Dự thảo tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học môi trường: Nghiên cứu phát thải thủy ngân tại một số nhà máy nhiệt điện đốt than ở Việt Nam

Chia sẻ: Acacia2510 _Acacia2510 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận án là xác định đươc̣ hiện trạng thủy ngân trong than nguyên liệu của một số các NMNĐ đốt than của Việt Nam hiện nay. Đánh giá đươc̣ sựphân bố của thủy ngân trong các pha rắn, lỏng, khí trong quá trình đốt nhiên liêụ than của môṭ số nhà máy nhiêṭ điêṇ. Đề xuất một số giải pháp quản lý thủy ngân trong các NMNĐ đốt than của Việt Nam.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Dự thảo tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học môi trường: Nghiên cứu phát thải thủy ngân tại một số nhà máy nhiệt điện đốt than ở Việt Nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Đào Thị Hiền NGHIÊN CỨU PHÁT THẢI THỦY NGÂN TẠI MỘT SỐ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Khoa học Môi trƣờng Mã số: 9440301.01 DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG Hà Nội – 2020
Công trình được hoàn thành tại: Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội. Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Mạnh Khải. Phản biện 1:................................................... Phản biện 2: ................................................... Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Quốc gia chấm luận án Tiến sĩ họp tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Vào hồi..... giờ..... phút, ngày......tháng năm 20 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam; - Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Nhiều thảm họa môi trường liên quan đến độc tính của thủy ngân đã được các nhà khoa học, các nhà quản lý về môi trường phát hiện trong đó điển hình là vụ nhiễm độc thủy ngân tại vịnh Minamata, Nhật Bản. Di chứng, hậu quả của vụ nhiễm độc thủy ngân này đối với con người nặng nề đến mức các hội chứng bệnh lý của người dân nhiễm độc thủy ngân mắc phải tại đây được các nhà nghiên cứu gọi tên là hội chứng Minamata nhằm ghi lại dấu ấn "đen tối" trong lịch sử con người do ảnh hưởng của thủy ngân gây ra. Thủy ngân được phát thải vào môi trường một phần do các quá trình diễn ra trong tự nhiên (cháy rừng,...) nhưng phần nhiều là do các hoạt động nhân sinh, đặc biệt là hoạt động đốt nhiên liệu hóa thạch (sản xuất điện, xi măng, thép...). Với vai trò là một nguồn thải lớn, việc nghiên cứu đặc điểm tồn tại, sự chuyển hóa cũng như phát thải thủy ngân trong quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch của các nhà máy nhiệt điện (NMNĐ) đã được nhiều tổ chức trên thế giới nghiên cứu, công bố nhưng chủ yếu đưa ra các số liệu phân tích đối với than bitum, á bitum (đặc tính lý - hóa khác hẳn than antraxit). Tài liệu đề cập đến hàm lượng thủy ngân trong than antraxit cũng như phát thải thủy ngân từ các NMNĐ đốt than antraxit (loại than đặc trưng đang khai thác, sử dụng phổ biến tại Việt Nam) rất hiếm. Việt Nam mới gia nhập công ước Minamata về thủy ngân (ký kết ngày 11/10/2013, phê chuẩn ngày 23/06/2017). Theo lộ trình áp dụng các điều khoản của công ước, một trong những nội dung Việt Nam cần thực hiện trước tiên là điều tra quốc gia về hiện trạng sử dụng, phát thải thủy ngân, hướng tới kiểm soát phát thải. Số liệu kiểm kê thủy ngân quốc gia năm 2015 phản ánh lĩnh vực sử dụng năng lượng hóa thạch chiếm 13,3% tổng lượng thủy ngân phát thải. Vì vậy, việc nghiên cứu hàm lượng thủy ngân trong than antraxit sử 1
