Nghiên cứu khả năng sản xuất nước ngọt từ nước biển bằng phương pháp chưng cất đa hiệu ứng sử dụng nguồn nhiệt trong nhà máy điện vĩnh tân 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐINH TIẾN LIÊM NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT NƯỚC NGỌT TỪ NƯỚC BIỂN BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT ĐA HIỆU ỨNG, SỬ DỤNG NGUỒN NHIỆT TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VĨNH TÂN 2...

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐINH TIẾN LIÊM

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT NƯỚC NGỌT TỪ NƯỚC BIỂN BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT ĐA HIỆU ỨNG, SỬ DỤNG NGUỒN NHIỆT TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VĨNH TÂN 2

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN VĂN TUYÊN

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

1 GS.TS Lê Chí Hiệp – Chủ tịch hội đồng

2 TS Hà Anh Tùng – Thư ký hội đồng

3 TS Bùi Ngọc Hùng – Ủy viên hội đồng

4 TS Bùi Trung Thành – Ủy viên hội đồng

5 TS Nguyễn Văn Tuyên – Ủy viên hội đồng

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn được sửa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

- -

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngày, tháng, năm sinh: 29/09/1984 Nơi sinh: Tây Ninh

I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT NƯỚC NGỌT TỪ NƯỚC

BIỂN BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT ĐA HIỆU ỨNG, SỬ DỤNG NGUỒN

NHIỆT TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VĨNH TÂN 2

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Phân tích đánh giá và lựa chọn phương pháp sản xuất nước ngọt từ nước biển

- Lựa chọn nguồn nhiệt từ nhà máy điện Vĩnh Tân 2 cho hệ thống chưng cất nước biển đa hiệu ứng

- Tính toán hệ thống chưng cất nước biển đa hiệu ứng cho nhà máy Vĩnh Tân 2;

- Đánh giá hiệu quả kinh tế của hệ thống

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 18/04/2013

III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21/6/2013

IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN VĂN TUYÊN

Tác giả muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến Tập thể các Thầy Cô và các Anh Chị trong

Bộ môn Công nghệ Nhiệt Lạnh, Đại học Bách Khoa Tp.HCM đã tạo điều kiện và giúp đỡ tác giả trong suốt khóa học Cao học và quá trình làm luận văn tốt nghiệp Cao học Chính

sự hướng dẫn nhiệt tình từ các giảng viên của Bộ môn đã giúp tác giả cũng như các bạn học viên khác hoàn thành khóa học và luận văn tốt nghiệp này

Đặc biệt, tác giả xin chân thành cảm ơn thầy TS Nguyễn Văn Tuyên – người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tác giả trong suốt quá trình học tập và làm luận văn tại trường

Tác giả cũng chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của Ban giám đốc và các bạn đồng nghiệp tại Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2 đã tạo điều kiện và cung cấp tư liệu giúp tác giả hoàn thành luận văn này

Tuy đã cố gắng hoàn thiện nhưng chắc chắn không tránh khỏi những sai sót trong luận văn, tác giả mong nhận được sự đóng góp từ phía nhà trường, thầy cô và các bạn

Tác giả

Đinh Tiến Liêm

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Trong giai đoạn hiện nay, nền kinh tế Việt Nam đang có những bước tăng trưởng đáng

kể Tăng trưởng điện năng là yêu cầu tất yếu để phục vụ cho tăng trưởng kinh tế Thực tế cho thấy tăng trưởng điện năng luôn phải đi trước một bước so tăng trưởng kinh tế Chính

vì vậy, bên cạnh các nhà máy thủy điện, Chính phủ và Tập đoàn điện lực Việt Nam đã và đang đầu tư xây dựng nhiều nhà máy nhiệt điện đốt than, khí,…trong đó có nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 2 – Bình Thuận Do đặc thù công nghệ nên hầu hết các nhà máy nhiệt điện này được đặt ở các khu vực ven biển nơi mà nguồn nước ngọt vô cùng khan hiếm Và việc thiếu nguồn nước ngọt cho sự vận hành của nhà máy là vấn đề mà bất cứ nhà máy nào cũng phải lo sợ Do đó cần thiết phải tìm kiếm một giải pháp cấp nước ngọt khác để thay thế trong trường hợp thiếu hụt nguồn nước Giải pháp xử lý nước biển được xem là có tính khả thi cao nhất trong trường hợp này

Luận văn này sẽ đi vào nghiên cứu và đánh giá khả năng sản xuất nước ngọt từ nước biển bằng phương pháp chưng cất đa hiệu ứng sử dụng nguồn nhiệt trong nhà máy điện Vĩnh Tân 2 Qua đó, nó có thể xem xét để áp dụng rộng rãi cho các nhà máy nhiệt điện khác cùng công suất và thiếu nước ngọt vận hành

of the plant is the problem that any plant must always fear It is therefore necessary to find a solution for fresh water supply alternative in case of water shortage Sea water treatment solutions are considered feasible in this case

This thesis will research and evaluate the possibility of producing fresh water from sea water by multi-effect distillation, heat source used in power plant Vinh Tan 2 Thereby, it can be considered for widespread application to other power plants of the same capacity and lack of fresh water for operation

Tôi xin cam đoan luận văn này do tôi tự tính toán, thiết kế và nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của thầy TS Nguyễn Văn Tuyên

Để hoàn thành đồ án này, tôi đã tham khảo các tài liệu như được liệt kê trong mục tài liệu tham khảo

Nếu sai, tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định

Tác giả

Đinh Tiến Liêm

MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 NGUỒN TÀI NGUYÊN NƯỚC VIỆT NAM 2

1.2 NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VĨNH TÂN 2 3

1.2.1 Vị trí địa điểm 3

1.2.2 Các thông số chính của nhà máy điện Vĩnh Tân 2 3

1.2.3 Thành phần của nước biển 4

1.2.4 Tính chất lý hóa của nước biển 5

1.2.4.1 Thành phần hóa học 5

1.2.4.2 Tính chất vật lý của nước biển 7

1.2.5 Hiện trạng nguồn cấp nước khu vực nhà máy điện Vĩnh Tân 2 8

1.2.5.1 Hiện trạng nguồn nước khu vực huyện Tuy Phong 8

1.2.5.2 Các hình thái cấp nước hiện đang sử dụng trong khu vực 9

1.2.5.3 Sơ đồ cân bằng nước 11

1.2.6 Kết luận 13

1.3 MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG LUẬN VĂN 13

1.3.1 Mục đích và phạm vi của luận văn 13

1.3.2 Nội dung nghiên cứu của luận văn 13

1.4 Ý NGHĨA THỰC TIỄN VÀ KHOA HỌC CỦA LUẬN VĂN 13

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC BIỂN 2.1 TỔNG QUAN 16

2.2 CÔNG NGHỆ CHƯNG CẤT NƯỚC BIỂN 16

2.2.1 Phương pháp chưng cất đa hiệu ứng (MED) 16

2.2.1.1 Nguyên lý vận hành hệ thống MED 16

2.2.1.2 Cấu hình thiết kế hệ thống chưng cất đa hiệu ứng MED 17

2.2.1.3 Đặc tính quá trình chưng cất đa hiệu ứng MED 21

2.2.1.4 Vật liệu chế tạo hệ thống chưng cất đa hiệu ứng MED 22

2.2.2 Phương pháp chưng cất nhanh đa tầng (MSF) 23

2.2.2.1 Nguyên lý vận hành hệ thống MSF 23

2.2.2.2 Bố trí quá trình chưng cất nhanh đa tầng MSF 25

Mục lục ii

2.2.2.3 Đặc tính quá trình chưng cất nhanh đa tầng MSF 26

2.2.2.4 Vật liệu chế tạo hệ thống chưng cất nhanh đa tầng MSF 27

2.2.3 Phương pháp nén hơi Vapor Compression 28

2.3 CÔNG NGHỆ THẨM THẤU NGƯỢC VÀ LỌC NANO 29

2.3.1 Tổng quan về công nghệ thẩm thấu ngược 29

2.3.2 Cấu hình màng lọc thẩm thấu ngược 30

2.3.2.1 Dây quấn xoắn (Spiral Wound) 31

2.3.2.2 Sợi rỗng (hollow fine fiber) 31

2.3.2.3 Dạng ống tròn (tubular) 32

2.3.2.4 Dạng tấm và khung 33

2.4 PHÂN TÍCH ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC BIỂN 33

2.4.1 Công nghệ chưng cất và công nghệ thẩm thấu ngược – Màng lọc Nano 33

2.4.2 Công nghệ chưng cất đa hiệu ứng và công nghệ chưng cất nhanh đa tầng 35

2.5 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC BIỂN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 36

2.5.1 Tổng quan 36

2.5.2 Tình hình nghiên cứu và lắp đặt hệ thống MED 37

2.5.3 Tình hình nghiên cứu và khả năng ứng dụng hệ thống ở Việt Nam 38

2.6 KẾT LUẬN……… 38

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN CHƯNG CẤT NƯỚC BIỂN 3.1 CÁC HỆ THỐNG CHÍNH NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VĨNH TÂN 2 41

