Xỉ than & tro bay – bài toán khó cần lời giải

Tô Văn Trường

Do nhiều nguyên nhân, trong giai đoạn ngắn hạn nhiệt điện vẫn đóng góp vai trò quan trọng trong bài toán an ninh năng lượng quốc gia. Vấn đề hiện nay là phải làm cái gì, làm như thế nào để giải quyết vấn nạn chất thải xỉ than và tro bay đang ứ đọng trên cả nước làm đau đầu các nhà quản lý điều hành ở trung ương và các địa phương.

Và điều quan trọng hơn theo kinh nghiệm của các nước là làm thế nào để biến cái hại cho môi trường của tro bay và xỉ than thành cái lợi cho ngành vật liệu xây dựng?

Để giải quyết hài hòa vấn đề kinh tế và môi trường cần phân tích các yếu tố công nghệ và lựa chọn các giải pháp thích hợp trong điều kiện cụ thể của Việt Nam.

Công nghiệp điện đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế. Thế giới đang đi vào hạn chế nguồn năng lượng khoáng chất gây ô nhiễm môi trường và đã sáng tạo nhiều công nghệ mới có khả năng sử dụng các nguồn năng lượng sạch. Nhưng vì là công nghệ mới nên hiệu suất sử dụng chưa cao vì công nghệ chưa được hoàn thiện, ảnh hưởng môi trường trong những điều kiện khác nhau và lâu dài chưa đánh giá hết.

Đồng thời, việc giải bài toán an ninh năng lượng cần có cái nhìn tổng thể trên cơ sở các nguồn năng lượng có sẵn, các nguồn năng lượng có khả năng ổn định và các nguồn năng lượng sạch để đảm bảo vừa không bị thiếu hụt năng lượng cho phát triển kinh tế vừa đảm bảo tương lai môi trường chấp nhận được của đất nước.

Bộ Công thương xin bổ sung thêm 17 dự án điện mặt trời vào quy hoạch điện mặt trời là xu thế tất yếu nhưng cần đầu tư đồng bộ với hệ thống truyền tải đấu nối điện. Trong giai đoạn trước mắt, nhiệt điện than vẫn chiếm tỷ lệ chủ yếu trong bài toán năng lượng vì giá điện phát ra là rẻ nhất, đáp ứng công suất nhanh nhất, tính ổn định cao nhất trong khi nguồn thủy điện đã cạn kiệt. Các loại năng lượng khác ngoài than như khí thì đắt quá và đã hết nguồn.

Đối với chất thải của nhiệt điện than thì cần phải xác định nguồn nhiên liệu trước khi thiết kế nhà máy bởi lẽ việc thay đổi loại nhiên liệu sẽ khiến cho lò hơi vận hành kém hiệu quả. Than nhập khẩu sẽ tốt hơn than trong nước do than trong nước là loại Antraxit có nhiều tro, khó bốc cháy, lâu cháy kiệt, hàm lượng carbon còn lại trong tro khá cao nên khó sử dụng tro bay làm phụ gia xi măng. Nếu dùng than nhập khẩu thì có thể lựa chọn loại than có hàm lượng tro ít, dễ bốc cháy và cháy kiệt hơn nên tro thải ra có thể sử dụng ngay làm phụ gia xi măng. Khi đó lượng xỉ thải có thể giải quyết dễ dàng hơn nhiều. Tuy nhiên, than nhập khẩu thì hiện tại khó chủ động với số lượng lớn, hoạt động lâu dài. Nhìn chung các nước thường mua cả mỏ của nước có nguồn nguyên liệu để có thể ổn định vận hành. Việt Nam chưa làm được điều đó nên nguồn cung cấp nhiên liệu ổn định sẽ là vấn đề rủi ro lớn.

Công nghệ nhiệt điện đốt than

Có 2 công nghệ lò hơi sử dụng ở VN bao gồm:

– Lò hơi phun đốt than nghiền. Đây là loại lò có khả năng chế tạo công suất lớn lên đến hàng nghìn MW sử dụng than bột nghiền mịn tới cỡ hạt khoảng nhỏ hơn 90 micromet phun vào lò qua các vòi phun để đốt. Loại lò hơi này cần dùng than chất lượng cao và ổn định với dải dao động hẹp về chất lượng than. Loại lò này tro bay thải ra chiếm 90% có thể dùng làm phụ gia xi măng, gạch không nung với điều kiện hàm lượng carbon trong tro nhỏ hơn 6%. Tuy nhiên, các nhà máy nhiệt điện ở VN đang vượt mức quy chuẩn này, nên khó sử dụng. Việc chuyên chở cũng là vấn đề vì tro bay rất nhẹ, làm sao chở được đến nhà máy xi măng ở xa. Khu vực đồng bằng sông Cửu Long có ít nhà máy xi măng nên việc xử lý tro bay cũng là vấn đề cần tính đến.

