TS. Nguyễn Đức Thảo Phó Tổng Giám đốc Tổng Công ty Điện lực Vinacomin
(Đã báo cáo tại Hội nghị Khoa học toàn quốc ngành nhiệt Việt Nam lần thứ II, Hà Nội, 27/4/2012)


MỞ ĐẦU
Tổng công ty Than Việt Nam (nay là Tập đoàn công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam) là một Tập đoàn kinh tế nhà nước kinh doanh đa ngành. Ngoài nhiệm vụ chính là sản xuất và tiêu thụ than, khoáng sản, Tập đoàn công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (viết tắt là Vinacomin) đã phát triển thêm nhiều lĩnh vực kinh doanh khác như công nghiệp điện, công nghiệp bô xít nhôm, cơ khí đóng tàu, vật liệu xây dựng, thương mại, du lịch,... Phát triển công nghiệp điện năng đã và sẽ là một trong những nhiệm vụ trong tâm của Vinacomin.
Các dự án nhà máy điện của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam bắt đầu được triển khai từ những năm 1998 -1999 bằng việc Thủ tướng Chính phủ quyết định giao cho Vinacomin làm chủ đầu tư các dự án NMNĐ Na Dương công suất 100MW. Đến nay sau hơn 10 năm phát triển, Vinacomin đã có 05 nhà máy điện đi vào vận hành kinh doanh với tổng công suất đặt 1.100MW, 03 nhà máy điện khác đang triển khai xây dựng (trong đó có 01 nhà máy thủy điện), 04 nhà máy điện liên danh, liên kết (theo hình thức công ty cổ phần) với các đối tác trong và ngoài nước, 05 nhà máy điện nữa đang trong quá trình triển khai các thủ tục chuẩn bị đầu tư. Dự kiến đến năm 2020, tổng công suất các nhà máy điện do Vinacomin nắm giữ 100% cổ phần và cổ phần chi phối (>51%) sẽ lên tới khoảng 5.000MW.
Trước năm 2010, Vinacomin trực tiếp quản lý, điều hành các dự án điện. Từ 1/1/2010, Tổng Công ty Điện lực-Vinacomin được thành lập với mục đích đầu tư xây dựng quản lý vận hành kinh doanh các dự án điện của Vinacomin. Tổng công ty điện lực-Vinacomin là đơn vị thành viên của Vinacomin, do Vinacomin nắm giữ 100% vốn. Vì vậy nói đến các dự án điện của Tổng Công ty Điện lực - Vinacomin cũng có nghĩa là các dự án điện của Vinacomin.
1. MỤC ĐÍCH SỬ DỤNG
Là doanh nghiệp đầu tiên ngoài EVN khởi xướng và đi đầu trong việc đầu tư xây dựng các NMNĐ chạy than, Vinacomin đã xác định sẽ lựa chọn những công nghệ tiên tiến nhất và tin cậy nhất trong lĩnh vực năng lượng để áp dụng cho các dự án của mình, có xét đến các đặc thù riêng của từng dự án. Việc áp dụng lò hơi lớp sôi tuần hoàn là một ví dụ. Sau khi tham khảo kinh nghiệm sử dụng lò hơi lớp sôi tuần hoàn trên thế giới và đặc biệt căn cứ vào các đặc tính than sử dụng trong các dự án đều là than xấu (nhiệt trị thấp, hàm lượng lưu huỳnh cao), Vinacomin đã mạnh dạn lựa chọn công nghệ lò hơi lớp sôi tuần hoàn làm công nghệ đốt cho tất cả các dự án nhiệt điện đốt than chất lượng xấu. Việc áp dụng công nghệ lò CFB cũng là nhằm đạt được mục đích: (1) Tận dụng nguồn tài nguyên than có chất lượng thấp (kể cả xít thải), khó tiêu thụ để phát điện nâng cao giá trị năng lượng của than; (2) Giảm bớt khó khăn tìm vị trí bãi đổ thải khối lượng rất lớn lượng xít than trong quá trình sàng tuyển than, góp phần bảo vệ môi trường trong khai thác, chế biến tiêu thụ than.
2. NHIÊN LIỆU SỬ DỤNG