3.1.1 Lò hơi và các thiết bị phụ trợ 41

3.1.1.1. Thiết bị lò hơi chính 41

3.1.1.2. Thiết bị phụ trợ 41

3.1.2 Tuabin và các thiết bị phụ trợ 42

3.1.2.1. Tuabin hơi 42

3.1.2.2. Hệ thống phụ trợ tuabin 42

3.1.2.3. Hệ thống gia nhiệt nước cấp 43

3.2 CHU TRÌNH NHIỆT NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VĨNH TÂN 2 43

3.3 LỰA CHỌN NGUỒN NHIỆT CHO HỆ THỐNG CHƯNG CẤT NƯỚC

BIỂN 50

3.3.1 Đặc điểm các nguồn nhiệt trong nhà máy điện Vĩnh Tân 2 50

3.3.1.1. Nguồn hơi trích từ tuabin 50

3.3.1.2. Nhiệt lượng từ nguồn khói thải 50

3.3.2 So sánh các loại nguồn nhiệt 50

3.3.3 Lựa chọn nguồn nhiệt 51

3.4 XÂY DỰNG SƠ ĐỒ HỆ THỐNG CHƯNG CẤT NƯỚC BIỂN 51

3.4.1 Lựa chọn cấu hình hệ thống chưng cất đa hiệu ứng MED 51

3.4.2 Lựa chọn số hiệu ứng cho hệ thống 52

3.4.3 Sơ đồ tính toán hệ thống chưng cất nước ngọt 9 tầng hiệu ứng 53

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CHƯNG CẤT NƯỚC BIỂN 4.1 XÁC ĐỊNH NHU CẦU NƯỚC NGỌT CHO NHÀ MÁY ĐIỆN VĨNH TÂN 2 56

4.1.1 Yêu cầu về chất lượng nước ngọt cho nhà máy 56

4.1.1.1 Chất lượng nước sinh hoạt 56

4.1.1.2 Chất lượng nước khử khoáng 57

4.1.2 Ước tính nhu cầu nước ngọt vận hành nhà máy 57

4.2 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CHƯNG CẤT ĐA HIỆU ỨNG 59

4.2.1 Sơ đồ hệ thống chưng cất nước biển 59

4.2.2 Thông số đầu vào 61

4.2.2.1 Lựa chọn thông số đầu vào của nước biển 61

4.2.2.2 Thông số dòng hơi đầu vào 61

4.2.2.3 Xác định tỷ lệ xả trong bình bốc hơi 61

4.2.3 Tính toán hệ thống 62

4.2.3.1 Một số lựa chọn và cơ sở tính toán 62

4.2.3.2 Tính toán thông số hơi và nước ở bình bốc hơi số 1 63

4.2.3.3 Tính toán thông số hơi và nước tại các bình bốc hơi 64

4.2.3.4 Tính toán tại bình ngưng của hệ thống chưng cất 68

4.2.3.5 Nhu cầu hơi, lưu lượng nước biển và tỷ số hiệu suất của hệ thống 69

4.2.3.6 Kiểm tra nhiệt độ nước biển sau bình ngưng 70

Mục lục iv

4.2.3.7 Tính toán đường kính ống dẫn hơi cấp cho hệ thống và đường kính ống dẫn

nước biển 70

4.2.3.8 Ảnh hưởng của hệ thống đến công suất phát điện của nhà máy 70

4.3 ĐÁNH GIÁ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG CHƯNG CẤT NƯỚC BIỂN Ở CÁC CHẾ ĐỘ TẢI KHÁC NHAU 71

4.3.1 Tính toán hệ thống ở chế độ vận hành 75% RO 76

4.3.1.1 Tại bình bốc hơi số 1 76

4.3.1.2 Tại các bình bốc hơi còn lại 77

4.3.1.3 Tính toán khối lượng nước ngọt tạo thành và lượng nước biển đầu vào 78

4.3.2 Tính toán hệ thống ở chế độ vận hành 70% RO 79

4.3.3 Tính toán hệ thống ở chế độ vận hành 50% RO 79

4.4 KẾT LUẬN 80

CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ - TÀI CHÍNH 5.1 TỔNG MỨC ĐẦU TƯ 82

5.1.1 Tổng quan 82

5.1.2 Chi phí đầu tư ban đầu 82

5.1.3 Chi phí vận hành hàng năm 83

5.1.4 Ước tính chi tiết các loại chi phí đầu tư 83

5.1.4.1 Chi phí đầu tư trực tiếp 83

5.1.4.2 Ước tính chi phí đầu tư gián tiếp 86

5.1.4.3 Ước tính chi phí hàng năm 87

5.1.4.4 Ước tính giá thành sản phẩm nước đầu ra 90

5.2 SO SÁNH GIÁ THÀNH NƯỚC NGỌT THEO PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC BIỂN CÔNG NGHỆ THẨM THẤU NGƯỢC 92

5.3 PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ - TÀI CHÍNH 94

5.3.1 Phạm vi phân tích đánh giá 94

5.3.2 Các giả định 94

5.3.3 Đánh giá hiệu quả kinh tế tài chính của hệ thống ở chế độ tải vận hành RO 95 5.3.3.1 Điều kiện vận hành 96

5.3.3.2 Thu nhập 99

5.3.3.3 Dòng tiền 102

5.3.3.4 Đánh giá hiệu quả kinh tế tài chính 109

5.3.3.5 Đánh giá hiệu quả tài chính 111

5.3.3.6 Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào đến hiệu quả kinh tế tài chính của dự án 112

5.3.4 Đánh giá hiệu quả kinh tế tài chính ở chế độ tải vận hành 75%RO 112

5.3.5 Đánh giá hiệu quả kinh tế tài chính ở chế độ tải vận hành 70%RO 114

5.4 KẾT LUẬN VỀ ĐÁNH GIÁ KINH TẾ - TÀI CHÍNH 115

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 KẾT LUẬN 117

6.2 KIẾN NGHỊ 117

6.2.1 Kiến nghị cho hệ thống 117

6.2.2 Kiến nghị cho hướng phát triển của đề tài 118

Danh mục bảng biểu vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Thành phần hóa học nước biển khu vực nhà máy điện Vĩnh Tân 2 5

Bảng 2.1 Đặc tính quá trình hệ thống chung cất đa hiệu ứng MED 21

Bảng 2.2 Vật liệu chế tạo – Hệ thống chưng cất đa hiệu ứng MED 22

Bảng 2.3 Đặc tính quá trình MSF 26

Bảng 2.4 Vật liệu chế tạo cho hệ thống chưng cất nhanh đa tầng 27

Bảng 2.5 Đặc tính kinh tế kỹ thuật công nghệ chưng cất và thẩm thấu ngược 33

Bảng 2.6 Đặc tính kỹ thuật của phương pháp MED và MSF 35

Bảng 3.1 Thông số hơi nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 2 44

Bảng 3.2 So sánh nguồn hơi từ tuabin và khói thải 50

Bảng 3.3 Đặc tính cấu hình hệ thống chưng cất MED 52

Bảng 4.1 Tiêu chuẩn chất lượng nước sinh hoạt (TCVN 5502-2003) 57

Bảng 4.2 Tiêu chuẩn chất lượng nước cấp lò hơi (tiêu chuẩn JIS-B-8223) 58

Bảng 4.3 Chi tiết về nhu cầu sử dụng nước ngọt 59

Bảng 4.4 Các thông số tại các bình bốc hơi hơi tải vận hành RO 67

Bảng 4.5 Thông số hơi thoát ra từ của trích số 4 ứng với chế độ tải khác nhau 76

Bảng 4.6 Bảng thông số tại các bình bốc hơi 77

Bảng 4.7 Thông số tính toán hệ thống ở chế độ 70%RO theo nhiệt độ nước biển cấp79 Bảng 4.8 Thông số tính toán hệ thống ở chế độ 50%RO theo nhiệt độ nước biển cấp80 Bảng 5.1 Bảng tổng hợp các chi phí đầu tư trực tiếp 87

Bảng 5.2 Bảng tổng hợp các chi phí đầu tư gián tiếp 88

Bảng 5.3 Tổng hợp chi phí vận hành hàng năm 91

Bảng 5.4 Tổng hợp tất cả các ước tính chi phí cho hệ thống 91

Bảng 5.5 So sánh các chi phí đầu tư giữa công nghệ MED và RO 93

Bảng 5.6 Điều kiện vận hành 97

Bảng 5.7 Thu nhập của hệ thống (Đơn vị: triệu USD) 100

Bảng 5.8 Bảng dòng tiền kinh tế (Đơn vị: triệu USD) 104

Bảng 5.9 Bảng phân tích dòng tiền tài chính (Đơn vị: triệu USD) 107

Bảng 5.10.Kết quả tính toán hiệu quả kinh tế ở chế độ RO 111

Bảng 5.11.Tính toán hiệu quả kinh tế ứng với mức giá bán nước 1.9USD/m3 111

Bảng 5.12.Kết quả tính toán hiệu quả tài chính ở chế độ RO 112

Bảng 5.13.Kết quả tính toán hiệu quả kinh tế ở chế độ 75%RO 113Bảng 5.14.Kết quả tính toán hiệu quả tài chính ở chế độ 75%RO 114Bảng 5.15.Kết quả tính toán hiệu quả kinh tế ở chế độ 75%RO, giá nước 2.4USD/m3114Bảng 5.16.Kết quả tính toán hiệu quả tài chính ở chế độ 75%RO, giá nước