dụng cho các NMNĐ đốt than của Việt Nam, khả năng phát thải thủy ngân từ hoạt động của các NMNĐ là hết sức cần thiết. Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn nêu trên, đề tài: “Nghiên cứu phát thải thủy ngân tại một số nhà máy nhiệt điện đốt than ở Việt Nam” được thực hiện nhằm mục đích bước đầu xác định hiện trạng thủy ngân trong than nguyên liệu, mức độ phát thải thủy ngân từ các NMNĐ đốt than, từ đó đưa ra biện pháp quản lý, kiểm soát, giảm phát thải phù hợp. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Xác định đươ ̣c hiện trạng thủy ngân trong than nguyên liệu của một số các NMNĐ đốt than của Việt Nam hiện nay. - Đánh giá đươ ̣c sự phân bố của thủy ngân trong các pha rắn, lỏng, khí trong quá trình đố t nhiên liê ̣u than của mô ̣t số nhà máy nhiê ̣t điê ̣n. - Đề xuất một số giải pháp quản lý thủy ngân trong các NMNĐ đốt than của Việt Nam. 3. Phạm vi nghiên cứu Việc lấy mẫu, phân tích thành phần thủy ngân trong nguyên liệu đầu vào, các sản phẩm đầu ra của quá trình đốt than nhiên liệu được tiến hành tại 16 nhà máy trong tổng số 24 NMNĐ đốt than đang vận hành hiện nay của Việt Nam. Các NMNĐ đốt than được lựa chọn nghiên cứu đại diện cho cả 02 loại công nghệ lò hơi phổ biến hiện nay (CFB và PC); sử dụng các nguồn than trong nước cũng như nhập khẩu; không phân biệt vị trí địa lý (từ miền Bắc, miền Trung đến miền Nam); bao gồm cả các nhà máy điện cũ lẫn các nhà máy mới đưa vào vận hành; từ các nhà máy có hệ thống xử lý khí thải chỉ lắp đặt thiết bị lọc bụi (ESP) đến những nhà máy có hệ thống xử lý khí thải tương đối đầy đủ (lắng tĩnh điện, khử khí SOx và NOx). Các so sánh, đánh giá, xác định mối tương quan, dự báo phát thải thủy ngân cũng thực hiện trong phạm vi 16 NMNĐ này. 2
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài nghiên cứu Luận án cung cấp một tập hợp dữ liệu tương đối đầy đủ, chi tiết về kết quả phân tích thủy ngân tại các NMNĐ đốt than (từ nguyên liệu đầu vào: than nhiên liệu, đá vôi/nước biển dùng để khử SOx trong khí thải đến các sản phẩm cháy đầu ra: tro, xỉ, thạch cao, bụi, khí thải, nước thải hệ thống khử SOx) đồng thời so sánh, tìm mối tương quan. 4.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài nghiên cứu - Thông qua kết quả phân tích, đánh giá hàm lượng thủy ngân nhận diện được loại chất thải tập trung nhiều thủy ngân, loại nguyên liệu chứa nhiều thủy ngân để đề xuất biện pháp xử lý, kiểm soát và giảm thiểu thủy ngân một cách tập trung, phù hợp, hiệu quả. - Việc bước đầu xác định hàm lượng thủy ngân trong bụi, nồng độ thủy ngân trong khí thải của một số NMNĐ nghiên cứu sẽ cung cấp một phần căn cứ tham khảo khi xây dựng, hiệu chuẩn quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp nhiệt điện (trường hợp đề cập đến thống số thủy ngân). 