Môi trường nhiệt điện than: Hiện trạng và giải pháp

Để đảm bảo an ninh năng lượng, đáp ứng nhu cầu cấp điện ổn định phục vụ sản xuất và tiêu dùng thì việc phát triển nhiệt điện than (NĐT) cần được quan tâm đúng mức. Tuy nhiên, cũng như nhiều ngành công nghiệp khác, phát triển nhiệt điện than luôn kèm với những thách thức về bảo vệ môi trường – chủ yếu do khí thải và tro, xỉ của nhà máy nhiệt điện than…

Theo Quy hoạch điện VII (điều chỉnh) được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 428/QĐ-TTg ngày 18/3/2016, nhu cầu tiêu thụ điện tăng trưởng trong giai đoạn 2016-2030 bình quân khoảng 9 -10%/năm, gấp khoảng 1,5 – 1,8 lần tăng trưởng GDP phụ thuộc vào cấu trúc nền kinh tế.

Trong bối cảnh hiện nay, việc khai thác tiềm năng các loại năng lượng khác phục vụ sản xuất điện như: thủy điện, điện khí… đã đạt tới hạn, trong khi việc phát triển điện hạt nhân tạm dừng, các loại năng lượng tái tạo khác (điện gió, điện mặt trời, điện sinh khối) chi phí đầu tư lớn và phụ thuộc nhiều vào điều kiện tự nhiên (số giờ vận hành thấp trung bình 1800 – 2000 giờ/năm), chiếm dụng diện tích lớn (trung bình 1 MW điện mặt trời chiếm mất 1,2-1,5 ha), chi phí cho hệ thống truyền tải tăng và trong hệ thống rất cần có nguồn chạy nền để đáp ứng được ổn định điện phụ tải.

Hiện trạng môi trường tại Trung tâm Điện lực Vĩnh Tân được Tạp chí Năng lượng Việt Nam ghi nhận vào đầu tháng 12/2017.

Việt Nam hiện có 21 nhà máy NĐT đang hoạt động, trong đó 7 nhà máy dùng công nghệ đốt lò hơi tầng sôi tuần hoàn (CFB) sử dụng than nội địa chất lượng thấp (cám 6), 14 nhà máy dùng công nghệ than phun (PC) sử dụng than nội địa chất lượng tốt hơn (cám 5), than nhập bitum và á bitum với tổng công suất lắp đặt khoảng 14.310MW.

TT Tên nhà máy Công suất (MW) Loại lò hơi
1 Mông Dương 1 1.080 CFB
2 Mông Dương 2 (BOT) 1.240 PC
3 Cẩm Phả 1 và 2 660 CFB
4 Quảng Ninh 1 và 2 1.200 PC
5 Uông Bí mở rộng 1 và 2 630 PC
6 Mạo Khê 440 CFB
7 Hải Phòng 1 và 2 1.200 PC
8 Cao Ngạn 100 CFB
9 Sơn Động 220 CFB
10 An Khánh 1 110 CFB
11 Na Dương 1 110 CFB
12 Phả Lại 1 và 2 1.040 PC
13 Ninh Bình 100 PC
14 Nghi Sơn 1 600 PC
15 Vũng Áng 1 1.200 PC
16 Nông Sơn 30 CFB
17 Vĩnh Tân 2 1.200 PC
18 Formosa Đồng Nai 450 PC
19 Duyên Hải 1 1.200 PC
20 Formosa Hà Tĩnh 300 PC
21 Duyên Hải 3 1.200 PC

Tất cả các nhà máy NĐT đã đi vào vận hành đều được Bộ Tài nguyên và Môi trường thẩm định, phê duyệt Báo cáo đánh giá tác động môi trường.

Các vấn đề môi trường chính của các nhà máy NĐT bao gồm: chất thải rắn (tro, xỉ), tùy theo loại than mà lượng tro, xỉ còn lại sau quá trình cháy khác nhau (than antraxit Việt Nam lượng tro xỉ còn lại từ 30 – 40%; than bitum và ábitum nhập hiện nay tro, xỉ khoảng 8%). Thành phần tro, xỉ chủ yếu là các chất vô cơ không cháy hết thu được ở đáy lò chiếm khoảng 15% – 20% tổng lượng tro, xỉ; tro bay thu được ở hệ thống lọc bụi tĩnh điện chiếm khoảng 80% – 85% tổng lượng tro, xỉ.