2.4USD/m3 114Bảng 5.17.Kết quả tính toán hiệu quả kinh tế ở chế độ 70%RO 115Bảng 5.18.Kết quả tính toán hiệu quả tài chính ở chế độ 70%RO 115

Danh mục các từ viết tắt viii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC KÝ HIỆU – ĐƠN VỊ

Dấu chấm “.” Ngăn cách thập phân

TỔNG QUAN

1

1.1 NGUỒN TÀI NGUYÊN NƯỚC VIỆT NAM

Việt Nam đang trong quá trình phát triển kinh tế xã hội nên nhu cầu sử dụng nước tăng mạnh Hiện nay, dân số nước ta đã vượt qua con số 80 triệu người Theo ước tính, lượng nước ngọt cần dùng vào năm 2013 sẽ là 130 tỷ m3

Mức này gần tương đương với nguồn nước vào mùa khô trên các lưu vực sông của cả nước Như vậy, việc thiếu nước ngọt đã rất rõ ràng Nước sử dụng trong sinh hoạt chiếm tỷ lệ khoảng 2% so với tổng nhu cầu Nếu đối chiếu với tiêu chuẩn thiếu nước của Tổ chức Khí tượng thế giới

và của UNESCO, năm 2013 nhiều vùng ở Việt Nam thiếu nước ở mức từ trung bình đến gay gắt, đặc biệt trong các tháng mùa khô

Không những thế, mục tiêu trong Chiến lược Quốc gia về cấp nước sạch và vệ sinh nông thôn theo Quyết định số 104QĐ/TTG ngày 25/08 /2000 của Thủ tướng Chính phủ đặt ra đến 2020 là “tất cả dân cư nông thôn sử dụng nước sạch đạt tiêu chuẩn quốc gia với số lượng ít nhất 60 lít/người/ngày” Đây là nhiệm vụ nặng nề và khó khăn đối

với một nước đang phát triển như Việt Nam

Để giải quyết tình trạng này, ngoài việc quán triệt tư tưởng sử dụng nước tiết kiệm, cần phải tìm kiếm thêm nhiều giải pháp cấp nước khác nhau Một số giải pháp sau đây

đã và đang được nước ta cũng như các nước khác trên thế giới nghiên cứu và áp dụng

để sản xuất và sử dụng hiệu quả nguồn nước ngọt:

- Xây dựng nhiều hồ chứa để tích trữ nước Giải pháp này đang ngày càng ít được

sử dụng do giá cả đất đai ngày càng tăng cao

- Nghiên cứu và xây dựng hệ thống xử lý nước thải để tái sử dụng cho các ngành công nghiệp Đây được xem như giải pháp sử dụng hiệu quả nguồn nước ngọt

- Nghiên cứu và xây dựng hệ thống xử lý nước ngọt Nguồn nước được lấy từ các sông, suối, ao, hồ,…

- Nghiên cứu và xây dựng hệ thống sản xuất nước ngọt từ nước biển…

Với nguồn nước biển gần như là vô tận chiếm 98% tổng lượng nước trên Trái Đất, việc xây dựng hệ thống sản xuất nước ngọt từ nước biển được cho là giải pháp khả thi nhất nhằm khắc phục tình trạng thiếu hụt nguồn nước ngọt

Đi đôi với nhu cầu sử dụng nước ngọt, việc thiếu hụt nguồn năng lượng chủ yếu là năng lượng điện cũng đang là vấn đề cấp bách nhất hành tinh Ở Việt Nam, năng lượng điện bắt đầu được cấp từ các đập thủy điện và chủ yếu được xây dựng ở khu vực miền Bắc, mãi sau này mới có một số ít ở miền Trung và miền Nam, chính vì vậy chính phủ mới có chủ trương xây dựng đường dây truyền tải điện 500kV để chuyển điện từ miền Bắc vào miền Nam Việc thiếu hụt điện năng ở nước ta là không thể bàn cãi, qua đó nó làm trì trệ sự phát triển nền kinh tế Muốn phát triển kinh tế thì không thể không có năng lượng điện Trong giai đoạn hiện nay, khi mà chúng ta không thể tiếp tục phát triển thủy điện, thì nhiệt điện bao gồm nhiệt điện đốt khí, than, dầu kể cả điện hạt nhân cần phải và đã được quan tâm hàng đầu Đã có không ít các trung tâm nhiệt điện, nhà máy nhiệt điện đã, đang và dự kiến xây dựng Do yêu cầu kỹ thuật trong quá trình vận hành các nhà máy nhiệt điện cần có một lượng nước lớn để giải nhiệt cho bình ngưng và cũng để thuận tiện cho việc nhập khẩu nhiên liệu than hoặc dầu, hầu hết các nhà máy nhiệt điện được đặt ở khu vực ven biển (một số ít được đặt

sinh hoạt và sản xuất của các nhà máy nhiệt điện này rất hạn chế cần thiết phải lắp đặt

hệ thống khử mặn nước biển thành nước ngọt Nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 2 – Bình Thuận là một trong những nhà máy cần thiết phải lắp đặt hệ thống này

1.2 NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VĨNH TÂN 2

1.2.1 Vị trí địa điểm

Nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 2 với công suất 1,200MW thuộc Trung tâm điện lực Vĩnh Tân được đặt ở Xã Vĩnh Tân - Huyện Tuy Phong Tỉnh Bình Thuận, cách Phan Thiết khoảng 90km, Tp.HCM khoảng 250km và cách tỉnh Ninh Thuận khoảng 15km

- Phía Bắc giáp: xã Phan Dũng và huyện Ninh Phước tỉnh Ninh Thuận

- Phía Nam giáp: Biển đông

- Phía Đông giáp: Biển đông

- Phía Tây giáp: Xã Vĩnh Hảo mới

Tổng mặt bằng khu vực khoảng 150ha trên đất liền là vị trí đặt nhà máy điện và 100ha đất lấn biển là khu vực kho than …

1.2.2 Các thông số chính của nhà máy điện Vĩnh Tân 2

Nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 2 là nhà máy nhiệt điện ngưng hơi truyền thống đốt than với công suất 1,200MW (2x600MW tổ máy)

- Công nghệ: tuabin hơi truyền thống, áp suất cận tới hạn

- Lò hơi: thông số cận tới hạn, áp suất biến thiên với buồng đốt đơn hở, bố trí vòi đốt đối xứng (hoặc xoáy) trên các tường trước và sau hoặc loại ngọn lửa hình chữ W , tái sấy trung gian 1 lần, cân bằng áp, thải xỉ khô, khung thép toàn phần, kết cấu treo

- Tua-bin hơi: thông số cận tới hạn, tái sấy trung gian 1 lần, đơn trục, 3 xi lanh, 4 đường thoát ngưng tụ Hệ thống gia nhiệt nước cấp bao gồm 8 cấp gia nhiệt: 4 cấp gia nhiệt hạ áp (từ HTR1 đến HTR4), 1 cấp gia nhiệt tại bình khử khí (HTR5) và 3 cấp gia nhiệt cao áp (từ HTR6 tới HTR8) Hơi chèn các gối trục được ngưng tụ tại bình ngưng hơi chèn, nước ngưng từ đây được thu hồi về bình ngưng

- Nhiên liệu sử dụng cho nhà máy là than nội địa của Việt Nam và dự kiến là than Cám 6a (Hòn Gai - Cẩm Phả) theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1790:

1999 Than sẽ được vận chuyển đến Nhà máy bằng tàu có tải trọng khoảng 30,000DWT Nhu cầu tiêu thụ than cho nhà máy là khoảng 3,5 triệu tấn /năm

- Dầu FO được sử dụng trong trường hợp khởi động và đốt bổ sung khi Nhà máy vận hành ở chế độ tải thấp Vòi đốt áp dụng công nghệ tiết kiệm dầu như công nghệ mồi plasma hoặc phun dầu công suất thấp nhằm để giảm tiêu thụ nhiên liệu dầu Với việc áp dụng công nghệ này sẽ giảm đáng kể rất lớn lượng dầu trong trường hợp khởi động Ngoài ra với công nghệ đốt phù hợp nhà máy vẫn hoạt động tốt ở tải thấp khoảng 60-70% nhưng vẫn không cần đốt bổ sung dầu

do đó giảm đáng kể lượng dầu sử dụng Theo kinh nghiệm với một số nhà máy tương tự mỗi năm chỉ sử dụng hết khoảng 8,000 tấn dầu

- Nước làm mát cho 2 tổ máy được lấy từ nước biển và thải ra biển từ phía bên trong đê chắn sóng và thải phía ngoài đê với lưu lượng 54 m3/s

- Nhà máy phát lên lưới 220kV và 500kV thông qua sân phân phối 220/500kV của TTĐL Vĩnh Tân

- Nhà máy được thiết kế hệ thống PCCC riêng, đường ống cấp nước chữa cháy mạch vòng khép kín có xem xét kết nối với các Nhà máy khác trong trung tâm

