Tin thế giới

Duy trì sức cạnh tranh nhờ chuyển đổi than nhiên liệu

Thứ tư, 15/7/2009 | 09:47 GMT+7

Nhà máy điện Dunkirk của NRG Energy ở Dunkirk (bang New York, Mỹ), công suất 530 MW có bốn tổ máy đốt than, trong đó có hai tổ máy 100 MW đã vận hành từ năm 1950, và hai tổ máy công suất 200 MW được đưa vào hoạt động vào các năm 1959 và 1960.

Nhà máy điện Huntley của NRG ở Tonawanda (bang New York) gần đó, gồm có hai tổ máy 200 MW bắt đầu vận hành từ năm 1957 và 1958. Hai tổ máy của Huntley có cùng thiết kế với các tổ máy 3 và 4 của Dunkirk. Công suất ròng của hai nhà máy này thấp hơn chút ít so với công suất ban đầu do chuyển từ việc sử dụng than bitum Eastern có hàm lượng lưu huỳnh cao sang sử dụng than Powder River Basin (PRB) có hàm lượng lưu huỳnh thấp hơn. Cả sáu tổ máy này đều gồm các lò hơi đốt tiếp tuyến và tuabin hơi GE.

Năm 1999, NRG mua của công ty Niagara Mohawk Power các nhà máy điện Dunkirk và Huntley và đã đầu tư nhiều triệu đôla để chuyển đổi sang sử dụng nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh thấp, điều chỉnh quá trình cháy, bảo trì thường xuyên để giúp cung cấp điện tin cậy với giá ổn định cho thị trường điện New York.

Trong 50 năm vận hành, các nhà máy Dunkirk và Huntley phần lớn sử dụng nhiên liệu là than bitum Eastern có nhiệt trị khoảng 13.200 Btu/lb (7.350 kcal/kg). Từ năm 2003 đến 2006, NRG đã chuyển đổi tất cả các tổ máy ở cả hai nhà máy sang sử dụng than PRB có nhiệt trị là 8.800 Btu/lb (4.900 kcal/kg). Quá trình chuyển đổi này được tiến hành từng bước, trong đó có việc pha trộn than PRB với than Eastern trong giai đoạn chuyển tiếp. Từ cuối năm 2006 đến nay, các nhà máy này chạy hoàn toàn bằng than PRB.

Nhờ chuyển đổi loại than sử dụng kết hợp với các hạng mục đầu tư khác, NRG đã cắt giảm được lượng phát thải SO2 và NOX từ các nhà máy. Phát tán bụi giảm là nhờ nâng cao hiệu suất hệ thống khử tro qua bộ lọc tĩnh điện (EPS) và than PRB có hàm lượng tro thấp hơn. Giữa thập niên 1990, các nhà máy đã lắp đặt các buồng đốt thổi không khí có dư nhiên liệu, nhờ đó giảm hơn nữa lượng phát thải NOX. Ngoài ra, các nhà máy này đã giảm phát thải NOX, bằng cách áp dụng công nghệ tiên tiến đốt than/không khí theo từng cấp và điều chỉnh liên tục hiệu quả đốt. Nhiều dự án về môi trường nữa cũng đang được tiến hành. Hệ thống lọc khô đã đưa vào hoạt động ở nhà máy Huntley vào năm 2008 và sau đó là ở nhà máy Dunkirk vào năm 2009.

Theo kế hoạch, người ta sẽ sử dụng than hoạt tính cùng với hệ thống túi lọc để cắt giảm phát thải thủy ngân. Mục tiêu tổng hợp đặt ra cho các nhà máy nhiệt điện đốt than của NRG ở New York là giảm lượng phát thải SO2 tới 87% và giảm lượng phát thải NOX tới 81%. Ngoài ra, NRG cũng có kế hoạch giảm phát thải thủy ngân trên 50% vào năm 2010 và trên 90% vào năm 2015.

Theo ông Tom Kilburn, giám đốc nhà máy Dunkirk, thì mặc dầu than PRB không phải không tương thích với hệ thống EPS hiện có, nhưng dẫu sao vẫn phải bảo trì nhà máy thường xuyên hơn. Theo kế hoạch hiện nay, nhà máy Dunkirk phải ngừng vận hành mỗi năm hai lần để bảo trì thường xuyên, trước hết là để làm sạch các bộ lọc tĩnh điện. Ông nói: “Điều đó sẽ được cải thiện khi mà chúng tôi nối các hệ thống túi lọc hiện đang được xây dựng vào”. Hệ thống túi lọc sẽ thay thế các bộ lọc tĩnh điện và giải quyết không chỉ vấn đề bụi và vấn đề khói mờ mà còn cắt giảm hơn nữa lượng phát thải SO2 và thủy ngân. Thậm chí ngay cả khi còn chưa bổ sung hệ thống túi lọc thì các nhà máy này đã không vượt quá giới hạn về phát tán bụi. Mục tiêu đặt ra là cuối cùng có thể kéo dài khoảng thời gian giữa các lần bảo trì lên 18 tháng.