5. Những đóng góp mới của đề tài - Cung cấp số liệu phân tích thủy ngân trong than antraxit (loại than khai thác, sử dụng phổ biến tại Việt Nam) trong khi các nghiên cứu trên thế giới chủ yếu công bố hàm lượng thủy ngân trong than bitum và á bitum; các nghiên cứu khác tại Việt Nam mới chỉ tiến hành trong phạm vi nhỏ, tại một vài nhà máy cụ thể. - Xác định đươ ̣c sự phân bố của thủy ngân trong các pha rắn, lỏng, khí trong quá trình đố t nhiên liê ̣u than của mô ̣t số NMNĐ. - Nghiên cứu sự phát thải thủy ngân (dạng PBM) thông qua bụi TSP theo dòng khói thải vào khí quyển từ NMNĐ. Từ trước đến nay, việc nghiên cứu sự phát thải tại các NMNĐ của Việt Nam mới chỉ tập trung vào các chất ô nhiễm: bụi, khí SO x , NOx. 3
Chƣơng 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Phần Tổng quan tài liệu luận án đã đánh giá khái quát các nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước về thành phần thủy ngân trong than cũng như các sản phẩm cháy; sự chuyển hóa thủy ngân trong quá trình đốt than tại buồng lửa, các yếu tố ảnh hưởng đến sự chuyển hóa thủy ngân khi than cháy, dòng khói di chuyển từ buồng lửa qua các thiết bị xử lý bụi, khí thải và thải ra môi trường. Luận án cũng đánh giá tổng quát những nghiên cứu liên quan đến cơ chế phát thải thủy ngân từ các hoạt động diễn ra trong tự nhiên đến các hoạt động nhân sinh đặc biệt tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch, tìm hiểu chi tiết các dạng tồn tại của thủy ngân trong những môi trường khác nhau làm căn cứ lý giải sự chuyển hóa thủy ngân trong điều kiện xuất hiện các chất oxy hóa, nhiệt độ thay đổi lớn (cao nhất đạt khoảng 1.200o C, giảm dần còn 80-50o C tại ống khói trước khi thải ra môi trường) dẫn đến thay đổi phân bố thủy ngân trong các sản phẩm cháy của NMNĐ. Liên quan quá trình đốt than của NMNĐ, luận án cũng xem xét các điều kiện, yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đốt cháy nhiên liệu trong NMNĐ, các công nghệ lò hơi và phân loại thông số hơi hiện tại, nguyên lý làm việc của lò hơi, nguyên lý cháy để rõ hơn quá trình chuyển hóa thủy ngân khi đốt than. Phần tổng quan luận án cũng làm rõ một số khái niệm, thuật ngữ, các phản ứng hóa học cơ bản, những nguyên lý và định luật nhằm hiểu được bản chất quá trình đốt cháy than nhiên liệu sản xuất điện; quá trình chuyển hóa năng lượng; sự hình thành, các dạng tồn tại của thủy ngân trong các sản phẩm cháy, dòng khói của NMNĐ. Chƣơng 2 ĐỐI TƢỢNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu 4
- Thủy ngân trong nguyên liệu đầu vào (than, đá vôi, nước biển cấp cho hệ thống SWFGD) và các sản phẩm cháy đầu ra (xỉ, tro, thạch cao, nước thải hệ thống SWFGD, bụi, khí thải) tại mỗi NMNĐ được lựa chọn nghiên cứu; thủy ngân (PBM) trong bụi TSP phát thải từ ống khói (thí điểm NMNĐ B1) vào môi trường không khí. - 16 NMNĐ đốt than ở Việt Nam (D, N, P, B, P1-2, B, S1, D1, Ng, Đ, K, A, T2, T4, H3, F) được lựa chọn nghiên cứu thủy ngân. Trong số 16 NMNĐ này: 06 NM sử dụng công nghệ lò CFB, 10 NM sử dụng công nghệ lò PC; 10 NM ở miền Bắc, 04 NM ở miền Trung, 02 NM ở miền Nam (Hình 2.2); 04 NM sử dụng than nhập khẩu, 12 NM sử dụng than nội địa; 01 NM chỉ lắp đặt duy nhất thiết bị khử bụi (ESP); 06 NM lắp đặt thiết bị khử bụi (ESP), tích hợp giải pháp khử SOx ; NOx trong khói thải trong công nghệ lò CFB, 06 NM có thiết bị khử bụi (ESP) và khử SO x trong khói thải bằng đá vôi, 03 NM có thiết bị khử bụi (ESP), khử SO x trong khói thải bằng nước biển, khử NOx trong khói thải bằng chất xúc tác (SCR). Nhập khẩu – Trung Quốc 10 NMNĐ than phía Bắc được nghiên cứu 02 NMNĐ than mi ền Trung được nghiên cứu Nhà máy thủy đi ện Nhập khẩu - Lào 02 NMNĐ than Nam Trung Bộ được nghiên cứu Xuất khẩu - 02 số NMNĐ than Campuchia miền Nam được nghiên cứu Hình 2.2. Bản đồ phân bố các NMNĐ đốt than đƣợc nghiên cứu 5
