Công nghệ khí hóa than ngầm

TS. Lê Xuân Thịnh

I. Công nghệ khí hóa than ngầm (UCG)

Công nghệ khai thác than Đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) gồm: (1) khai thác hầm lò và (2) địa công nghệ (khai thác than thông qua các lỗ khoan, như: khí hóa than ngầm, hóa lỏng than bằng enzim, hòa tan than bằng sức nước …).

Trong đó:
Công nghệ khai thác hầm lò trên thế giới hiện nay được phát triển mạnh nhất tại Trung Quốc cả về kỹ thuật cũng như bí quyết công nghệ.

Việt Nam cũng đã tích lũy được một số kinh nghiệm thực tế về công nghệ hầm lò. Tuy nhiên, những kinh nghiệm của Việt Nam trong khai thác hầm lò tại vùng Quảng Ninh không thể áp dụng cho ĐBSH, và cũng cần có sự đầu tư nghiên cứu cùng các đối tác nước ngoài để triển khai.

Công nghệ khí hóa than ngầm (UCG) đang được nhiều nước trên thế giới quan tâm, áp dụng để khai thác các khoáng sản than trong các điều kiện tương tự bể than ĐBSH. Không thể khai thác bằng các công nghệ truyền thống như lộ thiên và hầm lò. Việc phát triển và đưa vào áp dụng thực tế công nghệ khí hóa than sẽ cho phép nâng tổng trữ lượng than của thế giới từ 909 tỷ tấn lên tới 6.000 tỷ tấn. Như vậy, các công nghệ truyền thống như lộ thiên và hầm lò chỉ cho phép chúng ta khai thác được khoảng 15% trữ lượng than trong tương lai.

Độ sâu tối ưu để áp dụng khí hóa than ngầm là từ 600-1200m. Nếu áp dụng khí hóa than ngầm: trữ lượng than của Mỹ có thể tăng lên 3-4 lần; 66% trong số 467 tỷ tấn của Ấn Độ có thể được đưa vào cân đối; 45% lượng than của Úc, tương đương với 44 tỷ tấn sẽ được đưa vào cân đối; Sản phẩm của công nghệ khí hóa than ngầm UCG là “khí tổng hợp”, có giá trị sử dụng cao hơn rất nhiều so với sản phẩm của các công nghệ khai thác lộ thiên, hầm lò truyền thống chỉ là “than nguyên khai”.

Khí tổng hợp thu được từ UCG cho phép áp dụng các công nghệ phát điện hiện đại và tiên tiến nhất như: ICFBC, CFBC, HYCOL, IGCC, EAGLE, IGFC, A-IGCC/A-IGFC, Hyper coal ….. với hiệu suất nhiệt cao hơn rất nhiều (gần gấp 2 lần so với công nghệ lò tầng sôi (CFB) và lò than phun (PC) của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam - Vinacomin hiện nay).

Việc điều chế khí thu được từ công nghệ UCG (làm giàu mêtan) để thay thế khí thiên nhiên là hoàn toàn khả thi và hiệu quả về mặt năng lượng. Sản phẩm thay thế khí thiên nhiên này có giá thành sản xuất vào khoảng 60-70 U$/1000m³. Và trong trường hợp này, nó có thể vận chuyển đi xa được.

Ưu điểm của công nghiệp khí hóa UCG còn thể hiện ở chỗ không sử dụng lao động chịu độc hại và nặng nhọc của công nhân trong lòng đất; giảm các công đoạn phức tạp, có chi phí lớn, gây ô nhiễm môi trường; công nghệ UCG còn cho phép tự động hoá ở mức độ cao; sản phẩm có thể vận chuyển đi xa cung cấp cho các hộ tiêu thụ một cách đơn giản bằng đường ống.

Vì vậy, công nghệ khí hóa than ngầm UCG có tầm quan trọng đặc biệt đối với việc phát triển toàn bộ bể than ĐBSH. Nếu áp dụng thành công UCG tại dự án thử nghiệm Khoái Châu I, có thể đưa vào cân đối khoảng 20-30 tỷ tấn trữ lượng than, tăng 5-6 lần so với trữ lượng hiện có.

Khí hóa than ngầm UCG là một công nghệ năng lượng sạch tiềm năng, thân thiện với môi trường, được nhiều quốc gia đánh giá cao hơn so với điện nguyên tử, là một “kho chứa cacbon khổng lồ” của thế giới, là định hướng chủ yếu của nhiều nước trong vấn đề an ninh năng lượng.

II. Những vấn đề đặc biệt quan tâm hiện nay

- Liên doanh các đối tác MC-LNC đang lúng túng trong việc áp dụng những kinh nghiệm ở Chinchilla vào Khoái Châu I. Vì vậy, tiến độ triển khai dự án rất chậm, không đáp ứng yêu cầu của SHE.

- Các tỉnh Hưng Yên, Hà Nội, Hà Nam, Thái Bình, Nam Định, Hải Dương, Thanh Hóa, Hải Phòng trong đó có bể than ĐBSH đã được Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (PetroVietnam) chia thành 3 phân khu để ký các hợp đồng phân chia sản phẩm: KT1, KT2 và KT3. Cả 3 phân khu này đã bao trùm hết toàn bộ diện tích của bể than ĐBSH. Trong đó, khoảng 50% diện tích của bể than ĐBSH nằm trong KT1 và gần 50% nằm trong KT2. Khu vực này được các chuyên gia về dầu khí nước ngoài đánh giá có tiềm năng ít nhất khoảng 43 tỷ m³ khí.

