Trong giai đoạn hiện nay, nhằm đáp ứng cho nhu cầu phát triển kinh tế, xã hội của đất nước, nhiều dự án nhà máy nhiệt điện đốt than đã, đang và sẽ được đầu tư xây dựng mới. Thực hiện chủ trương của Thủ tướng Chính phủ tại quyết định số 1791/QĐ-TTg ngày 29/11/2012 về việc thí điểm thiết kế, chế tạo trong nước thiết bị các nhà máy nhiệt điện trong giai đoạn 2012 ÷ 2025, Viện Nghiên cứu Cơ khí đã thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và đưa vào vận hành hệ thống thải tro xỉ đồng bộ cho nhà máy nhiệt điện đốt than phun có công suất tổ máy đến khoảng 600 MW”, mã số 03/HĐ –ĐT/KHCN. Đề tài thuộc dự án khoa học công nghệ “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và đưa vào vận hành một số hệ thống thiết bị phụ nhà máy nhiệt điện chạy than có công suất tổ máy đến khoảng 600 MW”.

Mục tiêu của đề tài là làm chủ thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành hệ thống thải tro xỉ đồng bộ cho nhà máy nhiệt điện Thái Bình 1 có công suất 2x300MW, có lượng tro xỉ thải ra và các thông số kỹ thuật tương đương với các nhà máy nhiệt điện có công suất tổ máy khoảng 2x600 MW theo đúng mục tiêu và nội dung của Quyết định 1791/QĐ-TTg.

Để đáp ứng được mục tiêu làm chủ công tác thiết kế, chế tạo, cung cấp thiết bị thải tro xỉ cho các nhà máy nhiệt điện than thay thế ngoại nhập, đề tài đã thực hiện các nội dung chính sau:

- Nghiên cứu lựa chọn công nghệ thải tro xỉ cho nhà máy nhiệt điện đốt than.

- Tính toán, thiết kế hệ thống thải tro xỉ nhà máy nhiệt điện đốt than có công suất tổ máy 2x300 MW

- Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo, nội địa hóa các thiết bị hệ thống thải tro xỉ cho nhà máy nhiệt điện đốt than.

- Nghiên cứu, thiết kế quy trình lắp đặt, kiểm tra và thử nghiệm thiết bị hệ thống thải tro xỉ cho nhà máy nhiệt điện đốt than

- Quy trình vận hành hệ thống thải tro xỉ cho nhà máy nhiệt điện đốt than

- Chế tạo 01 hệ thống thải tro xỉ có năng suất thải tro, xỉ là N = 62,5 t/h ứng dụng tại nhà máy nhiệt điện Thái Bình 1.

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 thải tro xỉ cho các nhà máy nhiệt điện than ở Việt Nam. 

Cách tiếp cận cụ thể của NARIME qua các bước sau:

Nghiên cứu công nghệ thiết kế, chế tạo các thiết bị chính trong hệ thống thải tro xỉ 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;

Khảo sát, nghiên cứu các thiết bị chính của hệ thống thải tro xỉ 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, Nghi Sơn 1...);

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; 

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; 

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 United Conveyor Corporation, đối tác triển khai thiết kế cơ sở và cung cấp một số thiết bị chính, NARIME đã đảm nhận toàn bộ thiết kế chi tiết cho phần kết cấu cơ khí của hệ thống và chủ động hoàn toàn trong công tác thiết kế hệ thống điện và điều khiển.

Từ những nghiên cứu khoa học của đề tài, Viện đã đạt được những kết quả có giá trị về mặt khoa học công nghệ nhất định:

- Báo cáo nghiên cứu lựa chọn công nghệ thải tro xỉ cho nhà máy nhiệt điện đốt than.

- Bộ tài liệu thông số kỹ thuật được tính toán hệ thống thải tro xỉ nhà máy nhiệt điện đốt than phun có công suất tổ máy 2x300 MW

- Bộ tài liệu thiết kế các thiết bị thải tro xỉ cho nhà máy nhiệt điện đốt than phun có công suất tổ máy 2x300 MW

- Bộ quy trình công nghệ chế tạo các thiết bị thải tro xỉ được nội địa hóa

- Bộ quy trình lắp đặt, kiểm tra và thử nghiệm thiết bị thải tro xỉ

- Bộ quy trình vận hành hệ thống thải tro xỉ.