2.2. Nội dung nghiên cứu Luận án dự kiến thực hiện 03 nội dung: 1. Đánh giá kết quả phân tích hàm lượng thủy ngân trong các nguyên liệu đầu vào tham gia quá trình biến hóa năng của than nhiên liệu thành nhiệt năng các NMNĐ đốt than được nghiên cứu. Bước đầu lượng hóa thủy ngân đầu vào để sản xuất điện của các NMNĐ nghiên cứu thông qua lượng than tiêu thụ, hàm lượng thủy ngân trong than nhiên liệu mỗi nhà máy. 2. Đánh giá, tìm mối tương quan giữa các kết quả phân tích hàm lượng thủy ngân trong các loại chất thải (rắn/khí/lỏng) sau khi đốt than nhiên liệu của NMNĐ; bước đầu tìm hiểu sự phát thải thủy ngân dạng PBM thông qua bụi theo dòng khói thải vào khí quyển từ NMNĐ đốt than. 3. Rà soát các giải pháp quản lý thủy ngân trong các NMNĐ đốt than đã và đang áp dụng hiện nay trên thế giới, khả năng áp dụng đối với Việt Nam để đưa ra đề xuất phù hợp. 2.3. Phƣơng pháp ngiên cứu - Các phương pháp lấy mẫu, phân tích hàm lượng thủy ngân: (1) Lấy mẫu than nguyên liệu theo phương pháp TCVN 1693:2008 ISO 18283:2006; (2) Lấy mẫu đá vôi và thạch cao theo phương pháp TCVN 9466:2012 ASTM D6009-12; (3) Phân tích hàm lượng thủy ngân trong mẫu rắn (than nhiên liệu, đá vôi, thạch cao) theo phương pháp EPA 1311:2007&SMEWW 3125:2012; (4) Lấy mẫu nước biển đầu vào và đầu ra hệ thống SWFGD theo phương pháp TCVN 6663- 1:2011 ISO 5667-1:2006; (5) Phân tích nồng độ thủy ngân trong mẫu nước theo phương pháp EPA 200.8 (SMEWW 3112B:2012); (6) Lấy mẫu bụi và khí thải tại ống khói NMNĐ theo phương pháp EPA Method 29; (7) Phân tích thủy ngân trong mẫu bụi và khí thải theo phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử hơi lạnh (CVAAS). 6
- Để dự báo vị trí và giá trị nồng độ thủy ngân dạng PBM đạt cực đại (theo bụi TSP), luận án sử dụng phương pháp mô hình. Mô hình được sử dụng trong luận án là mô hình AERMOD, trường hợp dự báo thí điểm là NMNĐ B1 do có những yếu tố đảm bảo tính đại diện cho nghiên cứu (sử dụng công nghệ lò PC, thông số hơi dưới tới hạn - loại công nghệ phổ biến áp dụng trong các NMNĐ đốt than ở Việt Nam hiện nay; sử dụng than nội địa; vận hành thương mại ổn định - khoảng 10 năm). Phạm vi luận án cũng chỉ dừng lại ở mức nghiên cứu thí điểm phát thải thủy ngân (PBM theo bụi TSP) và (GEM, GOM, PBM) cho 01 nguồn thải độc lập (không tính tác động tích lũy và cộng gộp với các nguồn thải công nghiệp khác) nhằm bước đầu xem xét phát thải thủy ngân từ một nguồn thải dạng điểm. - Phương pháp thu thập, kế thừa tài liệu, các số liệu, báo cáo, bài báo, kết quả nghiên cứu liên quan đến hiện trạng phát triển ngành điện nói chung, lĩnh vực nhiệt điện nói riêng, tình hình tiêu thụ than nhiên liệu, đặc tính than nhiên liệu cũng như khu vực Quảng Ninh nhằm phục vụ nghiên cứu tính toán thí điểm phát thải của NMNĐ B1 cũng như ước tính lượng thủy ngân đầu vào cho các NMNĐ nghiên cứu. Các thông tin, số liệu, báo cáo chuyên ngành khác cũng được thu thập, xử lý, tổng hợp làm nguồn dữ liệu đầu vào cho các đánh giá, phân tích nêu trong luận án. - Luận án cũng sử dụng phương pháp xử lý thống kê đối với số liệu phân tích hàm lượng thủy ngân, đánh giá và xây dựng mối tương quan giữa các thông số để tìm và đưa ra các quy luật, phục vụ nhận định của luận án. Chƣơng 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Hiện trạng thủy ngân trong nguyên liệu đầu vào các NMNĐ đốt than nghiên cứu 3.1.1. Hàm lượng thủy ngân trong than nguyên liệu 7