– Lò hơi đốt kiểu tầng sôi thì cỡ hạt than to hơn (khoảng 1 milimet) nên ít tốn điện cho việc nghiền, có thể đốt được than chất lượng xấu, nhiều lưu huỳnh, nhiều tro và dải chất lượng than có thể biến động trong khoảng rộng. Loại này phù hợp với Việt Nam do chất lượng than thấp, khó cháy, lâu cháy kiệt, chất lượng than không ổn định. Tuy nhiên, nhược điểm của loại lò hơi này là công suất không cao. Công suất cao nhất hiện tại là 300MW. Có duy nhất 1 lò ở Ba Lan có công suất đạt được là 450 MW. Nhược điểm về thạch cao là do than được trộn với CaCO3 để xử lý SO2. Nếu xử lý SO2 bằng vôi nhưng ở sau lò đốt thì thạch cao cũng được tách riêng và sạch, sử dụng được cho việc khác.

Các bất cập về xử lý tro xỉ ở Việt Nam

Nhiệt điện than là loại phát thải khí CO2 cao nhất, ngoài ra còn có khối lượng lớn các chất thải rắn. Trước hết, cần phân biệt rõ chất thải tro xỉ (bao gồm cả tro bay và xỉ đáy lò) và tro bay. Ví dụ ở lò tầng sôi xỉ đáy lò sẽ có nhiều thạch cao (CaSO4), trong khi tro bay sẽ có canxi (Ca) cao.

Về hiện trạng thải tro và xỉ nhiệt điện và Phosphorus Gypsum (PG) từ DAP (PG viết tắt của Phosphorus Gypsum – thạch cao thải ra từ quá trình sản xuất phân bón Di-Amoni-Phosphat – DAP, sử dụng Apatite – làm nguyên liệu) ở Việt Nam có điểm rất khác so với thế giới.

Tro xỉ của ta có hàm lượng than dư (chưa cháy hết) rất cao, không thể dùng làm phụ gia xi măng hay làm xi măng đầm lăn ngay được. Muốn sử dụng được cho xi măng hay kết hợp với xi măng thì phải tuyển loại than dư xuống dưới 6%. Đấy là chưa kể đến các nhà máy nhiệt điện có xử lý lưu huỳnh làm hàm lượng canxi tăng cao (tro bay lớp/loại C) thì càng không sử dụng làm phụ gia xi măng được. Một phần nhỏ tro bay của ta đáp ứng yêu cầu sử dụng làm phụ gia xi măng là từ các nhà máy nhiệt điện chạy theo công nghệ tiên tiến, có hàm lượng than dư dưới 6% và phần thạch cao từ xử lý SO2 được tách riêng (như nhiệt điện Thái Bình 1).

Nói đến sử dụng tro bay làm phụ gia xi măng cũng không đơn giản vì khi thêm tro bay vào xi măng, thời gian cần thiết để bê tông đạt tiêu chuẩn kéo dài hơn so với bê tông không có tro bay. Điều này, ảnh hưởng đến tiến độ thi công, cho nên các nhà thầu không thích và không dùng. Muốn họ dùng thì phải có chính sách ưu đãi.

Nhà máy nhiệt điện Mông Dương 1 có nguy cơ phải đóng cửa sẽ làm lãng phí gần 37.000 tỷ VNĐ đầu tư của nhà nước. Mặt khác, nhà máy điện Mông Dương 1, đầu tư 11 hạng mục dùng chung giữa MD1 và MD2 và chịu trách nhiệm quản lý vận hành các hạng mục này. Nếu Mông Dương 1 phải đóng cửa dẫn đến Mông Dương 2 cũng phải đóng cửa theo và như vậy mỗi một ngày Mông Dương 2 đóng cửa, Chính phủ phải trả tiền cho nhà đầu tư BOT là AES – Mỹ khoảng 600.000 USD/ ngày.

