1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Hệ thống bốc dỡ và vận chuyển than trong nhà máy nhiệt điện đốt than bao gồm: thiết bị bốc dỡ than từ tàu lên cảng, băng tải vận chuyển từ cảng vào nhà kho, trong nhà kho có các máy đánh đống, máy phá đống. Than chứa trong nhà kho sẽ được băng tải vận chuyển đưa vào két chứa than để đốt trong lò hơi...
Trên thế giới, hệ thống vận chuyển than đã được nhiều tập đoàn công nghiệp trên thế giới tập trung nghiên cứu như: Mitsubishi Heavy Industries - MHI (Nhật Bản), FAM, FLSmidth, ThyssenKrupp Fordertechni GMBH (Đức), DOOSAN (Hàn (Quốc)... Một số đơn vị đã từng cung cấp hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than cho các công trình công nghiệp ở Việt Nam như: FAM tại Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí 2, FLSmidth tại Nhà máy Nhiệt điện Vũng Áng 1, MHI tại Nhà máy Nhiệt điện Phú Mỹ 1, Nhiệt điện Ô Môn. Khi đó, các doanh nghiệp cơ khí trong nước chỉ tham gia thực hiện dự án với tư cách là nhà thầu phụ để chế tạo các thiết bị chủ yếu là kết cấu thép do nước ngoài thiết kế như Tổng công ty Lắp máy Việt Nam (LILAMA), Tổng công ty Cơ khí xây dựng (COMA), Tổng công ty Máy và thiết bị công nghiệp (MIE).Và chưa có một nghiên cứu nào được tiến hành để tiếp cận tiến tới làm chủ công nghệ thiết kế, chế tạo, đồng bộ hệ thống thiết bị trong nước.
Theo Quy hoạch điện VII đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 1208/QĐ-TTg ngày 21/7/2011, giai đoạn 2011-2030 sẽ có trên 50 nhà máy nhiệt điện than được đầu tư xây dựng với tổng số vốn khoảng 100 tỷ USD, trong đó vốn đầu tư cho phần xây dựng và thiết bị khoảng 60-70 tỷ USD. Đây là cơ hội lớn để phát triển các ngành cơ khí phụ trợ nói chung, cơ khí chế tạo nhiệt điện nói riêng. Để có thể tự chủ trong thiết kế, chế tạo thiết bị nhiệt điện, giảm giá thành đầu tư và tránh lệ thuộc nhà thầu nước ngoài, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 1791/QĐ-TTg ngày 29/11/2012 về “Cơ chế thí điểm thực hiện thiết kế, chế tạo trong nước thiết bị các nhà máy nhiệt điện trong giai đoạn 2012-2025”.
Triển khai thực hiện Quyết định 1791, trên cơ sở đề xuất của các doanh nghiệp, Bộ KH&CN và Bộ Công Thương đã phê duyệt cho một số doanh nghiệp cơ khí trong nước thực hiện Dự án KH&CN “Nghiên cứu làm chủ công nghệ thiết kế, chế tạo và đưa vào vận hành một số hệ thống thiết bị phụ nhà máy nhiệt điện chạy than công suất đến 600 MW” từ 2015-2022 với 12 nhiệm vụ là các đề tài/dự án thành phần nhằm hỗ trợ các doanh nghiệp nghiên cứu hoặc nhận chuyển giao công nghệ làm chủ việc thiết kế, chế tạo các thiết bị nêu trên. Theo đó, NARIME đã được giao thực hiện đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, tổ hợp và đưa vào vận hành hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than cho nhà máy nhiệt điện đốt than có công suất tổ máy đến khoảng 600 MW”.
2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Dựa vào tình hình thực tiễn trong nước và kinh nghiệm tích hợp các hệ thống thiết bị đồng bộ trong 60 năm xây dựng và phát triển, các nhà khoa học của NARIME đã có cách tiếp cận sáng tạo để nhận chuyển giao công nghệ, nghiên cứu thiết kế và chế tạo thành công hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than cho các nhà máy nhiệt điện than ở Việt Nam.