+ Hàm lượng Clo trong than: Clo là một trong những yếu tố quan trọng thúc đẩy quá trình oxy hóa thủy ngân sau khi than bị đốt cháy tại buồng lửa (Hgo dạng hơi đã được giải phóng). Hàm lượng clo càng cao, quá trình oxy hóa thủy ngân (Hgo ) càng mạnh để tạo thành thủy ngân dạng oxy hóa (Hg+, Hg2+); gián tiếp khiến thủy ngân chuyển lại từ thể khí sang thể rắn. Vì vậy, tuy clo không trực tiếp quyết định lượng thủy ngân đầu vào, đầu ra quá trình đốt cháy than sản xuất điện của NMNĐ nhưng góp phần quyết định tỷ lệ thủy ngân phân bố trong các dạng tồn tại khác nhau; loại sản phẩm/chất thải có khả năng chứa thủy ngân cần tập trung quản lý, xử lý. Ở Việt Nam, hàm lượng clo trong than chưa được quan tâm phân tích. Một số NMNĐ sử dụng than nhập khẩu có giá trị Chlorine (DAF)~0,034%; Clorine (arb)~0,022-0,024% (mức trung bình so với thế giới: than đá khoảng 340±40ppm; than nâu khoảng 120±20ppm [43]). + Hàm lượng thủy ngân trong than: Bảng 3.1. Hàm lƣợng thủy ngân trong than nhiên liệu các NMNĐ nghiên cứu Thời điểm Vị trí lấy Hàm lƣợng thủy ngân TT NMNĐ lấy mẫu mẫu (mg/kg) 03/11/2017 0,20 1 D TM 01 08/10/2018 0,23 2 19/09/2016 Ng TM 01 0,14 3 02/11/2017 Đ TM 01 0,13 22/09/2016 0,82 4 B1 TM 01 06/10/2018 0,987 25/10/2016 0,67 5 D1 TM 01 05/10/2018 0,68 6 26/10/2017 K TM 02 0,52 7 27/10/2016 N TM 03 0,12 8 25/10/2017 P TM 01 0,09 9 24/10/2017 P1-2 TM 03 0,06 10 10/10/2017 B TM 03 0,11 11 16/11/2017 S1 TM 03 0,07 8
Thời điểm Vị trí lấy Hàm lƣợng thủy ngân TT NMNĐ lấy mẫu mẫu (mg/kg) 12 17/11/2017 A1 0,12 14/07/2017 0,09 13 T2 TM 01 12/10/2018 0,07 14 11/10/2018 T4 - 0,059 15 12/07/2017 F TM VN2 0,10 16 17/07/2017 H3 TM 02 0,05 + Hàm lượng thủy ngân trong than các NMNĐ của Việt Nam được khảo sát dao động ở mức từ 0,1-0,987mg/kg (các nghiên cứu trên thế giới chỉ ra khoảng giá trị: 0,01-13mg/ kg, dải hẹp: 0,03-0,3mg/kg [20;12; 44; 33]). Than nhập khẩu có hàm lượng thủy ngân thấp; các NMNĐ s ử dụng công nghệ PC thường than đầu vào có hàm lượng thủy ngân thấp và tương đối đồng đều (trừ nhà máy B1). mg/kg CFB PC Hình 3.2. Mối tƣơng quan hàm lƣợng thủy ngân trong than nhiên liệu giữa các NMNĐ dùng công nghệ PC vàCFB 3.1.2. Hàm lượng thủy ngân trong đá vôi + 10/16 NMNĐ được nghiên cứu ngoài than nhiên liệu còn sử dụng đá vôi (phun trực tiếp vào lò CFB hoặc cấp cho hệ thống FGD) để khử lưu huỳnh trong khói thải. + Hàm lượng thủy ngân trong đá vôi sử dụng cho các NMNĐ đốt than nghiên cứu dao động từ 0,008-0,018mg/kg. 9
