Chương I TỔNG QUAN TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU
1.2. Tình hình nghiên cứu và sản xuất HPT trên thế giới
1.2.1. Sản xuất và sử dụng nhiên liệu than nước ở Trung Quốc
Sự phát triển công nghệ sản xuất huyền phù than nước ở Trung Quốc đã trải qua 30 năm, chính phủ đã hỗ trợ nguồn vốn lớn cho việc phát triển kỹ thuật nâng cao công nghiệp hoá và đã đạt được những thành tựu nhất định trong lĩnh vực ứng dụng quy mô công nghiệp lớn sản xuất HPT. Rất nhiều dự án sử dụng HPT bao gồm: các nồi hơi và lò công nghiệp cho các ngành công nghiệp như là điện, than, dầu khí, sản xuất vật liệu và luyện kim đã được xây dựng. Đến cuối năm 2005, sản lượng nhiên liệu HPT sản xuất trong cả nước đạt khoảng 11 triệu tấn/năm. Trong đó đốt tiêu thụ khoảng 6,5 triệu tấn/năm. đã sản xuất và ứng dụng HPT khí hoá khoảng 4,5 triệu tấn/năm. Nhà máy sản xuất HPT có công suất lớn nhất 1,5 triệu tấn/năm với 3 dây chuyền, mỗi dây chuyền công suất 500.000 tấn/năm. Nồi hơi tiêu thụ HPT lớn nhất trong nhà máy nhiệt điện là 670 t/h (tương ứng với máy phát điện công suất 200 MW). Nhiều dự án sử dụng HPT cho nồi hơi công nghiệp với công suất tiêu thụ 20 t/h, 35 t/h, 3 MW và 7 MW, các lò công nghiệp và các nồi hơi công suất nhỏ 1 – 10 t/h, và các lò luyện thép đã được xây dựng thành công. Ngoài ra còn nhiều các dự án HPT vẫn đang tiếp tục được xây dựng.
Những dự án tiêu biểu được Chính phủ Trung Quốc Tài trợ có thể kể tới như sau:
1) Dự án đốt HPT lò hơi 220 t/h của dây chuyền 3 nhà máy hoá dầu Yến Sơn Bắc Kinh (Beijing Yanshan)
Được Trung Quốc thiết kế và xây dựng độc lập, dự án đốt HPT ở lò hơi 220 t/h dây chuyền 3 của nhà máy hoá dầu Yến Sơn Bắc Kinh (Beijing Yanshan) có khả năng đốt HPT hoàn toàn, hoặc đốt lẫn dầu, hoặc đốt dầu hoàn toàn.
Viện KHCN mỏ - Vinacomin - 33 -
Dự án được hoàn thiện và đi vào hoạt động từ ngày 09/03/2000, nồi hơi mới có công suất 220 t/h. Toàn bộ hệ thống được vận hành bình thường và liên tục, bảo dưỡng định kỳ 1 lần/năm. Hiệu suất nhiệt của nồi hơi đạt 90,76%, trong khi hiệu suất cháy là 99,52%. Hàm lượng cacbon trong tro xỉ 5%, hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu tận dụng phế thải cho sản xuất vật liệu xây dưng. Lò hơi được trang bị thiết bị khử lưu huỳnh và NOX thoả mãn yêu cầu của các tiêu chuẩn xả thải bảo vệ môi trường Bắc Kinh.
Dự án đã tiêu thụ 1.398.000 tấn HPT trong hơn 6 năm, tương ứng với sự thay thế 622.100 tấn dầu, tiết kiệm chi phí trực tiếp của toàn bộ nhiên liệu 615,93 triệu ND tệ. Tình hình tiêu thụ HPT và lợi ích kinh tế được thể hiện trong bảng 1.5
Bảng 1.5: Tình hình tiêu thụ HPT và lợi ích kinh tế
Các chỉ tiêu 2000 2001~2
003 2004 2005 1-
7/2006 Tổng
Hơi nước (103 tấn) 794,6 4277,7 1619,6 1676,5 1050,3 9418,7
HPT tiêu thụ (103 tấn) 725 620 245,9 276,7 182,9 1398
Giá dầu MZ (ND tệ/tấn) 1248 1330 1495 2850 2850
Giá HPT (ND tệ/tấn) 320 320 390,87 482 482
Tỷ lệ thay thế HPT cho dầu 2,2 2,25 2,25 2,25 2,25
Dầu tương ứng (103 tấn) 32,95 275,55 109,3 123 81,3 622,1
Tiết kiệm chi phí (Triệu ND
tệ) 17,92 169,99 67,29 217,18 143,55 615,93
Nhiều năm hoạt động thực tế cho thấy:
(1) HPT là nhiên liệu tốt cho các lò hơi lớn, nó bảo đảm lò hơi vận hành ổn định trong thời gian dài (thời gian vận hành dài nhất là 7280 giờ), hiệu suất cháy cao hơn 98%, nó có thể được điều chỉnh dễ dàng, có thể cháy ổn định ở tải thấp (40% tải), công nghệ đốt HPT trong các nồi hơi lớn là ổn định, đáng tin cậy.
