Nhiệt điện than đóng một vai trò quan trọng trong an ninh năng lượng quốc gia tại Việt Nam. Theo Quy hoạch điện VII điều chỉnh đã được phê duyệt, tới năm 2025 tổng công suất các nhà máy nhiệt điện than của nước ta chiếm 49,3% tổng công suất các nhà máy điện (96.500 MW), năm 2030 con số này là 42,6% của tổng công suất các nhà máy điện (129.500 MW). Như vậy, hiện nay và trong tương lai gần, nhiệt điện than vẫn là một trong những trụ cột chính của an ninh năng lượng nước ta. Trong quá trình hoạt động, các nhà máy nhiệt điện than thải ra khối lượng lớn tro xỉ, bụi.

Đặc tính tro xỉ thải ra từ nhà máy nhiệt điện than

Tính tổng khối lượng tro xỉ thải ra hàng năm của các nhà máy nhiệt điện than

Than nội địa có hàm lượng tro rất cao, than cho điện từ cám 5A đến cám 6B có độ tro theo mẫu khô Ak = 29 – 37,5% (TCVN 8910:2015), trong khi than nhập khẩu có độ tro thấp hơn nhiều, ví dụ:

Than á bitum Indonesia các loại:                Độ tro (Ash content) = 2 – 6%

Khối lượng than nhập khẩu sẽ tăng dần lên và chiếm tỷ trọng chủ yếu trong tổng khối lượng than dùng cho điện (xem bảng 1).

Bảng 1. Sản lượng than khai thác nội địa và nhập khẩu cấp cho điện

Đơn vị: nghìn tấn

TT	Chủng loại than	2019	2020	2025	2030	2035
1	Khả năng cấp than cho điện		~ 35.000	36.300	39.800	39.500
2	Nhu cầu than cho điện		60.000	86.300	119.800	127.500
3	Thiếu hụt		25.000	50.000	80.000	88.000

Nếu than nhập khẩu chỉ là á bitum có độ tro trung bình 5% còn than nội địa có độ tro trung bình là 32%, thì lượng tro xỉ thải ra chủ yếu từ các nhà máy nhiệt điện đốt than nội địa, ví dụ tính toán:

• Năm 2020, lượng than nội địa tiêu thụ nhiều gấp 1,4 lần lượng than nhập khẩu nhưng lượng tro xỉ thải ra nhiều gấp 8,96 lần.
• Năm 2030, lượng than nội địa chiếm 1/3 tổng nhu cầu than (bằng 1/2 tổng lượng than nhập khẩu) nhưng lượng tro xỉ thải ra nhiều gấp 3,18 lần so với than nhập khẩu.

Than nội địa là than khó bốc cháy và khó cháy kiệt, tỷ lệ carbon chưa cháy hết còn trong tro phổ biến từ 15 – 20% nên chưa thể là nguyên liệu tốt để sản xuất vật liệu xây dựng.

Ngược lại than nhập khẩu là than dễ cháy, ít tro nên tro là nguyên liệu tốt, có thể dùng ngay để sản xuất vật liệu xây dựng.

Tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than

Trong nhiệt điện than, than được đốt cháy sinh nhiệt làm nóng nước tạo hơi nước cung cấp cho tuốc bin hơi để chạy máy phát điện. Hiện nay, tại các nhà máy nhiệt điện than của nước ta dùng hai loại lò hơi: Lò hơi đốt than phun (PC- Pulverized coal fired boiler) và lò hơi tầng (lớp) sôi tuần hoàn (CFB- Circulating fluidized bed boiler).

Trong lò hơi, than bị đốt cháy – xảy ra quá trình ô xy hóa carbon -thành phần cháy được của than, các thành phần cháy không hết được thải loại ra ngoài theo khói và từ đáy lò hơi. Các hạt rắn có cỡ hạt nhỏ, mịn bay theo khói, thông thường được tách ra bằng các lọc bụi, như: lọc tĩnh điện, lọc túi, … được gọi là tro bay (fly ash), các hạt lớn hơn chảy xuống đáy lò gọi là xỉ đáy (bottom slag), cả hai gọi chung là tro xỉ (coal ash).