Với mục đích nêu trên, nhiên liệu dùng trong các dự án điện của Vinacomin cho đến nay đều là than chất lượng thấp (nhiệt lượng thấp, độ tro cao, độ ẩm cao, hàm lượng lưu huỳnh lớn). Đơn cử, tại NMNĐ Na Dương sử dụng than Na Dương có nhiệt trị trung bình chỉ 3.565kcal/kg với hàm lượng lưu huỳnh lên tới 6,22%; Nhà máy điện Cao Ngạn sử dụng than của mỏ than Núi Hồng, Khánh Hòa (Thái Nguyên) với nhiệt trị trung bình 4.500kcal/kg và hàm lượng lưu huỳnh 2,88%; NMNĐ Nông Sơn dùng than với nhiệt trị trung bình 4.500kcal/kg và lưu huỳnh tới 2,35%; Các NMNĐ Sơn Động, Cẩm Phả, Mạo Khê đốt than antraxit với nhiệt trị trung bình dưới 4.500kcal/kg. Riêng NMNĐ Cẩm Phả 3 dự kiến đốt than với nhiệt trị trung bình chỉ khoảng 3.000kcal/kg (là hỗn hợp của xít thải + bùn than và than cám) hoặc thấp hơn nữa (xem bảng 2).
Trong các dự án đang chuẩn bị đầu tư, dự án Trung tâm nhiệt điện Hải Phòng 3 có công suất tổ máy 600MW, Vinacomin dự kiến sẽ dùng loại than có chất lượng tương đương các dự án mà Vinacomin đang triển khai với nhiệt trị khoảng 4.500kcal/kg, và như vậy khả năng áp dụng lò CFB cho dự án này gần như là chắc chắn.
3. QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ LÒ CFB TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM
3.1 Những ưu điểm của lò CFB
Công nghệ đốt lớp sôi là công nghệ được nghiên cứu phát triển từ những năm 70 của thế kỷ trước dưới sức ép của các tiêu chuẩn khắt khe về phát thải độc hại. Tuy vậy, chỉ đến những năm 80 công nghệ này mới được phát triển và dần hoàn thiện thành công nghệ “Lớp sôi tuần hoàn”. Công nghệ lớp sôi tuần hoàn ngày càng được hoàn thiện cả về mặt lý thuyết cháy và công nghệ chế tạo và từ những năm 1990 đến nay mới thật sự được áp dụng rộng rãi trên thế giới (hiện nay đã có khoảng 1.000 lò CFB) do có nhiều ưu điểm đã được công nhận như:
- Đốt được nhiều loại nhiên liệu (riêng biệt hoặc hỗn hợp), rất phù hợp với các loại than khó cháy, hàm lượng lưu huỳnh cao, nhiệt lượng thấp (có thể đốt được hỗn hợp than nhiệt lượng khoảng 2.000kcal/kg).
- Hiệu suất cháy cao do đặc điểm nhiên liệu trong lò hơi được tái tuần hoàn cho đến khi cháy kiệt mới thải ra khỏi buồng đốt.
- Có thể khống chế chỉ tiêu phát thải SO2, NOx ngay trong quá trình đốt đảm bảo đáp ứng tiêu chuẩn môi trường hiện hành mà không cần phải lắp thêm các bộ khử SO2, NOX trong khói thải rất tốn kém.
- Lò hơi sử dụng công nghệ này vẫn làm việc ổn định ngay cả khi phụ tải lò hơi giảm xuống còn 40% (cá biệt có trường hợp tới 25 - 30%) mà không phải đốt kèm dầu (lò hơi dùng công nghệ PC, chỉ tiêu này thường trong khoảng 65 - 70%).
Hạn chế duy nhất của công nghệ này trong thời gian qua là gam công suất thông dụng và được kiểm chứng mới chỉ dừng lại ở cỡ công suất tổ máy khoảng 300MW. Thế nhưng, việc này sẽ nhanh chóng được khắc phục bởi hiện nay, trên thế giới đã có hàng chục lò CFB cỡ lớn hơn 300MW) đang vận hành và dự kiến sẽ đưa vào vận hành trong những năm tới với công suất lên tới 600 đến 800MW.
3.2 Phát triển lò CFB trên thế giới
Ở châu Âu, tiến bộ lớn nhất trong việc áp dụng lò hơi lớp sôi tuần hoàn trong thời gian gần đây thuộc về Ba Lan: Trên 15 lò hơi cho các tổ máy trên 100MW, trong đó có 3 tổ máy công suất đơn vị 235MW và 3 tổ máy công suất đơn vị 260MW. Năm 2009, lò hơi lớp sôi tuần hoàn lớn nhất thế giới công suất 460MW đã được đưa vào vận hành tại NMNĐ (NMNĐ) Lagisza.
