 cấp từ dưới đi lên trên buồng đốt Nhiên liệu, tro và nhiên liệu chưa cháy hết cùng nhau đi từ dưới đi lên trên và được thu hồi lại trong bộ phận thu bụi và quay trở lại vào buồng đốt

Đá vôi là chất hấp thụ lưu huỳnh sẽ được cấp ở dưới buồng đốt Nhiệt độ buồng đốt được duy trì ở mức 1,5000F (8160C) đến 1,7000

F(9270C), thấp hơn rất nhiều so với lò than hiện nay Hiệu suất của buồng lửa khá cao do thời gian lưu lại của hạt than lớn, than cháy kiệt hơn so với lò than phun

Ngoài ra, lò hơi tầng sôi tuần hoàn có sự khác biệt lớn so với lò than phun là trong quá trình cháy được đốt kèm với đá vôi vừa đủ để khử SOx sinh

ra trong quá trình cháy nhiên liệu Quá trình cháy và khử lưu huỳnh xảy ra ở nhiệt độ khoảng 8500C Các hạt than cháy ở trạng thái lơ lửng (bay) nhờ không khí áp lực đẩy từ dưới lên trên Dưới áp lực của gió cấp, vòi phun phun nhiên liệu vào lò bao trùm toàn bộ buồng đốt Mật độ nhiên liệu giảm dần theo chiều thẳng đứng từ dưới lên

Hình 1.7: Nguyên lý hoạt động của Cyclon

Cyclon được dùng để thu các hạt than chưa cháy hết và đưa trở lại buồng đốt tạo thành một vòng tuần hoàn Đây cũng là điểm ưu việt của lò tầng sôi tuần hoàn so với lò tầng sôi thông thường Phần khói nóng sẽ tiếp tục đưa qua các bộ trao đổi nhiệt phần đuôi lò, qua hệ thống lọc bụi và được thải

ra ngoài qua ống khói

Hiện tại, Việt Nam đã có 5 nhà máy nhiệt điện sử dụng lò hơi tầng sôi (CFB) với tổng công suất gần 1500 MW chiếm hơn 36% tổng công suất nhiệt điện đốt than 5 nhà máy này đều thuộc Tập đoàn Công nghiệp Than khoáng sản Việt Nam (Vinacomin) Hiệu suất trung bình của các nhà máy này đạt 35% trong đó cao nhất là NMNĐ Cẩm Phả 1, 2 với hiệt suất đạt 38% [20]

33

Lò hơi tầng sôi là một loại công nghệ được chú ý nhiều tại Việt Nam trong những năm gần đây và được coi là giải pháp tiềm năng về giảm phát thải khí nhà kính cho các nhà máy nhiệt điện đốt than đang có nhu cầu cải tiến, thay đổi công nghệ vì một số lý do sau:

- Hiện nay, lượng than phụ phẩm chất lượng thấp tồn đọng trong ngành than lớn, công nghệ lò hơi tầng sôi sẽ tăng khả năng tận dụng một lượng lớn than phụ phẩm đó cho mục đích phát điện mà chi phi đầu tư không cao

- Công nghệ đốt than tầng sôi còn cho phép đốt các loại than có hàm lượng lưu huỳnh cao (nếu đốt bằng công nghệ than phun sẽ phải đầu tư rất lớn cho các thiết bị xử lý phát thải), giải quyết việc làm cho một lượng lớn lao động tại các mỏ than và khu vực lân cận

- Nguồn cung cấp nhiên liệu ngày càng bất ổn so với trước

- Tạo ra cơ hội lớn cho việc sử dụng các loại nhiên liệu phi truyền thống

- Các tiêu chuẩn về môi trường ngày càng chặt chẽ, yêu cầu cháy phát thải thấp

- Giá đầu tư có khả năng cạnh tranh với lò hơi than phun

- Lò hơi tầng sôi có thể duy trì hiệu suất và tính linh hoạt khi sử dụng các loại than khác so với thiết kế

