ĐO THỰC TẾ THÌ CHÍNH XÁC HƠN LÀ TÍNH TOÁN

6 - Tháng Chín

ĐO THỰC TẾ THÌ CHÍNH XÁC HƠN LÀ TÍNH TOÁN: HIỆU QUẢ CỦA ĐO TRỰC TIẾP KHÍ GÂY HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH TẠI ỐNG KHÓI

Thông tư về khí phát thải yêu cầu các nhà máy thải ra khí nhà kính cần phải tự quan trắc và gửi báo cáo lên Sở tài nguyên và môi trường. Thông tư về môi trường tại EU có hiệu lực vào đầu năm 2013 là sự mở đầu cho hàng loạt các thông tư quy định nghiêm ngặt khác, yêu cầu hệ thống quan trắc ngày càng phải chính xác. Độ sai số của các phép đo phải dưới 2,5%. Vantaan Energia, một nhà máy năng lượng có trụ sở tại Phần Lan, đã tìm ra giải pháp cho thách thức này nhờ hệ thống đo khí nhà kính GHG từ SICK.

Để tính toán lượng khí thải của nhà máy điện chạy nhiên liệu dầu hoặc khí thì tương đối đơn giản vì các nhiên liệu này rất đồng đều và thành phần hóa học đều rõ ràng. Tuy nhiên, nếu nhiên liệu là than đá thì lại là một vấn đề khác. Đó là bởi vì than có thể khác nhau rất nhiều về thành phần, độ ẩm và các yếu tố khác ảnh hưởng đến hàm lượng carbon. Cân trọng lượng của than sẽ không đem lại bất kỳ thông tin đáng tin cậy nào cả. Thông thường thì nhà máy điện sẽ cân than trên băng tải, lấy mẫu liên tục và xây phòng thí nghiệm để phân tích mẫu than. Từ đó sẽ tính toán ra lượng khí phát thải. Phương pháp tính toán này có chi phí cao và rất mất công.

Quan trắc liên tục khí nhà kính ở Martinlaakso

Nhà máy điện ở Martinlaakso là một trong những nhà máy nhiệt điện lớn nhất (CHP) ở Phần Lan. Trong năm 2013, nhà máy sản xuất 14% lượng điện được bán bởi Vantaan Energia và cung cấp phần lớn điện cho khu vực lân cận. Nhà máy điện có hai lò hơi, hai tua bin hơi nước và một tuabin khí riêng biệt. Than là nguồn nhiên liệu chính được sử dụng trong nồi hơi Mar 2.

“EU đã ban hành quy định phát thải từ năm 2013 đến năm 2020. Quy định rằng hệ thống quan trắc khí thải CO2 tại nồi hơi đốt than của chúng tôi phải có sai số tối đa là 2,5%, ”Samuli Björkbacka, kỹ sư cơ khí tại Vantaan Energia giải thích. “Vào năm 2012, chúng tôi đã kiểm tra kĩ tất cả các báo cáo, so sánh các kỹ thuật đo lường khác nhau và làm rõ các chi tiết kỹ thuật. Sử dụng phương pháp đo lường thông thường sẽ rất phức tạp. Chúng tôi cũng loại trừ cách thức lấy mẫu than thực tế vì cách này sẽ yêu cầu chúng tôi phải luôn lấy mẫu từ dây chuyền. Chúng tôi đã phải lấy và chia nhỏ vài mẫu mỗi giờ và sau đó phân tích theo từng giờ. Björkbacka giải thích rằng nhóm dự án đã làm việc với SICK rất nhiều và đều xác nhận chất lượng sản phẩm dịch vụ đều rất tốt. Do đó, giải pháp CEMS GHG-Control do SICK phát triển để đo lượng khí nhà kính được coi là một giải pháp thay thế cho hệ thống cũ.

Hệ thống đo và kiểm soát khí nhà kính GHG đo nồng độ CO2, nồng độ CO hoặc N2O trực tiếp trong ống khói. Thiết bị phân tích khí IR35 sử dụng công nghệ In-situ cảm biến sự hấp thụ tia hồng ngoại để đo nồng độ CO2 trong ống khói, thiết bị đo lưu lượng FLOWSIC100 sử dụng nguyên siêu âm để đo chênh lệch thời gian truyền sóng.

Thiết bị phân tích khí GM35 in-situ IR được lắp đặt trực tiếp ngay trên ống khói và phân tích nồng độ khí CO2

Ít nhất một lần một phút, tất cả các giá trị đo được thu thập để tính toán lượng phát thải. Kết quả cuối cùng đưa ra số liệu thống kê hàng năm. Độ tin cậy và độ chính xác của phép đo đóng vai trò quan trọng. Hệ thống đo khí nhà kính GHG-Control không cần bảo dưỡng với hiệu suất vận hành 97% và độ sai số nhỏ hơn 2,5%.

 

Thách thức: Hiệu chỉnh chính xác

Lúc đầu, các yếu tố điều kiện dường như chỉ ra rằng lượng sẽ không thể đo được lượng phát thải vì hiệu chuẩn hệ thống chính xác sẽ rất phức tạp. Để giúp khắc phục vấn đề này, công ty đã mời các chuyên gia từ Indmeas Oy, một công ty chuyên nghiệp trong quan trắc phát thải công nghiệp, để giúp họ phân tích các nguyên nhân gây sai số đo lường. Thách thức lớn nhất của nhóm là xác minh độ chính xác thực tế của hệ thống, câu hỏi là liệu hệ thống có thể hiệu chuẩn chính xác hay không. Câu trả lời là về khí tự nhiên, nhiên liệu bổ sung của lò hơi. Trước khi nghỉ hè, lò hơi được vận hành hoàn toàn bằng khí tự nhiên từ ba đến bốn ngày. Hàm lượng carbon trong khí tự nhiên tương đối đồng đều. Để xác định lưu lượng, ta cần tốc độ dòng khí thải và đường kính của ống khói. Tương đối dễ để đo đường kính ống khói bằng thép với độ chính xác đến milimét. Tuy nhiên, cũng phải tính đến việc ống khói giãn nở vì nhiệt để đáp ứng các quy định về độ chính xác theo quy định.