- Chế tạo 01 hệ thống thải tro xỉ có năng suất thải xỉ N = 62,5 t/h ứng dụng tại nhà máy nhiệt điện Thái Bình 1.

- Về nhân lực khoa học công nghệ: hình thành được nhóm cán bộ khoa học công nghệ có khả năng tính toán thiết kế, kiểm soát chất lượng chế tạo cũng như vận hành các thiết bị của hệ thống thải tro xỉ cho nhà máy nhiệt điện đốt than có công suất tổ máy lên tới 2x300 MW

- Đã công bố 03 bài báo đăng trên tạp chí chuyên ngành trong nước, và 02 báo cáo tại hội thảo trong nước về lĩnh vực thải tro xỉ.

Kết quả đạt được về mặt kinh tế xã hội:

- Về mặt kinh tế: việc làm chủ được công tác thiết kế chế tạo, kiểm soát chất lượng cho phép nâng cao được tỷ lệ nội địa hóa thiết bị thải tro xỉ, góp phần giảm giá thành sản phẩm, giảm chi ngoại tệ cho công tác nhập khẩu. Kết quả nghiên cứu của đề tài đã được ứng dụng vào thực tế thông qua hợp đồng kinh tế cung cấp hệ thống thải tro xỉ cho nhà máy nhiệt điện Thái Bình 1.

- Tỷ lệ nội địa hóa về thiết kế: Tỷ lệ công việc thực hiện giữa Nước ngoài/trong nước cho phần công việc thiết kế cơ sở là 70/30. Tỷ lệ công việc thực hiện giữa Nước ngoài/trong nước cho phần công việc thiết kế chi tiết là 45/55. Tổng hợp phần tư vấn thiết kế chế tạo bao gồm cả phần thiết kế cơ sở và chi tiết giữa Nước ngoài/trong nước là 57.5/42.5, đạt tỉ lệ lớn hơn 40% cho dự án đầu tiên theo cơ chế 1791.

- Tỷ lệ nội địa hóa về chế tạo, cung cấp thiết bị: Đối với dự án Thái Bình 1, toàn bộ phần thiết bị chế tạo trong nước trong tổng giá trị NARIME đảm nhận khoảng 58%.

Về mặt xã hội: 

- Việc được tham gia trực tiếp vào thực tế có sự hỗ trợ về công nghệ và quản lý của chuyên gia nước ngoài đã giúp cho nhân sự khoa học công nghệ của Viện Nghiên cứu Cơ khí nâng cao được năng lực chuyên môn; chuẩn hóa được phương pháp vận hành theo trình độ chung của thế giới; khai thông được bài toán liên kết giữa lý thuyết và thực hành; bước đầu phát huy được năng lực cá nhân không chỉ trong công tác nghiên cứu giải mã công nghệ mà còn cả trong độc lập phát triển công nghệ để giải quyết bài toán của thực tế phát sinh trong quá trình sản xuất.

- Việc thực hiện công tác chế tạo với khối lượng lớn tại các nhà máy trong nước giúp cho hình thành mối liên kết giữa đơn vị nghiên cứu thiết kế với đơn vị sản xuất. Cả hai đều có điều kiện học hỏi lẫn nhau, nâng cao được năng lực chuyên môn, hoạt động khoa học công nghệ có định hướng cụ thể hơn, từ đó hình thành sự tự tin trong hành nghề, gắn bó với sản xuất, cũng như tự nâng cao được trách nhiệm của từng cá nhân trong phạm vi hoạt động của mình.

- Việc thực hiện công tác thiết kế, chế tạo và cung cấp thiết bị thải tro xỉ trong nhà máy nhiệt điện đốt than bằng năng lực trong nước góp phần tăng thêm việc làm cho các doanh nghiệp trong nước.