- Để đảm bảo về yêu cầu về bảo vệ môi trường theo luật môi trường Việt Nam, Nhà máy điện Vĩnh Tân 2 đã trang bị các thiết bị bảo vệ môi trường để kiểm soát nồng độ và thải lượng khí phát thải như hệ thống lọc bụi tĩnh điện, hệ thống FGD khử khí SOx, hệ thống SCR khử khí NOx …, chiều cao ống khói nhà máy 210m, khói thải từ nhà máy sau khi khuyếch tán đáp ứng tiêu chuẩn môi trường

- Hệ thống thải tro xỉ ướt bao gồm xỉ và tro bay dự trữ riêng để tạo điều kiện thuận lợi khi tái sử dụng tro và xỉ Tro và xỉ sẽ được vận chuyển bằng đường ống và bơm thải xỉ từ nhà máy và thải vào bãi xỉ

- Lượng nước phục vụ thi công khoảng 100 m3

1.2.3 Thành phần của nước biển

Đối với nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 2, nguồn nước biển có vai trò rất quan trọng Nước biển là nguồn nước làm mát chính cho bình ngưng, là chất phản ứng chính với khói thải để xử lý lưu huỳnh trong hệ thống khử lưu huỳnh bằng nước biển và là nước cấp đầu vào cho hệ thống sản xuất nước ngọt

Trong nước biển, ngoài một ít tạp chất, chứa 96.5 % nước tinh khiết Thành phần hóa học của nước tinh khiết gồm oxy và hyđro

Đặc điểm cấu tạo phân tử nước là góc giữa hai nguyên tử hyđro không phải bằng

180o mà chỉ bằng khoảng 110o Thành thử các lực nội phân tử nước không bù trừ hoàn toàn, mỗi phân tử nước làm thành một cái “lưỡng cực” với mô men điện lớn Những lực lưỡng cực này thể hiện trước hết ở chỗ một số phân tử nước tụ tập thành một hệ phức tạp Trong nước tạo ra những tổ hợp khác nhau gồm từ 2 đến 8 phân tử riêng biệt Nồng độ tương đối của các tổ hợp phân tử sẽ biến đổi tùy thuộc vào nhiệt

độ nước Những tính chất vật lý nói chung sẽ biến đổi theo hướng phù hợp với những hợp chất cao phân tử này

1.2.4 Tính chất lý hóa của nước biển

bổ sung mỗi năm 5.4 tỷ tấn các chất tan, các muối từ đất đá lục địa

Trung bình trong 1 kg nước biển có 35 g muối (trong nước sông khoảng 0.17g), tức khoảng 35 %o và chỉ một số biển với những điều kiện đặc biệt khối lượng muối trong 1 kg nước biển mới đạt đến 40 g (40 %o)

Trong nước biển liên tục diễn ra những quá trình hóa học, sinh học và địa chất học làm biến đổi thành phần hóa học và hàm lượng các chất hòa tan Những quá trình như dòng chảy từ lục địa, bay hơi, quá trình băng làm thay đổi nồng độ dung dịch nước biển trong phạm vi rất rộng Ở những vùng nước sát bờ cửa sông có thể thấy

độ muối xấp xỉ bằng không, trong khi đó ở những vùng nóng khô độ muối nước biển có thể đạt tới 40%o Những quá trình như quang hợp, hô hấp, phân hủy chất hữu cơ có thể làm thay đổi hàm lượng, tức tỷ lệ giữa các chất hòa tan trong nước biển Song nhờ dòng chảy ngang và thẳng đứng trong các biển và đại dương, làm cho nước biển được xáo trộn mạnh, đã dẫn tới một đặc điểm nữa rất quan trọng là thành phần hóa học của nước đại dương có tính ổn định, thay đổi không đáng kể trong quá trình lịch sử và giữa những phần khác nhau của nước biển Tính ổn định

về tỷ lệ các ion chủ yếu nhất trong nước biển được gọi là quy luật bảo tồn thành phần muối biển

Hệ quả của quy luật này là có thể tính được độ muối và các đặc trưng khác của nước biển theo hàm lượng clo là nguyên tố chứa trong nước biển với lượng lớn hơn cả Trong bảng hải dương học hiện đại, hàm lượng clo, hay độ clo %o, tương đương với tổng lượng các halôgen chứa trong 1 kg nước biển Còn độ muối được định nghĩa là trọng lượng tính bằng gam của tất cả các chất rắn hòa tan trong 1 kg nước biển với điều kiện brôm và iôt được thay bằng lượng clo, tất cả các cacbonat biến thành oxit và các chất hữu cơ bị đốt cháy

Phân tích một số lượng lớn mẫu nước ở các vùng khác nhau của nước biển, người

ta nhận được hệ thức để tính độ muối S %o theo độ clo %o như sau:

S = 0,0030 + 1,8050 Cl

Bảng dưới đây thể hiện chi tiết thành phần hóa học của nước biển trong khu vực

dự án nhà máy điện Vĩnh Tân 2

Bảng 1.1 Thành phần hóa học nước biển khu vực nhà máy điện Vĩnh Tân 2

SST Thông số Đơn vị Kết quả

SST Thông số Đơn vị Kết quả

Nguồn: [4] Thuyết minh thiết kế kỹ thuật dự án nhà máy điện Vĩnh Tân 2

1.2.4.2 Tính chất vật lý của nước biển

Khác với nước tinh khiết, những đặc trưng vật lý của nước biển phụ thuộc không những vào nhiệt độ và áp suất, mà còn phụ thuộc cả vào nồng độ muối, một yếu tố hải dương học quan trọng của nước biển Dưới đây sẽ xem xét sự phụ thuộc của một số đặc trưng vật lý chủ yếu vào nhiệt độ, độ muối và áp suất nước biển

Một trong những đặc trưng quan trọng nhất của nước biển là mật độ cùng với những đại lượng liên quan trực tiếp với nó như trọng lượng riêng và thể tích riêng Phân bố mật độ nước trong biển quyết định hoàn lưu ngang và thẳng đứng trong

nó

Trong tự nhiên, nước biển ở độ sâu nào đó chịu tác động của áp suất thủy tĩnh và

bị nén Vì vậy, khi xác định giá trị thực của mật độ và thể tích riêng của nước biển

ở các tầng sâu phải tính đến độ nén của nước biển

Nhiệt dung riêng của nước biển là lượng nhiệt cần để làm nóng 1 g nước biển lên

1oC

Độ dẫn nhiệt của nước biển Độ dẫn nhiệt của nước biển được đặc trưng bởi hệ

số dẫn nhiệt

Ẩn nhiệt hóa hơi: là lượng nhiệt tính bằng calo cần để biến 1 gam nước thành hơi

nước ở cùng nhiệt độ Cũng một lượng nhiệt như vậy sẽ tỏa ra khi làm ngưng tụ 1 gam hơi nước được gọi là nhiệt ẩn ngưng tụ Đối với nước cất, trong khoảng nhiệt

Độ nhớt (ma sát trong) Độ nhớt của chất lỏng là lực cần để dịch chuyển một cột

nước có thiết diện đáy và chiều cao đơn vị với vận tốc đơn vị so với lớp nước bên cạnh Độ nhớt đặc trưng cho sự trao đổi động lượng giữa các lớp nước kế cận nhau

Độ nhớt phân tử có ý nghĩa quan trọng khi nghiên cứu các quá trình lắng đọng các hạt lơ lửng, các cơ thể sống nhỏ bé Sự khuếch tán trong nước biển Trong nước biển không đồng nhất không gian, những chất hòa tan như muối, các chất khí, chất phóng xạ có xu hướng di chuyển từ nơi nồng độ cao tới nơi nồng độ thấp hơn

1.2.5 Hiện trạng nguồn cấp nước khu vực nhà máy điện Vĩnh Tân 2

1.2.5.1 Hiện trạng nguồn nước khu vực huyện Tuy Phong

Do đặc điểm mưa ít, nắng nhiều, địa hình chật hẹp và dốc, diện tích thực vất thưa thớt, nước sông và nước ngầm hạn chế Nguồn nước chính lấy từ hai hồ: Long Sông và Đá Bạc, với tổng lưu lượng 159.3 triệu m3/năm (khoảng 436,000

m3/ngày) Trong đó, Sông Lòng Sông 407,000 m3/ngày, sông Đá Bạc 29,400

m3/ngày Nói chung, lưu lượng hai dòng sông không đều, thấp vào mùa khô và các dòng sông khác chỉ có nước chảy vào mùa mưa

Nước ngầm: hiện nay chưa có khảo sát thực tế về nước ngầm trong khu vực, theo kết quả khảo sát của công ty cấp nước, Nước ngầm không đủ và lệ thuộc vào dòng chảy ngược (backflow) của nước biển

Nguồn nước trên không đủ dùng cho tưới tiêu và sinh hoạt của người dân trong huyện Đặc biệt trong mùa khô, vì vậy cần nghiên cứu khả năng chứa nước, khai thác và cân bằng nguồn nước trong khu vực

Nguồn nước mặt: không có dòng sông nào chảy qua khu vực xã Vĩnh Tân, chỉ có một vài dòng suối nhỏ, cho nên trong mùa khô lượng nước ngọt cạn kiệt, nguồn nước chủ yếu lấy từ khu vực khác để cung cấp cho người dân trong xã, vì vậy việc sản xuất và đời sống của dân địa phương bị hạn chế

