Kinh nghiệm trộn than nhiên liệu cho các nhà máy nhiệt điện

Một số dấu hiệu của ngành than toàn cầu [Kỳ 1]: Tổng quan từ trữ lượng đến tiêu thụ Năm 2020 ngành than toàn cầu đã để lại một số dấu hiệu quan trọng cần quan tâm. Với tinh thần đó, trong bảng dưới đây trình bày tổng quan trữ lượng, sản lượng khai thác, xuất - nhập khẩu, tiêu thụ than năm 2020 của toàn thế giới, khu vực, nhóm nước và các nước đại diện.

Một số dấu hiệu của ngành than toàn cầu [Kỳ 2]: Dấu hiệu nào cần quan tâm? Từ tổng quan trữ lượng, sản lượng khai thác, xuất - nhập khẩu, tiêu thụ than năm 2020 của toàn thế giới, khu vực, nhóm nước và các nước đại diện (trong kỳ trước), dưới đây, chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam sẽ phân tích, nhận xét làm rõ từng nội dung, cũng như lưu ý những dấu hiệu cần quan tâm của ngành than trên toàn cầu.

Một số dấu hiệu của ngành than toàn cầu [Kỳ cuối]: Việt Nam cần lưu ý những gì? Hiện nay, với xu thế phát triển nền kinh tế tuần hoàn - nền kinh tế phi chất thải, ngay các loại chất thải từ sản xuất và sinh hoạt từng bị coi là thứ độc hại, vô dụng, bỏ đi đã được thế giới xác định là nguồn tài nguyên thứ cấp quan trọng, cần phải tái chế, sử dụng triệt để nhằm phục vụ sản xuất và đời sống. Với tư duy đó, không có cớ gì lại coi nguồn tài nguyên than là đồ “bẩn thỉu” phải bỏ đi. Ngược lại, chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam cho rằng: Phải tiếp tục tìm cách tốt nhất để khai thác, chế biến, sử dụng chúng phục vụ cuộc sống con người.

Người Mỹ phân loại than như thế nào?

Theo Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (UGS), tại Mỹ người ta phân loại than thành 4 loại chính. Gồm than non (lignite), sub-bituminous, bitum và anthracite. Xếp hạng này liên quan đến quá trình than hóa mà vật chất thực vật bị chôn vùi trong lòng đất khi nó chuyển hóa thành vật liệu đặc hơn, khô hơn, giàu carbon và cứng hơn.

Than non, còn được gọi là than nâu, là loại thấp nhất vì hàm lượng cacbon ít nhất. Nó thường có giá trị nhiệt thấp và độ ẩm cao trong số các loại than được phân loại. Tiếp theo là than sub-bitum và than bitum. Chúng có màu đen và dần dần chuyển sang xỉn, với vẻ ngoài sáng bóng và mịn hơn. Anthracite, loại than cao nhất, cứng, giòn và có màu đen bóng. Nó thường được gọi là than cứng, chứa tỷ lệ cacbon cố định cao và một tỷ lệ chất bốc thấp.

Cơ quan Thông tin Năng lượng Mỹ (EIA) cho biết: Thị phần than bitum có giá trị đốt nóng gấp 2 - 3 lần than non, là loại than phổ biến nhất tại Mỹ hiện nay. Nó chiếm khoảng 48% trọng tỷ trọng sản xuất than của Mỹ năm 2019. Than non, phần lớn là từ lưu vực sông Powder ở Wyoming đứng thứ hai, chiếm 44% sản lượng than của Mỹ năm 2019, than non (8%) và than antraxit (<1%).

Những điều cần cân nhắc trước khi pha trộn than:

Kinh tế học là điều thường khiến các nhà quản lý điều tra các kế hoạch phối trộn than. Theo EIA, giá bán than trung bình năm 2019 từ các mỏ theo thứ hạng USD/tấn Mỹ (2.000 pound hay 907 kg) là:

1/ Anthracite: 102,22 USD.

2/ Bitum: 58,93 USD.

3/ Sub-bituminous: 14,01 USD.

4/ Lignite: 19,86 USD.

Chi phí của than nguyên liệu là một phần của phương trình, nhưng cũng có những yếu tố khác cần được xem xét, như chi phí vận chuyển đến nhà máy điện thường không hề nhỏ. Không có gì lạ khi chi phí đường sắt từ lưu vực sông Powder đến một nhà máy đốt than bên ngoài Wyoming cao hơn cả giá than. Vì vậy, nếu cắt giảm đáng kể chi phí vận chuyển bằng cách chuyển sang một mỏ gần hơn, thì sẽ kinh tế hơn, chi phí thường được tính dựa trên mỗi Btu nhiệt lượng.

Có lẽ điều quan trọng nhất trong nhà máy nhiệt điện đốt than là công đoạn lò hơi, nếu một loại than mới được đưa vào sử dụng. Khi than không có thông số kỹ thuật thì cần được cân nhắc kỹ, và một trong những giải pháp này là trộn than. Tuy nhiên, than trộn thường xuyên gây ra những những sự cố cho hoạt động của nhà máy, dẫn đến giảm tốc độ, tắc nghẽn lò hơi, phát thải quá mức, hoặc tạo ra hàng loạt các sự cố chưa lường hết được.

Những người ra quyết định cũng không được bỏ qua chi phí pha trộn. Quá trình trộn có thể đòi hỏi phải xử lý gấp đôi than, điều này rất quan trọng. Chi phí phối trộn than cần được nghiên cứu sâu và kỹ vì chúng có thể tăng thêm từ 1 đến 2 USD/tấn, chưa kể gây hao mòn dây chuyền sản xuất.