Cách tiếp cận cụ thể của NARIME qua các bước sau:
i) Nghiên cứu công nghệ thiết kế, chế tạo các thiết bị chính trong hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than từ các tài liệu của các hãng danh tiếng. Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện làm việc và khí hậu Việt Nam đến tuổi thọ của từng thiết bị;
ii) Khảo sát, nghiên cứu các thiết bị chính của hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than của các hãng danh tiếng trên thế giới hiện đang được sử dụng tại các nhà máy nhiệt điện Việt Nam (Phả Lại 2, Uông Bí mở rộng 1, Uông Bí mở rộng 2, Hải Phòng, Quảng Ninh, Vũng Áng 1...);
iii) Thông qua kết quả đã đạt được ở bước 1 và 2 từng bước làm quen, tiếp thu công nghệ, thiết bị của các nhà cung cấp thiết bị, phương pháp tổ chức thực hiện, các quy phạm và tiêu chuẩn áp dụng..., từ đó có cơ sở để lựa chọn công nghệ, đối tác cung cấp bản quyền thiết kế hệ thống;
iv) Phối hợp với nhà thầu nước ngoài thực hiện tính toán, thiết kế cho dự án đầu tiên, tiếp nhận thiết kế qua việc phối hợp thiết kế với họ. Tiến hành thiết kế chi tiết, chế tạo, lắp đặt dưới sự hướng dẫn của chuyên gia nước ngoài. Từng bước giải mã được công tác tính toán, thiết kế, quản lý dự án. Chủ động tiếp cận các nhà thầu phụ cung cấp thiết bị cho hệ thống, tích lũy kinh nghiệm và bí quyết cho riêng mình;
v) Tự tính toán, thiết kế các thiết bị chính của hệ thống dưới sự thẩm định của chuyên gia nước ngoài, mua sắm thiết bị, tích hợp hệ thống, thử nghiệm và vận hành hệ thống với sự tư vấn của chuyên gia nước ngoài. Sau đó sẽ tiến hành tự tính toán, thiết kế và tích hợp toàn bộ hệ thống và tích lũy kinh nghiệm, bí quyết để tự thương mại hóa sản phẩm.
Cùng với sự hợp tác của Magdeburger Forderanlagen und Baumaschinen GmbH (FAM) - đối tác triển khai thiết kế cơ sở và cung cấp một số thiết bị chính, NARIME đã đảm nhận toàn bộ khối lượng thiết kế chi tiết cho phần kết cấu cơ khí của các máy, thiết bị, tháp chuyển tiếp và băng tải. Và chủ động hoàn toàn trong công tác thiết kế toàn bộ hệ thống đường ống, hệ thống điện và, điều khiển.
Trong quá trình tính toán, thiết kế, để tăng độ tin cậy cũng như nâng cao hiệu quả, giải mã công nghệ, các nhà khoa học, kỹ sư thiết kế đã ứng dụng các phần mềm như: Thiết kế toàn bộ các hãng mục kết cấu thép (băng tải, tháp chuyển tiếp) bằng phần mềm 3D Tekla Steel Structure; thiết kế toàn bộ các hệ thống đường ống và thang máng cáp bằng phần mềm Cadworx Plant Professional; tính toán kiểm nghiệm bằng các phần mềm SAP 2000 và COSMOS;^ Việc áp dụng thiết kế trên các phần mềm 3D chuyên dụng, cho phép các kỹ sư NARIME kiểm tra, truy xuất vật tư thiết bị, đồng bộ dữ liệu từ quá trình thiết kế, mua sắm, lắt đặt hệ thống.
Hình 1. Thiết kế tháp chuyển tiếp bằng Tekla và hình ảnh thực tế lắp đặt tại công trường
Trong công tác chế tạo, lắp đặt, chạy thử và vận hành, NARIME đã bố trí những cán bộ có kinh nghiệm, có chuyên môn, và có khả năng giao tiếp tiếng anh tốt để phối hợp với Xưởng chế tạo, Chủ đầu tư, đối tác nước ngoài.
Hình 2. Hình ảnh các kỹ sư NARIME làm việc tại công trường
3. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
Sau hơn 5 năm triển khai thực hiện, các nhà khoa học của NARIME đã hoàn thành việc mua và tiếp thu thiết kế cơ sở và thực hiện thiết kế chi tiết toàn bộ hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than. Đã thiết kế thành công máy bốc dỡ than (CSU) công suất 850 tấn/h; máy đánh đống, phá đống công suất 850 tấn/h; hệ thống băng tải với năng suất vận chuyển 1.700 tấn/h; hệ thống máy nghiền, sàng than công suất 500 tấn/h; hệ thống cân băng tải; các máy tuyển từ, máy phát hiện kim loại; hệ thống máy lấy mẫu tự động; hệ thống điện, điều khiển; hệ thống dập bụi, cung cấp nước, cung cấp khí; các hệ thống thiết bị phụ đi kèm đồng bộ khác...