Bảng 3.2. Hàm lƣợng thủy ngân trong đá vôi NMNĐ nghiên cứu Vị trí lấy Hàm lƣợng TT Thời điểm lấy mẫu NMNĐ mẫu thủy ngân (mg/kg) 1 03/11/2017 D TM 01 0,015 2 19/09/2016 Ng TM 01 0,018 3 02/11/2017 Đ TM 01 0,013 4 22/09/2016 B1 TM 01 0,01 5 25/10/2016 D1 TM 01 0,009 6 26/10/2017 K TM 02 0,014 7 27/10/2016 N TM 03 0,01 8 25/10/2017 P TM 01 0,01 9 24/10/2017 P1-2 TM 03 0,008 10 16/11/2017 S1 TM 03 0,012 3.1.3. Hàm lượng thủy ngân nước biển đầu vào hệ thống SWFGD Ngoài sử dụng đá vôi để khử lưu huỳnh trong khói, một số NMNĐ đốt than áp dụng công nghệ khử lưu huỳnh bằng nước biển (pH nước biển dao động trong khoảng 6,8-7). Kết quả phân tích (giới hạn phát hiện: 01ppm) không phát hiện thủy ngân trong mẫu nước biển đầu vào hệ thống SWFGD tại 03/16 nhà máy được khảo sát. 3.2. Ƣớc tính lƣợng thủy ngân từ than khi sản xuất điện Với hàm lượng thủy ngân trung bình trong than nguyên liệu là 0,215 mg/kg, lượng thủy ngân đầu vào để sản xuất ra 01kWh điện (tính trung bình cho các NMNĐ đốt than được nghiên cứu) bước đầu xác định là 0,109mg (bảng 3.6). Bảng 3.6. Ƣớc tính lƣợng thủy ngân đầu vào khi sản xuất 01kWh điện dựa trên lƣợng than tiêu thụ (năm 2020) phƣơng án cao Hàm lƣợng Sản lƣợng Lƣợng Hg thủy ngân Lƣợng than Lƣợng Hg điện sản đầu vào/ TT trong than tiêu thụ đầu vào xuất 01kWh NMNĐ (mg/kg) (tr.tấn/năm) (kg/năm) (tr.kWh) (mg/kWh) 1 B 0,903 1,76 1.589,28 3.955,95 0,402 2 D1 0,675 3,23 2.180,25 6.523,36 0,334 3 K 0,52 1,71 889,2 2.883,11 0,308 4 D 0,215 0,39 83,85 664,24 0,126 10
Hàm lƣợng Sản lƣợng Lƣợng Hg thủy ngân Lƣợng than Lƣợng Hg điện sản đầu vào/ TT trong than tiêu thụ đầu vào xuất 01kWh NMNĐ (mg/kg) (tr.tấn/năm) (kg/năm) (tr.kWh) (mg/kWh) 5 Ng 0,14 0,39 54,6 732,74 0,075 6 Đ 0,13 0,83 107,9 1424,6 0,076 7 A2 0,12 3,37 404,4 7.866,21 0,051 8 N 0,12 3,64 436,8 7.863,32 0,056 9 B 0,11 0,1 11 136,63 0,081 10 F 0,1 0,95 95 2.229,97 0,043 11 P 0,09 2,28 205,2 4.409.34 0,047 12 T2 0,08 4,07 325,6 7.999,49 0,041 13 S1 0,07 1,49 104,3 3.365,35 0,031 14 P1-2 0,06 3,52 211,2 7.747,72 0,027 15 T4 0,059 4.2 247,8 8115,7 0,031 16 H3 0,05 3,86 193 8.105,23 0,024 Trung bình 0,215 0,109 3.3. Xác định thủy ngân trong chất thải sau quá trình đốt than nhiên liệu cuả NMNĐ. 3.3.1. Hàm lượng thủy ngân trong thành phần các chất thải 3.3.1.1. Hàm lượng thủy ngân trong thạch cao Kết quả phân tích hàm lượng thủy ngân trong thạch cao của 04 NMNĐ có lắp thiết bị FGD độc lập (có sản phẩm thạch cao) dao động trong khoảng từ 0,08-0,3mg/kg, cao hơn ngưỡng thủy ngân trong thạch cao tự nhiên (0,005 - 0,08mg/kg); thấp hơn ngưỡng thủy ngân trong thạch cao nhân tạo (0,03 - 1,3mg/kg) [44]. 3.3.1.2. Hàm lượng thủy ngân trong xỉ đáy lò + Hàm lượng thủy ngân trong xỉ đáy lò các NMNĐ đốt than của Việt Nam thuộc phạm vi nghiên cứu dao động trong khoảng từ 0,02 - 0,68 mg/kg. + Để xem xét mức độ tồn tại của thủy ngân trong xỉ sau khi than bị đốt cháy, luận án đã quy đổi hàm lượng thủy ngân trong xỉ theo lượng xỉ được tạo thành khi đốt cháy 01kg than nhiên liệu, so 11
sánh với hàm lượng thủy ngân trong than để tìm mối tương quan (bảng 3.9). Bảng 3.9. Tỷ lệ hàm lƣợng thủy ngân trong xỉ quy đổi và hàm lƣợng thủy ngân trong than nhiên liệu các NMNĐ nghiên cứu Hàm lƣợng Hàm lƣợng Hàm lƣợng Tỷ lệ Vị trí Hg trong Hg trong xỉ Hg trong xỉ (%) TT NM lấy mẫu than (mg/kg xỉ) quy đổi (mg/kg) (mg/kg than) 1 D TM 01 0,215 0,16 0,014 6,7 2 Ng TM 01 0,14 0,07 0,006 4,5 3 Đ TM 01 0,13 0,10 0,009 6,92 4 B1 TM 01 0,904 0,679 0,061 6,76 5 D1 TM 01 0,675 0,32 0,029 4,27 6 Kh TM 01 0,52 0,28 0,025 4,85 7 N TM 03 0,12 0,03 0,003 2,25 8 P TM 01 0,09 0,04 0,004 