Công trình
Những nhà máy điện tua bin khí hỗn hợp hiệu suất cao và an toàn sinh thái 27/03/2008

Ngay từ thời kỳ xa xưa, 90% năng lượng mà loài người sử dụng đều bắt nguồn từ phản ứng cháy.
Chúng ta hãy thử nghiên cứu cơ cấu tiêu thụ các dạng năng lượng theo các số liệu thống kê từ năm 1900 trên toàn thế giới (hình 1). Tỷ lệ than đá và củi liên tục giảm mặc dầu trữ lượng của chúng được phát hiện không những không bị cạn kiệt mà còn tăng. Dầu mỏ ít biết đến vào đầu thế kỷ 20 đã nhanh chóng giành được vị trí ưu tiên trước hết nhờ sự phát triển mạnh giao thông vận tải. Nhưng ngay cả dầu mỏ mà tỷ lệ của nó trong cân bằng năng lượng thế giới đã đạt đỉnh điểm vào những năm 70 cũng đã bắt đầu có xu thế giảm sản lượng khai thác dù cho trữ lượng của nó mới chỉ cạn bớt đi 20%.
Mức tiêu thụ khí thiên nhiên tiếp tục tăng, điều này có 2 nguyên do: thứ nhất nó là nhiên liệu có nhiệt trị cao, thứ hai sự cần thiết của việc giảm các khí độc hại vào khí quyển, đặc biệt là S0x.


Ngày nay vẫn đang tồn tại sự đa dạng trong cơ cấu cân bằng năng lượng thế giới chừng nào than, dầu mỏ, khí thiên nhiên và các dạng nguồn năng lượng còn lại bao gồm cả nhiên liệu hạt nhân đang có mặt trên thị trường thế giới với tỷ lệ khá gần nhau. Sự đa dạng hóa mang lại cho nền kinh tế thế giới sự ổn định nhất định đối với các dao động của thị trường chứng khoán và những “nhiễu nhương” của các nước xuất khẩu nhiên liệu.
Trong nhiều dấu hiệu rõ nét của xã hội công nghiệp có lẽ đáng chú ý nhất là sự ổn định tiêu thụ năng lượng tính theo đầu người, sự ổn định này đã thể hiện trong 2 thập niên cuối cùng của thế kỷ 20 (Hình 2).Hình 2: Tiêu thụ năng lượng
Trong suốt hơn 700 năm qua, kể cả tới thời kỳ bắt đầu cuộc cách mạng công nghiệp ở Anh và Pháp, xuất tiêu thụ năng lượng (tính trên đầu người 1 năm) không vượt quá 0,2 T.N.Q. Nhưng cho đến năm 1880 tiêu thụ năng lượng bình quân trên đầu người đã tăng lên 4 lần, tức xấp xỉ 0,8 T.N.Q. Trong thế kỷ vừa qua chỉ tiêu đó đã đạt 2,3 T.N.Q, sau đó nó đã gần như đóng băng ở mức 2,3-2,36 T.N.Q.
(Hình 1: Cơ cấu tiêu thụ các nguồn năng lượng trên thế giới ) Đương nhiên sự khác biệt của mức tiêu thụ năng lượng bình quân trên đầu người ở các nước và các vùng khác nhau rất đáng kể. Chỉ tiêu đó thấp nhất ở Mali 0,3 T.N.Q, cao nhất ở Mỹ 11 T.N.Q, còn ở Nhật 4,5 T.N.Q.
Và ở đây chúng ta vấp phải một vấn đề quan trọng là làm thế nào để biến đổi hiệu quả nhất hóa năng của nhiên liệu thành các dạng năng lượng khác?
Điều đó không có gì lạ khi hiệu suất thấp của các thiết bị năng lượng không chỉ làm tăng giá của bất kỳ sản phẩm tiêu thụ năng lượng nào, mà còn làm cho nó không cạnh tranh nổi trên thị trường thế giới. Không kém phần quan trọng là trong trường hợp đó nguy cơ về sinh thái tăng nhanh do thải vào khí quyển nhiệt và các chất độc hại cho sức khỏe mọi  người. Vấn đề này đã kích thích các nhà sinh thái học và các nhà chính trị hoạch định Nghị định thư Kyoto - lần đầu tiên quy định những hạn ngạch đối với các chất thải và các mức phạt tiền về những vi phạm hạn ngạch.Trong suốt thế kỷ XX các tua bun hơi đã chiếm vị trí độc quyền trong ngành năng lượng tĩnh tại (cố định). Mặc dầu các tua bin khí đã chèn ép các động cơ đốt trong ra khỏi ngành hàng không nhưng ở các ngành khác kể cả trong ngành năng lượng tĩnh tại vai trò của chúng vẫn ở mức khá khiêm tốn. Nghịch lý đó là do sự tiến triển chậm của các tuabin khí cả về hiệu suất cũng như về công suất của tổ máy.
Thí dụ, một hãng nổi tiếng như ABB mà cũng đã mất tới 20 năm để tăng hiệu suất của các tua bin khí kiểu GT-13 từ 28 tới 36%. Điều đó đạt được nhờ tăng nhiệt độ trong buồng đốt thêm 300K và áp suất sau máy nén hơn 2 lần. Dần dần tăng nhiệt độ trong buồng đốt của tua bin khí các nhà thiết kế đã đưa nhiệt độ đó lên tới 1300K khi nhiệt độ khói thoát đã ra tới mức điển hình đối với nhiệt độ ban đầu trong lò hơi cho tua bin hơi (gần 600K). (Hình 2: Tiêu thụ năng lượng )                          Như vậy đã xuất hiện ý tưởng tạo ra sự tiếp đôi, nghĩa là kết nối thiết bị tua  [Mali 0,3 T.N.Q Nhật 4,5 T.N.QMỹ 11,0 T.N.Q* (T.N.Q)]       bin khí và tấn nhiên liệu quy ước trên đầu người trên toàn thế giới 1 nămtuabin hơi vào một tổ hợp năng lượng thống nhất, hiệu suất tổng hợp của tổ hợp đó có thể đạt tới 60% (hiện nay hiệu suất của nhà máy điện tua bin khí hỗn hợp Phú Mỹ 1 đã đạt trên 56%, nhà máy điện tua bin khí hỗn hợp (TBKHH) Cà Mau có thể đạt trên 57%) và trong tương lai hiệu suất đó còn cao hơn thế (Hình 3).
Sự kiện đó đã làm nên cuộc cách mạng trong ngành năng lượng cố định. Chúng ta thử nhớ lại: hiệu suất của đầu tầu hỏa chỉ xấp xỉ 5%, nghĩa là sau 200 năm chỉ tiêu đó tăng 12 lần. Mặc dầu nó vẫn còn cách biệt với hiệu suất của chu trình lý tưởng Carnot (75%) nhưng đó là tiến bộ hiển nhiên và có thể xem như hai thập niên qua của thế kỷ XX cho đến nay là bước “đột phá”.