Vài cách trộn than mang lại hiệu quả cao:

Rod Hatt - chủ sở hữu của công ty đốt than Mỹ Coal Combustion Inc.(CCI), mới đây đã giới thiệu kinh nghiệm về trộn than trong hội thảo trực tuyến có tên Coal Users Group 2020. Kinh nghiệm này được dựa trên thực tế thành công của CCI, nhất là đối với các nhà máy nhiệt điện có nguồn than cung ứng chất lượng không ổn định.

Trộn than có thể được thực hiện theo nhiều cách, như trộn tại mỏ, trong tàu vận chuyển, tại kho than, hoặc thậm chí ngay trong lò hơi. Điều quan trọng là các nhà quản lý phải hiểu rõ chất lượng than cho lò hơi, từ đó áp dụng kỹ thuật pha trộn cho phù hợp. Phương pháp pha trộn phải tạo ra một hỗn hợp đồng nhất chứ không chỉ đơn thuần là một hỗn hợp; nếu không đạt các chỉ tiêu kỹ thuật cho than nhiên liệu đầu vào sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến dây chuyền sản xuất của nhá máy.

Để hiểu rõ hơn sự khác biệt giữa vật liệu trộn và hỗn hợp trộn, ta hãy quan sát hai lọ cát có màu khác nhau, một màu đen và một màu trắng. Ta có thể trộn hai loại cát bằng cách đổ luân phiên cái nọ vào cái kia. Tuy nhiên, những gì ta nhận được cuối cùng là những lớp cát trắng và đen pha vào nhau. Nếu than được trộn theo kiểu này, thì hoạt động của lò hơi gần như không đổi. Thay vào đó, những gì ta muốn trong quá trình trộn là tạo ra một loại cát có màu xám, điều này có nghĩa, than trộn phải đạt tiêu chuẩn kỹ thuật mong muốn để lò hơi hoạt động ổn định.

Để có được một hỗn hợp tốt, cách tốt nhất là thêm hai loại than vào cho một băng tải để hỗn hợp nhuần nhuyễn, chẳng hạn như qua máy nghiền, hoặc một số trạm trung chuyển khác. Điều quan trọng nữa là sử dụng thiết bị đo lường, hoặc cân băng tải để đảm bảo than được chia tỷ lệ phù hợp. Có các phép đo chính xác nhất có thể giúp điều chỉnh từng lượng than, tạo ra hỗn hợp có chỉ tiêu kỹ thuật mong muốn. Dưới đây là một số cách trộn than thực dụng và hiệu quả về mặt kinh tế.

Thứ nhất: Trộn tại mỏ:

Tại nhiều khu mỏ, công đoạn trộn than được xem như một phần của quy trình sản xuất bình thường. Ví dụ, có thể trộn than từ nhiều loại than khác nhau trong mỏ để đáp ứng các thông số kỹ thuật theo yêu cầu của một nhà máy cụ thể. Mặc dù có thể có trộn than theo nhiều cách, nhưng điều đó không phải lúc nào cũng diễn ra.

Thứ hai: Trộn than trên xà lan vận chuyển:

Có thể trộn than khi tàu đang chất tải. Trong trường hợp này, lựa chọn tốt nhất như đã đề cập, là trộn hai loại trên cho cùng một con tàu khi đang được chất tải để không có các loại than khác nhau trên tàu. Cũng có thể trộn than khi dỡ tải, đây là một cách tốt để có được hỗn hợp đồng nhất.

Thứ ba: Trộn tại bãi:

Than có thể được trộn ngay tại bãi than, nhưng việc này thường khá tốn công, có thể làm tăng đáng kể chi phí và đôi khi không tạo ra kết quả mong muốn và phải có bến bãi rộng.

Thứ tư: Trộn trong lò hơi:

Một số nhà máy đã pha trộn thành công các loại than khác nhau ngay trong lò hơi. Điều này có thể được thực hiện bằng cách cung cấp các loại nhiên liệu khác nhau cho các máy nghiền than. Ví dụ, nếu một nhà máy có sáu phân xưởng, mỗi phân xưởng có một silo chuyên dụng, thì ba silo có thể chứa một loại than và ba silo còn lại chứa một loại than khác, hai loại than sẽ được trộn lẫn khi chúng được đưa vào lò đốt.

Trong trường hợp này, điều quan trọng là phải đảm bảo tỷ lệ không khí trên nhiên liệu và cân bằng không khí được kiểm soát chính xác. Lý tưởng nhất là mức nhiệt lượng (BTU) từ mỗi máy nghiền than phải giống nhau. Do đó, nếu một loại than có nhiệt trị cao hơn, thì có thể phải chuyển dòng than xuống các máy nghiền cung cấp than cấp cao hơn. Nói cách khác, cố gắng điều chỉnh dòng than để nhiệt trị nạp vào từ mỗi máy nghiền ngang nhau.

Thứ năm: Đảm bảo tính nhất quán trong quá trình trộn than:

Khi các hỗn hợp than được phân tích trên giấy, thường dễ dàng tìm thấy một hỗn hợp hoạt động tốt cho lò hơi của nhà máy. Tuy nhiên, do sự pha trộn không đều nên lò hơi vận hành không đảm bảo chất lượng, thậm chí còn dẫn đến sự cố, phải ngừng máy sửa chữa rất tốn kém. Tính nhất quán trong quá trình trộn là rất quan trọng, đảm bảo chỉ tiêu kỹ thuật của than đồng nghĩa giúp nhà máy hoạt động hiệu quả, và ổn định./.

KHẮC NAM (THEO PMC-9/2021)

Link tham khảo:

1/ https://www.powermag.com/types-of-coal-and-fuel-blending-tips-for-coal-power-plants/