1.4.3 Định hướng phát triển ngành nhiệt điện đốt than tại Việt Nam

Theo Quy hoạch phát triển điện VII tại Quyết định số 1208/QĐ-TTg ngày 21/7/2011 của Thủ tướng Chính phủ [2]: Quy hoạch nhiệt điện đốt than: Khai thác tối đa nguồn lực than trong nước cho phát triển các nhà máy nhiệt điện, ưu tiên sử dụng than trong nước cho các nhà máy nhiệt điện phía Bắc Đến năm 2020, tổng công suất nhiệt điện đốt than khoảng 36.000 MW, sản xuất khoảng 156 tỷ kWh (chiếm 46,8% sản lượng điện sản xuất), tiêu thụ 67,3 triệu tấn than Đến năm 2030, tổng công suất nhiệt điện đốt than khoảng 75.000MW, sản xuất khoảng 394 tỷ kWh (chiếm khoảng 56,4% sản lượng điện sản xuất), tiêu thụ khoảng 171 triệu tấn than Các nhà máy sẽ đi vào vận hành sau năm 2015 gồm [2, 14, 15]:

34

+ Nhiệt điện Quảng Ninh II (300 MW) do EVN thực hiện;

+ Nhiệt điện Thái Bình I, II (1.200 MW) do PVN thực hiện;

+ Nhiệt điện Mông Dương I, II (1.200 MW) theo hình thức BOT;

+ Nhiệt điện Duyên Hải I, II (1.200 MW) do EVN thực hiện;

+ Nhiệt điện Hải Phòng mở rộng công suất đến 1.200 MW;

+ Nhiệt điện Mạo Khê II 300 MW (nâng tổng công suất lên 1.200 MW);

+ Nhiệt điện Nghi Sơn 600 MW;

+ Nhiệt điện Vũng Áng I, II (600 MW x 2);

+ Nhiệt điện Thăng Long I, II (300 MW x 2);

+ Nhiệt điện Nam Định I, II (600 MW x 2);

+ Nhiệt điện Hải Dương I, II (600 MW x 2)

Lựa chọn công suất tổ máy phát điện cho tương lai phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công nghệ, suất đầu tư, mặt bằng, trình độ vận hành, tính phổ biến của tổ máy, hệ thống điện quốc gia và khu vực Công suất tổ máy đối với công nghệ đốt than phun hiện nay đang nằm trong dải rộng 50 - 1300 MW Công suất lò hơi ở nước ta hiện đang phổ biến ở mức 300 MW, một số nhà máy đang xây dựng có công suất 500 -700 MW Trong tương lai, công suất tổ máy ở Việt Nam sẽ tiến đến mức 1000 MW [2, 14]

Các nhà máy nhiệt điện đốt than phun phổ biến với thông số cận tới hạn

và thông số trên tới hạn Thông số hơi sẽ quyết định hiệu suất sản xuất điện năng của nhà máy Nhiệt độ và áp suất hơi càng cao thì hiệu suất nhà máy càng cao Do đó, hiệu suất của nhà máy đốt than dưới tới hạn sẽ không thể nâng cao hơn nữa ngoại trừ các cải tiến nhằm hoàn thiện quá trình chuyển hóa năng lượng Xu hướng áp dụng thông số hơi trên tới hạn đang chiếm ưu thế vì

có thể nâng cao nhiệt độ và áp suất hơi nhờ những tiến bộ trong công nghệ vật liệu Vấn đề cơ bản là khi tăng nhiệt độ và áp suất, lò hơi phải sử dụng kim loại chịu nhiệt đặc biệt có chi phí cao Trong tương lai, sự phát triển của

