Giải pháp cho các nhà máy nhiệt điện than

Theo Quy hoạch phát triển điện lưới quốc gia năm 2011 - 2020 có xét đến năm 2030 (Quy hoạch điện 7 điều chỉnh (QHĐ VII HC) được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tháng 3 năm 2016), Việt Nam sẽ tiếp tục phát triển các nhà máy nhiệt điện than với tỷ lệ thích hợp, phù hợp với khả năng cung cấp và phân bố của các nguồn nhiên liệu. Trong đó, khai thác tối đa nguồn than trong nước cho phát triển các nhà máy nhiệt điện, ưu tiên sử dụng than trong nước cho các nhà máy nhiệt điện khu vực miền Bắc.

Đến năm 2020, tổng công suất khoảng 26.000 MW, sản xuất khoảng 131 tỷ kWh điện, chiếm khoảng 49,3% điện sản xuất, tiêu thụ khoảng 63 triệu tấn than. Năm 2025, tổng công suất khoảng 48.000 MW, sản xuất khoảng 220 tỷ kWh điện, chiếm khoảng 55% điện sản xuất, tiêu thụ khoảng 95 triệu tấn than và năm 2030, tổng công suất khoảng 55.000 MW, sản xuất khoảng 300 tỷ kWh chiếm 53% điện sản xuất, tiêu thu 129 triệu tấn than.

Trong quá trình đốt than có 2 nguồn thải chính là chất khí và chất rắn. Trong nguồn thải khí, ngoài các chất CO₂, CO, NOx và SOx… có thể còn có một số kim loại bay hơi. Nguồn thải rắn chủ yếu gồm có khoảng 15 - 20% chất vô cơ không cháy và cả lượng than chưa cháy hết bị dính vón thành các hạt lớn và rơi xuống đáy lò gọi là xỉ than hay tro đáy (bottom ash) và 80 - 85% chất vô cơ không cháy còn lại có cỡ hạt rất bé (nhỏ hơn 1% millimet) bay theo khói lò gọi là tro bay (fly ash) thường được thu hồi bằng hệ thống lọc bụi tĩnh điện hiệu suất đến 99,75%. Lượng tro xỉ (xỉ than và tro bay) phụ thuộc rất nhiếu vào chủng loại than, chẳng hạn với than cám 5 Quảng Ninh tỷ lệ tro chiếm tới 30%, trong khi đó với hầu hết than nhập khẩu là dưới 10%.

Việc sử dụng tro xỉ của các nhà máy nhiệt điện than còn có rất nhiều hạn chế. Theo Vụ Vật liệu xây dựng thuộc Bộ Xây dựng, cho đến nay, ngoài Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại tận dụng nguồn tro xỉ thải làm nguyên liệu cho sản xuất vật liệu xây dựng và cho một số hoạt động xây dựng khác, các nhà máy nhiệt điện than còn lại chưa áp dụng giải pháp để sử dụng nguồn tro xỉ, gây ra tình trạng phải sử dụng hàng ngàn héc ta đất làm bãi thải, bãi chôn lấp tro xỉ.

Việc sử dụng tro bay của các nhà máy nhiệt điện than cũng là vấn đề không đơn giản, trong trường hợp, nếu lượng tro bay đảm bảo đạt tiêu chuẩn quy định thì đều được công nghiệp xi măng đón nhận toàn bộ. Tuy nhiên, việc hạ thấp hàm lượng than cháy không hết trong tro để đạt tiêu chuẩn là nhiệm vụ khó khăn và rất tốn kém. Một số dự án đã tính đến những phương án tiên tiến hạ tỷ lệ than cháy không hết trong tro (ví dụ như sử dụng thiết bị lọc bụi tĩnh điện để tách than cháy không hết…) nhưng chưa thấy khả thi về mặt kinh tế. Vì vậy, sự tồn đọng tro xỉ của các nhà máy nhiệt điện đốt than ở nước ta vẫn còn là vấn đề chưa có cách giải quyết, bãi chứa tro xỉ các nhà máy nhiệt điện đốt than ngày càng phình to, lấy mất nhiều đất nông, lâm nghiệp.