Nguồn nước ngầm: Kết quả khảo sát thực tế cho biết nguồn nước ngầm có sẵn không đều Mẫu nước lấy từ nước sinh hoạt của người dân địa phương cho thấy chất lượng nước ngầm bị nhiễm phèn và nhiễm mặt

Khu vực toàn huyện Tuy Phong theo thống kê có 2 hồ chứa và 15 đập dâng Ngoài công trình hồ sông Lòng Sông với dung tích hữu ích: 36.8 triệu m3, tưới cho 4,260

ha (tự chảy 4,000 ha và bơm: 260ha) đất canh tác và cấp nước sinh hoạt cho 53,000 người thuộc các xã Phong Phú, Phú Lạc, Liên Hương, Phước Thể và hồ Đá Bạc dung tích hữu ích: 4.39 triệu m3 đã hoàn thành và đưa vào sử dụng từ năm

1999, phát huy tưới khoảng 170 ha, còn lại hầu hết các công trình thủy lợi nhỏ từ vài chục ha, chủ yếu phục vụ cho đồng bào miền núi Riêng đối với xã Phan Dũng

có 5 công trình dạng đập chà bổi (đá đổ cọc cừ) nên hư hỏng nặng, trong những năm gần đây đã kiên cố được 2 công trình là đập Phan Dũng và đập Phùm đang thi công dự kiến hoàn thành cuối năm 2002 Trên địa bàn còn có công trình đập Tuy Tịnh tưới chủ động (vụ hè thu) khoảng 983 ha, công trình này thuộc hệ thống hồ sông Lòng Sông

Công tác thủy lợi trên địa bàn huyện Tuy Phong đã đầu tư xây dựng như hồ Đá Bạc, hồ sông Lòng Sông… tương đối lớn Tuy nhiên, đối với các xã vùng cao Phan Dũng, Phong Phú … Do địa hình miền núi chia cắt nhiều, diện tích đất canh tác nhỏ, kinh phí đầu tư công trình những năm trước đây còn hạn chế, nên việc đầu

tư thủy lợi chỉ ở mức độ đập dâng nhỏ mang tính tạm thời, vì vậy về mùa lũ công trình dễ bị hư hỏng ảnh hưởng đến năng lực tưới Ngoài ra, một số đập do đồng bào dân tộc tự làm nên không đảm bảo về kỹ thuật nên phát huy tưới rất thấp

Hồ thuỷ lợi Lòng Sông hiện đang cấp nước tưới cho 4,200 ha đất sản xuất và nước sinh hoạt cho toàn huyện Tuy Phong Trong đó, tuyến kênh Tuy Tịnh phục vụ tưới 1,500 ha, kênh Cây Cà 2,500 ha Hiện nay, tuyến kênh Tuy Tịnh đã hoàn thành

vào cuối mùa khô 2004 -2005 và đang cung cấp nước tưới cho 1,200 ha lúa và 1.460 ha cây công nghiệp, cây ăn quả và các loại rau màu

Nhà máy điện Vĩnh Tân 2 có thể sử dụng nước ngọt từ hồ Đá Bạc và hồ Lòng Sông, tuy nhiên cần thiết phải xử lý nước trước khi đưa vào trong nhà máy Để đáp ứng nhu cầu nước ngọt cần có kế hoạch nối thông hồ Đá Bạc với hồ Lòng Sông để đảm bảo nhu cầu nước ngọt trong trường hợp nguồn nước đổ về hồ Đá Bạc thấp Tuyến đường ống cấp nước ngọt từ hồ Lòng Sông hiện đã dẫn về đến xã Liên Hương cách Vĩnh Tân khoảng 18km Tuy nhiên, hiện tại tuyến kênh dẫn nối hồ Lòng Sông và hồ Đá Bạc vẫn chưa được thực hiện và vẫn chưa có kế hoạch cụ thể

do không có nguồn kinh phí đầu tư xây dựng

1.2.5.2 Các hình thái cấp nước hiện đang sử dụng trong khu vực

Hiện nay việc cấp nước sạch phục vụ sinh hoạt cho người dân nông thôn tỉnh Bình Thuận vẫn là một trong những nhiệm vụ khá lớn đặc biệt đối với các xã miền núi lại càng bức xúc hơn Trong những năm qua, mặc dù việc cấp nước phục vụ cho ăn uống, sinh hoạt cho các xã miền núi đã được Đảng và nhà nước, các cấp và các tổ chức Quốc tế quan tâm đầu tư song cũng chỉ đáp ứng một phần nhu cầu thực tế Số lượng những công trình cấp nước theo kiểu tập trung còn rất hạn chế (13 CT), chủ yếu nguồn nước phục vụ cho sinh hoạt được khai thác từ các giếng đào (chiếm 48.55% người sử dụng) Các công trình giếng khoan tay kiểu UNICEF chỉ tập trung ở một số huyện phía Đông Bắc của tỉnh (Bắc Bình, Hàm Thuận Bắc) nhưng với số lượng không nhiều

Cũng như các địa phương khác của miền Nam Trung Bộ, việc khai thác và sử dụng nước một cách có tổ chức có thể còn đang ở những giai đoạn đầu Các hộ dân

cư sinh sống ở miền núi từ trước tới nay phần lớn đã tận dụng tất cả các nguồn nước tùy theo điều kiện tự nhiên và kinh tế của gia đình mình Nước giếng khơi, nước suối và nước mạch lộ tự chảy đã trở thành nguồn cấp nước chủ cho người dân địa phương Hầu như gia đình nào cũng có những phương tiện dù to hay nhỏ

để lấy và trữ nước sinh hoạt hàng ngày, nhất là vào thời kỳ khô hạn

Trong những năm gần đây, do những biến động về thời tiết, tốc độ chặt phá rừng đầu nguồn và tốc độ khai thác nước tăng đã dẫn đến tình trạng nhiều vùng trong tỉnh mực nước ngầm bị tụt xuống, nước suối bị cạn kiệt vào mùa khô, nhiều mạch nước bị giảm lưu lượng Hiện tượng đó đã dẫn đến tình trạng người dân phải suy nghĩ đầu tư khai thác sử dụng các nguồn nước ổn định và khó khăn hơn

Qua kết quả điều tra khảo sát cho thấy, tình hình khai thác và sử dụng nguồn nước các xã miền núi trong tỉnh như sau :

1 Giếng khoan:

Số lượng các giếng khoan tay dạng UNICEF sử dụng phục vụ cấp nước sinh hoạt khá lớn song tập trung chủ yếu ở các xã có nguồn nước ngầm phong phú và không bị nhiễm mặn Các giếng khoan khai thác nước trong tầng chứa nước bở rời Đệ Tứ Chiều sâu khai thác từ 10 đến 40m, nhưng phổ biến nhất vẫn là độ sâu

20 – 25 m Số lượng giếng khoan phân bố trên địa bàn các xã miền núi phân theo huyện cũng khác nhau : Hàm Thuận Bắc (237 giếng khoan) ; Bắc Bình (975 giếng) ; Hàm Thuận Nam (146 giếng) Trong khi đó, số huyện còn lại trong tỉnh nằm trên diện lộ của đá gốc nên rất nghèo nước có lượng giếng khoan khai thác

nước ngầm rất ít như huyện Tánh Linh (250 giếng) ; Đức Linh (35 giếng) Chiều sâu các giếng khoan từ 30 – 40 m trong các trầm tích bở rời cuội sỏi ven các hệ thống sông, 50 – 100 m tại các chân đồi cát đỏ…

Tổng số giếng khoan tay cấp nước nông thôn các xã Miền núi hiện nay so với toàn tỉnh là 1783/3732 giếng, với 16,607/32,540 người sử dụng, chiếm 2.69% tổng dân số nông thôn miền núi toàn tỉnh

2 Giếng khơi:

Bao gồm giếng cải tạo và giếng xây mới là hình thức chủ yếu được các hộ gia đình sử dụng.độ sâu các giếng phổ biến 4 – 5 m (đối với vùng cồn cát ven biển), 6 – 8 m (đối với vùng đồng bằng), 12 – 18 m (đối với vùng gò, đồi) và < 30 m (đối với vùng núi)

Khả năng phục vụ của một giếng từ 1 đến 2 hộ gia đình, dụng cụ lấy nước là gầu sách tay hoặc tời quay tay, một số giếng sử dụng bơm điện để khai thác nước Hiện nay vùng nông thôn miền núi Bình Thuận công trình khai thác nước phục vụ sinh hoạt chủ yếu là giếng khơi Theo điều tra thống kê đối các xã miền núi trên toàn tỉnh có khoảng 42,648 giếng khơi, với 288,426 người sử dụng, chiếm 48.55% tổng số dân miền núi Tỷ lệ dân số được sử dụng nước cao nhất từ loại hình này là huyện Tánh Linh (chiếm 79.96% dân số toàn huyện), tiếp theo là huyện Đức Linh (chiếm 79.10%)… Huyện có tỷ lệ dân số miền núi sử dụng nước giếng đào thấp nhất là huyện Hàm Thuận Bắc (chiếm 25.35% dân số toàn tỉnh)