Thị trường lớn nhất áp dụng công nghệ lớp sôi tuần hoàn là Trung Quốc. Từ đầu những năm 1990, Trung Quốc bắt đầu xây dựng các lò hơi lớp sôi tuần hoàn cho các tổ máy 50 - 100MW với sự tài trợ và theo công nghệ của các công ty Mỹ và châu Âu. Sau năm 2000, ba công ty của Trung Quốc đã làm chủ được công nghệ chế tạo lò hơi lớp sôi tuần hoàn cho các tổ máy trên 135MW. Năm 2002, công ty Alstom (Pháp) đã chuyển giao công nghệ lớp sôi tuần hoàn cho các tổ máy 300MW cho nhà máy chế tạo lò hơi lớn nhất của Trung Quốc. Năm 2006 hãng Foster Wheeler đã chuyển giao công nghệ lớp sôi tuần hoàn có thông số hơi trên tới hạn cho nhà máy chế tạo lò hơi Wuxi của Trung Quốc. Hiện nay đã có 46 lò hơi lớp sôi tuần hoàn cho các tổ máy 300MW được đặt hàng, đang trong quá trình xây lắp hoặc đang vận hành ở Trung Quốc. Theo thống kê tại [1], đến năm 2007 đã có 3.158 tổ máy đã được đặt hàng chế tạo, trong số đó 2.637 tổ máy đã vận hành với tổng công suất lắp đặt 40.000MW. Nhận thấy tầm quan trọng chiến lược trong việc phát triển lò CFB công suất lớn, Chính phủ Trung Quốc đã tài trợ cho các công ty trong nước tự nghiên cứu, thiết kế, chế tạo lò CFB 600MW siêu tới hạn. Năm 2008, lò hơi CFB 600MW do Dongfang tự thiết kế, chế tạo bắt đầu xây dựng tại NMNĐ Bạch Mã, tỉnhTứ Xuyên, dự kiến sẽ đưa vào vận hành trong thời gian tới [1].
Tại Pháp hãng Alstom đã thiết kế, chế tạo và cung cấp đến thời điểm hiện tại 29GW lò hơi CFB với đủ loại công suất. Hãng cũng đã hoàn thành việc nghiên cứu và tuyên bố sẵn sàng cho việc cung cấp thương mại các lò hơi CFB cỡ 600MW [2].
Theo [3] hãng lò hơi Foster Wheeler (FW) đã có kinh nghiệm trên 30 năm thiết kế chế tạo lò CFB và cung cấp cho thị trường toàn cầu 369 tổ máy, hiện đã sẵn sàng cung cấp thương mại cho thị trường thế giới lò CFB công suất 600MW với thông số hơi siêu tới hạn và công suất 800MW thông số hơi trên siêu tới hạn (ultra supercritical). FW cũng đã công bố trên website của mình về việc tháng 7 năm 2011 đã ký hợp đồng thiết kế, cung cấp 4 lò CFB siêu tới hạn công suất mỗi chiếc 550MW cho Korea Southern Power Co., Ltd. (KOSPO). Dự kiến năm 2015 sẽ đưa vào vận hành.
3.3 Quá trình phát triển lò CFB tại Việt Nam
Tại Việt Nam, NMNĐ Yên Phụ (trước đây) và Nhà máy giấy Bãi Bằng là những nơi đầu tiên sử dụng một số lò hơi công suất nhỏ kiểu “Lớp sôi” nhưng không có “tuần hoàn”. Công nghệ lò hơi lớp sôi tuần hoàn mới chỉ thâm nhập vào thị trường Việt Nam từ những năm 1990 với một số lò hơi công suất nhỏ phục vụ sản xuất đường, phân bón (hóa chất), giấy,...
Lò CFB dùng trong ngành công nghiệp hóa chất có thể kể đến lò CFB lắp trong nhà máy đạm Ninh Bình và nhà máy phân đạm Bắc Giang thuộc Tổng công ty Hóa Chất. Trong nhà máy đạm Ninh Bình có lắp đặt 4 lò CFB phục vụ công nghệ sản xuất phân đạm từ than antraxít với các thông số hơi: lưu lượng 130t/h, áp suất 9,8MPa, nhiệt độ 5400C do Công ty Lò hơi WUXI (Hoa Quang) - Trung Quốc cung cấp. Lò đã bắt đầu vận hành từ giữa năm 2011.
Để cung cấp hơi cho công nghệ tuyển quặng bauxite - nhôm, tại dự án tổ hợp bauxit - nhôm Lâm Đồng - Vinacomin đã lắp đặt và đang chạy thử 02 lò CFB do Công ty lò hơi Thái Sơn (trung Quốc) thiết kế chế tạo với lưu luợng hơi định mức 170 t/h, áp lực 5,29MPa và nhiệt độ 4500C đốt than antraxit Hòn Gai, Cẩm Phả.