Để giảm thiểu tác động môi trường của nhiệt điện than cần áp dụng các giải pháp công nghệ tiên tiến ở mức có thể chấp nhận được đối với điều kiện kinh tế của nước ta để giảm thiểu khối lượng phát thải cũng như thực hiện các giải pháp hữu hiệu thu gom, xử lý và sử dụng các chất phế thải rắn để sản xuất xi măng, vật liệu xây dựng. Theo tính toán của các chuyên gia năng lượng, muốn xử lý được hậu quả của việc đốt than, đảm bảo đáp ứng hoàn toàn các điều kiện về môi trường của nhiệt điện than sạch, thì phải tăng chi phí đầu tư thêm khoảng 40-60%.

Một giải pháp đơn giản và hiệu quả nhằm giảm lượng phát thải cuả các nhà máy nhiệt điện than là sử dụng chất xúc tác CC-88 (Coal Catalyst-88) đốt kèm. Sử  dụng xúc tác CC-88 có thể tiết kiệm lượng than tiêu tốn. Khi có mặt của xúc tác CC-88, phản ứng cháy diễn ra với hiệu suất cao hơn và dẫn đến kết quả là tiết kiệm được lượng than tiêu tốn. Chất này có thể giảm thiểu ô nhiễm môi trường, giảm các khí phát thải ô nhiễm như: CO, SOx, NOx, PM2.5, PM 10, giúp cho quá trình cháy của than diễn ra với hiệu suất cao hơn. Do đó, các loại tro này hoàn toàn có thể cung cấp cho các nhà máy xi măng, hay các ngành sản xuất vật liệu xây dựng thay vì chôn lấp gây ô nhiễm như hiện nay. Một đặc điểm của xúc tác CC-88 là giảm sự hình thành xỉ bám trong lò đốt, giúp cho quá trình truyền nhiệt hiệu suất cao hơn. Các nhà máy sẽ tiết giảm thời gian dừng lò để làm vệ sinh với chi phí khá tốn kém. Ngoài ra, xúc tác CC-88 làm giảm quá trình ăn mòn và bào mòn các thiết bị của lò đốt, giảm các chi phí bảo trì, tăng tuổi thọ cho các thiết bị.

Việt Nam đang tiến hành công nghiệp hóa đất nước theo hướng phát triển bền vững. Vì vậy, việc phát triển các ngành công nghiệp có liên quan đến khai thác, chế biến và sử dụng than là yêu cầu tất yếu. Hiện nay các nhà máy nhiệt điện than chỉ chú trọng đến chức năng sản xuất điện, chưa có giải pháp cụ thể cho các chất phát thải khí và rắn. Do đó, chất phát thải vừa có chất lượng kém, vừa không đồng đều chất lượng, nên không thể sử dụng được cho các ngành khác, gây ô nhiễm trầm trọng đến môi trường xung quanh. Việc xây dựng các nhà máy tuyển tro xỉ nhiệt điện là một phong trào đầu tư tự phát nên không tránh khỏi một số tồn tại về công nghệ, thiết bị, chỉ tiêu, năng lượng, nước, kinh tế và bảo vệ môi trường…

Xúc tác CC-88 đã được sử dụng thành công nhiều năm và tại nhiều nước như Mỹ, Trung Quốc, Ấn Độ… Ngoài giảm thiểu khí phát thải ô nhiễm; chuyển hóa phát thải tro xỉ thành nguyên liệu hữu ích cho ngành xi măng, vật liệu xây dựng; tiết kiệm được lượng than tiêu thụ… việc đưa xúc tác CC-88 vào sử dụng cho các nhà máy làm giảm chi phí đầu tư, mang lại hiệu quả kinh tế to lớn cho doanh nghiệp và xã hội. Do đó, có thể khẳng định đây là một giải pháp mà các nhà máy nhiệt điện cần quan tâm, nghiên cứu và triển khai.