3 Bể nước mưa:

Những vùng sử dụng nước mưa chỉ đảm bảo nước sinh hoạt trong mùa mưa, còn mùa khô hoàn toàn thiếu nước do không có dụng cụ để chứa và điều kiện sống của người dân nông thôn miền núi tỉnh Bình Thuận hiện còn tương đối khó khăn Trong những hộ dùng nước mưa hầu hết là sử dụng bể chứa nước hoặc sử dụng

lu, bồn, phi nhỏ nên chỉ đủ sử dụng trong vài ngày Tổng số bể chứa nước mưa hiện nay trên địa bàn các xã miền núi trong toàn tỉnh khoảng 4,314 bể, lu với dung tích 2 –6 m3

Ngoài các loại công trình cấp nước đơn lẻ kể trên, người dân nông thôn tỉnh Bình Thuận còn sử dụng bể lọc sắt và bể lọc chậm để xử lý nước phục vụ cấp nước sinh hoạt nhưng chủ yếu là do UNICEF tài trợ

4 Hệ thống cấp nước tập trung:

Do đặc điểm địa hình, địa chất, địa chất thủy văn và sự phân bố dân cư nên hệ thống cấp nước tập trung của Bình Thuận phổ biến được xây dựng dưới hình thức bơm dẫn hoặc kết hợp giữa bơm dẫn và tự chảy

Loại hình bơm dẫn kết hợp với tự chảy có ở Sông Phan (xã Tân Nghĩa), Sông Lũy (xã Sông Lũy) Loại hình này về nguyên lý vẫn là bơm dẫn, nhưng tận dụng độ cao của địa hình tự nhiên để đặt bể tạo áp thay cho đài nước

Loại hình cấp nước bằng bơm dẫn chủ yếu do UNICEF và của các tổ chức Quốc

tế khác tài trợ Loại hình cấp nước này chủ yếu sử dụng nước dưới đất làm nguồn cấp, chỉ có 4 công trình sử dụng nước mặt tại xã Phan Thanh – H Bắc Bình, xã Đông Tiến – H Hàm Thuận Bắc (lấy nước từ Khe Ty), xã Hàm Mỹ – H Hàm

Thuận Nam (lấy nước từ đụn cát), xã Tân Nghĩa – H Hàm Tân (nước Sông Phan)

Cùng với hai mô hình trên tại các huyện đều sử dụng nước từ công trình cấp nước tập trung dưới dạng là giếng đào độc lập và hệ thống giếng đào thông nhau (dạng hành lang thu nước), các giếng khoan nông và trung bình như : ở xã Sông Lũy –

H Bắc Bình, xã Hồng Liêm, xã Hàm Đức – Huyện Hàm Thuận Bắc

Hệ thống cấp nước tập trung theo các mô hình của các xã miền núi so với toàn tỉnh có 13/26 công trình (CT), tập trung vào các huyện Tuy Phong (2 CT), Hàm Thuận Bắc (5 CT), Bắc Bình (4 CT), Hàm Tân (1 CT), Hàm Thuận Nam (1 CT)

có công suất nhỏ, cung cấp cho khoảng vài nghìn người Tổng số dân được dùng nước sạch từ loại hình cấp nước tập trung là 43,628 người, chiếm tỷ lệ 10.84% tổng số dân nông thôn miền núi

Nhìn chung các công trình cấp nước tập trung chỉ phát huy hiệu quả trong thời gian đầu (khoảng 01 năm sau khi hoàn thành) do ý thức bảo quản, vận hành của người dân kém (nhiều công trình bị đục phá đường ống để dẫn nước vào ao, hồ để nuôi cá) và do thiếu nguồn kinh phí tu sửa, bảo dưỡng nên đến nay một số công trình đã hư hỏng hoặc do khai thác không đúng yêu cầu về trữ lượng nên đã ảnh hưởng đến chất lượng nước khai thác

5 Phân tích khả năng sử dụng cho Nhà máy

Các hình thái cấp nước 1, 2, 3 với lưu lượng nhỏ chủ yếu phục vụ cho các hộ gia đình nhỏ lẻ, không thể sử dụng để cung cấp nước ngọt cho vận hành của nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 2

Hình thái thứ 4 có thể sử dụng với điều kiện nguồn nước chứa tập trung phải đảm bảo cung cấp đủ theo yêu cầu của nhà máy Hình thái này đã được xem xét cho nhà máy Vĩnh Tân 2 thông qua hồ Đá Bạc Tuy nhiên, lưu lượng nước từ hồ Đá Bạc không đảm bảo trong các tháng mùa khô kể cả khi đầu tư xây dựng hệ thống kênh tiếp nước từ hồ Sông Lòng Sông với chi phí đầu tư ban đầu rất tốn kém

1.2.5.3 Sơ đồ cân bằng nước

BẢNG CÂN BẰNG NƯỚC HỒ SÔNG LÒNG SÔNG-ĐÁ BẠC (97%-Tưới cho 1044 ha)

Lưu lượng tổn thất

Lưu lượng còn lại

Qsh Lưu lượng

nhà máy

Lưu lượng Liên Hương

1.2.6 Kết luận

Căn cứ vào sơ đồ cân bằng nước trên thì lượng nước từ hồ sông Lòng Sông chỉ đáp ứng được cho 5 tháng mùa mưa (từ tháng 6 đến tháng 10 hàng năm) Trong 7 tháng còn lại nếu chưa tính đến nhu cầu của nhà máy nhiệt điện và nhu cầu cho tưới tiêu thì lượng nước thiếu là khoảng 0.25m3

/s

Không những thế, hiện tại hệ thống kênh tiếp nước Lòng Sông – Đá Bạc vẫn chưa có

kế hoạch để triển khai bởi Ủy Ban Nhân Dân tỉnh Bình Thuận và Chính Phủ, trong khi các nhà máy nhiệt điện dự kiến sẽ vận hành vào khoảng giữa năm 2014

Với mục đích phát điện một cách hiệu quả và kinh tế nhất, và với nguồn nhiệt năng

sẵn có trong Nhà máy, việc xây dựng một hệ thống sản xuất nước ngọt từ nước biển bằng công nghệ chưng cất đa hiệu ứng là hoàn toàn có thể thực hiện được

để cung cấp nước ngọt cho vận hành của nhà máy

1.3 MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG LUẬN VĂN

1.3.1 Mục đích và phạm vi của luận văn

Điều kiện nguồn nước ngọt trong khu vực thực tế không đủ để cung cấp nước cho nhu cầu vận hành liên tục của nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 2 Do vậy, việc tìm kiếm một giải pháp cấp nước khác để bổ sung cho Nhà máy là hết sức cần thiết

Luận văn sẽ đi vào nghiên cứu và đánh giá khả năng xây dựng hệ thống sản xuất nước ngọt từ nước biển bằng phương pháp chưng cất đa hiệu ứng, sử dụng nguồn nhiệt từ nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 2

Trên cơ sở đó, luận văn sẽ trình bày tính toán và phân tích chi phí đầu tư, hiệu quả kinh tế -tài chính cũng như tính khả thi của việc xây dựng hệ thống

1.3.2 Nội dung nghiên cứu của luận văn

Trên cơ sở mục đích luận văn như trên, cần thiết phải đi sâu vào nghiên cứu một số nội dung như dưới đây:

- Phân tích đánh giá và lựa chọn phương pháp sản xuất nước ngọt từ nước biển

- Lựa chọn nguồn nhiệt từ nhà máy điện Vĩnh Tân 2 cho công nghệ chưng cất nước biển đa hiệu ứng

- Tính toán sơ bộ hệ thống chưng cất nước biển đa hiệu ứng cho nhà máy Vĩnh Tân 2;

- Đánh giá hiệu quả kinh tế - tài chính của hệ thống

1.4 Ý NGHĨA THỰC TIỄN VÀ KHOA HỌC CỦA LUẬN VĂN

Luận văn giới thiệu một số công nghệ xử lý nước biển đã được áp dụng khá lâu trên thế giới nhưng còn khá mới mẻ tại Việt Nam

Luận văn sẽ tính toán đưa ra các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cho hệ thống chưng cất nước biển đa hiệu ứng của nhà máy Vĩnh Tân 2

Bên cạnh đó, luận văn còn đưa ra các phân tích kinh tế - tài chính khi xây dựng hệ thống, yếu tố nào ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế - tài chính của dự án để có các

phương án giải quyết hợp lý Đây sẽ là cơ sở cho việc xem xét và áp dụng mở rộng cho các nhà máy nhiệt điện khác ở Việt Nam

Luận văn cũng góp phần tìm kiếm thêm giải pháp để giải quyết tình trạng khan hiếm nguồn nước ngọt trên toàn thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC BIỂN

2

Công nghệ ứng dụng nhiệt bao gồm 2 phương pháp chính sau đây:

- Phương pháp chưng cất đa hiệu ứng - MED-Multiple Effect Distillation

- Phương pháp chưng cất đa tầng - MSF-Multiple-stage flash distillation

- Công nghệ nén hơi bằng cơ và nhiệt - Vapor compression - mechanical and thermal

Chưng cất nước bằng cách giảm áp suất cũng có thể xem như quá trình khử muối theo công nghệ ứng dụng nhiệt và nó đã được sử dụng trong hơn một thập kỷ qua với thế hệ đầu tiên là máy khử muối bằng nhiệt đa tầng được phát triển trong những năm 1950 Việc khử muối theo công nghệ ứng dụng nhiệt hầu hết được sử dụng ở các khu vực có nguồn nhiên liệu hóa thạch dồi dào, nơi có thể xây dựng các quá trình đồng phát năng lượng điện và nước ngọt, chẳng hạn như ở khu vực Trung Đông