Như vậy, để nâng cao hiệu suất nhà máy, tăng hiệu quả kinh tế đồng thời đảm bảo các tiêu chuẩn môi trường ngày càng nghiêm ngặt, lò hơi đốt than phun vẫn sẽ là lựa chọn hiệu quả khi xây dựng nhà máy nhiệt điện đốt than ở Việt Nam Công suất tổ máy sẽ trong khoảng 500 - 1000 MW với thông số trên tới hạn Đây là xu hướng chung của các nhà đầu tư trong thời gian từ nay đến năm 2020 Bên cạnh đó, công nghệ tầng sôi tuần hoàn cũng là giải pháp tận dụng các nguồn than xấu, than có hàm lượng lưu huỳnh cao Công suất tổ máy tiếp tục được nâng lên và ổn định ở mức 600 - 800 MW

1.4.3 Thực trạng phát thải khí nhà kính trong ngành nhiệt điện đốt than

Ngành nhiệt điện đốt than là một trong những hoạt động phát thải khí nhà kính lớn nhất trong nhóm ngành sản xuất năng lượng Lượng khí thải nhà kính từ ngành nhiệt điện đốt than phụ thuộc vào lượng than sử dụng, loại than

sử dụng Khí thải nhà kính từ nhà máy nhiệt điện đốt than chủ yếu là CO2

Lượng khí thải CO2 của ngành nhiệt điện được tính toán theo công thức sau:

Lượng CO2 = Lượng than đá sử dụng x Nhiệt trị than đá x Chỉ số phát thải CO2 [27]

- “Nhiệt trị than đá”: Các nhà máy nhiệt điện tại Việt Nam chủ yếu sử dụng than Antraxit vùng Quảng Ninh nên giả định có giá trị giống nhau (5.000 kcal/kg)

- “Chỉ số phát thải CO2”: Đối với than Antraxit, “Chỉ số phát thải CO2lớn nhất” = 98.538 kg-CO2/TJ, “Chỉ số phát thải CO2 nhỏ nhất” = 94.476 kg-CO2/TJ Tính giả định bằng giá trị lớn nhất (98.538 kg-

CO2/TJ) [10]

- Chuyển đổi: 1 kcal = 4.184J; 1TJ = 1012J

Lượng phát điện

từ nhiên liệu hóa

thạch (GWh)

Tổng 25.172 71.055 174.615 265.248 428.695 EVN 18.747 36.990 79.622 107.258 180.099

Cường độ phát

(tCO2/GWh) (*)

Tổng 1.065 1.026 1.020 1.015 1.014 EVN 1.082 1.039 1.027 1.018 1.016

(Nguồn: Báo cáo Dự án nghiên cứu đối sách hạn chế thải khí nhà kính ở các

là Kết quả

tự tính toán)

Tổng lượng khí thải CO2 phát sinh từ các nhà máy nhiệt điện than năm

2011 là 26.802 triệu tấn CO2 (riêng EVN là 20.290 triệu tấn CO2) và dự tính tăng lên 434.964 triệu tấn CO2 (riêng EVN là 183.003 triệu tấn CO2) vào năm

37

Chương II: ĐỊA ĐIỂM, CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN

CỨU VÀ SỐ LIỆU 2.1 Địa điểm nghiên cứu

Nghiên cứu này được thực hiện thông qua nghiên cứu tại bàn và khảo sát thực tế tại khu vực nghiên cứu là Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí 110MW (tổ máy số 5 và số 6) tại Thành phố Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh

Phạm vi nghiên cứu là Nhà máy nhiệt điện Uông Bí 110MW đã đi vào vận hành từ năm 1975 với công suất thiết kế là 110MW

Nhà máy nhiệt điện Uông Bí mở rộng 1 với công suất 300 MW và Nhà máy nhiệt điện Uông Bí mở rộng 2 với công suất 330 MW là các nhà máy mới được xây dựng vận hành không nằm trong phạm vi nghiên cứu của Luận văn này

Ngoài việc nghiên cứu tại Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí 110MW, Luận văn cũng sẽ nghiên cứu về tình hình cung cấp than cho nhà máy từ mỏ than Vàng Danh (phường Vàng Danh - Uông Bí) cách nhà máy khoảng 12 km về phía Tây Bắc