Hình ảnh bãi chứa tro, xỉ nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 2. Ảnh TL

Những “nhà” phát triển điện than muốn “cởi trói” bằng cách sửa Nghị định 38 về quản lý chất thải và phế liệu để cho tro xỉ cũng như hàng loạt các quy định khác. Điều này, có vẻ như họ đang muốn “gọt chân” cho vừa giầy vì khi phát triển dự án nhiệt điện các nhà đầu tư mới chỉ hoàn thành 1 mục tiêu là sản xuất ra điện, đến khi chất thải trong quá trình sản xuất quá lớn, vướng luật, họ lại muốn kiến nghị điều chỉnh luật, nghị định. Lẽ ra về nguyên tắc chủ đầu tư phải có phương án xử lý chất thải trước khi đi vào hoạt động (trong quá trình lập dự án) không thể cứ đi vào hoạt động rồi lại đem chuyện thiệt hại kinh tế như vậy ra mặc cả được.

Hiện nay ách tắc là do không có đầu ra hợp lý cho tro xỉ – tương tự như phân vi sinh/compost từ rác thải hữu cơ. Việc chỉ cho phép bãi thải xỉ chứa được lượng tro xỉ 2 năm thì tất cả các nhà máy nhiệt điện đều biết là không thể được nhưng tất cả các nhà máy đều biết nhà nước kiểu gì cũng phải tháo gỡ nên nhà máy nào cũng có tâm lý ỷ lại nhà nước giải quyết sau.

Giải pháp

Chính phủ đã phân công chức năng nhiệm vụ cho các Bộ ngành rõ ràng trong Quyết định 1696/2014/QĐ-TTg và Quyết định 452/2017/QĐ-TTg. Vấn đề ách tắc cho việc xử lý tro xỉ nhiệt điện bao gồm:

– Công nghệ sử dụng tro xỉ nhiệt điện chưa đủ hoàn thiện, đa dạng. Các sản phẩm làm ra từ tro xỉ nhiệt điện chưa được đưa vào thị trường một cách thuận lợi.

– Một số nhà máy nhiệt điện có vị trí xa đặc biệt các nhà máy ở miền Trung, ở Đồng bằng sông Cửu Long, tro xỉ thải có khối lượng riêng thấp nên chi phí chuyên chở cao. Chi phí chuyên chở có thể bị đội thêm trong nhiều trường hợp khi quy định đây là chất thải nguy hại dẫn đến cơ quan giám sát môi trường làm gắt gao.

– Tro xỉ nhiệt điện còn có hàm lượng carbon trong tro cao nên khó sử dụng hơn.

Phải chăng nên có quy định bắt buộc về chất lượng than và công nghệ nhiệt điện. Vấn đề này thuộc trách nhiệm của các Bộ Khoa học & Công nghệ, Tài nguyên & Môi trường, và Công thương.

Bộ Xây dựng và Bộ Giao thông Vận tải cần xây dựng gấp các tiêu chuẩn, quy chuẩn cho các loại vật liệu làm từ tro xỉ. Bộ KH&CN tập trung cho những việc nghiên cứu triển khai các dự án ứng dụng thực tế đối với tro xỉ, cải tiến cách quản lý khoa học công nghệ thì các nghiên cứu mới có giá trị đưa vào cuộc sống.

Nhìn chung, khi bài toán kinh tế được giải quyết, vấn đề tro xỉ thải sẽ không phải là vấn đề quá lớn không giải quyết được. Hình dưới đây chỉ ra những xe bồn chở tro bay luôn sẵn sàng xếp hàng chờ để mua tro bay từ nhà máy nhiệt điện Hải Phòng. Vấn đề tro xỉ thải có thể là vấn đề lớn với nhà máy nhiệt điện này nhưng lại là nguồn thu của nhà máy nhiệt điện khác. Bởi vậy, vai trò của nhà nước là luôn tìm các chính sách phù hợp để tháo gỡ khó khăn cho các doanh nghiệp, đẩy mạnh việc nghiên cứu để tìm ra những sản phẩm mới tiềm năng từ nguồn thải này để ứng dụng cho các mục đích dân sinh.

Các xe bồn xếp hàng dài chờ trước cổng nhà máy nhiệt điện Hải Phòng để lấy tro bay (Ảnh trên mạng).

Gần đây, có thông tin rất triển vọng về việc sử dụng tro bay để cải tạo đất, bón cho cây trồng. Chất lượng trong tro bay của Việt Nam có kích thước khá mịn (nếu qua hút tĩnh điện), khoảng 5-10μm nên sẽ rất phù hợp bón cho đất có thành phần cơ giới nhẹ như đất cát, đất xám bạc màu.