(2) Lò hơi 220 t/h của nhà máy hoá dầu Yến Sơn Bắc Kinh sử dụng HPT sản xuất từ 4 nhà máy sản xuất HPT. Qua sự vận hành thực tế đã chứng minh rằng HPT có thể vận chuyển được bằng téc tàu hoả, xe tải hoặc qua đường
Viện KHCN mỏ - Vinacomin - 34 -
ống, không xảy ra hiện tượng lắng hay tắc trong quá trình vận chuyển, HPT có thể được giữ ổn định trong 1 tháng mà không bị lắng.
(3) Lò hơi đốt HPT có phụ gia khử lưu huỳnh nên hàm lượng SO2 và bụi trong khí thải được khống chế tương ứng dưới 100 mg/Nm3 và 30 mg/Nm3 thoả mãn yêu cầu của các tiêu chuẩn xả thải bảo vệ môi trường Bắc Kinh.
(4) Do hàm lượng cacbon thấp, tro bay và xỉ than thải ra trong quá trình đốt HPT được tận dụng triệt để không bị thải ra môi trường. Toàn bộ xỉ than được tận dụng để sản xuất gạch xây dựng, tro bay được sử dụng làm phụ gia xi măng.
(5) Sản xuất an toàn và tin cậy: HPT chứa khoảng 30% nước và nó là nhiên liệu lỏng không tự bắt cháy, được vận chuyển ở nhiệt độ môi trường và luôn trong điều kiện kín khí trong quá trình bảo quản cũng như vận chuyển nên rất an toàn về cháy nổ, không bụi so với sử dụng dầu và than cám.
(6) Đạt được những lợi ích kinh tế: Theo tính toán trên cơ sở giá của dầu và HPT theo thị trường, nhà máy đã tiết kiệm chi phí trực tiếp cho nhiên liệu tổng cộng là 615,93 triệu ND tệ trong hơn 6 năm. Hơn nữa, đã thay thế 622100 tấn dầu nặng. Theo đó, 500 ND tệ có thể tiết kiệm được từ 1 tấn dầu nặng, nhà máy đã thêm vào lợi nhuận tổng cộng 926,98 triệu ND tệ, vốn đầu tư được thu hồi trong vòng chưa đến 2 năm.
2) Nhà máy sản xuất HPT Bayi ở Tảo Trang (Zaozhuang), tỉnh Sơn Đông (Shandong)
Cùng với mỏ khai thác than, nhà máy sản xuất HPT Bayi ở Tảo Trang được xây dựng với công suất 600.000 tấn/năm. Dây chuyền sản xuất đầu tiên có công suất 200.000 tấn/năm được xây dựng và đi vào hoạt động từ năm 1990.
Đây là một trong những nhà máy được xây dựng và sản xuất HPT đầu tiên ở Trung Quốc, nó liên tục được cải tiến trong quá trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm sau nhiều năm hoạt động và đã đạt được lợi ích kinh tế rất lớn, đồng thời giành được nhiều giải thưởng về thành tựu khoa học quốc gia.
Nhà máy sử dụng bùn than tuyển là nguyên liệu chính để sản xuất HPT.
Sản phẩm được sử dụng cho tổng cộng 58 nhà máy gồm các lò hơi, lò công nghiệp hoá chất, lò sấy ... thuộc các ngành công nghiệp như nhiệt điện, hoá dầu, luyện kim, gốm sứ và các ngành công nghiệp khác ở các tỉnh Sơn Đông, Chiết
Viện KHCN mỏ - Vinacomin - 35 -
Giang (Zhejiang) và Giang Tô (Jiangsu). Mặt khác, nhà máy cũng kết hợp sử dụng một lò hơi 130 t/h cho máy phát điện, như một trung tâm lớn trình diễn, đào tạo về sử dụng HPT trong lò hơi để phát điện. Nhà máy đã đạt được những thành tựu to lớn về kinh tế và môi trường.