Khí thải từ quá trình đốt các loại nhiên liệu gồm: NOx, SO2, CO2, CO, một số thành phần kim loại bay hơi khác…

Nước thải và nước làm mát. Nước thải gồm nước làm mát các bộ phận chuyển động, làm mát gia nhiệt dầu, thải xỉ lên bãi thải, nước vệ sinh nhà xưởng…; nước làm mát bình ngưng sau khi trao đổi nhiệt tại bình ngưng nhiệt độ tăng từ 8 – 100C được giải nhiệt qua kênh dẫn hở rồi xả chảy ra nguồn cấp (sông, biển) hoặc qua tháp giải nhiệt rồi tuần hoàn kín.

1/ Về chất thải rắn

Kết quả phân tích thành phần tro, xỉ của 21 nhà máy NĐT cho thấy đây là chất thải rắn thông thường không phải là chất thải nguy hại.

Với 21 nhà máy NĐT đang vận hành hiện nay, tiêu thụ khoảng 45 triệu tấn than/năm, thải ra hàng năm hơn 16 triệu tấn tro xỉ, thạch cao và tổng diện tích các bãi thải xỉ khoảng hơn 700 ha. Dự kiến tới năm 2020 có thêm 12 dự án NĐT đi vào hoạt động (đang trong quá trình xây dựng) và tổng công suất lắp đặt NĐT là 24.370 MW, tiêu thụ khoảng 60 triệu tấn than. Tổng lượng tro bay, xỉ đáy lò phát sinh từ các nhà máy nhiệt điện đến năm 2020 ước khoảng 22,6 triệu tấn/năm.

Tro, xỉ từ nhà máy vận chuyển ra bãi lưu trữ bằng 2 phương pháp:

Thứ nhất: Vận chuyển tro xỉ ướt, dùng bơm nước để vận chuyển tro xỉ trong đường ống lên bãi thải (Phả Lại, Uông Bí, Ninh Bình, Hải Phòng, Quảng Ninh, Mông Dương 1, Nghi Sơn, Vũng Áng…) thích hợp với nơi có nguồn nước ngọt, có ưu điểm không phát thải bụi trong quá trình vận chuyển. Tuy nhiên, có một số nhà máy sử dụng nguồn nước lợ, mặn để vận chuyển tro, xỉ như: Mông Dương 2, Quảng Ninh.

Thứ hai: Vận chuyển tro, xỉ khô bằng ô tô, đường ống ra bãi thải được thiết kế cho khu vực không có điều kiện vận chuyển bằng nước, được áp dụng tại các nhà máy (Vĩnh Tân, Duyên Hải, Cao Ngạn, Sơn Động, Nông Sơn, An Khánh, Na Dương, Fomosa Đồng Nai). Nhược điểm của phương pháp này là phát sinh bụi trong quá trình vận chuyển và lưu giữ tại bãi thải, điển hình là sự cố phát sinh bụi trong quá trình vận chuyển tại Nhiệt điện Vĩnh Tân 2.

Việc tiêu thụ tro, xỉ hiện tại phụ thuộc vào chất lượng tro, xỉ (thành phần các bon còn lại) và thói quen tiêu thụ của thị trường.

Một là: Hầu hết các NĐT tại miền Bắc lượng tro xỉ được sử dụng nhiều làm gạch không nung, phụ gia xi măng, dùng trong công nghệ đầm lăn xây dựng các đập thủy điện. Hiện nay, các tỉnh miền Trung và miền Nam chưa trở thành thị trường tiêu thụ, hiện tại mới bắt đầu tìm được đầu ra cho việc tiêu thụ tro, xỉ (các nhà máy Vĩnh Tân, Duyên Hải đã ký hợp đồng dài hạn với các đối tác tiêu thụ tro, xỉ).