Ngoài các dự án điện của Vinacomin, có thể kể đến các dự án: (1) lò hơi tại NMNĐ An Khánh thuộc Công ty Cổ phần Nhiệt điện An Khánh do nhà máy chế tạo HangZhou Trung Quốc chế tạo với áp suất hơi 9,81 MPa, nhiệt độ 5400C, lưu lượng 240t/h đốt than của mỏ than Khánh Hòa; (2) Lò CFB công suất 250MW, áp suất 17,4MPa, nhiệt độ 5410C do Foster Wheeler thiết kế chế tạo cho NMNĐ Mông Dương 1 thuộc EVN; (3) Lò CFB công suất 300MW thông số hơi cận tới hạn dự kiến lắp đặt tại NMNĐ Công Thanh (2 x 300MW) tỉnh Thanh Hóa; lò CFB 300MW thông số cận tới hạn do Alstom thiết kế dự kiến lắp đặt tại Nhà máy điện Thăng Long (2 x 300MW).
3.4 Quá trình phát triển lò CFB của Tổng Công ty Điện lực Vinacomin và một số đặc điểm thiết kế
Lò CFB dùng trong các dự án nhiệt điện của Tổng Công ty Điện lực Vinacomin được liệt kê trong Bảng số 2, trong đó có 5 dự án đã vận hành kinh doanh là NMNĐ Na Dương, NMNĐ Cao Ngạn, NMNĐ Sơn Động, NMNĐ Cẩm Phả 1 và 2. Riêng NMNĐ Mạo Khê dự kiến sẽ đưa tổ máy số 1 vào vận hành cuối năm 2012 
Lò CFB dùng trong 07 dự án nhiệt điện của Tổng Công ty Điện lực Vinacomin do các công ty (hãng) thiết kế, chế tạo:
- Sumitomo Heavy Industry (SHI) - Nhật Bản thiết kế, chế tạo lò hơi cho Dự án Na Dương (theo hợp đồng chuyển giao bản quyền của FW)
- Foster Wheeler thiết kế lò hơi cho Dự án Nhiệt điện Cẩm Phả 1, 2. Phần chế tạo do Công ty Lò hơi Cáp nhĩ Tân (Trung Quốc) đảm nhiệm;
- Foster Wheeler thiết kế, chế tạo lò hơi cho Dự án nhiệt điện Mạo Khê;
- Alstom thiết kế lò hơi cho Dự án nhiệt điện Cao Ngạn. Phần chế tạo do Công ty lò hơi Cáp nhĩ Tân (Trung Quốc) đảm nhiệm;
- TPRI (Viện nghiên cứu Nhiệt điện - Trung Quốc) thiết kế lò hơi cho Dự án nhiệt điện Sơn Động. Phần chế tạo do Công ty lò hơi Cáp nhĩ Tân (Trung Quốc) đảm nhiệm;
- Jinan Boiler (Trung Quốc) thiết kế, chế tạo lò hơi cho Dự án nhiệt điện Nông Sơn.
Các thiết bị đặc trưng của lò CFB và là yếu tố khác biệt với lò than phun là bộ phân ly tro (gọi ngắn gọn là bộ phân ly), hệ thống nấm gió tạo lớp sôi và thiết bị làm mát tro xỉ. Dưới đây là mô tả ngắn gọn về các thiết bị này đã áp dụng trong các dự án của Vinacomin.
3.4.1 Bộ phân ly
Trong các lò CFB vai trò của bộ phân ly tro là rất quan trọng. Bộ phân ly tro ảnh hưởng trực tiếp đến sự bố trí chung của cả hệ thống và đặc tính vận hành của toàn bộ lò.
Nhiệm vụ của bộ phân ly là để thu hồi các hạt than, tro nóng có kích thước lớn (do chưa kịp cháy hết trong buồng lửa) trong sản phẩm cháy và đưa trở lại buồng đốt nhằm đảm bảo cháy kiệt than.
Tại dự án NMNĐ Na Dương, SHI đã chọn công nghệ lò CFB compact của FW, trong đó bộ phân ly là loại phân ly nóng có làm mát được bố trí kết hợp với các tường ống nước sinh hơi trong buồng đốt. Hãng Foster Wheeler đã sáng chế ra loại này từ những năm 1990 (xem hình 1 và 2) và gọi là lò CFB compact. Lò hơi CFB compact có các ưu điểm so với loại lò CFB bố trí bộ phân ly nóng đặt bên ngoài buồng đốt như sau:
- Kích thước lò hơi giảm do kết hợp buồng đốt với bộ phân ly;
- Tăng độ tin cậy của lò hơi do không phải dùng các khớp nối giản nở giữa buồng đốt với bộ phân ly và giữa bộ phân ly với bộ phận thu hồi tro quay về buồng đốt;
- Giảm đáng kể khối lượng vật liệu cách nhiệt và do đó thời gian khởi động lò nhanh hơn.
Tại NMNĐ Cao Ngạn, hãng ALSTOM đã thiết kế lò CFB với các đặc điểm (xem hình 3):
- Bộ phân ly nằm ngoài buồng đốt là loại phân ly nóng không làm mát;
- Bộ làm mát tro xỉ là bộ trao đổi nhiệt dùng nước ngưng để làm mát (có dàn ống bên trong) vừa tận dụng được nhiệt dư trong tro xỉ vừa nâng cao hiệu suất lò hơi và tổ máy.