- Việc làm chủ được công tác thiết kế chế tạo, kiểm soát chất lượng cho phép nâng cao được tỷ lệ nội địa hóa thiết bị thải tro xỉ, góp phần giảm giá thành sản phẩm, giảm chi ngoại tệ cho công tác nhập khẩu. Kết quả nghiên cứu của đề tài đã được ứng dụng vào thực tế thông qua hợp đồng kinh tế cung cấp hệ thống thải tro xỉ cho nhà máy nhiệt điện Thái Bình 1. Từ nghiên cứu tính toán thiết kế thông qua các đề tài khoa học công nghệ đến khi triển khai ứng dụng tại một dự án cụ thể như tại Thái Bình 1, Viện đã khẳng định được mình là một đơn vị đầu ngành trong nước có thể làm chủ thiết kế, chế tạo, lắp đặt các thiết bị đồng bộ của hệ thống thải tro xỉ, góp phần làm tăng giá trị nội địa hóa trong nước cho các thiết bị của hệ thống.

Hệ thống vận chuyển tro bay áp dụng công nghệ hút chân không. Tro bay vận chuyển từ các phễu đến silo chứa bằng hệ thống đường ống hút chân không. 

Hệ thống vận chuyển xỉ đáy áp dụng công nghệ vận chuyển tro ướt: Xỉ đáy từ lò hơi được ngâm làm mát dưới thuyền xỉ sau đó được cào đưa qua máy nghiền, băng tải nghiêng vận chuyển đến silo chứa trước khi được vận chuyển bằng xe tải mang đi tái sử dụng hoặt vận chuyển ra ao tro.

Năm 2018, Viện đã tham gia đấu thầu và trúng thầu thực hiện trọn gói cung cấp hệ thống xử lý tro xỉ cho nhà máy Nhiệt điện Nghi Sơn 2. Kế thừa từ những kết quả nghiên cứu khoa học của đề tài khoa học công nghệ cấp Nhà nước về “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và đưa vào vận hành một số hệ thống thiết bị phụ nhà máy nhiệt điện chạy than có công suất tổ máy đến khoảng 600 MW” cùng với ứng dụng thực tế từ hợp đồng kinh tế tại nhiệt điện Thái Bình 1, các kỹ sư của Viện đã chủ động được các công việc tính toán, thiết kế các thiết bị trong hệ thống thải tro xỉ của nhiệt điện Nghi Sơn 2. Đã giảm bớt sự phụ thuộc vào thiết kế cơ sở của nhà thầu nước ngoài. Hiện tại tại dự án nhiệt điện Nghi Sơn 2 tổ máy số 1 đã hoàn thành việc lắp đặt và đang trong quá trình chạy thử nghiệm và hiệu chỉnh thiết bị. Các thông số hoạt động đã và đang đạt kết quả tốt. Tại tổ máy số 2, các kỹ sư của Viện đang phối hợp cùng với tổng thầu EPC (Doosan) và chủ đầu tư hoàn thiện các công việc lắp đặt và chạy thử thiết bị. Dự kiến đến tháng 6 năm 2022 hoàn thành việc chạy thử toàn bộ hệ thống thải tro xỉ và đưa vào vận hành phát điện thương mại.

a) Bình thu tro bay từ phễu ESP hopper  

b) Các thiết bị của hệ thống xỉ đáy 

c) Băng tải xích cào ngập nước  

d) Các thiết bị của hệ thống tro bay

Khó khăn trong việc tìm kiếm tài liệu: ngoài việc dựa trên các nền tảng kiến thức về cơ khí, tự động hóa, các kỹ sư của NARIME vẫn cần phải có nguồn tài liệu tham khảo. Mà cụ thể ở đây là trong việc tiếp nhận, tìm kiếm, sử dụng và tham khảo tài liệu có nguồn gốc nước ngoài để làm cơ sở, nguồn tham khảo trong bài nghiên cứu khoa học vẫn còn hạn chế.

