Nhiệt điện than Việt Nam (Bài 1): Hiện trạng xu thế phát triển

Theo Bộ Công Thương, tính riêng năm 2018, các nhà máy Nhiệt điện than (NĐT) đã cung cấp khoảng 86 tỷ kWh trong tổng số 220 tỷ kWh tổng lượng điện thương phẩm. Số liệu từ Hiệp hội Năng lượng Việt Nam (VEA) cho thấy, nước ta hiện có 21 nhà máy NĐT đang hoạt động, với tổng công suất lắp đặt 14.3 nghìn MW, tiêu thụ khoảng 45 triệu tấn than/năm. Dự kiến, đến năm 2030 số nhà máy NĐT sẽ tăng lên 65 triệu tấn than.

Để sản xuất được 14,3 nghìn MW, các nhà máy này đã phải sử dụng 45 triệu tấn than. Như vậy, nếu thực hiện đúng như Quy hoạch điện VII hiệu chỉnh năm 2020, để có tổng công suất điện than đạt 26.000MW, khối lượng than cần tiêu thụ sẽ là 63 triệu tấn; đạt 47.600MW năm 2025 cần tiêu thụ 95 triệu tấn, đạt 55.300MW năm 2030 cần tiêu thụ 129 triệu tấn than.

Nỗi lo ô nhiễm môi trường từ việc phát thải của các nhà máy Nhiệt điện than

Nhiệt điện than mặc dù mang lại những lợi ích nhất định trong vấn đề đảm bảo nguồn năng lượng cho các hoạt động kinh tế – xã hội. Tuy nhiên đi kèm với đó là nỗi lo ô nhiễm môi trường từ việc phát thải của các nhà máy.

Thực tế, phần lớn các nhà máy NĐT lấy nước sông, biển để đưa vào hệ thống làm mát rồi lại đưa lượng nước này trở lại sông, biển. Thế nên, bên cạnh chất thải rắn, các nhà máy NĐT còn phát thải một lượng lớn dầu cặn, nước ẩm có lẫn dầu sau khi làm mát thiết bị, nước thải có lẫn hóa chất, nước thải sinh hoạt.

Theo nghiên cứu của Liên minh Bảo vệ nguồn nước quốc tế, ở nhà máy điện than, để sản xuất 1MWh điện thì cần tới 4.163 lít nước. Trung bình cứ mỗi 3,5 phút, một nhà máy NĐT 500MW sẽ hút lên một lượng nước đủ chứa trong một bể bơi tiêu chuẩn Olympic. Một nhà máy điện than điển hình với công suất 1200MW trung bình tiêu thụ khoảng 4,7 triệu m3 nước/ngày đêm cho hoạt động làm mát, gấp khoảng 4 lần nhu cầu tiêu thụ nước của TP Hà Nội vào năm 2020.

Liên minh Năng lượng bền vững Việt Nam khẳng định, nếu tất cả 14 nhà máy điện than tại ĐBSCL hoạt động thì mỗi ngày sẽ thải ra môi trường 70 triệu m3 nước nóng 40oC.

Cùng với lượng phát thải lớn, các nhà máy NĐT còn tác động nhiều mặt đến môi trường và sức khỏe con người, trong đó nguy cơ ô nhiễm không khí đang hiện hữu. Nhiều nghiên cứu cho thấy, khói thải từ các nhà máy NĐT có các thành phần bụi rắn, các khí như CO2, NO, SO2, HCl, NO2, N2O và SO3 và hầu hết đều có hại đối với môi trường.

Bên cạnh đó, các khí như CO2, NOx có trong khói thải còn tạo hiệu ứng nhà kính làm nhiệt độ trái đất tăng cao. Nhiều nghiên cứu cho rằng hiện tượng trái đất nóng lên do các nhà máy NĐT thải ra chiếm tới 20% tổng số lượng CO2 thải vào khí quyển. Nếu tính thêm sự phát tán khí NOx, CH4 thì sự tác động hiệu ứng nhà kính do sử dụng than vào khoảng 22%.

Nguồn nước cũng có nguy cơ bị các nhà máy NĐT làm cho ô nhiễm. Trong nước thải công nghiệp có nước thải tro, xỉ, nước xử lý hóa chất và nhiên liệu, nước làm mát thiết bị. Tro xỉ từ các lò hơi có công nghệ thải xỉ ướt thường được đập nhỏ rồi bơm tới các hồ chứa xỉ. Nước thải tro lắng trong tại các hồ chứa có thể được bơm ngược lại trạm bơm thải xỉ để sử dụng lại hoặc được thải ra môi trường. Mặc dù được lắng trong nhưng nước thải vẫn còn những thành phần rắn lơ lửng, nhiều chất hóa học hòa tan có hại cho sức khỏe con người và sinh vật.

Trong khi chờ đợi những số liệu nghiên cứu đầy đủ nhất thì vấn đề tìm ra giải pháp nào để xử lý lượng lớn tro, xỉ, giảm ô nhiễm nguồn nước, đất, không khí vẫn là câu hỏi đầy nan giải với ông lớn EVN?

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.

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.

Về khí thải

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.

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 C 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 (< 40 độ C). 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.

Để đảm bảo việc phát triển nhiệt điện than gắn với phát triển bền vững, ngoài sự vào cuộc của các nhà máy, Nhà nước cần có những cơ chế, chính sách phù hợp nhằm tháo gỡ khó khăn, vướng mắc để các nhà máy nhiệt điện than có thể chủ động xử lý các vấn đề môi trường…

Hà An