Hoàn thành thiết kế, chế tạo và đưa vào vận hành hệ thống cấp than cho nhà máy nhiệt điện Sông Hậu 1 với tỷ lệ nội địa hóa trên 51%.
Hệ thống điện, điều khiển cho hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than.
4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết quả đạt được của đề tài đã minh chứng cho khả năng các đơn vị trong nước với đội ngũ khoa học kỹ thuật với trình độ ngày càng được nâng cao và luôn lỗ lực học hỏi về công nghệ mới, đề tài đã hoàn thành với tỷ lệ nội hóa trên 51%, còn có thể tăng hơn nữa ở dự án thứ hai, và đạt hơn 70% từ dự án thứ 3, đảm bảo mục tiêu mục tiêu nội địa hóa theo Quyết định 1791/QĐ-TTG của Thủ tướng Chính phủ.
Từ thành công của đề tài, Viện Nghiên cứu Cơ khí kiến nghị Bộ Công Thương xem xét để các doanh nghiệp trong nước được tham gia vào các dự án Quảng Trạch 1 và Quỳnh Lập 1, hai dự án còn lại thực hiện theo Quyết định 1791/QĐ-TTg, trong đó, NARIME được giao Chủ trì, phối hợp với các doanh nghiệp cơ khí để tiếp nhận chuyển giao công nghệ và thực hiện thiết kế, chế tạo hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than cho nhà máy nhiệt điện đốt than.
5. TÍNH MỚI, TÍNH ỨNG DỤNG, KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG KẾT QUẢ VÀ THỰC TẾ
Với việc thực hiện đề tài, lần đầu tiên Việt Nam đã nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, tích hợp và đưa vào vận hành thành công hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than cho nhà máy nhiệt điện đốt than công suất tổ máy đến 600 MW, góp phần nâng cao tỷ trọng nội địa hoá, giảm giá thành sản phẩm. Đặc biệt, hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than được thiết kế, chế tạo, theo các tiêu chuẩn quốc tế với yêu cầu cao. Hiện tại, hệ thống này đang được áp dụng rất hiệu quả ở Nhà máy Nhiệt điện Sông Hậu 1 (Dự án Nhà máy Nhiệt điện Sông Hậu 1 có công suất lắp đặt 1.200 MW, bao gồm 2 tổ máy. Nhà máy sử dụng công nghệ lò hơi kiểu lò than phun thông số siêu tới hạn, trực lưu, đốt trực tiếp, quá nhiệt trung gian 1 lần, sử dụng công nghệ vòi đốt giảm phát thải NOx; tua bin kiểu ngưng hơi truyền thống, quá nhiệt trung gian 1 cấp, trích hơi gia nhiệt nước cấp, thông số hơi đầu vào siêu tới hạn. Khi cả 2 tổ máy đi vào hoạt động, Nhà máy sẽ cung cấp vào lưới điện quốc gia khoảng 7,8 tỷ kWh/năm, góp phần đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia và phát triển kinh tế khu vực Đồng bằng sông Cửu Long nói chung, tỉnh Hậu Giang nói riêng).
Hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than tại Nhà máy Nhiệt điện Sông Hậu 1.
Tiếp nối thành công trong việc triển khai chương trình nội địa hóa hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than cho Nhà máy Nhiệt điện Sông Hậu 1, NARIME đang đầu tư mạnh mẽ và toàn diện cho công tác nghiên cứu nội địa hóa và làm chủ công tác nội địa hóa hệ thống thiết bị không những cho các nhà máy nhiệt điện sắp xây dựng trong thời gian tới mà còn đầu tư nghiên cứu, nâng cấp hệ thống cho các nhà máy điện đã và đang vận hành.
TS. Phan Đăng Phong1, ThS. Đinh Viết Hải1, KS. Vũ Văn Điệp1, ThS. Ngô Hồng Đăng1
1Viện Nghiên Cứu Cơ khí, Bộ Công Thương