Về thành phần hóa học

Tro xỉ của các nhà máy nhiệt điện than luôn chứa 6 loại ô xít kim loại chủ yếu, gồm: SiO₂­, Al₂O₃, FeO, Fe₂O₃, CaO, MgO.

Các oxyt axit (SiO₂, Al₂O₃, TiO₂) chiếm tỷ lệ chủ yếu trong thành phần hóa học của tro xỉ, là những oxyt có tác dụng tăng cao nhiệt độ chảy của tro (một tính chất rất quan trọng khi đốt than trong buồng đốt và cũng là những oxyt có vai trò nâng cao chất lượng tro xỉ làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng).

Các oxyt kiềm (CaO, MgO, K₂O) chiếm tỷ lệ bé, là những oxyt có tác dụng làm giảm nhiệt độ chảy của tro, là những oxyt háo nước, gặp nước sẽ tạo thành các hydroxyt, làm giảm chất lượng vật liệu xây dựng.

Về cỡ hạt tro bay:

Tro bay chủ yếu có cỡ hạt nhỏ, chủ yếu 20 đến 30 mm (30%), kích thước lớn nhất 1¸2 cm.

Về cỡ hạt xỉ đáy:

Cũng là đốt than, nhưng do công nghệ lò hơi PC và CFB có những điểm khác biệt, chất lượng than cấp cho từng công nghệ cũng khác nhau, cho nên cỡ hạt cũng khác nhau. Đối với lò hơi PC, xỉ đáy khi ra khỏi lò hơi có kích thước đến 500¸600 mm thậm chí lớn hơn. Sau đó, để vận chuyển tới bãi xỉ, xỉ đáy được đập đến cỡ hạt 40¸60 mm. Cơ bản xỉ đáy có kích thước 0,1 – 20 mm. Đối với lò CFB, xỉ đáy có kích thước nhỏ hơn 60 mm, không cần đập trước khi vận chuyển.

Về khối lượng tro xỉ cần vận chuyển:

Trung bình khối lượng tro xỉ của nhiệt điện than chiếm khoảng 30% khối lượng than tiêu thụ. Theo dự kiến đến năm 2025, tổng khối lượng tro xỉ của các nhà máy nhiệt điện than trong cả nước ước tính là 20 triệu tấn/ năm. Đây là con số tương đối lớn. Khối lượng tro xỉ phát sinh trong một năm của một số nhiệt điện than lớn thuộc EVN như sau: Quảng Ninh: 1,8 triệu tấn; Vĩnh Tân: 3,9 triệu tấn: Duyên Hải: 1,8 triệu tấn; Mông Dương: 1,8 triệu tấn.

Những khả năng sử dụng tro xỉ

Tro bay: Tất cả các nhà máy nhiệt điện than đều trang bị lọc bụi tĩnh điện, có từ 3 – 4 trường tĩnh điện, hiệu suất lọc bụi đã đạt > 99,75%. Bụi (tro bay) qua lọc bụi tĩnh điện được thu gom về những xilo lớn rồi xuất cho nơi sử dụng.  Nếu chưa có nơi sử dụng thì thải ra ngoài bãi chứa bằng phương pháp khô (dùng xe ô tô chuyên chở) hoặc dùng phương pháp ướt (thải ra bãi bằng nước áp lực trong hệ thống ống kín hoặc mương dẫn).

Xỉ đáy lò: hàm lượng cacbon chưa cháy còn trong xỉ đáy lò ít hơn nhiều so với trong tro bay và đã được dùng hết làm phụ gia để sản xuất xi măng trong quá trình nghiền clinke.

Theo quyết định 1696/QĐ-TTg ngày 23/9/2014, diện tích bãi chứa tro xỉ chỉ được cấp diện tích đủ chứa lượng tro xỉ thải ra trong 2 năm vận hành nhà máy nhiệt điện than.

