Năng lượng luôn là vấn đề quan tâm hàng đầu của mỗi quốc gia. Chính sách năng lượng luôn lấy an ninh năng lượng làm mục tiêu phấn đấu. Đối với nước ta, một nước đang bước vào giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nhu cầu năng lượng ngày càng tăng.

Trong những năm trước đây, khi các nguồn cung cấp năng lượng còn giới hạn nên việc đảm bảo cung cấp năng lượng cho phát triển kinh tế xã hội là hướng ưu tiên, nên những tác động tiêu cực đến môi trường của các dự án về năng lượng nói chung và các dự án về nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch (than, dầu, khí) chưa được quan tâm đầy đủ. Ngày nay những tác động tiêu cực của các dự án sử dụng nhiên liệu hóa thạch đã và đang được các nhà hoạch định chính sách năng lượng phải quan tâm đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu đã mang tính toàn cầu, lũ lụt và hạn hán đã xảy ra ngày càng gia tăng ở nhiều quốc gia, đặc biệt ở nước ta thì việc bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng đang đặt ra những đòi hỏi vô cùng bức thiết.

2. Đặc điểm chung về công nghệ của nhà máy nhiệt điện

Bản chất của các công nghệ sử dụng nhiên liệu hóa thạch để sản xuất điện (than, dầu, khí...) là đốt cháy các nhiên liệu đó trong các buồng đốt của lò hơi nhà Nhà máy nhiệt điện (NMNĐ) ngưng hơi hoặc trích hơi hay trong các buồng đốt của tua bin khí. Nhiệt lượng sinh ra sau khi nhiên liệu bị đốt cháy cùng với không khí được truyền cho nước để sản xuất hơi nước, rồi làm quay tua bin, kéo theo máy phát điện quay, tạo ra điện năng. Dòng điện sinh ra được tăng điện áp đưa lên lưới điện truyền tải rồi phân phối tới các hộ sử dụng điện. Hiệu suất của các NMNĐ ngưng hơi hoặc trích hơi chỉ khoảng 30-:-40 %, với nhà máy tua bin khí chu trình hỗn hợp khoảng 50-:-55 %, do có nhiều tổn thất. Các NMNĐ gồm các loại sau:

- NMNĐ tua bin hơi truyền thống

- NMNĐ tua bin khí.

2.1. NMNĐ tua bin hơi truyền thống

Trên Hình 1 giới thiệu sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của NMNĐ than.

Hình 1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của NMNĐ than

Các NMNĐ tua bin hơi truyền thống sử dụng chu trình Rankine sản xuất điện năng bằng cách đốt cháy nhiên liệu trong lò hơi để chuyển nước thành hơi có áp suất cao, làm quay tua bin. Trên hình 2 giới thiệu sơ đồ nguyên lý và chu trình của NMNĐ.

Hình 2. Sơ đồ nguyên lý và chu trình của NMNĐ

Các NMNĐ hiện có ở Việt Nam là: NMNĐ đốt than Phả Lại, Cẩm Phả, Mông Dương, Cao Ngạn; NMNĐ Đông Triều, Ninh Bình; NMNĐ đốt dầu Thủ Đức, Cần Thơ; NMNĐ dùng khí đốt và chu trình hỗn hợp tua bin khí (Bà Rịa, Phú Mỹ); NMNĐ kết hợp dùng dầu và khí (Ô Môn)…

2.2. Các NMNĐ tua bin khí

Các NMNĐ tua bin khí chu trình đơn hoặc chu trình kết hợp đốt nhiên liệu trong buồng đốt và khói ra khỏi buồng đốt có nhiệt độ cao (khoảng 1200⁰C) được dùng để quay tua bin. Các tua bin này làm quay máy phát điện và tạo ra dòng điện. Nhiệt độ khói thoát ra khỏi các tua bin khí khoảng 500¸600 ⁰C. Do vậy, lượng nhiệt này được đưa qua các lò hơi sử dụng nhiệt thừa chuyển năng lượng từ khí thoát tua bin tạo ra hơi nước dùng để chạy tua bin hơi nước khác. Như vậy hiệu quả tổng cộng của hệ thống chu trình kết hợp về mặt lượng điện năng phát ra theo đơn vị nhiên liệu là cao hơn so với hệ thống nhiệt điện truyền thống. Đây là loại nhà máy điện sử dụng nhiên liệu là khí tự nhiên hoặc khí đồng hành từ quá trình khai thác dầu mỏ. Để tận dụng và phát triển ngành năng lượng, Việt Nam đã xây dựng các nhà máy điện tua bin khí sử dụng các khí này làm nhiên liệu chính. Các nhà máy này dựa trên cơ sở sử dụng chu trình Brayton, xem hình 3.

Phần khói thải còn thừa (500¸600 ⁰C) cần được tận dụng để tiếp tục sử dụng làm nhiên liệu cho lò hơi, gọi là thu hồi nhiệt. Toàn bộ chu trình này gọi là chu trình tua bin khí hỗn hợp. Tua bin khí hỗn hợp được hoạt động trên cơ sở phối hợp chương trình Brayton của tua bin khí và chu trình Rankine của tua bin hơi nên còn gọi là chu trình khí-hơi (Hình 4).

Hình 3. Nguyên lý hoạt động nhà máy điện hoạt động theo chu trình Brayton

Hình 4. Nguyên lý hoạt động nhà máy điện tua bin khí chu trình hỗn hợp

Ở Việt Nam, hiện nay, công nghệ tua bin khí hỗn hợp rất được áp dụng trong ngành năng lượng cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp khai thác dầu khí. Tháng 4 năm 1996, Thủ tướng chính phủ đã phát lệnh khởi công xây dựng nhà máy điện đầu tiên của trung tâm điện lực Phú Mỹ, mở đầu cho việc xây dựng cụm nhà máy điện nhằm đáp ứng sự phát triển kinh tế xã hội. Cụm 5 nhà máy điện lớn là Phú Mỹ 1, Phú Mỹ 2.1, Phú Mỹ 2.1 mở rộng, đuôi hơi Phú Mỹ 2.1 và Phú Mỹ 4 với tổng công suất là 2258 MW. Trung tâm điện lực Phú Mỹ là tổ hợp các nhà máy điện chu trình hỗn hợp khí có quy mô lớn nhất ở Việt Nam với tổng công suất 3859 MW, lớn gấp đôi nhà máy thủy điện Hòa Bình và bằng 40 % tổng công suất điện của cả nước. Trên các Hình 5 và 6 giới thiệu hình dáng chung của NMNĐ than Phả Lại và NMNĐ khí Phú Mỹ.

Hình 5. NMNĐ than Phả Lại

Hình 6. NMNĐ Phú Mỹ

Nguồn: Internet