Nhu cầu lớn về năng lượng trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước sẽ là động lực gia tăng mạnh số lượng các dự án sản xuất điện năng ở mọi quy mô. Hoạt động sản xuất này sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao, đặc biệt là các nhà máy nhiệt điện than. Theo Quy hoạch điện VII điều chỉnh đã được phê duyệt, tới năm 2025 tổng công suất các nhà máy nhiệt điện than của nước ta chiếm 49,3% tổng công suất các nhà máy nhiệt điện (96.500 MW), năm 2030 con số này là 42,6% của tổng công suất các nhà máy điện (129.500 MW). Hiện nay và trong tương lai gần, nhiệt điện than vẫn là một trong những trụ cột chính của an ninh năng lượng nước ta. Nhiều nghiên cứu cho thấy, khói thải từ các nhà máy nhiệt điện than có các thành phần như CO2, CO, H2O, SO2, NO2, NO và các chất dạng hạt (PM) và hầu hết đều có hại đối với môi trường và sức khỏe. Tuy nhiên, ở hầu hết các nhà máy điện than nói chung và nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 4 nói riêng đều đã và đang giải quyết các vấn đề ô nhiễm môi trường trên đạt quy chuẩn kỹ thuật hiện hành ví dụ như QCVN 22:2009/BTNMT, QCVN 05:2013/BTNMT và QCVN 19:2009/BTNMT,... với các công trình và thiết bị hiện đại có thể kể đến như thiết bị thu bụi tĩnh điện (ESP) loại bỏ bụi từ dòng khói thải; thiết bị khử lưu huỳnh trong khói thải (FDG) làm giảm SO2; khử bằng chất xúc tác chọn lọc (SCR) làm giảm NOx và lắp đặt trên các ống khói của nhà máy hệ thống giám sát phát thải liên tục (CEMS), các công trình hóa lý và sinh học xử lý nước thải,... Tuy nhiên, các kho chứa than trong nhà máy nhiệt điện được đặt lộ thiên với việc ô nhiễm bụi phát sinh tại khu vực làm ảnh hưởng đến các khu dân cư lân cận. Một số các nghiên cứu đã đưa ra các giải pháp để kiểm soát bụi phát sinh tại khu vực kho than hở chủ yếu là phun sương kiểm soát bụi với hiệu suất công trình cao. [5] đã thực hiện nghiên cứu vòi phun khí nén với kích thước hạt nước cầu 40–50 mm, vận tốc nước làm việc của vòi phun tưới 20–30 m/s, để nâng cao hiệu quả phun cần đưa vòi phun tới nguồn sinh bụi với vận tốc phun khỏi vòi từ 60–100 m/s thì khoảng cách tối ưu tới nguồn là 0,2–0,8 m. Độ ẩm của than sau khi phun tăng 0,25% dưới mức cho phép, không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm than [5]. Ngoài ra, khi hệ thống phun hoạt động hàm lượng bụi giảm xuống hơi nước bốc lên làm cho nhiệt độ môi trường giảm 2–3 oC [5]. [6] đã mô tả khái quát về công nghệ chống bụi bằng hệ thống phun sương kết hợp nước và khí nén với thông số hoạt động hệ thống với áp suất khí 3–5 bar, áp suất chất lỏng 1–3 bar, góc phun từ 15–900, khoảng cách phun từ 1,5–2,5 m, diện tích phun 4–10 m2 và tiêu hao từ 8–23 lít nước/giờ. Điều kiện tự nhiên trước khi phun sương ở nhiệt độ dao động 24,1–24,3oC, tốc độ gió từ 1,1 đến 1,2 m/s và độ ẩm từ 93,4–95,3% [6]. Kết quả nghiên cứu cho thấy nồng độ bụi hô hấp trung bình sau 4 lần đo từ 4,161 mg/m3 vượt quá QCVN 02:2019/BYT quy định bụi than hô hấp (hàm lượng silic tự do ≤ 5%) 2 mg/m3 giảm xuống còn 0,591 mg/m3 ; nhiệt độ trung bình giảm từ 24,2oC xuống còn 23,4oC và độ ẩm tăng lên 96,4% tăng không quá mức cho phép, đảm bảo điều kiện làm việc cho người lao động trong mỏ hầm lò [6]. Liên hiệp Các hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (2007) cũng đã nghiên cứu bụi trong các cơ sở chế biến đá xây dựng có kích thước hạt 3,3–10 mm (chiếm 88–90%), bụi có kích thước hạt < 3 mm, chiếm một tỷ lệ không đáng kể (10–12%) với lưu lượng trung bình của mỗi vòi phun là 0,7–1,4 l/ph, giá trị áp suất tối ưu của máy bơm là 5– 2,0 at và hiệu quả xử lý bụi đạt 71–89% [7].