 

Trong khoảng thời gian từ năm 2003 tới năm 2006, NRG đã chuyển đổi tất cả các tổ máy sang sử dụng than PRB có nhiệt trị 8.800 Btu/lb (4.900 kcal/kg).

Vận chuyển than PRB cũng khác so với loại than theo thiết kế và có thể làm nảy sinh một số thách thức. NRG đã sửa đổi qui trình vận hành và thiết kế thiết bị của toàn bộ hệ thống vận chuyển than.

Ông Kilburn nói: “Than PRB bụi hơn nhiều nên chúng tôi cần lắp đặt hệ thống khử và ngăn bụi trên toàn bộ hệ thống băng tải than”. Than PRB có nhiệt trị thấp hơn, nên phải tăng lưu lượng lên 50%, do đó cần phải cải tạo hệ thống vận chuyển than.

Ông nói: “Chúng tôi đã lắp đặt thiết bị pha trộn than để sử dụng trong giai đoạn đốt hai loại than pha trộn để việc chuyển đổi sang được an toàn”. Mục tiêu đề ra là sử dụng 100% than PRB, nên nhà máy đã thực hiện một số thay đổi trong quá trình chuyển đổi này và nghiên cứu xem PRB phản ứng như thế nào trong các lò hơi được thiết kế để đốt than Eastern.

Việc thổi muội than cũng đã thay đổi. Nhà máy đã chuyển từ việc thổi muội than bằng không khí nén sang dùng hơi nước và đã lắp đặt thêm các miệng thổi để xử lý tro than PRB. Cũng cần phải quản lý chặt chẽ hơn nhiệt độ tại cửa ra buồng đốt do các đặc tính cháy của than PRB. Kilburn cho biết: “Chúng tôi đã phải thận trọng tránh không để phát nóng quá mức các bộ phận quá nhiệt và phải điều chỉnh lại các bộ lọc tĩnh điện để xử lý thật hiệu quả vấn đề tro PRB.”

Than PRB có độ ẩm cao hơn khiến nhiệt trị của nó thấp hơn, điều này dẫn đến giảm hiệu suất lò hơi, do vậy cần phải tăng lưu lượng hệ thống máy nghiền than để có thể duy trì công suất lò hơi như hiện nay. NRG đã điều chỉnh hệ thống nghiền than để giữ cho tổng công suất nhiệt đầu vào và năng suất lò hơi càng gần càng tốt so với giá trị nguyên thuỷ. Do than PRB có khả năng tự cháy nên các phễu than đã được sửa đổi để loại bỏ các chỗ đọng than. Các đáy dốc của phễu than đã lắp đặt ra để nhiên liệu không thể đọng lại quá lâu. Các hệ thống phát hiện cháy và chống cháy cho bộ nghiền than cũng đã được lắp đặt.

Nhà máy Dunkirk cũng phát một phần nhỏ công suất sử dụng nguồn nhiên liệu sinh khối. Vào thời gian nhà máy này còn thuộc quyền sở hữu của công ty Niagara Mohawk, công ty NRG và Bộ Năng lượng đã xây dựng một dự án thí điểm đốt sinh khối từ sản phẩm gỗ lâm nghiệp cho tổ máy 1 để sản xuất từ 8 tới 10 MW. Dự án này giờ đây được khởi động lại để đánh giá hiệu quả sử dụng than PRB.

Mặc dù là một trong số các nhà máy điện cũ của NRG, nhưng Dunkirk vẫn là một nhà máy chạy nền. Ông Kilburn cho biết: “Chúng tôi có thể giảm tải một chút trong các giai đoạn giá điện thấp, nhưng nhà máy vẫn phát phụ tải đáy là chủ yếu”. Nhà máy nằm bên hồ Erie, nhưng nhiên liệu hiện vẫn được chuyển tới bằng tàu hỏa, mặc dù nhiên liệu có thể và đã từng được chuyển đến bằng sà lan.

Nhà máy Dunkirk duy trì lực lượng lao động khoảng 160 người. Kilburn cho biết: “Trong điều kiện phải vượt qua các thách thức do việc chuyển đổi nhiên liệu, chúng tôi vẫn đang nỗ lực và đang tiến gần tới nhóm 10% các đơn vị đạt hiệu quả cao nhất trong ngành điện”. Chúng tôi đã thực hiện được việc này trong lúc nhân lực bị suy giảm vì khoảng 30% lực lượng lao động đã nghỉ hưu trong vòng 5 năm qua.” Ông cho biết giờ đây đã xây dựng được lực lượng lao động tốt, có khả năng vận hành nhà máy an toàn, hiệu quả, tin cậy và có trách nhiệm với môi trường trong những năm tới.

Theo: QLNĐ số 6/2009