Đài Loan từ lâu đã là một trong những nền kinh tế năng động nhất khu vực Đông Á. Trong những năm 1980, nền kinh tế Đài Loan phát triển nhanh chóng, nhu cầu về điện của đảo quốc này tăng vọt dẫn đến sự ra đời của hàng loạt các nhà máy điện mới. Nhằm giảm bớt chi phí vận chuyển than nhập khẩu đồng thời thúc đẩy phát triển kinh tế ở miền Trung, một nhà máy nhiệt điện than đã được xây dựng ở thành phố Đài Trung ở nước này.

Nằm ở phía Nam của Cảng Đài Trung và phía Bắc sông Tatu, Nhà máy điện Đài Trung (TCPP) nằm trên phần đất được cải tạo bằng cát nạo vét với tổng diện tích là 227,5 ha. Bắt đầu đi vào hoạt động từ năm 1989, TCPP là nhà máy nhiệt điện than đầu tiên của Đài Loan vượt qua Đánh giá tác động môi trường của nước này. Khoảng 45% diện tích đất được trồng cây xanh nhằm giảm thiểu gió trong khu vực.

Nhà máy điện TCPP có 10 tua bin hơi nước gia nhiệt lại hỗn hợp nối tiếp của GE (tập đoàn năng lượng General Electric) và Toshiba, với dòng hơi nước kép ở giai đoạn áp suất thấp. Mỗi tua bin sử dụng hệ thống điều khiển phân tán của Foxboro và bộ điều khiển tua bin hơi nước của GE Mark VIe. Các máy phát điện bao gồm stato (phần tĩnh) làm mát bằng nước và rôto (phần quay) làm mát bằng hydro. Nhằm đáp ứng các quy định và tiêu chuẩn về môi trường của Đài Loan, mỗi thiết bị đều có hệ thống khử xúc tác chọn lọc (SCR) để khử NOx, hệ thống lọc bụi tĩnh điện (EP) để loại bỏ các vật chất dạng hạt và hệ thống khử lưu huỳnh khói lò (FGD) bằng đá vôi/ thạch cao ướt nhằm hạn chế ôxít lưu huỳnh (SOx). Hiện tại, TCPP được trang bị 10 tổ máy nhiệt điện than công suất 550W, 4 tổ máy tua bin khí 70W và các tua bin gió công suất 22,2W. Vào năm 2025, Nhà máy sẽ bổ sung 2 tổ máy khí công suất 1.300W.

Quản lý than

Năm 1998, hoạt động đốt than á bitum tự phát là một thách thức với Đài Loan. Tuy nhiên, TCPP đã kiểm soát được vấn đề nhờ làm chủ các tỷ lệ trộn than khác nhau và tiếp tục sử dụng nhiên liệu này. TCPP giảm bụi từ than một cách hiệu quả và giảm thiểu sự thoát bụi ra ngoài môi trường, bao gồm giảm trọng lực trong quá trình tải/xả, giảm nhiễu động cơ năng khi xếp than, xói mòn do gió trên băng tải, các đống than lộ thiên và kho chứa than chủ yếu nằm ngoài trời. Các phương pháp và phương tiện ngăn bụi bao gồm lưới chắn gió cao 23 mét bao quanh khu vực, các vòi phun nước nằm cách nhau một khoảng cách nhất định, được phun nước cố định hàng giờ, băng tải và tháp chuyển than được che kín.

Ngoài ra, TCPP còn áp dụng các phương pháp quản lý than tối ưu khác bao gồm nâng cấp máy bốc dỡ than truyền thống thành máy bốc dỡ than liên tục, quản lý đống than nén, trồng các khu rừng chắn gió bao quanh. Hiệu quả của các biện pháp ngăn chặn và kiểm soát bụi của TCPP đạt 96,25%. Hiện TCPP đang xây dựng một hầm than kiểu nhà kho được thiết kế với tính năng chống gió. TCPP kỳ vọng hiệu quả của các biện pháp ngăn chặn và kiểm soát bụi sẽ đạt 98% trong tương lai. Khoảng 857 tấn nước thải sản sinh ra mỗi ngày tại nhà máy tái sử dụng được xử lý đúng cách và đáp ứng các tiêu chuẩn của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Đài Loan đặt ra cho các nhà máy điện, đảm bảo hiệu quả ngăn bụi tốt hơn.

Hoạt động của nhà máy điện TCPP

Khí thải từ quá trình phát điện đi vào bộ gia nhiệt sơ bộ không khí thông qua quạt gió sơ cấp và quạt thông gió cưỡng bức, sau đó đi vào lò hơi, trộn và đốt cháy nhiên liệu để trở thành khí đốt. Sau quá trình trao đổi nhiệt của ống khói lò trong lò, nó trở thành khí thải và đi qua thiết bị khử nitơ xúc tác chọn lọc và khử bụi EP. Quạt tăng áp và bộ trao đổi nhiệt khí - khí làm mát khí thải trước khi nó đi vào tháp hấp thụ FGD.