 
Hình 3: Xu thế tăng hiệu suất và công suất của các tổ máy tuabin khí và TBKHH các kiểu khác nhau
 Hình 4: ảnh hưởng của sự phun hơi nước tới nồng độ các chất thải độc hại

 

Trong sách kỹ thuật thiết bị TBKHH được mang tên thiết bị hơi - khí “nhị nguyên”. Thiết bị này khác biệt so với từng thành phần của nó (tua bin khí, tua bin hơi...) là hiệu suất cao hơn. Điều đó có nghĩa là khối lượng các chất thải độc hại trên mỗi KW công suất đặt giảm mạnh.
Một phương án có triển vọng hiện ít được biết đến - đó là thiết bị TBKHH có phun hơi (chu trình STIG).
Khác với thiết bị TBKHH nhị nguyên là lò thu hồi nhiệt sản xuất hơi bằng khói thoát của tua bin khí và lại đưa hơi vào buồng đốt của chính tua bin khí đó.
Khi đốt khí nhiên liệu cần phấn đấu giảm tổn thất do nhiên liệu không cháy kiệt  bởi vì tồn tại một dải nhiệt độ rất hẹp trong đó buồng đốt hoạt động một cách an toàn về sinh thái.
Nhưng nếu hơi nước được thổi vào buồng đốt của tua bin khí đó với lưu lượng gấp đôi lưu lượng nhiên liệu thì nồng độ các chất thải N0x và C0 thấp hơn nhiều ngưỡng giới hạn cho phép (Hình 4).
Về các mặt còn lại thì thiết bị TBKHH theo chu trình STIG hầu như cũng có hiệu quả tương tự như thiết bị TBKHH nhị nguyên. Ngoài ra do giảm vốn đầu tư nên phương án TBKHH với chu trình STIG còn được ưa thích hơn.q
(Theo Tạp chí Năng lượng - Kinh tế Kỹ thuật - Sinh thái (10/2006)
Tạp chí Liên bang Nga)
* Tấn nhiên liệu quy ước (T.N.Q) tương đương với 7 triệu Kcal