 dt2012 01

 

dt2012 02 dt2012 03

Hình 2: Sơ đồ cấu tạo bộ phân ly compact

 

dt2012 05

Hình 3. Lò CFB nhà máy điện Cao Ngạn theo thiết kế của Alstom

 

dt2012 04

Hình 4. Sơ đồ lò CFB Cẩm Phả 1 và 2

 

Tại NMNĐ Sơn Động (đốt than antraxit), mỗi lò hơi có 4 bộ phân ly đặt đều hai bên tường phải và trái của lò. Bộ phân ly gió xoáy cách nhiệt không làm mát được cấu thành từ vật liệu chịu lửa và tấm thép. Bộ làm mát tro xỉ dạng thùng quay có tận dụng nhiệt từ tro xỉ để đun nóng nước ngưng.
Tại dự án nhiệt điện Cẩm Phả 1 và 2 (đốt hỗn hợp than cám 6B và bùn than sau tuyển) gồm 4 lò CFB, công suất mỗi lò 150MW. Nhà thiết kế lò hơi FW đã sử dụng 02 bộ phân ly tro cho mỗi lò (xem hình 4).
Bộ phân ly nóng có làm mát của FW thể hiện tại hình 5.
Tại nhiệt điện Mạo Khê, FW thiết kế hai bộ phân ly dạng nóng có làm mát đặt ngoài buồng đốt cho một lò CFB với kết cầu tương tự như tại nhà máy Cẩm Phả.
Đối với nhiệt điện Nông Sơn, lò CFB cũng có một bộ phân ly tương tự như lò CFB của Cao Ngạn.

dt2012 06

Hình 5 : Kết cấu bộ phân ly của FW

 

3.4.2 Hệ thống phân phối gió tạo lớp sôi
Bộ phận chính của hệ thống phân phối gió của lò CFB là ghi phân phối gió (gồm cả các nấm thổi gió và hộp gió dưới ghi) và đường ống dẫn gió cấp 1.
Các chụp thổi gió của lò CFB rất đa dạng, nhiều chủng loại, đều bố trí phía trên tấm lỗ nằm kẹp giữa các ống sinh hơi, được làm mát bằng nước lò. Các chụp thổi gió có hai loại là loại chụp tháo được và loại có chụp liền. Cũng có loại chụp thổi gió một hướng như chụp thổi gió hình “T”, chụp thổi gió hình chuông, hình đuôi én,.
Mặc dù mỗi nhà thiết kế lò CFB có kiểu thiết kế của riêng mình, nhưng trong các lò CFB của Vinacomin đang vận hành và đang lắp đặt có hai loại thiết kế thông dụng. Đó là nấm gió dạng hình mũi tên của FW và hình quả chuông của Alstom

 

dt2012 08   dt2012 07

Hình 6. Nấm gió hình mũi tên của FW

 

dt2012 14   dt2012 09

Hình 7. Nấm gió hình quả chuông của Alstom

 

 Nấm gió của FW là loại không tháo được (xem hình 6), lắp trên tấm ghi được làm mát bởi các ống sinh hơi của lò, phía dưới có lớp cách nhiệt

Nấm gió hình quả chuông của Alstom là loại tháo lắp được, lắp trên tấm ghi được làm mát bởi các ống sinh hơi của lò, phía dưới có lớp cách nhiệt

3.4.3 Các bộ làm mát xỉ đáy lò
Các bộ làm mát xỉ đáy lò là thiết bị phụ trợ của lò nhưng đóng vai trò quan trọng, bởi lò CFB sẽ phải dừng hoạt động nếu bộ làm mát xỉ bị trục trặc mà không khắc phục được trong thời gian ngắn.
Có 3 loại làm mát xỉ đáy lò áp dụng trong các dự án của Vinacomi
- Bộ làm mát hình hộp, bên trong có dàn ống nước và hệ thống nấm gió tạo lớp sôi, làm việc theo nguyên tắc xỉ đáy lò được làm mát bởi nước trong dàn ống kết hợp với gió lạnh thổi lên từ các nấm gió. Gió sau khi làm mát xỉ hấp thụ nhiệt và được đưa vào buồng đốt để bổ sung cho quá trình cháy tại buồng đốt lò (xem hình 8 và 9).
- Bộ làm mát kiểu thùng quay (xem hình 10 và 11). Nguyên tắc làm việc là xỉ đáy lò đưa vào phía bên trong thùng quay. Bản thân thùng quay có hai lớp. Nước làm mát được đưa vào giữa hai lớp của thùng quay. Các bộ làm mát này được áp dụng tại NMNĐ Sơn Động, Cẩm Phả và Mạo Khê
- Bộ làm mát kiểu vít xoắn (sử dụng tại dự án nhiệt điện Na Dương kết hợp với stripper cooler).