Công nghệ màng lọc sử dụng các màng mỏng, màng bán thấm để tách các dòng nước mặn cấp vào thành 2 dòng riêng biệt, một sản phẩm là dòng nước ngọt và một là dung dịch muối đậm đặc Trong các hệ thống khử mặn bằng công nghệ này, nước cấp thường là nước lợ hoặc nước biển Công nghệ màng lọc bao gồm các phương pháp chủ yếu sau đây:

- Thẩm thấu ngược – Reverse osmosis

- Điện phân – Electrodialysis and electrodialysis reversal

2.2 CÔNG NGHỆ CHƯNG CẤT NƯỚC BIỂN

2.2.1 Phương pháp chưng cất đa hiệu ứng (MED)

2.2.1.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống

Hình dưới đây thể hiện nguyên lý hoạt động của một hệ thống chưng cất đa hiệu ứng (gồm 3 hiệu ứng) Hiệu ứng 1 có áp suất cao hơn hiệu ứng 2 và tương tự hiệu ứng 2 có áp suất cao hơn hiệu ứng 3 Nguồn nhiệt trong hiệu ứng 1 sẽ làm sôi một phần nước biển cấp vào từ phía trên của thiết bị Phần nước biển còn lại sẽ được thải bỏ hoặc được bơm qua tầng kế tiếp nhằm tận dụng tối đa năng lượng

Hơi được tạo thành trong hiệu ứng này sẽ gia nhiệt cho hơi ở tầng kế tiếp với áp suất thấp hơn Quá trình sản sinh hơi sẽ diễn ra trong mỗi hiệu ứng, và sử dụng chính nguồn hơi được sinh ra này để gia nhiệt cho các hiệu ứng tiếp theo, liên tục như vậy qua tất cả các hiệu ứng cho đến khi hơi trong hiệu ứng cuối cùng được ngưng tụ trong bình ngưng chính

Do vậy càng nhiều hiệu ứng thì hiệu suất xử lý của hệ thống càng cao

Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống đa hiệu ứng

Sản phẩm chưng cất là nước được thu gom từ nước ngưng hơi trong mỗi hiệu ứng

và từ bình ngưng chính

2.2.1.2 Cấu hình thiết kế hệ thống chưng cất đa hiệu ứng MED

Có 3 cách bố trí hệ thống xử lý nước biển theo phương pháp chưng cất đa hiệu ứng, chủ yếu dựa vào việc bố trí các đường ống của bộ trao đổi nhiệt:

Quá trình đầy đủ của hệ thống chưng cất đa hiệu ứng được hiển thị trong hình 2.3 dưới đây: Nước cấp ban đầu được đưa vào bình ngưng chính ( Bình ngưng có thể

là loại ống và vỏ truyền thống, như mô tả, hoặc nó có thể được thiết kế tương tự như thiết kế của thiết bị bay hơi tại các hiệu ứng trong hệ thống) để ngưng tụ phần hơi sinh ra ở tầng hiệu ứng cuối cùng

Nước cấp sau khi ra khỏi bình ngưng sẽ đưa vào bình khử khí Thông thường, có hai bộ phận trong bình khử khí này: một để loại bỏ không khí và một để loại bỏ carbon dioxide nếu axit được sử dụng cho việc xử lý sơ bộ

Sau đó, nước cấp được đưa qua các bình hiệu ứng bởi các bơm nước bổ sung Tại đây nó thực hiện quá trình trao đổi nhiệt với hơi cấp vào và một phần nước sẽ được chuyển đổi thành hơi bão hòa, phần còn lại chưa bay hơi được thải bỏ hoặc được đưa qua tận kế tiếp để tận dụng nhiệt

Hình 2.2 Bố trí dàn ống ngang MED

Hình 2.3 Sơ đồ quá trình MED – Bố trí chùm ống nằm ngang

Hơi nước được sử dụng trong hiệu ứng đầu tiên được ngưng tụ hoàn toàn thành nước ngưng và được bơm trở lại lò hơi Sơ đồ trong hình 2.3 cho thấy rằng nước cấp từ các hiệu ứng đầu tiên được lưu trữ trong bình và được dẫn đến hiệu ứng thứ 2, nơi mà quá trình bay hơi được bắt đầu một lần nữa Hơi từ hiệu ứng đầu tiên được dẫn đến hiệu ứng thứ 2, và được sử dụng như nguồn nhiệt Quá trình này diễn ra liên tục qua mỗi hiệu ứng liên tiếp, cho đến khi hơi từ hiệu ứng cuối cùng được ngưng tụ trong bình ngưng chính

Nước ngọt chưng cất được trong mỗi hiệu ứng được nối với nước ngưng từ bình ngưng chính và trở thành nước sản phẩm, sau đó được bơm vào hệ thống xử lý trước khi lưu trữ và bơm cho hệ thống phân phối nước

Khí không ngưng xâm nhập vào hệ thống chủ yếu thông qua rò rỉ trong đường ống và các bình bay hơi Các chất khí này phải được loại bỏ để ngăn chặn hiện tượng "phủ kín" của các bề mặt ống Bất kỳ sự phủ kín các bề mặt ống sẽ dẫn đến

sự tổn thất nhiệt của quá trình truyền nhiệt, do đó giảm lưu lượng nước sản phẩm đầu ra Sử dụng ejectors hơi để loại bỏ khí không ngưng là phương pháp thích hợp nhất Để đảm bảo rằng các loại khí được loại bỏ ra khỏi hệ thống, một phần hơi nước tạo ra trong các hiệu ứng sẽ được sử dụng Bình ngưng sử dụng có thể là loại vỏ và ống hoặc bình ngưng đối áp

Hiện nay, thiết kế bình ngưng đối áp được ưa chuộng hơn vì vỏ của bình ngưng này có thể được chế tạo từ vật liệu phi kim loại và không cần ống trao đổi nhiệt

Vì vậy, ăn mòn không phải là một vấn đề

Quá trình chưng cất đa hiệu ứng được thiết kế để hoạt động ở hai nhiệt độ tối đa khác nhau: nhiệt độ thấp vào khoảng 71.1 oC (160 ° F) và nhiệt độ cao ở 110 o C (230 ° F) Hoạt động ở nhiệt độ thấp làm hạn chế mức độ ăn mòn thiết bị Các thiết bị hệ thống vận hành ở nhiệt độ thấp có thể được làm từ vật liệu ít tốn kém

2 Bố trí dàn ống thẳng đứng

Sự bố trí dàn ống thẳng đứng được mô tả trong hình 2.4 dưới đây Nước cấp vào

ở đỉnh của hiệu ứng và chảy xuống bề mặt bên trong của ống Nguồn nhiệt cho quá trình bay hơi đi bên ngoài ống Ưu điểm của thiết kế này so với bố trí ống ngang là tốc độ truyền nhiệt cao hơn Nó là kết quả từ việc có một lớp màng mỏng trên cả hai bên trong và bên ngoai bề mặt ống trao đổi nhiệt Tuy nhiên, thiết kế này có nhược điểm là khó khăn trong việc đảm bảo phân phối dòng chảy tốt cho mỗi ống

Hình 2.4 Bố trí chùm ống dọc hệ thống MED

Hình 2.5 là một sơ đồ chi tiết quá trình chưng cất đa hiệu ứng bố trí dàn ống thẳng đứng Lưu ý rằng thiết kế và nguyên tắc hoạt động của nó giống hệt với phương án bố trí dàn ống ngang, ngoại trừ các ống được bố trí theo chiều dọc

Hình 2.5 Sơ đồ quá trình MED – Bố trí dàn ống thẳng đứng

3 Bố trí dàn ống xếp chồng theo chiều dọc

Bố trí dàn ống trong các tổ hợp thiết bị xếp chồng lên nhau theo chiều dọc được

mô tả trong hình 2.6 dưới đây

y

Hình 2.6 Bố trí các dàn ống xếp chồng theo chiều dọc MED

Đối với thiết kế hệ thống theo loại này, dung dịch nước cấp đầu vào sẽ chảy xuống giữa các hiệu ứng do trọng lực, do đó không cần thiết lắp đặt bơm Với các

tổ hợp thiết bị bố trí chồng lên nhau theo chiều dọc như mô tả ở trên, nước cấp được đưa vào bên trong của ống, và nguồn nhiệt bay hơi đi bên ngoài dàn ống Hệ thống có thể có 2 bộ dàn ống như hình trên hoặc nhiều hơn

Nước cấp sẽ được đưa vào hệ thống tại đáy và nhờ vào tác động của trọng lực nó chảy qua bình khử khí để loại bỏ CO2 và O2 đến nồng độ chấp nhận được Hệ thống sử dụng vật liệu ống nhôm để tận dụng chi phí thấp và suất dẫn nhiệt cao hơn đáng kể