Vì than chứa lưu huỳnh nên khói thải sinh ra sau quá trình đốt than cũng chứa SOx. Hệ thống khử lưu huỳnh khói lò dạng ướt của TCPP sử dụng bùn đá vôi để hấp thụ SOx trong khói thải. Bùn đá vôi được phun từ trên đỉnh tháp hấp thụ xuống và dòng khói thải được thổi từ dưới đáy tháp thổi lên nhằm tăng khả năng hấp thụ. Thiết bị FGD có thể đạt tỷ lệ loại bỏ hơn 90% SOx trong khói thải, cho phép giá trị của các chất gây ô nhiễm khí thải phù hợp với các quy định về bảo vệ môi trường. Cuối cùng, khí thải được thải ra bầu khí quyển thông qua ống khói cao 250 mét.

Quản lý nước thải

Nước thải từ quá trình FGD dạng ướt chứa các chất rắn hòa tan, các ion clorua, các ion canxi, sunfat và nitrat, thường có nồng độ rất cao. Các chất có trong than như các kim loại nặng cũng sẽ đi vào khói thải trong quá trình đốt cháy, gây ô nhiễm nước thông qua quá trình khử lưu huỳnh.

Nước thải từ quá trình FGD chủ yếu đến từ hỗn hợp cô đặc của bộ tách lốc xoáy thứ cấp. Nó là một loại nước thải vô cơ có độ mặn và độ cứng cao, độ pH khoảng từ 4-6, thành phần khá phức tạp với một lượng lớn chất rắn lơ lửng, muối clorua, kim loại nặng và Bo (boron) với hàm lượng cao.

Trước đây, phương pháp kết tủa hóa học truyền thống thường được sử dụng để xử lý nước thải từ quá trình FGD. Kết tủa đông tụ hóa học là quy trình tách chất rắn-lỏng tiêu chuẩn, được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng xử lý nước thải công nghiệp khác nhau và có hiệu quả loại bỏ cao các kim loại nặng trong nước thải. Các nguồn Bo trong nước thải FGD bao gồm than dùng để đốt và sản xuất điện, bột đá vôi dùng trong hệ thống FGD để loại bỏ SOx khỏi khí thải. Quy trình xử lý nước thải FGD ban đầu có tỷ lệ loại bỏ Bo rất thấp, dẫn đến việc giải phóng Bo trong nước. Nồng độ Bo trong nước thường cao hơn nhiều so với tiêu chuẩn kiểm soát nước thải là 5 mg/l.

Công nghệ loại bỏ Bo có thể chia thành năm loại, bao gồm kết tủa hóa học, trao đổi ion, hấp phụ, thẩm thấu ngược và chiết xuất, mỗi phương pháp đều có những hạn chế. Phương pháp thẩm thấu ngược hiện là công nghệ thương mại hóa rộng rãi nhất, tuy nhiên chỉ được áp dụng giới hạn trong nước thải chứa Bo nồng độ thấp hoặc trong phương pháp khử muối nước biển. Cả phương pháp kết tủa hóa học và phương pháp chiết xuất đều rất phù hợp để xử lý nước thải có nồng độ Bo cao. Các dung môi sử dụng trong phương pháp chiết xuất chủ yếu là các diol, nhưng độc tính của dung môi và việc xử lý sau đó tương đối phức tạp. Phương pháp kết tủa hóa học được sử dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp, tuy nhiên, phương pháp kết tủa keo tụ truyền thống thường yêu cầu điều kiện nhiệt độ cao để mô phỏng phương pháp thủy nhiệt nhằm tạo ra các chất không hòa tan.

Các kỹ sư của TCPP đã hợp tác với Viện Nghiên cứu Kỹ thuật công nghiệp Đài Loan (ITRI) để tìm ra một giải pháp tối ưu. Họ sử dụng một tầng sôi được cấp bằng sáng chế để xử lý nước thải chứa Bo nồng độ cao. Thiết bị xử lý nước thải kết tinh tầng sôi bao gồm một bể phản ứng có chứa chất vận chuyển. Nước thải cần xử lý đi vào từ đáy bể phản ứng và chuyển động lên trên, bể phản ứng được kết nối với một mạch nước tuần hoàn cấp một. Một phần nước thải được điều áp và quay trở lại đun sôi, một phần đi vào bể phản ứng nhờ tác động của xi phông. Đồng thời, bể phản ứng cũng được nối với một đầu vào cấp hóa chất, nhờ đó, các chất ô nhiễm trong nước thải nằm ở phần kết tinh hỗ trợ tầng sôi còn nước thải đã xử lý chảy ra từ đầu ra nằm trên đỉnh bể phản ứng.