 

dt2012 10

Hình 8. Bộ làm mát tro đáy của Alstom tại NĐ Cao Ngạn

 

dt2012 13

Hình 9. Bộ làm mát stripper cooler của FW

 

 

dt2012 12

Hình 10: Phía bên trong bộ làm mát tro đáy

dt2012 11

Hình 11. Bộ làm mát tro đáy kiểu thùng quay

  

 

4. MỘT SỐ KẾT QUẢ ÁP DỤNG LÒ CFB TẠI VINACOMIN
Sau hơn 10 năm phát triển các dự án nhiệt điện đốt than xấu sử dụng công nghệ CFB, Vinacomin đã đạt được mục tiêu đề ra xét về các mặt kinh tế, kỹ thuật và công nghệ. Cụ thể:
a. Về chi phí đầu tư.
Theo tài liệu [2] chi phí đầu tư và vận hành của lò CFB công suất 300 MW đốt than antraxit Việt Nam là thấp hơn so với lò PC (kể cả FGD và De-Nox) có cùng công suất và đốt cung loại than.
So sánh sơ bộ suất đầu tư các dự án nhiệt điện đốt than dùng lò CFB và lò PC dưới đây cho thấy, suất đầu tư (chỉ tính giá gói thầu EPC) các dự án nhà máy điện đốt than xấu của Vinacomin hoàn toàn có thể cạnh tranh được với các dự án sử dụng lò than phun.
Nếu so sánh trên cùng mặt bằng về địa điểm, phương án làm mát bình ngưng, công suất, khả năng các dự án có lò CFB có ưu thế hơn.
b. Về độ tin cậy và tính sẵn sàng của thiết bị.
Mặc dù dùng than chất lượng xấu nhưng các lò CFB làm việc ổn đinh, tin cậy, độ sẵn sàng cao. Điều này thể hiện ở tổng số giờ lò CFB làm việc trong các năm của các nhà máy đều đạt trên 7.500 giờ/năm. Đặc biệt, năm 2011 lò CFB dự án nhiệt điện Na Dương đã làm việc đến 8.340 giờ/năm.
c. Về tính linh hoạt trong vận hành
Phạm vi điều chỉnh giải phụ tải rộng (không phải kèm dầu). Các lò hơi CFB hiện đang vận hành trong các dự án của Vinacomin đều có khả năng vận hành ổn định ở phụ tải từ 45% công suất định mức trở lên mà không phải kèm dầu. Ưu điểm này là một lợi thế của các dự án điện có lò CFB khi tham gia thị trường điện

 

 Bảng 1

TT

Tên nhà máy

Công suất thô (MW)

Giá gói thầu EPC (triệu USD)

Suất đầu tư (USD/kW)

Nhà thầu EPC

Năm ký HĐ EPC

1

Na Dương

2 x55,6

106, 263

957,1

Marubeni-Lilama

2002

2

Phả lại 2

2 x 300

553,480

922,4

Sumitomo Consortium

1998

3

Cao Ngạn

2 x57,5

85,500

743,5

Harbin (HPE)

2002

4

Sơn Động

2 x110

173,800

790,0

SFECO

2005

5

Cẩm Phả 1

1x 340

265

779,4

Harbin (HPE)

2006

6

Cẩm Phả 2

1 x 330

246,8

747,8

Harbin (HPE)

2007

7

Quảng Ninh 1

2 x 300

452,406

754,0

SEC

2005

8

Quảng Ninh 2

2 x 300

436,580

727

SEC

2006

9

Hải Phòng 1

2 x 300

470

783,3

Dongfang- MC

2005

10

Hải Phòng 2

2 x 300

455

758,3

Dongfang- MC

2006

11

Mạo Khê

2 x220

438

995,4

KAIDI (China)

2009

12

Vĩnh Tân 2

2 x 622

1.384

(kể cả cảng than)

1.112,5

SEC

2009

 