Theo tôi tìm hiểu được biết thành phần tro xỉ của nhiệt điện Vũng Áng và mấy mẫu phân tích thành phần hóa học của đất. Nhìn chung thì hàm lượng SiO2 cũng khá tương đồng. Hàm lượng nhôm Al2O3 của tro xỉ nhiệt điện cao hơn đáng kể. Việc đưa tro vào đất nhìn chung đã được thực hiện đối với rơm, trấu và các loại biomass khác có tác dụng làm giàu cho đất. Đối với rơm, trấu thì hàm lượng SiO2 lên đến 97% nên có khả năng làm giàu cho đất khá tốt. Băn khoăn nhất là hàm lượng nhôm trong tro than quá cao, xung quanh 20-25% Al2O3, làm cho nguy cơ đất bị chua hóa khá cao nếu bón nhiều và liên tục, cần có nhiều nghiên cứu thêm.

Về việc nghiên cứu xử lý tro xỉ nhiệt điện có hàm lượng than dư tới trên 20% thành một dạng bê tông không sử dụng xi măng để làm vật liệu không nung và nền (base) cứng ứng dụng trong xây dựng và làm đường giao thông của nhóm chuyên gia Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội (đề tài nghiên cứu khoa học thuộc Bộ Công thương) đến nay đã có được công thức để tạo ra loại bê tông không xi măng có cường độ chịu nén lên tới trên 20 MPa mà chỉ sử dụng cao lanh hay fenspat và kiềm làm chất kết dính. Việc thử làm các viên vật liệu không nung (gạch) và 30 m² nền cứng cho kết quả rất tốt (đã lấy mẫu gửi kiểm tra chất lượng).

Sơ đồ làm vật liệu không nung từ tro xỉ

Về PG từ các nhà máy DAP, cần thử nghiệm xử lý theo kiểu như đối với tro xỉ nhiệt điện sau khi fixed các yếu tố có thể gây ô nhiễm môi trường thứ cấp như flour, phosphat hoạt động, kim loại nặng, asen… thì khả năng thành công là rất cao, có thể giải quyết được vấn đề Phosphorus Gypsum của các nhà máy DAP.

Nhà máy Mông Dương sử dụng loại lò hơi đốt kiểu tầng sôi tro xỉ bị lẫn thạch cao, đốt ở nhiệt độ thấp nên không dùng được làm phụ gia xi măng nên họ gặp vấn đề không có cách xử lý tro xỉ hợp lý và họ phải kêu là điều dễ hiểu. Hy vọng khoa học kỹ thuật phát triển hơn thì người ta sử dụng được trong tương lai.

Để giảm bớt sự phụ thuộc vào nhiệt điện than phải tăng giá điện như một chế tài để việc sử dụng điện tiết kiệm hợp lý hơn. Chiều hướng phát triển công nghiệp sẽ chú trọng tiết kiệm năng lượng hơn, nhất là các ngành tiêu thụ nhiều năng lượng như xi măng, thép, boxit v.v. (không được bao cấp). Cần có chính sách hỗ trợ giá cho năng lượng tái tạo (điện gió, pin mặt trời) để phát triển bền vững ở một mức độ nào đó bảo đảm an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường. Mới đây, Thủ tướng Nguyễn Xuân Phúc ủng hộ tỉnh Bạc Liêu làm dự án nhiệt điện khí LNG có quy mô 3.200 MW tổng số vốn đầu tư 4,3 tỉ đô la do Công ty Delta Offshore Energy của Hoa Kỳ đầu tư.

Thay cho lời kết

Trong điều kiện nguồn lực kinh tế và kỹ thuật của chúng ta còn rất hạn hẹp thì nhiệt điện vẫn còn vai trò rất quan trọng trong chiến lược an ninh năng lượng. Bởi thế tìm đầu ra cho xỉ than và tro bay của các nhà máy nhiệt điện là bài toán lớn và khó, nhưng rất cần và có thể tìm lời giải thỏa đáng bởi Chính phủ, các ngành nhằm bảo đảm hài hòa giữa an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường.

Nhìn xa hơn, cần phải đẩy mạnh cải cách thể chế quản trị quốc gia để huy động mọi nguồn lực (nhất là nguồn nhân lực) và công nghệ cao thúc đẩy phát triển các loại năng lượng điện thân thiện với môi trường sinh thái hoặc loại năng lượng tái sinh.

T.V.T.

Tác giả gửi BVN