2.2 Cách tiếp cận

Đề tài sử dụng cách tiếp cận hệ thống và liên ngành để giải quyết vấn

đề nghiên cứu Đây là đề tài nghiên cứu về một đối tượng cụ thể mang tính kỹ thuật Cách tiếp cận hệ thống sẽ giúp cho đề tài phân tích được từng vấn đề cụ liên quan đến đối tượng nghiên cứu, qua đó tìm ra những giải pháp giải quyết được vấn đề nghiên cứu

Đề tài được thực hiện bằng nhiều phương pháp thực hiện khác nhau tương ứng với mỗi nội dung nghiên cứu Kết quả nghiên cứu của các nội dung

có mối quan hệ kế thừa trong một chỉnh thể thống nhất (kết quả này là đầu vào hoặc bổ trợ cho kết quả khác)

Các phương pháp thực hiện chính trong nghiên cứu này là:

- Phương pháp thu thập, phân tích và tổng hợp tài liệu;

- Phương pháp điều tra khảo sát thực địa;

38

- Phương pháp phỏng vấn sâu;

- Phương pháp tham vấn chuyên gia

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp thu thập, phân tích và tổng hợp tài liệu (Số liệu thứ cấp):

Thu thập, phân tích và tổng hợp tài liệu còn gọi là phương pháp nghiên cứu tài liệu với mục đích nhằm tìm hiểu những luận cứ từ trong lịch sử nghiên cứu mà đồng nghiệp đi trước đã làm, không mất thời gian lặp lại những công việc đã thực hiện [9] Đây là phương pháp phổ biến và mang lại hiệu quả cao trong quá trình nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu tài liệu gồm các công việc chính là thu thập, phân tích và tổng hợp, đánh giá Những thông tin cần thu thập gồm: Cơ sở lý thuyết của đề tài nghiên cứu; các thành tựu lý thuyết

đã đạt được; các kết quả nghiên cứu đã được công bố; chủ trương, chính sách liên quan và các số liệu thống kê [9]

Với đề tài “Nghiên cứu giải pháp giảm phát thải khí nhà kính cho Nhà máy nhiệt điện Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh”, các thông tin, số liệu thứ cấp bao gồm: Tài liệu về tình hình sản xuất, kinh doanh của Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí; các thể chế, chính sách của nhà nước liên quan đến BĐKH và giảm phát thải khí nhà kính; các chính sách phát triển ngành nhiệt điện đốt than của Việt Nam; các tài liệu kỹ thuật nghiên cứu về đặc điểm công nghệ sản xuất, công nghệ xử lý chất thải và các biện pháp nâng cao hiệu quả sản xuất, tiết kiệm năng lượng, giảm phát thải trong ngành nhiệt điện đã có trên thế giới và ở Việt Nam… Các số liệu này là thông tin đầu vào để đánh giá hiệu quả của quá trình vận hành nhà máy, đánh giá tổn thất năng lượng, tính toán lượng phát thải khí nhà kính…

2.3.2 Phương pháp khảo sát thực địa

Phương pháp khảo sát thực địa là phương pháp rất quan trọng của nghiên cứu này bởi kết quả nghiên cứu chủ yếu dựa trên số liệu thu được từ khảo sát thực địa tại Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí Phương pháp khảo sát thực địa chủ yếu được sử dụng để thực hiện nội dung đánh giá tình hình vận hành của nhà máy nhiệt điện Uông Bí 110MW Quá trình khảo sát thực địa tập trung tìm hiểu về các số liệu chính như sau:

39

- Dây chuyền công nghệ của nhà máy, số lượng thiết bị, chủng loại thiết

bị, đặc tính kỹ thuật của thiết bị, hiệu suất, thông số thiết kế của từng thiết bị, hướng dẫn thử nghiệm và vận hành

- Lượng tiêu thụ nhiên liệu (than, dầu) của nhà máy và suất tiêu hao nhiên liệu để sản xuất

- Các thông tin về tiêu thụ điện của các thiết bị điện hoặc động cơ điện ở các công đoạn nghiền, quạt khói gió, động cơ bơm, vận chuyển nhiên liệu