Hai là: Với các nhà máy NĐT sử dụng công nghệ CFB và thường dùng phương pháp xử lý SOxbằng đá vôi đốt kèm than trong buồng đốt nên chất lượng tro, xỉ lẫn vôi nên việc tái sử dụng còn gặp khó khăn. Tuy nhiên, đến nay nhiệt điện Cao Ngạn đã tiêu thụ gần hết lượng tro, xỉ phát sinh (gần 250.000 tấn, trong đó ký hợp đồng với Công ty Xi măng La Hiên tiêu thụ hơn 100.000 tấn, lượng tro, xỉ còn lại sản xuất gạch không nung). Đây sẽ là kinh nghiệm tốt để các nhà máy sử dụng công nghệ CFB áp dụng nhằm giải quyết bài toán tro, xỉ.

2/ Về khí thải

Theo số liệu thống kê năm 2014 của Ngân hàng Thế giới, sản lượng điện năng của của Việt Nam so với 28 quốc gia lớn nhất thế giới, chi tiết theo bảng dưới:

TT Quốc gia Tổng sản lượng điện năm 2014 (tỷ KWh) Tỷ trọng điện từ NĐT (%) Lượng phát thải CO2 từ NĐT (triệu tấn)
1 Trung Quốc 5.665,7 72,6 4.002,2
2 Mỹ 4.319,2 39,7 1.668,4
3 Ấn Độ 1.287,4 75,1 940,7
4 Nga 1.062,3 14,9 154,0
5 Nhật Bản 1.035,5 33,7 339,5
6 Canada 656,1 9,9 63,2
7 Đức 621,9 45,8 277,1
8 Brazil 590,6 4,5 25,9
9 Pháp 557,0 2,2 11,9
10 Hàn Quốc 545,9 42,4 225,2
11 Anh 336,0 30,4 99,4
12 Saudi Arabia 311,8 0
13 Mexico 301,5 11,2 32,9
14 Italia 278,1 16,7 45,2
15 Tây Ban Nha 274,9 16,5 44,1
16 Iran 274,6 0,2 0,5
17 Thổ Nhĩ Kỳ 252,0 30,3 74,3
18 Nam Phi 249,5 93 225,8
19 Úc 248,3 61,2 147,9
20 Indonesia 228,6 52,6 117,0
21 Ukraina 182,0 38,7 68,5
22 Thailan 173,6 21,6 36,5
23 Ai Cập 171,7 0
24 Ba Lan 158,5 83 128,0
25 Thụy Điển 153,6 0,6 0,9
26 Malaysia 147,5 37,9 54,4
27 Na Uy 141,6 0,1 0,1
28 Argentina 141,3 2,9 4,0
29 Việt Nam 140,9 24,5 33,6

Như vậy, có thể thấy, năm 2014, Việt Nam có sản lượng điện khoảng 140.9 tỷ kWh (đứng thứ 29 toàn cầu). Trong đó, tỷ trọng điện từ NĐT chiếm 24,5% xếp thứ 15 và có mức đóng góp phát thải khí nhà kính là 33,6 triệu tấn CO2 quy đổi xếp thứ 20 trong nhóm các nước này.

Khí thải của các nhà máy NĐT được xử lý như sau:

Thứ nhất: Đối với bụi thải: tất cả các nhà máy (21/21) đã lắp đặt hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP) đạt hiệu suất xử lý bụi đạt trên 99,7% và các nhà máy đều đáp ứng được các yêu cầu theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường.

Thứ hai: Xử lý NOx: NOx phát sinh từ quá trình đốt nhiên liệu, hiện có 2 công nghệ được sử dụng để giảm NOx là áp dụng hệ thống đốt kiểu phân cấp để giảm thiểu khả năng tạo thành NOx (nhiệt điện Hải Phòng, Quảng Ninh, Formosa Hà Tĩnh…) hoặc lắp đặt hệ thống SCR (Selective Catalytic Reduction) để xử lý NOx bằng NH3 (Nhiệt điện Vĩnh Tân 2, Vũng Áng 1, Duyên Hải 1 và 3), phương pháp này cũng kiểm soát được hàm lượng NOx đáp ứng yêu cầu trước khi thải ra môi trường.