Lợi ích chủ yếu của nhà máy sản suất HPT được nhìn nhận ở 3 mặt:
(1) HPT được sản xuất từ nguyên liệu chính là bùn than tuyển, có độ ẩm cao, giá rẻ và thậm chí là khó bán ra ngoài thị trường nhưng lại là nguyên liệu tối ưu cho sản xuất HPT, góp phần giảm đáng kể chi phí đầu tư cho nguyên liệu sản xuất HPT.
(2) Bùn than được đồng nhất và đưa qua thiết bị tuyển lọc trước khi trở thành nguyên liệu sản xuất HPT. Bùn than lọc tuyển được cải thiện chất lượng để giảm độ ẩm và hàm lượng tro, và tăng giá bán.
(3) Lợi nhuận của 1 tấn HPT trong khoảng 40 – 80 RMB nhân dân tệ tuỳ thuộc vào giá bán khác nhau.
(4) Thời gian thu hồi vốn trong vòng khoảng 3 năm.
Hướng phát triển chính tiếp theo công nghệ nhiên liệu than nước ở Trung Quốc như sau:
* Giảm chi phí sản xuất và tăng hiệu quả kinh tế của HPT.
* Tăng cường sử dụng than tuyển nổi để sản xuất HPT có độ tro thấp.
* Tiếp tục phổ biến HPT sản xuất từ than tuyển nổi và bùn than.
* Tăng cường công nghệ đốt, đảm bảo hiệu quả, ổn định cháy, giảm thiểu các chất độc hại ra ngoài (SO2, NOx, bụi...).
Bảng 1.6: Các nhà máy sản xuất HPT ở Trung Quốc Nhà máy Công suất,
103 t/năm
Công nghệ và thiết bị sử dụng
Tính chất HPT
Năm sản xuất
50 (thời kỳ 1)
Sản xuất HPT độ đậm đặc cao từ than tuyển nổi, 4 máy
nghiền ZM1200 1990
Nhà máy ở thành phố
Vain 200
(thời kỳ 2)
Sản xuất HPT độ đậm đặc cao từ than tuyển nổi, 1 máy
nghiền bi và 5 máy nghiền ZM 2800
Độ đậm đặc 67 ±1%, độ nhớt 1±0,2Pa-c, Cỡ hạt
trung bình nhỏ hơn 50àm, độ tro 9%, nhiệt
trị thấp 20,0 Mj/kg 1998
Viện KHCN mỏ - Vinacomin - 36 - Nhà máy ở
thành phố
Yanri 200 Sản xuất HPT độ đậm đặc trung bình và cao từ than tuyển, 2 máy nghiền bi
Độ đậm đặc 70 ± 2%, độ nhớt 1Pa-c, Cỡ hạt 0- 0,74mm, 80±5%, độ tro 6%,
nhiệt trị thấp 20,0 Mj/kg
1992
Nhà máy ở thành phố Bắc Kinh
250
Sản xuất HPT độ đậm đặc trung bình sử dụng thiết bị lọc và quấy 1 lượng HPT; 4 máy nghiền bi SRR 2,1x 3,6
Độ đậm đặc >65%, độ nhớt <1Pa-c, Cỡ hạt lớn
nhất 300àm cỡ trung bỡnh < 55àm
1993
Bảng 1.7: Tính chất của HPT ở Trung Quốc như sau:
Nồng độ than ( CT ,%) 68-70
Nhiệt lượng, Max (kcal/kg) 5000-5200 Nhiệt lượng, Min (kcal/kg) 4600-4800 Độ nhớt động lực (cP) 1000
Tỷ trọng (g/cm3) 1,25
Độ tro (%) 6,0 – 10,0
Hàm lượng S (%) 0.2
Bảng 1.8: Sự phân bố các cấp hạt trong HPT nồng độ cao Kớch thước hạt lớn nhất 150-500 àm Kớch thước hạt trung bỡnh 10-20 àm
Kớch thước hạt ≤ 74 àm ≥ 80%
Hạt cỡ vài àm và nhỏ hơn ≈ 10%