Bảng 2: Các đặc tính than dùng trong lò CFB của Vinacomin

Đặc tính than NMĐNa Dương NMĐCao Ngạn NMĐMạo Khê NMĐCẩm Phả 3 NMĐNông Sơn NMĐSơn Động NMĐ Cẩm Phả 1 và 2
Than bùn Than cám 6B
Tổng độ ẩm , % 14,18 - 27,68 11,5 - 18,5 4,42-12,01 16,09 6,98-12,00 7,00-9,50 25,5 - 35,5 6,5 - 13,00
Tro,% 20,21-39,19 23,23-31,81 27,56-44,83 41,08 26,92-53,81 28,60-37 16,58-23,47 35,87-42,26
Các bon cố định, % 20,19-32,89 40,59-56,23 40,49-60,27 37,02 38,44-67,22 - 35,81-54,14 38,17-52,28
Chất bốc,% 23,3-32,19 6,48-12,61 4,10-6,05 13,57 5,86-7,75 3,88-5,70 3,78-5,22 5,35-6,57
C,% 30,73-47,99 44,32-57,28 41,38-61,16 37,79 37,07-61,27 52,75-54,70 36,69-54,15 41,88-50,18
H,% 2,48-3,41 1,51-2,61 1,06-1,79 1,64 1,27-1,62 0,65-1,42 1,62-1,82 1,85-2,67
N,% 0,97-1,54 0,82-1,12 0,51-0,74 0,57 0,42-0,54 1,50-1,90 0,46-0,65 0,51-0,98
S (tổng),% 2,52-6,22 1,59-2,88 0,34-1,8 0,44 1,51-2,77 0,7-1,4 0,29-0,48 0,44-0,77
O,% 3,91- 10,83 1,59-2,88 1,08-3,03 1,19 1,38-2,72 3,43-3,95 1,23-1,48 1,48-2,85
Nhiệt trị cao, kcal/kg 2.741-4.742 4.066-5.130 3.317-5.507 - 3.269-5.479 4.500-5.300 3.270-4.910 3.500-4.760
Nhiệt trị thấp, kcal/kg 2.479-4.500 3.840-4.980 3.215-5.386 3.206,7 3150-5361 4.050-4.770 3.185-4.815 3.400-4.620

 

Bảng 3. Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật các dự án điện có lò CFB của Vinacomin

Các chỉ tiêu NMĐ NMĐ NMĐ NMĐ NMĐ NMĐ NMĐ NMĐ
Na Dương Cao Ngạn Sơn Động Cẩm Phả 1 Cẩm Phả 2 Mạo Khê Cẩm Phả 3 Nông Sơn
Công suất đặt (MW) 2 x 55,6 2x 57,5 2 x 112 340 330 2 x 220 2 x135 1 x 31
Nhà thiết kế CFB SHI-FW Alstom HBC- TPRI FW FW FW   Jinan
Nhà chế tạo CFB SHI HBC HBC HBC HBC FW   Jinan
Đặc điểm bộ phân ly 1 cái loại compact 01 cái bên ngoài buồng đốt 4 cái bên ngoài buồng đốt 02 cái bên ngoài buồng đốt 02 cái bên ngoài buồng đốt 02 cái bên ngoài buồng đốt    
Áp suất (Mpa) 12,75 9,22 9,22 16,7 16,7 16,7 12,75 9,2
Nhiệt độ (°C) 540 540 540 540 540 540 541 540
Hiệu suất nhiệt lò hơi (% theo LHV) 92,9 91,78 88,82 88,052 (HHV) 88,083 (HHV) 89,43 (HHV) 88,21 86,5
Hàm lượng cacbon chưa cháy hết trong tro (%) Tro bay 20% Tro bay 20% Tro bay 11 Tro bay 6,78 Tro bay 5,35 chưa vận hành chưa vận hành chưa vận hành
Tro đáy 3-4% Tro đáy: 0,5% tro đáy 3,39 Tro đáy 3 Tro đáy 2
Thời gian vận hành(giờ/năm 2011) 8.340 7.981 7.200 7.600 8.300 Chưa vận hành Chưa vận hành Chưa vận hành
Hiệu suất thô nhà máy % 38 37 36,5 40,5 40,9      

 

d. Về các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của nhà máy (xem bảng 3).