Nguyễn Lý Tỉnh


Các tin khác
Nhà cao tầng Hà Nội ( 27/03/2008 )
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định của hệ thống đê biển Đồng bằng Bắc Bộ ( 27/03/2008 )
Thiết kế và xây dựng công trình có hiệu quả năng lượng ( 27/03/2008 )
Khu nghỉ dưỡng suối nước nóng Hội Vân - Bình Định - Nơi đầu tư du lịch lý tưởng ( 27/03/2008 )
Làm gì cho chung cư cũ ở Hà Nội ( 27/03/2008 )
Nhà ở cho người cao tuổi ( 27/03/2008 )
 Tin mới nhất

Lộ trình đổi mới R&D Xây dựng và giao thông Hàn Quốc

Những năm qua, Hàn Quốc đã mở rộng rất nhiều đầu tư trong nghiên cứu và phát triển (R&D) khoa học và công nghệ và đã đạt được thành tựu có ý nghĩa. Bắt đầu như là một dự án hợp tác R&D công nghiệp – hàn lâm tháng 12/1994, dự án R&D công nghệ xây dựng và giao thông đã dần dần phát triển ra tổng số 16 dự án bao gồm “Dự án Nghiên cứu và Phát triển công nghệ xây dựng trọng điểm” năm 2006 với vốn Nhà nước được chi cho các dự án từ 1,2 tỷ won lên 262 tỷ won.


Thông báo về việc triệu tập đại hội lần thứ VI của Tổng Hội XDVN

Căn cứ vào Nghị quyết hội nghị BCH TW Tổng Hội XDVN lần thứ V khoá V ngày 6/12/2007, Đoàn Chủ tịch Tổng Hội XDVN đã có quyết định và thông báo về việc tổ chức đại hội khoá VI của Tổng Hội vào ngày 21/8/2008. Đoàn Chủ tịch Tổng Hội đã lập đề cương tổ chức đại hội và ra quyết định thành lập Ban Tổ chức để chuẩn bị đại hội.


Các đề tài NCKH của Tổng Hội được duyệt trong năm 2008

Theo công văn số 02/BXD-KHCN ngày 7/1/2008 của Bộ Xây dựng, về kế hoạch khoa học công nghệ và môi trường ngành xây dựng năm 2008, ban hành theo quyết định số 1535/QĐ-BXD ngày 28/12/2007 của Bộ trưởng Bộ Xây dựng, Bộ Xây dựng thông báo chính thức các đề tài mà cơ quan thực hiện là Tổng Hội XDVN trong năm 2008 gồm 2 đề tài, đó là:


10 sự kiện quan trọng của Hội Môi trường đô thị Việt Nam năm 2007

1. Trong thời gian từ 28/2~13/3/2007, Hội đã cử 30 thành viên tham quan, học tập và trao đổi kinh nghiệm về xử lý chất thải công nghiệp và bảo vệ môi trường  ở Nhật Bản.
2. Đã tổ chức hội nghị BCH lần thứ 7 khoá II tại TP Hồ Chí Minh vào ngày 15/6/2007


Hoạt động của Hội Kết cấu và Công nghệ xây dựng Việt Nam

Họp Thường trực BCH
Ngày 19/1/2008, Hội đã họp hội nghị Thường trực BCH do Chủ tịch Hội, GS. TSKH. Nguyễn Văn Liên chủ trì. Hội nghị đã quyết định một số công tác quan trọng trong năm 2008.


Hội Xây dựng Hà Nội họp tổng kết công tác năm 2007

Sáng ngày 26/1/2008 tại Hội trường Công viên Bách Thảo, Hội Xây dựng Hà Nội đã họp hội nghị Tổng kết hoạt động năm 2007 với sự tham dự của các uỷ viên BCH Hội, lãnh đạo các chi hội cùng đại diện các Hội bạn. GS.TS. Nguyễn Mạnh Kiểm Chủ tịch Tổng hội XDVN và Phó Chủ tịch UBND Hà Nội Nguyễn Văn Khôi đã đến dự Hội nghị.