4 9 P1-2 TM 03 0,06 0,02 0,002 3 10 B TM 03 0,11 0,09 0,008 7,36 11 S1 TM 03 0,07 0,02 0,002 2,57 12 A1 0,12 0,08 0,007 6 13 T2 TM 01 0,08 0,02 0,002 2,25 14 T4 - 0,059 0,02 0,002 3,05 15 F TM VN2 0,10 0,05 0,005 4,5 16 D3 TM 02 0,05 0,02 0,002 3,6 + Về mặt lý thuyết, tối đa 90% (70 - 80%) thủy ngân trong than sẽ bốc hơi trong quá trình cháy (chuyển thành Hg0 ) [42]. Các mẫu nghiên cứu đều có tỷ lệ hàm lượng thủy ngân trong xỉ/than nguyên liệu dưới 10% (không tập trung nhiều trong xỉ). 3.3.1.3. Hàm lượng thủy ngân trong tro bay + Hàm lượng thủy ngân trong các mẫu tro bay được phân tích dao động từ 0,05 - 0,683mg/kg. + Tương tự xỉ, luận án đã quy đổi hàm lượng thủy ngân trong tro bay theo lượng tro được tạo thành khi đốt cháy 01kg than nhiên. 12
So sánh giữa hàm lượng thủy ngân trong xỉ và tro bay (sau quy đổi khối lượng) để tìm mối tương quan (bảng 3.12), tỷ lệ này càng thấp chứng tỏ thủy ngân có xu hướng tập trung trong tro bay. Bảng 3.12. Tỷ lệ hàm lƣợng thủy ngân trong xỉ và hàm lƣợng thủy ngân trong tro (đã quy đổi) tại các NMNĐ nghiên cứu Hàm lƣợng Hg Hàm lƣợng Hg Tỷ lệ Vị trí lấy TT NMNĐ trong xỉ quy đổi trong tro quy đổi (%) mẫu (mg/kg than) (mg/kg than) 1 D TM 01 0,014 0,038 37,5 2 Ng TM 01 0,006 0,034 18,75 3 Đ TM 01 0,009 0,067 13,39 4 B1 TM 01 0,061 0,164 37,28 5 D1 TM 01 0,029 0,086 33,33 6 Kh TM 01 0,025 0,046 55,26 7 N TM 03 0,003 0,012 22,5 8 P TM 01 0,004 0,026 13,64 9 P1-2 TM 03 0,002 0,012 15 10 B TM 03 0,008 0,022 37,5 11 S1 TM 03 0,002 0,04 4,41 12 A1 0,007 0,024 30 13 T2 TM 01 0,002 0,043 4,17 14 T4 - 0,002 0,024 7,5 15 F TM VN2 0,005 0,014 31,25 16 D3 TM 02 0,002 0,019 9,38 % CFB PC Hình 3.18. Mối tƣơng quan về hàm lƣợng thủy ngân trong tro/xỉ sau quy đổi giữa nhóm các NMNĐ dùng công nghệ lò PC và CFB 13
+ Các NMNĐ sử dụng công nghệ lò PC có giá trị trung bình tỷ lệ này thấp hơn so với các NMNĐ sử dụng công nghệ lò CFB. Trong các nhà máy sử dụng công nghệ lò PC có sự khác biệt khá lớn giữa các nhà máy sử dụng than nội địa và than nhập khẩu/than trộn (các nhà máy sử dụng than nhập khẩu/than trộn xu hướng thủy ngân tập trung trong tro nhiều hơn trong xỉ). 3.3.1.4. Hàm lượng thủy ngân trong nước thải hệ thống khử lưu huỳnh bằng nước biển (SWFGD) Kết quả phân tích (giới hạn phát hiện: 01ppm) các mẫu nước thải (đầu ra hệ thống SWFGD) của 03/16 nhà máy lắp đặt thiết bị khử SOx này đều không phát hiện thủy ngân. 3.3.1.5. Xác định thủy ngân trong bụi, khí thải các NMNĐ Bảng 3.14. Hàm lƣợng thủy ngân trong bụi, khí thải các NMNĐ Thời điểm Vị trí lấy Hàm lƣợng thủy ngân TT NMNĐ Bụi (µg/Nm3) Khí (µg/Nm3) lấy mẫu mẫu 0,006 0,016 03/ 11/ 2017 0,005 0,017 1 D TM 01 0,0944 08/ 10/ 2018 0,0899 0,0859 2 19/ 09/ 2016 Ng TM 01 0,081 0,4470 0,065 0,218 3 02/ 11/ 2017 Đ TM 01 0,069 0,222 22/ 09/ 2016 0,235 0,4310 0,533 4 B1 TM 01 0,519 06/ 10/ 2018 0,518 25/ 10/ 2016 0,084 0,193 0,188 5 D1 TM 01 05/ 10/ 2018 0,158 0,163 6 26/ 10/ 2017 K TM 02 0,015 0,030 14