Chỉ tiêu đánh giá mức độ cháy kiệt của than thể hiện ở hàm lượng các bon không cháy hết còn lại trong tro bay. Các số liệu thống kê thực tế cho thấy,

cùng loại than nhưng lò CFB cháy kiệt hơn so với các lò than phun. Trong các dự án của Vinacomin, các lò CFB do FW thiết kế, chỉ tiêu này <7%, lò CFB do Trung Quốc thiết kế khoảng từ 11% đến 12%.Riêng dự án Cao Ngạn hàm lượng các bon còn lại trong tro bay ở mức cao 18-20% (theo nhà thiết kế giải thích là do than đốt thực tế có tỷ lệ hạt mịn cao hơn số liệu thiết kế).
Hiệu suất nhiệt lò hơi theo kết quả nghiệm thu đạt mức cam kết theo hợp đồng và ở mức cao, có thể cạnh tranh với các dự án điện đốt than phun tiên tiến hiện nay. Yếu tố quan trọng góp phần nâng cao hiệu suất nhiệt của lò hơi là tổn thất nhiệt cơ học thấp do than cháy kiệt. Ngoài ra việc tận dụng nhiệt dư từ tro xỉ trong các bộ làm mát cũng là yếu tố nâng cao hiệu suất lò CFB mà ở lò than phun không có đươc.
e. Về mài mòn bề mặt đốt và chống mài mòn trong lò CFB
Một trong những quan ngại gây cản trở cho việc áp dụng rộng rãi lò CFB trước đây là do các bề mặt đốt bị mài mòn nhiều làm ảnh hưởng đến vận hành của nhà máy. Ngày nay với việc áp dụng các vật liệu chống mài mòn tiên tiến, thiết kế hợp lý và chế độ vận hành phù hợp đã giảm đến mức thấp nhất ảnh hưởng của hiện tượng mài mòn bề mặt đốt đến vận hành lò hơi. Mặc dù vậy hiện tượng mài mòn vẫn xảy ra tại các vị trí sau:
- Mòn dàn ống sinh hơi, bê tông chịu nhiệt ở khu vực lưu hóa sàn liệu cũng như lớp bê tông của bộ phân ly, hệ thống tuần hoàn tro nóng từ bộ phân ly về buồng lửa.
- Do sử dụng các loại than chất lượng thấp, độ tro cao và đốt kèm đá vôi nên hệ thống thải tro đáy thường hay bị quá tải, mài mòn và phát sinh bụi (do thải tro xỉ bằng phương pháp thải khô).
- Hệ thống nấm gió tạo lớp sôi cũng bị mài mòn, đôi khi bị tắc phải thay thế.
- Do trong buồng lửa luôn phải có một lớp sàn liệu để ổn định nhiệt độ sàn liệu nên nếu thời gian đốt dầu quá dài và điều chỉnh chế độ cháy không phù hợp sẽ xảy ra hiện tượng kết nhám (kết tảng) sàn liệu trong buồng lửa dẫn đến làm mất khả năng tạo lớp sôi của sàn liệu dẫn đến phải dừng lò.
- Hiện tượng đóng xỉ cũng sẽ xảy ra nếu cấp than vào lò quá mức cần thiết dẫn đến than bùng cháy ở nhiệt độ cao.
Các hiện tượng nêu trên có thể khống chế, khắc phục được nếu người vận hành tuân thủ nghiêm ngặt quy trình vận hành và có chế độ bảo dưỡng thường xuyên, thay thế phụ tùng đúng hạn. Các con số thống kê về mức độ sẵn sàng của các lò hơi CFB của Vinacomin trong thời gian vừa qua đã chứng minh điều này.
Nhận xét và kiến nghị
Lò CFB ngày càng được sử dụng rộng rãi trên thế giới và ở Viêt nam vì rất thân thiện với môi trường và đốt được nhiều loại nhiên liệu.
Lò CFB ngày càng được hoàn thiện về công nghệ, cải tiến về thiết kế, công suất tổ máy ngày càng lớn đang là đối thủ cạnh tranh mạnh mẽ với lò than phun truyền thống cả về suất đầu tư cũng như các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật.
Qua thực tế phát triển và vận hành lò CFB vừa qua cho thấy, lò CFB không chỉ là lựa chọn tối ưu đốt các loại than xấu mà còn là lựa chọn rất cạnh tranh với lò than phun đốt than antraxit của Việt Nam với các tổ máy công suất tới 300 MW.
Để khuyến khích các doanh nghiệp đầu tư lò CFB để đốt than xấu, đốt các loại nhiên liệu phế thải giảm ô nhiễm môi trường tăng hiệu quả sử dụng năng lượng sơ cấp Nhà nước cần có chính sách hỗ trợ về nguồn vốn và cơ chế giá bán điện phù hợp.


Tài liệu tham khảo
1. CFB Boilers in China, Báo cáo của ông Jianxiong Mao, Department of Thermal Engineering Tsinghua University, Beijing, China tại hội thảo về than sạch, Hạ Long 2008.
2. Tài liệu hội thảo về lò hơi CFB của Alstom tại Melia hotel, 2003;
3. Tài liệu hội thảo về lò hơi CFB của Foster Wheeler về dự án nhiệt điện Mông Dương 1 . Tháng 9/2011