Sản lượng điện của 7 nước G7 chiếm một nửa tổng sản lượng điện của thế giới. Trừ Canada là nước có tỷ lệ thủy điện chiếm khoảng 2/3 tổng sản lượng điện và Pháp là nước có tỷ lệ điện hạt nhân tăng rất nhanh (từ 23,8% năm 1980 tăng lên 77,1% năm 1995), năm nước còn lại có tỷ lệ nhiệt điện dùng nhiên liệu hữu cơ từ 2/3 tổng sản lượng điện trở lên, trong đó Mỹ và Đức có tỷ lệ nhiệt điện đốt than chiếm trên 50% trong suốt một thời gian dài mấy chục năm. Hiện nay, ở hai nước này, tỷ lệ nhiệt điện đốt than vẫn chiếm trên 50% và có xu hướng tăng dần.

Trong thập kỷ 70 và những năm đầu thập kỷ 80 của thế kỷ trước, nhiều dự báo lạc quan đã dự kiến tỷ lệ điện hạt nhân có thể tới 50% tổng sản lượng điện của thế giới vào nửa đầu thế kỷ này. Tuy nhiên từ sau sự cố Trec-nô-bưn (1986), các dự báo về điện hạt nhân đã chững lại; ở một số nước phát triển đã có xu hướng giảm. Để bù lại, xu hướng phát triển nhiệt điện đốt than lại tăng lên, nhiều nhà máy điện đốt than với công suất tổ máy lớn (khoảng trên dưới 1000 MW) có thông số trên tới hạn (áp suất 250-300 bar, nhiệt độ hơi 580-600oC) đã được xây dựng. Hiện nay, hiệu suất phổ biến của nhà máy nhiệt điện đốt than là 42-43%, cá biệt tới 49-50%.

ở những nước có nhiều than như Trung Quốc, úc, Nam Phi, ấn Độ… tỷ lệ nhiệt điện đốt than rất cao, tới 70-80%.

Nhìn chung trong vài chục năm tới, tỷ lệ nhiệt điện đốt than vẫn chiếm tỷ lệ lớn nhất trong tổng số sản lượng điện năng của thế giới (khoảng từ 40% trở lên).

Sở dĩ như vậy vì trữ lượng than của thế giới còn rất lớn, nhân loại còn có thể dùng trong nhiều thế kỷ, trong khi trữ lượng dầu và khí còn rất hạn chế.

Mặt khác, hiện nay giá than trên cùng một đơn vị nhiệt lượng chỉ bằng 1/2 giá dầu. Chắc chắn sau vài chục năm nữa, khi trữ lượng dầu và khí cạn kiệt dần thì sự chênh lệch về giá còn cao hơn nhiều.

ở Việt Nam, tỷ lệ nhiệt điện đốt than trong tổng sản lượng điện năng còn nhỏ bé, trong nhiều năm gần đây chỉ dao động trong phạm vi 10-20%. Các tổng sơ đồ phát triển điện trong tương lai dự kiến cũng không quá 20%. Chúng tôi cho rằng điều này không hợp lý vì: Nước ta có nhiều than, nếu kể cả trữ lượng ở vùng châu thổ sông Hồng thì rất lớn (hàng trăm tỷ tấn), sản lượng khai thác than hiện nay và trong tương lai gần còn nhỏ bé so với trữ lượng. Vấn đề đặt ra trong chính sách phát triển năng lượng ở nước ta là việc đầu tư khai thác cần được đẩy mạnh hơn nữa. Cùng với việc phát triển KHKT chung của các ngành khác, công nghệ của các nhà máy nhiệt điện đốt than truyền thống cũng có những tiến bộ kỹ thuật vượt bậc. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của nhà máy nhiệt điện đốt than đã có sức cạnh tranh lớn so với các loại nhà máy nhiệt điện khác.

Với những phân tích như trên chúng tôi cho rằng, tỷ lệ nhiệt điện đốt than ở Việt Nam trong tương lai không nên dưới 25% và cần phải cao hơn nữa.