Khó khăn trong việc kiểm nghiệm các tính toán thiết kế: việc tính toán thiết kế theo lý thuyết cần phải có kiểm nghiệm, thí nghiệm thực tế để chứng minh tính đúng đắn trong các tính toán thiết kế đó. Có nhiều thông số, hệ số cần phải dựa vào các kiểm nghiệm thực tế. Tuye nhiên, việc truy xuất các cơ sở dữ liệu thực tế vẫn còn rất hạn chế.

Khó khăn khi thực hiện một dự án cụ thể như Thái Bình 1 và Nghi Sơn 2: Do vẫn cần có sự hỗ trợ từ nhà thầu nước ngoài trong công tác thiết kế cơ sở và chi tiết, quản lý chất lượng của các thiết bị. Đây chính là các phần việc hay xuất hiện các phát sinh trong quá trình thực hiện dự án. 

 Để thu xếp vốn cho dự án, chủ đầu tư yêu cầu các nhà thầu phải thu xếp tài chính cho 85% giá trị gói thầu, đây là khó khăn không chỉ cho riêng NARIME mà sẽ là khó khăn chung cho các doanh nghiệp trong nước. 

Viện Nghiên cứu Cơ khí đã làm chủ được công tác thiết kế, chế tạo và đưa vào vận hành thiết bị thải tro xỉ cho các dự án ứng dụng thực tế thông qua hợp đồng kinh tế, đã sử dụng hiệu quả kinh phí hỗ trợ từ chương trình khoa học công nghệ cấp nhà nước của Bộ Khoa học Công nghệ và Bộ Công Thương; 

Với sự hỗ trợ của ngân sách Nhà nước, Viện Nghiên cứu Cơ khí đã tăng cường được năng lực chế tạo một số bộ phận trọng yếu của thiết bị thải tro xỉ đòi hỏi công nghệ cao. Sản phẩm đạt chất lượng tương đương, đủ tiêu chuẩn thay thế hàng ngoại nhập, giúp nâng cao tỷ lệ nội địa hóa thiết bị thải tro xỉ.

Đề tài đã góp phần nâng cao năng lực khoa học công nghệ, năng lực sản xuất cũng như năng lực cạnh tranh cho Viện Nghiên cứu Cơ khí với các nhà thầu nước ngoài trong lĩnh vực cung cấp thiết bị thải tro xỉ cho nhà máy nhiệt điện đốt than.

Trong nước đã bắt đầu tiếp cận và làm chủ công nghệ phần thiết kế, chế tạo toàn bộ hệ thống thải tro xỉ. Tỷ lệ nội địa hóa đạt 50% đối với thiết kế, dịch vụ kỹ thuật và trên 50% đối với chế tạo. NARIME đang từng bước đảm nhận chính việc thiết kế cơ sở và thực hiện dịch vụ kỹ thuật cho những dự án trong tương lai, mục tiêu đặt ra là chỉ thuê tư vấn nước ngoài hỗ trợ thẩm định.

Các kết quả của đề tài có thể đưa vào sản xuất quy mô công nghiệp; chất lượng và giá thành thiết bị thải tro xỉ của đề tài hoàn toàn cạnh tranh được với sản phẩm tương tự có xuất xứ Châu Âu, Bắc Mỹ, Hàn Quốc và Trung Quốc. Đối với các dự án Nhà máy nhiệt điện xây dựng mới do trong nước đầu tư và các dự án đầu tư theo hình thức BOT như Vũng Áng 2, Quảng Trạch 1, đề nghị các cơ quan quản lý có cơ chế tách riêng gói thải tro xỉ trực tiếp cho các đơn vị trong nước thực hiện với điều kiện giảm giá so với nhà thầu nước ngoài chào bán.

[1] Nguyễn Chí Cường (2018), Đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ cấp Nhà nước “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và đưa vào vận hành hệ thống thải tro xỉ đồng bộ cho nhà máy nhiệt điện đốt than phun có công suất tổ máy đến khoảng 600MW”.

[2] Viện Nghiên cứu Cơ khí (2016), Báo cáo đánh giá thực hiện theo quyết định 1791 dự án nhà máy nhiệt điện Thái Bình 1 – hệ thống tro xỉ (Ash Handling System).