- Nhiều đối tác nước ngoài và Việt Nam đã và đang đề xuất với Chính phủ để   triển khai các dự án khí than (CBM) tại ĐBSH. Quốc hội Việt Nam đã bổ sung vào Luật Dầu khí điều khoản về cho phép khai thác khí than (CBM). Ngày 8/1/2008, Thủ tướng Chính phủ đã chấp nhận cho một công ty nước ngoài cùng với PetroVietnam ký hợp đồng phân chia sản phẩm để triển khai nghiên cứu thăm dò khai thác khí than tại vùng KT1 của miền võng Hà Nội thuộc ĐBSH.

Nga là nước duy nhất đã có nhiều kinh nghiệm rất đa dạng về khí hóa các chủng loại than (than nâu - ở Krutop; than đá ở Donbat; anthracite ở Saktư…. ) và đạt được các thành tích đáng kể (như ở Mosbat dùng khí cấp cho thành phố Tula; Angren - dùng khí cấp cho nhà máy điện; ở Nam Abin dùng khí cấp cho 14 nhà máy có lò hơi công nghiệp...).

III. Các đề xuất của Sông Hồng Energy

Để chủ động trong công tác nghiên cứu thử nghiệm công nghệ trình Bộ Công Thương phê duyệt trước khi lập dự án đầu tư SHE đề nghị Vinacomin một số nội dung cụ thể như sau:

- Cho phép SHE chủ động đẩy mạnh và phát triển hợp tác với các đối tác nước ngoài có kinh nghiệm (ngoài LNC) về lĩnh vực khí hóa than ngầm dưới lòng đất. Trong đó, hướng ưu tiên chủ yếu trong thời gian tới là các đối tác Nga.

- Vinacomin có văn bản báo cáo với Bộ Công Thương để đề nghị đưa vào Chương trình hợp tác KHCN trong khuôn khổ UB liên Chính phủ Nga - Việt lĩnh vực chuyển giao công nghệ và hỗ trợ kỹ thuật phát triển UCG và CBM để khai thác than ĐBSH.

- Giao SHE triển khai hợp tác với Viện IGD với mục tiêu chủ yếu là phát triển thương mại công nghệ UCG ở Việt Nam trên cơ sở: (i) chuyển giao các bí quyết, bản quyền (bí quyết công nghệ và bằng sáng chế) về UCG và (ii) trợ giúp kỹ thuật. Với các nội dung:

1.     Nghiên cứu, lựa chọn các khoáng sàng than để khí hóa;

2.     Dự báo các dịch động bề mặt đất trong quá trình UCG;

3.     Nghiên cứu về địa chất thủy văn và các nguy cơ ảnh hưởng ô nhiễm đến nguồn nước ngầm;

4.     Thiết kế các lỗ khoan khí hóa và công nghệ khoan khí hóa;

5.     Nghiên cứu về các quá trình lý hóa của UCG, dự báo thành phần và chất lượng khí thương phẩm;

6.     Lựa chọn thiết bị công nghệ của UCG;

7.     Các vấn đề về sinh thái và kinh tế của UCG;

8.     Trợ giúp kỹ thuật trong triển khai thực tế trên hiện trường;

9.       Phân tích đánh giá kết quả UCG.

IV. Kết luận

Khí hóa than ngầm ĐBSH có nhiều ưu thế quan trọng:

1. Chất lượng than ĐBSH phù hợp cho nhu cầu phát điện bằng các công nghệ truyền thống hoặc các công nghệ hiện đại tiên tiến nhất, đảm bảo hiệu suất năng lượng cao;

2. Thành phần lý hoá và chất lượng than trong vỉa rất thuận lợi cho việc áp dụng công nghệ khí hoá than (kể cả việc khí hoá than trong vỉa và khí hoá than sau khi đã khai thác), hoá lỏng khí (để sản xuất dầu diesel) cho phép nâng cao giá trị và giá trị sử dụng của than;

3. Việc gắn các dự án UCG với các dự án nhiệt điện (theo chu trình tuabin hơi-khí hỗn hợp) sẽ nâng cao tính khả thi về kinh tế.

Do đó dự án phát triển bể than ĐBSH cần được triển khai như một tổ hợp công nghệ năng lượng. Cả ba khâu khai thác, chế biến và sử dụng than của ĐBSH phải được gắn chặt một cách hữu cơ với nhau. Tuy nhiên, kinh nghiệm của Việt Nam về khai thác than bằng phương pháp khí hoá than và phát điện bằng chu trình hỗn hợp IGCC còn rất hạn chế. Vì vậy cần ưu tiên triển khai:

1. Các dự án nghiên cứu thử nghiệm, đồng thời tổng hợp thu thập các thông tin R-D về khí hoá than và IGCC;

2. Đào tạo nguồn nhân lực và cập nhật kiến thức về khí hoá than trong lòng đất và trên mặt đất.

(Nguồn: khihoa.com)