Ngày 12/4/2017, tại Quyết định 452/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ đã nhắc lại mục tiêu là tới năm 2020 phải sử dụng tro xỉ để bảo đảm lượng tro xỉ thải ra không vượt quá tổng lượng phát thải của nhà máy nhiệt điện than trong 2 năm.

Như vậy, vấn đề mấu chốt trong việc xử lý phát thải tro xỉ ra môi trường là sử dụng tro xỉ.

Các hướng sử dụng tro xỉ:

Xỉ đáy lò: về cơ bản đã được sử dụng hết làm phụ gia sản xuất xi măng (dựa theo cân đối tương ứng với sản lượng xi măng sản xuất hàng năm của đất nước).

Tro bay: Để sử dụng được tro bay, cần bảo đảm hàm lượng cacbon chưa cháy còn trong tro < 6%. Các nhà máy nhiệt điện than đốt than nội địa cần cải tạo chế độ đốt cháy than để đạt được chỉ tiêu này. Đạt được chỉ tiêu này, vừa có lợi là nâng cao hiệu suất lò hơi (có thể tới 2 – 3%), vừa đáp ứng việc sử dụng tro xỉ làm vật liệu xây dựng mà không cần có các xử lý khử carbon ra khỏi tro.

Biện pháp tốt nhất là trộn than nội địa với than nhập khẩu nhiều chất bốc, ít tro.

Các hướng sử dụng tro bay là:

Sản xuất gạch không nung, trung bình 1 triệu tấn tro bay có thể sản xuất được 600 triệu viên gạch đặc kích thước tiêu chuẩn. Tới năm 2030, với tổng lượng tro bay là 14,23 triệu tấn thì cũng chỉ sản xuất được khoảng 8,5 – 9 tỷ viên gạch không nung, so với nhu cầu cần 40 tỷ viên gạch (năm 2030) thì vẫn là tỷ lệ bé.

Xây dựng các đập nước lớn theo công nghệ betong đầm lăn. Đập thủy điện Sơn La và Lai Châu được xây dựng theo công nghệ này, khối lượng tro bay sử dụng lên tới hàng triệu tấn cho mỗi đập. Tro bay dùng cho công nghệ betong đầm lăn có yêu cầu là hàm lượng carbon chưa cháy trong tro phải <6%.

Làm nền đường giao thông. Đây là lĩnh vực có nhu cầu rất lớn. Chỉ riêng cho làm nền đường giao thông, tro bay của các nhà máy nhiệt điện than thải ra đã không đủ đáp ứng.

Như vậy nếu 2 ngành xây dựng và giao thông có kế hoạch sử dụng tro bay làm vật liệu xây dựng thì lượng tro xỉ thải ra sẽ được sử dụng hết, thậm chỉ còn không đủ.

Những trở ngại trong việc sử dụng tro xỉ làm vật liệu xây dựng

Còn có dư luận cho rằng trong tro xỉ có nhiều nguyên tố kim loại nặng, gây ung thư cho động vật. Điều này không đúng vì phản ứng cháy là phản ứng hóa học giữa oxy với các nguyên tố cháy của than, không phải là phản ứng phân rã hạt nhân để tạo ra các nguyên tố mới. Trong than đã không có các nguyên tố kim loại này (ở mức vi lượng) thì sao trong tro lại có được.

Các tiêu chuẩn, quy chuẩn còn chưa đủ để giúp cho việc sử dụng tro xỉ làm vật liệu xây dựng, để xác định hợp quy, hợp chuẩn cho các vật liệu xây dựng sử dụng tro xỉ làm nguyên liệu, khiến người dân e ngại khi sử dụng.