Để hiệu chỉnh hệ thống thường kì, Indmeas đo trước kì bảo dưỡng hè, kiểm tra lượng khí cung cấp cho lò hơi. Thiết bị ước lượng hàm lượng carbon của nhiên liệu trong khi nhà máy đang chạy bằng khí tự nhiên. Sau đó thiết bị đo tốc độ dòng khí thải và tính tổng lượng carbon dioxide. Con số này được tính toán bằng cách đo nồng độ CO2 trong khí và sau đó phân tích, kết quả sẽ phụ thuộc vào lượng khí được đưa vào lò hơi và lượng than bị cháy.

Cải tiến đo lường và báo cáo

“Đối với các phép đo này, chúng tôi sử dụng một hệ thống báo cáo ghi lại các giá trị đo “, Samuli Björkbacka giải thích. Anh xác nhận rằng hệ thống này hoạt động liên tục. Đến nay, công ty chỉ phải thực hiện công tác bảo dưỡng dự phòng trên hệ thống. Lượng khí thải vẫn ổn định, kể cả là vào mùa đông khi lò hơi chạy hết công suất. Chất lượng của than dễ bị dao động đáng kể. Ví dụ, hàm lượng nước của than cao hơn vào mùa đông so với mùa hè. ”Tùy thuộc vào tình hình sản xuất hiện tại, nồi hơi đốt than hoạt động ở nhiều trạng thái hoạt động khác nhau. Trước đây, dòng khí thải đã được tính toán bằng phương trình dòng chảy và góc của cánh quạt. Đến cuối kỳ, ước tính này không còn chính xác nữa. Phương trình dòng chảy bây giờ không còn được sử dụng và thay vào đó là đo thông số lượng phát thải thực tế.

Björkbacka nói: “Dùng Cân băng chuyền để cân than không còn đáp ứng được các yêu cầu mới về xác định lượng than”. Một hệ thống đo lường mới cung cấp nhiều giá trị chính xác hơn và cung cấp cho người vận hành nhiều cơ hội để sử dụng thông tin này để theo dõi các quy trình của nhà máy. Björkbacka cũng giải thích rằng vẫn còn nhiều tiềm năng để cải thiện các quy trình đo lường và báo cáo. Báo cáo cũng quan trọng như là đo.

Làm việc xuyên suốt với các chuyên gia SICK

Samuli Björkbacka hài lòng với dịch vụ của SICK với Kari Karhula, giám đốc sản phẩm tại SICK Finland ở Helsinki. Björkbacka nhận thấy giám đốc sản phẩm rất có khả năng và thân thiện. Giám đốc dịch vụ SICK, Timo Välikangas, chịu trách nhiệm bảo trì hệ thống và cũng luôn sẵn sàng trợ giúp. Quá trình lắp đặt đúng tiến độ. Một vài thành viên của nhóm bảo trì tại Martinlaakso đã dành một tuần chuẩn bị trước khi SICK đến và cài đặt hệ thống chỉ trong vài ngày. Các thiết bị được giao đúng tiến độ và được cài đặt theo thỏa thuận. Sau khi hiệu chuẩn, hệ thống đã cung cấp kết quả chính xác như mong đợi. Ngay sau khi hệ thống được cài đặt, thiết bị đo lưu lượng bắt đầu hoạt động một cách đáng tin cậy ngay lập tức.

Giải pháp kiểm soát phát thải và quá trình trong nhà máy đốt rác thải

Vantaan Energia đã mở một nhà máy đốt rác thải vào mùa thu năm 2014. Một số thiết bị phân tích khí, thiết bị đo bụi, giải pháp phân tích và thiết bị đo lưu lượng khí siêu âm SICK cũng được sử dụng trong nhà máy này. Nhà máy đốt rác thải tạo ra 900 GWh nhiệt mỗi năm, tương ứng với khoảng 100 MW. Tương đương với gần hai phần ba năng lượng dành cho sưởi ấm của quận được sản xuất bởi lò đốt than ở Martinlaakso. Trong vài năm qua, kỳ nghỉ hè kéo dài hai tháng nhưng Samuli Björkbacka dự đoán thời gian sẽ kéo dài từ 5 đến 6 tháng. Bây giờ nhà máy đốt rác thải đang sản suất rất nhiều nhiệt, như vậy thì lò đốt than có thể sẽ được dừng sớm hơn. Vantaan Energia luôn ý thức được tầm quan trọng trách nhiệm của doanh nghiệp trong lĩnh vực năng lượng. Công ty đã thực hiện một số thay đổi trong tư duy tiên tiến, trong cả việc quan trắc phát thải một cách chính xác. Lượng khí thải carbon dioxide từ nhà máy Martinlaakso hiện được quan trắc với sai số tuân thủ theo quy định của EU. Công nghệ mới của SICK giúp nhà máy tiết kiệm thời gian và nguồn lực.

ABOUT AUTHOR