Thời điểm Vị trí lấy Hàm lƣợng thủy ngân TT NMNĐ Bụi (µg/Nm3) Khí (µg/Nm3) lấy mẫu mẫu 0,013 0,027 7 27/ 10/ 2016 N TM 03 0,108 0,442 P 0,009 0,004 8 25/ 10/ 2017 TM 01 0,011 0,004 P1-2 0,018 0,080 9 24/ 10/ 2017 TM 03 0,02 0,076 0,01 0,058 10 10/ 10/ 2017 B TM 03 0,008 0,053 0,009 0,055 11 16/ 11/ 2017 S1 TM 03 0,007 0,051 14/ 07/ 2017 0,001 0,003 12 T2 TM 01 0,001 0,004 12/ 10/ 2018 0,002 0,001 0,023 13 11/ 10/ 2018 T4 0,001 0,003 0,001 0,017 14 12/ 07/ 2017 F TM VN2 0,001 0,018 0,001 0,001 15 17/ 07/ 2017 H3 TM 02 0,001 0,001 + Hàm lượng thủy ngân trong các mẫu bụi lấy trực tiếp từ ống khói các NMNĐ nghiên cứu dao động trong khoảng 0,001- 0,235µg/Nm3 (giá trị trung bình là: 0,043µg/Nm3 ). + Nồng độ thủy ngân trong các mẫu khí thải lấy trực tiếp từ ống khói các NMNĐ nghiên cứu trong khoảng 0,001-0,447 µg/Nm3 (giá trị trung bình là 0,125µg/Nm3 ). + Về tương quan hàm lượng thủy ngân trong bụi giữa các NMNĐ sử dụng công nghệ lò PC và CFB được nghiên cứu: giá trị trung bình hàm lượng thủy ngân trong bụi các nhà máy sử dụng công nghệ lò CFB thấp hơn tuy nhiên hàm lượng thủy ngân trong khí thải giữa 02 nhóm lại tương đồng (không có mối tương quan rõ rệt). Các nhà máy sử dụng than nhập khẩu có hàm lượng thủy ngân trong bụi, 15
khí thải thấp hơn hẳn so với các nhà máy sử dụng than trong nước. + Nồng độ thủy ngân trong khí thải cao hơn hàm lượng trong bụi của dòng khói, nguyên nhân chính là do: i) thủy ngân dễ bay hơi, dễ dàng tồn tại ở dạng khí; ii) phần lớn bụi trong dòng khói đã được thu hồi dưới dạng tro bay; hiệu suất thiết bị lọc bụi ESP càng cao thì lượng bụi phát tán ra ngoài môi trường theo dòng khói càng thấp. Mối tương quan giữa hàm lượng thủy ngân trong bụi và nồng độ thủy ngân trong khí thải các NMNĐ được thể hiện trong hình 3.25. Hình 3.25. Mối tƣơng quan giữa hàm lƣợng thủy ngân trong bụi và nồng độ thủy ngân trong khí thải các NMNĐ nghiên cứu 3.3.2. Phát thải bụi, thủy ngân (PBM) từ ống khói NMNĐ vào môi trường không khí + Kịch bản cao (nhà máy B1 vận hành với công suất định mức) Kết quả mô hình cho thấy giá trị bụi TSP cực đại dự báo là: 104,32µg/m3 , tại vị trí có tọa độ: 684702E; 2331346N. Với hàm lượng thủy ngân PMB (0,235µg/Nm3 ), nồng độ TSP trong khí thải (chỉ xét phát thải từ 01 nguồn thải đang nghiên cứu, không xét tác động cộng gộp từ các nguồn phát thải khác cũng như nồng độ bụi tích lũy trong môi trường), giá trị thủy ngân (PBM) cực đại xác định theo TSP dự báo là: 0,236x10-3 µg/m3 (kết quả thể hiện ở hình 3.26). 16
Hình 3.26. Kết quả dự báo phát tán bụi TSP từ ống khói NMNĐ B1 đạt giá trị cực đại (kịch bản vận hành công suất cao) + Kịch bản trung bình (vận hành 80-85% công suất định mức) Kết quả mô hình cho thấy nồng độ bụi TSP đạt giá trị cực đại là: 81,697µg/m3 , tại vị trí có tọa độ: 685302E; 2330159N. Thủy ngân (PBM) xác định theo bụi TSP có giá trị cực đại dự báo là: 0,185x10-3 µg/m3 . Kết quả dự báo được thể hiện trong hình 3.30. Hình 3.30. Kết quả dự báo phát tán bụi TSP từ ống khói NMNĐ B1 đạt giá trị cực đại (kịch bản trung bình) 17
+ Kịch bản thấp (NMNĐ vận hành 60-65% công suất định mức) Kết quả mô hình cho thấy giá trị bụi TSP đạt giá trị cực đại là: 46,294µg/m3 tại vị trí có tọa độ: 685302E; 2330159N. Thủy ngân (PBM) xác định theo bụi TSP dự báo đạt giá trị cực đại là: 0,105 x10-3 µg/m3 . Kết quả dự báo của mô hình thể hiện trên hình 3.34. Hình 3.34. Kết quả dự báo phát tán bụi TSP từ ống khói NMNĐ B1 đạt giá trị cực đại (kịch bản thấp) Hình 3.38. Các điểm dự báo phát tán bụi TSP/thủy ngân dạng PMB từ ống khói NMNĐ B1 đạt giá trị cực đại 18