Nhà máy điện Đài Trung sử dụng công nghệ xử lý nước kết tinh tầng sôi để loại bỏ một cách hiệu quả Bo (boron) khỏi nước thải từ quá trình khử lưu huỳnh khói lò dạng ướt. Ảnh: Taipower

Sáng chế của TCPP bao gồm bước tiền xử lý nước thải sử dụng hydro peroxit để phản ứng với các ion borat và bước kết tủa sử dụng hợp chất bari (như bari hydroxit và bari clorua) trộn với nước thải đã được xử lý sơ bộ để tạo ra kết tủa peborat. Ngoài các bước trên, phương pháp xử lý nước thải chứa Bo nồng độ cao còn bao gồm bước kiểm soát độ pH, trộn và khuấy đều dung dịch, và các điều kiện vận hành thích hợp của bể xử lý sơ bộ. Phương pháp này có hiệu quả với nước thải chứa Bo nồng độ cao và có khả năng làm giảm nồng độ Bo xuống dưới 5 ppm, là nồng độ trung bình của nước biển.

Môi trường sinh thái

Được trang bị công nghệ cắt giảm khí thải hiện đại, Nhà máy điện TCPP không chỉ cung cấp lượng điện cần thiết cho nhu cầu quốc gia mà hiện còn là nơi cư trú của đom đóm, chim nhạn và nhiều loài chim khác.

Đom đóm xuất hiện tại TCPP ngay từ những ngày đầu khi nhà máy điện này được xây dựng, khi chúng là ấu trùng đom đóm sống trong đất trồng. Vì TCPP luôn duy trì 50% diện tích đất phủ thực vật và trồng nhiều cây cối xung quanh nhà máy, đồng thời ít có sự can thiệp của bàn tay con người ở các khu vực khác nên môi trường nơi đây đã cho phép đom đóm dần sinh sôi nảy nở trong nhiều thập kỷ.

Môi trường sinh thái xung quanh Nhà máy điện Đài Trung phù hợp với đom đóm và nhiều loại chim, bao gồm cả nhạn biển. Nguồn: Taipower

Sau khi kiểm tra và phân tích lượng nước trong ao sinh thái, các chuyên gia cho rằng công nghệ phục hồi nhân tạo có tính bền vững và số lượng đom đóm vàng thủy sinh có thể tăng gấp đôi mỗi năm. Ao sinh thái được cải tạo thành một khu biệt lập có bờ bao, chứa nước đã được xử lý đến từ tầng sôi tuần hoàn. Đồng thời, loài cá Wu Guo, tôm và cua thường ăn ấu trùng đom đóm được loại bỏ khỏi ao. Các loài cây bản địa, như gừng Jinxinmu và Ficus, tạo môi trường phát triển phù hợp cho loài đom đóm viền vàng. Một hàng rào lưới màu đen bao quanh ao nhằm ngăn chặn ánh đèn đường và đèn xe vào ban đêm nhằm giảm ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng nhận tín hiệu phát quang sinh học của đom đóm. Ao lắng than và khu rừng ở phía Tây Nam của TCPP nằm cách xa tổ máy phát điện và dân cư. Có ít phương tiện giao thông qua lại, không có nhiều đèn đường và vành đai xanh đã tạo nên một môi trường sinh trưởng thích hợp cho loài đom đóm cửa sổ của Đài Loan.

Các chuyên gia cải tạo môi trường cho biết: “Phải cần ít nhất 3 đến 5 năm để loài đom đóm phục hồi một cách ổn định. Tất nhiên, môi trường phải tiếp tục duy trì hệ sinh thái tốt để nuôi dưỡng quần thể ổn định.”

Người ta cũng thấy những con nhạn biển quanh quẩn, uống nước và làm ướt  lông bụng của chúng xung quanh bồn than, sau đó bay trở về tổ của chúng để làm mát trứng chim. TCPP đã lựa chọn phương án xây dựng và duy trì các bãi sinh sản nhân tạo cho loài chim nhạn gần các tua bin gió và trên mái nhà kho, bao gồm thiết lập môi trường sống từ sỏi, thiết kế hệ thống thoát nước, thảm thực vật, bảo trì lưới điện và lắp đặt chim giả.

Ngoài ra, tổng cộng 73 loài sinh vật đã được tìm thấy bên trong và ngoài khu vực Nhà máy. Hơn 5.000 loài chim đã hoạt động, thực hiện các hành vi sinh sản và làm tổ ở nơi đây.

Đom đóm là loài rất mẫn cảm với sự ô nhiễm môi trường nên chúng còn được coi là “tiêu chuẩn sống” để đánh giá mức độ sạch của môi trường. Nhờ sự đột phá công nghệ cùng sự tận tâm bảo vệ môi trường, nỗ lực vì thế hệ sau đã mang lại cho Nhà máy điện TCPP những kết quả tích cực trong việc duy trì môi trường sinh thái. Sự tồn tại và phát triển của đom đóm cùng nhiều loại sinh vật khác ở khu vực Nhà máy điện TCPP là minh chứng cho việc các nhà máy điện đốt than có thể tiếp tục sản xuất điện mà vẫn bảo đảm bầu khí quyển trong sạch cho cộng đồng./.