2. Công nghệ của nhà máy nhiệt điện đốt than ở Việt Nam trong tương lai.

Chúng tôi xin nêu tóm tắt một số quan điểm về việc lựa chọn công nghệ cho nhà máy nhiệt điện đốt than như sau:

2.1. Chọn công suất cho tổ máy: Xu hướng chung là tăng công suất đơn vị của tổ máy. Tổ máy 300 MW đã được thế giới sử dụng từ cuối những năm 50 và là tổ máy phổ biến trong những năm 60 và 70 của thế kỷ trước; hiện nay và trong tương lai cũng còn khá phổ biến (và cũng sẽ là tổ máy phổ biến ở nước ta trong 10 năm sắp tới). Tuy nhiên, cũng cần nâng công suất tổ máy lên cao hơn nữa (600 MW và cao hơn) trong tương lai xa hơn để giảm bớt chi phí đầu tư.

Các tổ máy có công suất nhỏ hơn (từ 50 đến 100 MW) chỉ nên đặt ở những vùng có phụ tải bé, gần những mỏ than không lớn.

2.2. Chọn thông số tổ máy: Thông số hơi tốt nhất cho những tổ máy tới 300 MW nên có áp suất dưới tới hạn (subcritical, khoảng 180 bar, nhiệt độ hơi quá nhiệt 540-585oC với việc tái nhiệt 1-2 lần).

Những tổ máy có công suất đơn vị lớn hơn, kể cả tổ máy 300 MW nên dùng hơi trên tới hạn (supercritical, từ 250 đến 300 bar, nhiệt độ hơi quá nhiệt 540-5850C với việc tái nhiệt 2 lần.

2.3. Chọn phương pháp đốt: Than Việt Nam nói chung có hàm lượng lưu huỳnh thấp nên phương pháp tốt nhất là đốt than bột theo kiểu buồng lửa phun.

Buồng lửa kiểu xoáy (xyclon) tuy hiệu suất cháy cao, đốt được than có cỡ hạt lớn hơn (tới vài mm) nhưng nhiệt độ buồng cháy khá cao (tới 25000C và cao hơn vì là buồng cháy đoạn nhiệt), lượng NO tạo thành khá lớn nên cũng không được ưu tiên sử dụng hiện nay.

Buồng lửa đốt lớp sôi tuần hoàn được sử dụng thích hợp với than có nhiều lưu huỳnh, không đòi hỏi hệ thống nghiền than, do nhiệt độ buồng lửa thấp (khoảng 8500C) nên lượng SO3 và NOx tạo ra rất thấp, song có nhược điểm là hệ thống phân ly bụi và lọc bụi làm việc nặng nề. Vả lại hiện nay công suất phổ biến của lò hơi loại này mới chỉ đáp ứng được cho tổ máy 150 MW. Công suất lớn nhất của lò hơi loại này là 700 MW, cho tổ máy 250 MW và cũng từ 5 năm nay, mới chỉ có một tổ máy này trên thế giới (nhà máy điện Provence – Pháp).

Hệ thống vòi phun bột than đậm đặc (phân ly bột than và gió cấp 1 trước khi phun vào buồng lửa), với cách đặt vòi phun chúc xuống để tạo thành ngọn lửa hình chữ W cho phép sử dụng hệ thống không khí thừa bé nhất, tăng cường được hiệu quả cháy và giảm lượng NOx tạo ra, đồng thời giảm tổn thất do khói thải. Các thiết kế tiên tiến cho các lò hơi lớn của các nhà máy nhiệt điện hiện đại đốt than đều theo hướng giảm hệ số không khí thừa xuống bằng hệ số không khí thừa khi đốt dầu hay khí trước khi (nhỏ hơn 1,05).

Nhờ các tiến bộ của kỹ thuật tin học, các nhà máy nhiệt điện công suất lớn đã thực hiện được việc điều khiển tối ưu để đưa các chế độ vận hành nhanh chóng về chế độ tối ưu, tạo ra những hiệu quả to lớn trong sản xuất điện. Đến thời điểm này, các nhà máy nhiệt điện đốt than công suất lớn cần thiết phải được trang bị các hệ thống tự động điều khiển tối ưu vận hành nhà máy.

3. Kết luận

Từ một số điều trình bày trên đây, chúng tôi mong và tin rằng nhà máy nhiệt điện đốt than sẽ có vị trí xứng đáng trong hệ thống điện Việt Nam, đồng thời qua đó tạo điều kiện phát triển hơn nữa ngành khai thác than ở Việt Nam, tạo điều kiện cho ngành cơ khí năng lượng tham gia vào việc chế tạo các trang thiết bị của nhà máy nhiệt điện.