- Tiêu hao nhiên liệu, tổn thất trong quá trình đốt, tổn thất trong quá trình

xử lý và cấp nhiên liệu

- Quy trình vận hành thiết bị, nhật ký vận hành, nhật ký sửa chữa

- Các công nghệ và thiết bị xử lý môi trường: Tính năng, hiệu suất, thông

số thiết kế của từng thiết bị, hướng dẫn thử nghiệm và vận hành, Quy trình vận hành thiết bị, nhật ký vận hành, nhật ký sửa chữa, thông tin về tiêu thụ năng lượng

- Thành phần nhiên liệu, thành phần tro xỉ xem xét đến lượng C còn lại không tham gia vào quá trình chuyển đổi sang CO2 trong chu trình nhiên liệu

- Thông tin về: sản lượng điện sản xuất, lượng điện tự dùng và lượng điện phát lên thanh cái, xuất tiêu năng lượng của các nhà máy, hiệu suất nhà máy, hiệu suất lò hơi, hiệu suất tổ máy, tổng chi phí cho năng lượng trong đó chi phí nhiên liệu than, dầu, điện, chi phí sửa chữa lớn

và thay thế thiết bị hàng năm

- Thông tin về phương thức quản lý của nhà máy, sự cố và rủi ro

2.3.3 Phương pháp phỏng vấn sâu

Phương pháp phỏng vấn sâu cũng đã được sử dụng nhiều trong nghiên cứu đặc biệt trong quá trình khảo sát thực địa việc phỏng vấn sâu chủ yếu được tiến hành thông qua hình thức hỏi trực tiếp đối với một số cán bộ của Nhà máy như: Cán bộ phụ trách môi trường của Nhà máy nhiệt điện Uông Bí, các công nhân kỹ thuật tại các phân xưởng Nội dung phỏng vấn sâu tập trung

40

thu thập những thông tin về các sự cố thường gặp và tình trạng vận hành của các khu vực sản xuất trong nhà máy

2.3.4 Phương pháp tham vấn chuyên gia

Do tính chất liên ngành của vấn đề nghiên cứu nên trong quá trình nghiên cứu, tác giả đã phải thực hiện việc lấy ý kiến chuyên gia nhiều lần đặc biệt trong quá trình đánh giá lựa chọn các giải pháp giảm thiểu, công nghệ, phương pháp tính toán phát thải và giảm phát thải và các hoạt động khác trong quá trình thực hiện đề tài

Phương pháp tham vấn chuyên gia được sử dụng nhiều khi thực hiện các nội dung:

- Đánh giá nguyên nhân gây phát thải khí nhà kính của nhà máy nhiệt điện Uông Bí;

- Đề xuất giải pháp giảm phát thải khí nhà kính cho Nhà máy nhiệt điện Uông Bí: Để tham khảo những kinh nghiệm tốt nhất hiện có (BAT/BET) và những giải pháp giảm phát thải khí nhà kính đã được nghiên cứu áp dụng tại một số nhà máy nhiệt điện than

2.4 Số liệu nghiên cứu

2.4.1 Số liệu thu thập từ các nguồn tài liệu, nghiên cứu đã thực hiện

Nghiên cứu này sử dụng số liệu từ các nguồn số liệu của các nghiên cứu đã thực hiện (đã tổng hợp ở Chương 1 Luận văn), trong đó có một số nguồn số liệu quan trọng từ:

- Chiến lược quốc gia về tăng trưởng xanh;

- Chiến lược quốc gia về bảo vệ môi trường;

- Chương trình mục tiêu quốc gia về ứng phó với biến đổi khí hậu

- Báo cáo quy hoạch phát triển điện Việt Nam đến giai đoạn 2011 - 2020, tầm nhìn đến năm 2030;

- Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ cấp Bộ năm 2014: “Xây dựng các biện pháp kiểm soát khí nhà kính trong lĩnh vực nhiệt điện đốt than và đề xuất lộ trình áp dụng biện pháp kiểm soát”