Kết luận về tro xỉ của nhà máy nhiệt điện than

Tro xỉ không phải là chất thải độc hại, các kết quả phân tích tro xỉ hàng năm của các nhà máy nhiệt điện, của Tổng cục Môi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường, đều đã xác nhận trong tro xỉ, các nguyên tố kim loại nặng hoặc không có, hoặc có hàm lượng rất bé, thậm chí không đáng kể so với giới hạn quy định (thực chất là các nguyên tố vi lượng), vì vậy hoàn toàn có thể yên tâm khi sử dụng tro xỉ làm vật liệu xây dựng.

Các cơ quan quản lý nhà nước (Bộ Xây dựng, Bộ Giao thông Vận tải) cần hoàn thành với thời gian ngắn nhất hệ thống đầy đủ các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật về tro xỉ và vật liệu xây dựng từ tro xỉ để bảo đảm việc sử dụng tro xỉ làm vật liệu xây dựng được triệt để, xác định hợp chuẩn, hợp quy cho các loại vật liệu xây dựng được sản xuất từ tro xỉ.

Đánh giá chung về sử dụng tro xỉ

Trên thế giới đều coi tro xỉ của nhiệt điện than là nguyên liệu quý để sản xuất các loại vật liệu xây dựng. Theo các báo cáo, Nhật Bản sử dụng 100% tro xỉ thải ra từ nhiệt điện than, Hàn Quốc sử dụng 97% tro xỉ từ nhiệt điện than. Khi xây đập thủy điện Sơn La theo công nghệ bê tông đầm lăn, đã dự kiến phải nhập tro bay từ các nhà máy nhiệt điện than (Nhật, Hàn Quốc, Đài Loan) với giá tro bay gần bằng giá xi măng.

Tro bay dùng làm bê tông đầm lăn phải có hàm lượng carbon chưa cháy còn trong tro < 6%, càng ít hơn càng tốt. Các nước trên đều dùng than nhập khẩu bitum, á bitum, có nhiều chất bốc, dễ cháy và cháy kiệt (carbon trong tro còn rất ít). Từ nay về sau, than cho điện sẽ dần chủ yếu là than nhập khẩu nên tro sinh ra cũng sẽ có ít, thậm chí gần như không có carbon chưa cháy hết.

Những nhà máy nhiệt điện than được thiết kế đốt than nội địa khó cháy, nếu được trộn với than á bitum nhập khẩu theo một tỷ lệ nào đó (tới 30%) sẽ cải thiện được rất nhiều chất lượng than, xét về việc cháy than, tro xỉ thải ra sẽ có hàm lược carbon < 6%.

Như thế việc trộn thêm than nhập khẩu, ngoài ý nghĩa khắc phục việc thiếu than, còn có ý nghĩa rất quan trọng là cải thiện chế độ đốt cháy than, giảm hàm lượng carbon trong tro, vừa có ý nghĩa kinh tế lớn là nâng cao hiệu suất cháy, giảm lượng than tiêu thụ (tới 2%), còn có ý nghĩa rất quan trọng là sử dụng được ngay tro xỉ làm vật liệu xây dựng, không cần có những nghiên cứu, giải pháp giảm carbon trong tro.

Nguồn Tổng hợp

LIÊN HỆ

Bạn đang cần tìm một nhà cung cấp than với nguồn hàng ổn định, chất lượng và giá thành hợp lý. Hãy đừng quên liên hệ với LEC Group ngay từ hôm nay bạn nhé!

Công Ty Cổ Phần LEC Group

Địa chỉ: Đường số 4, khu công nghiệp Phú Mỹ 1, phường Phú Mỹ, thị xã Phú Mỹ, Bà Rịa – Vũng Tàu.

Văn phòng đại diện HCM: 59 Xa Lộ Hà Nội, phường Thảo Điền, quận 2, TP. Hồ Chí Minh.

Văn phòng đại diện Hà Nội: Toà C5, Vinhomes D’Capitale Trần Duy Hưng, Phường Trung Hoà, Cầu Giấy, Hà Nội.

Hotline: (+84) 938 588 136 & (+84) 909 800 136.

Email: info@lecvietnam.com & marketing@lecvietnam.com

Website: Than Đá Nhập Khẩu