Đối với các nhà máy sử dụng công nghệ lò đốt tầng sôi (6 nhà máy nhiệt điện thuộc TKV) hiện không lắp hệ thống xử lý NOx do nhiệt độ buồng đốt thấp nên không phát sinh nhiều NOx và khí thải đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường.

Thứ ba: Xử lý SO2: Hầu hết các nhà máy áp dụng công nghệ xử lý SO2 bằng đá vôi (với lò tầng sôi) và sữa (đá) vôi (với lò than phun), một số dự án ven biển sử dụng nước biển để khử SO2 (nhiệt điện Vũng Áng 1, Duyên Hải 1, 3, Vĩnh Tân 2). Sản phẩm phụ của hệ thống xử lý SOx bằng vôi hoặc đá vôi là thạch cao nhân tạo hoặc tro, xỉ có lẫn vôi. Hiện chỉ có 2 nhà máy (Phả Lại 1 và Ninh Bình) không lắp đặt hệ thống xử lý SOx (do thời điểm xây dựng chưa có Luật Bảo vệ môi trường, chưa có quy định về xử lý khí thải).

Với đặc thù công nghệ của ESP, khi khởi động lò hơi hoặc khi công suất lò thấp, các nhà máy phải đốt kèm dầu FO, HFO hoặc DO. Lúc này, hệ thống ESP không hoạt động được do nguy cơ cháy nổ, khi đó người dân sẽ quan sát thấy hiện tượng khói đen tại miệng ống khói.

3/ Về nước thải, nước làm mát

Nước thải phát sinh từ nhà máy NĐT chủ yếu là nước làm mát các hệ thống thiết bị, nước vệ sinh các xưởng, các loại nước thải xỉ… được thu gom và xử lý đáp ứng theo QCVN 40:2011/BTNMT – Nước thải công nghiệp và tái sử dụng (phục vụ thải xỉ, phun ẩm bãi xỉ) không xả thải ra môi trường.

Nước làm mát bình ngưng: lượng nước làm mát bình ngưng của các nhà máy NĐT rất lớn (khoảng 120 – 150 lít/kWh). Hiện nay có hai phương án sử dụng nước để làm mát bình ngưng là sử dụng nguồn nước sông, biển (đối với các nhà máy đặt tại vị trí gần sông, biển) như: Mông Dương 1, 2, Cẩm Phả, Quảng Ninh, Uông Bí, Hải Phòng, Phả Lại, Nghi Sơn 1, Vũng Áng 1, Nông Sơn, Vĩnh Tân 2. Duyên Hải 1, 3, và phương án làm mát bằng tháp giải nhiệt được áp dụng tại nhà máy Mạo Khê, Cao Ngạn, Sơn Động, An Khánh 1, Na Dương 1, Fomosa Đồng Nai, Fomosa Hà Tĩnh.

Về cơ bản, chất lượng nước làm mát không thay đổi so với trước khi đi vào hệ thống làm mát, mà chỉ tăng nhiệt độ khoảng 8 – 10 độ khi đi ra khỏi ngay cửa bình ngưng và thông thường là có thể cao hơn nhiệt độ tại điểm nhập lại nguồn nước khoảng 2 – 5 độ tùy thuộc vào chiều dài của kênh thoát do đó biện pháp bảo vệ môi trường hiện nay là khống chế nhiệt độ không quá nhiệt độ cho phép của QCVN (< 400C). Tuy nhiên, vừa qua do sự bất thường của thời tiết, thiếu nước làm mát đã dẫn đến nhiệt độ nước làm mát ra nguồn tiếp nhận cao hơn QCVN tại nhiệt điện Quảng Ninh. Hiện nay các nhà máy sử dụng clo để diệt hà hến và các loài thực vật bám vào đường ống theo từng thời điểm, và các nhà máy NĐT đều quan trắc để kiểm soát hàm lượng clo dư đáp ứng quy định.