Theo [8], việc ứng dụng phương pháp hệ thống mềm (SSM) với cách xác định 5 câu hỏi: what, where, when, why và who nhằm lắp đặt tường chắn bụi tại khu vực dỡ than tại tàu, lắp đặt lưới chắn gió tại khu vực bãi tập kết để giảm thiểu sự phát tán của bụi. Nghiên cứu áp dụng phương pháp xử lý bụi tại các khu vực kho chứa than, băng tải, … tại cảng Hoàng Hoa, Trung Quốc, các phương pháp hiệu quả được nghiên cứu áp dụng tại đây bao gồm lưới chắn gió có tỷ lệ mở lưới epsilon ε = 40%, bán kính lỗ 6 mm, tấm chống gió 140°, chiều cao là 17 m chống lại hiệu quả gió từ 80 đến 85%; hệ thống dập bụi bằng nước với hiệu quả trên 96%; và dự án trồng cây xanh quanh khu vực phát sinh bụi [9]. [10] đã đưa ra quy trình đánh giá mối nguy và rủi ro xảy ra trong quá trình vận hành Nhà máy Nhiệt điện, trong đó có đề cập đến biện pháp giảm thiểu bụi than bằng các vòi phun nước dập bụi thủ công khi bụi phân tán vào môi trường. Nghiên cứu về đặc tính và hiệu quả loại bỏ bụi trung bình đối với tổng lượng bụi và bụi mịn của Fangwei [11] sử dụng vòi phun dập bụi bằng quạt lần lượt là 88,1% và 86,5% ứng dụng loại bỏ bụi tại khu vực lộ thiên. [12] nghiên cứu về hệ thống phun sương đã chỉ ra được các thông số thiết kế và điều kiện tự nhiên trước khi phun sương. Cụ thể là hệ thống hoạt động với đường kính giọt phun lên đến 50 mm, chiều cao của thiết bị phun sương tối ta là 1,4 m, góc nghiêng 450, khoảng cách giữa hai thiết bị phun sương là 2,65 m và phun khi vận tốc không khí khoảng 1,5 m/s; kết quả cho thấy độ ẩm không khí sau khi phun sương lớn hơn tối đa là 0,26% tăng không quá mức cho phép. [13] đã nghiên cứu về ứng dụng hệ thống phun sương dập bụi loại bỏ được hiệu quả đạt hơn 70%, với các thông số vận hành hệ thống là chỉ cần một lượng nước nhỏ (từ 0,1 đến 0,4 dm3/phút). Tăng độ ẩm có thể loại bỏ bụi trong phạm vi 100 m.
Qua khảo sát thực tế tại nhà máy Nhiệt điện Vĩnh Tân 4 và các tài liệu liên quan cho thấy nhà máy đã lắp đặt hệ thống tránh phát tán bụi bao gồm tường chắn gió xung quanh khu vực kho than và hệ thống phun nước kiểm soát bụi nhưng hệ thống phun sương lại vận hành thủ công với nhược điểm lớn là không đảm bảo kiểm soát bụi. Vì thế, để hạn chế nhược điểm trên đồng thời tiết kiệm nước sử dụng và hạn chế bụi phát tán ra ngoài một cách tối ưu thì ngoài việc nâng cao hiệu suất làm việc của béc phun sương, phương án nâng cao hiệu quả điều khiển là rất cần thiết.
Theo kết quả nghiên cứu thấy được hiện nay phương pháp chủ yếu được áp dụng giảm thiểu bụi than khu vực kho chứa than tại Nhà máy Nhiệt điện Vĩnh Tân 4 bằng hệ thống dập bụi được thiết kế thủ công: thời điểm có gió mạnh, bụi phân tán, công nhân mở vòi phun dập bụi. Tuy nhiên, việc dập bụi thủ cônglại có nhược điểm lớn là không đảm bảo dập khi một lượng bụi phát sinh, cũng như phụ thuộc hoàn toàn vào tính chủ quan của người vận hành (có thể người vận hành không túc trực tại vị trí hoặc người vận hành đánh giá sai tình huống). Vì thế, để hạn chế nhược điểm trên đồng thời tiết kiệm nước sử dụng và hạn chế bụi phát tán ra ngoài một cách tối ưu thì ngoài việc nâng cao hiệu suất làm việc của béc phun sương, phương án nâng cao hiệu quả điều khiển là rất cần thiết như việc nghiên cứu chuyển từ dập bụi phun sương thủ công sang tự động hóa với các cặp giá trị thể hiện mối liên hệ giữa các thông số là hướng gió, vận tốc gió (v), nhiệt độ (t) tại kho chứa than và nồng độ bụi tại môi trường không khí xung quanh (C0) là vấn đề cấp thiết. |