Nếu kim loại nặng rơi vào hệ thống, nguy cơ ăn mòn đường ống có thể xảy ra Do vậy, bên trong bình khử khí có lắp đặt một bộ bẫy để loại bỏ tất cả các kim loại nặng như đồng, niken, vv, trước khi nước biển xâm nhập vào ống Sau khi rời bình khử khí, nước biển được bơm qua tháp trao đổi nhiệt để trên cùng của hệ thống Dòng nước cấp được làm nóng trước khi đi qua mỗi hiệu ứng Sau khi nước cấp đến hiệu ứng thứ nhất, nó được phân phối trên toàn bó ống bằng các thiết bị phân dòng được đặt ở cuối mỗi ống Phần còn lại của dòng nước cấp nhờ trọng lực chảy qua các hiệu ứng còn lại của thiết kế Chi tiết xem hình dưới đây

Hình 2.7 Sơ đồ quá trình MED – Bố trí chùm ống xếp chồng theo chiều dọc

Hơi áp suất thấp là nguồn nhiệt cho hiệu ứng thứ nhất Hơi sinh ra trong hiệu ứng thứ nhất được chuyển trực tiếp đến hiệu ứng kế tiếp áp suất thấp hơn Quá trình bay hơi diễn ra liên tiếp qua các hiệu ứng

2.2.1.3 Đặc tính quá trình chưng cất đa hiệu ứng

Đặc điểm của từng quá trình chưng cất nước biển đa hiệu ứng ở trên được thể hiện trong bảng dưới đây Mặc dù nhiệt độ vận hành đưa ra cho hệ thống bố trí dànống theo chiều ngang và theo chiều dọc là 76.7 oC (170 ° F), tuy nhiên các loại thiết bị này cũng có thể hoạt động ở nhiệt độ lên đến 110 o C (230 ° F)

Bảng 2.1 Đặc tính quá trình hệ thống chung cất đa hiệu ứng

Hạng mục

Hệ thống dàn ống ngang – nhiệt độ thấp

Hệ thống dàn ống dọc – nhiệt

độ thấp

Hệ thống dàn ống dọc xếp chồng

Hệ thống dàn ống ngang – nhiệt độ cao

Hệ thống dàn ống dọc – nhiệt

0.00132 – 0.0026

0.000528 – 0.00106

0.00132 – 0.0026

0.00132 – 0.0026

phosphate

Poly phosphate

Acid hoặc polymer Polymer

Acid hoặc polymer

Nồng độ hóa

chất (mg/l) 0.5 - 4 0.5 - 4

Acid: 140 Polymer: 1 -

2

1 - 2

Acid: 140 Polymer: 5 -10

Nguồn: [10] Ian C Watson, PE.; O.J Morin, Jr., PE.; Lisa Henthorne, PE, Desalting Handbook for Planners, Third Edition, 2003

2.2.1.4 Vật liệu chế tạo hệ thống chưng cất đa hiệu ứng

Vật liệu để xây dựng lắp đặt hệ thống chưng cất đa hiệu ứng tương ứng với từng kiểu bố trí như trên được thể hiện trong bảng dưới đây với các giả thuyết như sau:

- Loại dàn ống nằm ngang và dàn ống xếp chống theo chiều dọc được thiết kế vận hành tại nhiệt độ tối đa là 76.7 độ C

- Loại dàn ống dọc được thiết kế vận hành tại nhiệt độ tối đa là 110 độ C

- Tất cả các loại thiết kế đều sử dụng ống có đường kính 50.8mm

Bảng 2.2 Vật liệu chế tạo – Hệ thống chưng cất đa hiệu ứng MED

Bình hiệu ứng Thép cacbon, sơn

epoxy

Thép cacbon, sơn epoxy

Ống bộ sấy sơ bộ Nhôm Nhôm bọc đồng thau Titan

Bơm Thép không gỉ 316 Thép không gỉ 316 Nhôm bọc đồng

thau Bình khử khí Thép cacbon, sơn

epoxy

Thép cacbon, sơn epoxy

Bê tong, nhôm

Bình khử cacbon Thép cacbon, sơn

epoxy

Thép cacbon, sơn epoxy

Bê tong, nhôm

Vỏ kết cấu ngoài Thép cacbon Thép cacbon Not required

Giá đỡ bên trong Thép cacbon, sơn

epoxy

Thép cacbon, sơn epoxy

Nhôm

Demisters Thép không gỉ 316 Thép không gỉ 316 Thép không gỉ 316

Nguồn: [10] Ian C Watson, PE.; O.J Morin, Jr., PE.; Lisa Henthorne, PE, Desalting Handbook for Planners, Third Edition, 2003.

2.2.2 Phương pháp chưng cất nhanh đa tầng (MSF)

2.2.2.1 Nguyên lý vận hành hệ thống

Theo phương pháp này, nước cấp được đun nóng dưới áp suất đủ cao để tránh sôi, cho đến khi nó đạt đến “điểm sôi” của tầng thứ nhất Trong tầng thứ nhất, áp suất được giải phóng và nước bay hơi đột ngột Sự bay hơi của một phần nước cấp tiếp tục diễn ra trong mỗi tầng kế tiếp, bởi vì áp suất trong mỗi tầng kế tiếp càng thấp hơn tầng trước nó Không giống như quá trình đa hiệu ứng, quá trình này sinh hơi

và ngưng tụ xảy ra trong cùng một tầng Vì vậy, thiết kế này có lợi hơn trong việc thu hồi nhiệt: nước cấp chuyển qua bộ trao đổi nhiệt ở phần bên trên của buồng sinh hơi, thu nhiệt khi hơi ngưng tụ thành sản phẩm chưng cất

đó Khi hơi được tạo ra, các dòng dung dịch trở nên đậm đặc hơn Phần ngưng tụ cũng chứa các dàn ống trao đổi nhiệt để ngưng tụ hơi thành nước ngọt

Chu trình chưng cất nước bắt đầu với việc nước cấp được đưa vào các đường ống hồi Ở đây, nước cấp nhận nhiệt khi đi qua mỗi tầng, bằng cách ngưng tụ hơi sinh

ra Nước cấp sau đó đi ra theo đường ống hồi và đi vào bộ gia nhiệt tập trung, nơi cung cấp nguồn nhiệt cho quá trình nhiệt động lực học Điều này làm tăng nhiệt độ nước cấp đến điểm thiết kế của nó Khi nước cấp ra khỏi bộ gia nhiệt tập trung, nước cấp sẽ đi vào tầng đầu tiên của thiết bị bay hơi MSF Hình dưới đây mô tả quá trình bay hơi xảy ra trong 1 tầng

Nhiệt độ của nước cấp trong tầng thứ nhất cao hơn so với nhiệt độ trong tầng thứ hai Bởi vì nước cấp không thể duy trì nhiệt độ khi ra khỏi tầng thứ nhất, nó ngay lập tức chuyển thành hơi ở tầng thứ hai Lượng hơi hình thành phụ thuộc vào độ chênh lệch nhiệt độ giữa 2 tầng Khi nước cấp vào tầng tiếp theo, nó một lần bay hơi Tuy nhiên, lượng hơi hình thành ít hơn vì có sự chênh lệch nhiệt độ thấp hơn trong tầng mới Cứ như vậy, nước cấp tiếp tục chảy từ tầng này đến tầng khác do chênh lệch áp suất Phần nước xả đáy trong mỗi tầng sẽ được chuyển đến tầng kế tiếp áp suất thấp hơn

Hình 2.9 Tầng chưng cất nhanh đa tầng MSF

2.2.2.2 Bố trí quá trình chưng cất nhanh đa tầng

Có 2 phương án bố trí cho quá trình chưng cất nhanh đa tầng: trực lưu through) và tuần hoàn (recycle) Mỗi một loại trong quá trình này có thể được bố trí thiết kế ống dọc (long tube) hoặc ống ngang (cross tube) Đối với ống dọc, đường ống song song với dòng dung dịch trong bình, ống ngang thì đường ống sẽ

(once-bố trí vuông góc với dòng dung dịch Nguyên lý vận hành cả 2 loại này giống nhau

1 Hệ thống trực lưu (Once-through design)

Nước cấp được bơm qua phần đường ống hồi và bộ gia nhiệt tập trung, sau đó được chuyển qua buồng sinh hơi mà không tuần hoàn lại Dung dịch sau quá trình được thải bỏ đi

Hạn chế trong thiết kế loại trực lưu là toàn bộ nước cấp phải được xử lý trước trước khi vào hệ thống, để giảm thiểu những tác động của sự ăn mòn và đóng cặn Ngoài ra, việc bơm cấp nước phải được thực hiện 2 lần: ở đầu vào và sau khi ra khỏi bình khử khí Nghĩa là toàn bộ nước cấp phải được xử lý sơ bộ và thiết bị khử khí lớn hơn nhiều so với yêu cầu thiết kế của loại tuần hoàn Một lợi thế đáng

kể của loại trực lưu là nó dễ bị đóng cặn bởi canxi sunfat vì nước biển đi qua phần đường ống hồi ở nồng độ nước biển tiêu chuẩn Lợi ích khác bao gồm nhiệt độ hoạt động cao hơn và điểm sôi thấp hơn

2 Hệ thống dạng tuần hoàn

Hệ thống chưng cất nhanh đa tầng dạng tuần hoàn được phát triển để giảm chi phí bơm, xử lý hóa chất, khử khí và khử CO2