Bài báo trình bày quá trình nghiên cứu, làm chủ công nghệ thiết kế, chế tạo hệ thống cung cấp than cho nhà máy nhiệt điện đốt than có công suất tổ máy 600 MW. Đây là một hạng mục quan trọng và phức tạp trong nhà máy nhiệt điện đốt than. Bài báo tổng kết các kết quả nghiên cứu, nêu ra những khó khăn, vướng mắc trong quá trình thực hiện chương trình nội địa hóa và giải pháp để tiếp tục đẩy mạnh chương trình phát triển các thiết bị trong lĩnh vực nhiệt điện.

Nhằm đáp ứng cho chương trình phát triển kinh tế xã hội của đất nước, nhiều nhà máy nhiệt điện than đã, đang và sẽ được đầu tư xây dựng mới. Tuy nhiên, trong nước chưa có doanh nghiệp nào có đủ khả năng tính toán, thiết kế, chế tạo hệ thống cung cấp than cho các nhà máy nhiệt điện đốt than, mà vẫn phải mua thiết kế và thiết bị của toàn hệ thống từ nước ngoài với giá thành rất cao vì trong đó còn kèm theo chi phí bản quyền công nghệ. Chúng ta ch­ưa làm chủ trong việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than vì những lý do sau: Chưa làm chủ được tính toán công nghệ toàn hệ thống cung cấp than; Ch­ưa có bộ tài liệu thiết kế thiết bị đồng bộ và bộ tài liệu công nghệ chế tạo hệ thống cung cấp than. Các tài liệu tính toán thuộc dạng bí quyết công nghệ của các hãng cho nên rất khó tiếp cận hoặc tìm kiếm từ các nguồn khác nhau; Chưa có các chính sách và chế tài đủ mạnh để tạo điều kiện và khuyến khích các đơn vị trong nước đi sâu nghiên cứu thiết kế, đào tạo nguồn lực và chế tạo thiết bị cũng như cơ chế để bảo vệ thị trường sản xuất cơ khí trong nước; Đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật có chuyên môn cao và giỏi ngoại ngữ còn thiếu và còn yếu, do đó chưa có các đề tài nghiên cứu đi sâu vào lĩnh vực nội địa hóa các thiết bị bốc dỡ, vận chuyển than.

Do vậy, việc làm chủ công nghệ tính toán, thiết kế, chế tạo hệ thống cung cấp than là rất cần thiết vì sẽ nâng cao tỷ lệ nội địa hoá đối với các thiết bị phức tạp trong hệ thống các thiết bị mà nhà thầu nước ngoài đang độc quyền, góp phần từng bước tạo thế chủ động trong thiết kế, chế tạo thiết bị cho nhà máy nhiệt điện, giảm nhập siêu, tạo thêm nhiều công ăn, việc làm cho các doanh nghiệp cơ khí trong nước.

Thực hiện chỉ đạo của Thủ tướng Chính phủ tại quyết định số 1791/QĐ-TTg ngày 29 tháng 11 năm 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 khoa học công nghệ cấp Nhà nước “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”, với yêu cầu đặt ra là làm chủ công nghệ thiết kế và bằng năng lực trong nước chế tạo được thiết bị hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than đạt tiêu chuẩn chất lượng tương đương thiết bị có xuất xứ châu Âu - G7 đang phải nhập ngoại cho các nhà máy nhiệt điện trong nước, góp phần cụ thể hóa mục tiêu nội địa hóa các hệ thống phụ trợ của nhà máy nhiệt điện đốt than. Mục tiêu của đề tài là từng bước làm chủ phương pháp tính toán, thiết kế, chế tạo, tích hợp, lắp đặt và đưa vào vận hành hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than áp dụng cho các nhà máy nhiệt điện đốt than công suất tổ máy đến 600 MW; Thực hiện triển khai tính toán, thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo, lắp đặt hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than áp dụng cho các nhà máy nhiệt điện đốt than; Nâng cao trình độ khoa học kỹ thuật, công nghệ, quản lý, tư vấn, vận hành... cho đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật trong nước.

Để hoàn thành được các mục tiêu đề ra, nhóm nghiên cứu đã tiến hành thực hiện các nội dung chính sau đây:

- Nghiên cứu, khảo sát các thiết bị phục vụ việc bốc dỡ và vận chuyển nhiên liệu của các hãng trên thế giới để có những nhận thức nhất định trong việc lựa chọn công nghệ phù hợp với điều kiện tại Việt Nam.

- Tìm đối tác chấp nhận chuyển giao công nghệ tính toán, thiết kế chi tiết cho Việt Nam. Hầu hết các hãng có thể bán thiết bị nhưng không chuyển giao công nghệ thiết kế vì liên quan đến thị trường tiêu thụ sản phẩm của họ. Đối với vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã hợp tác với FAM (một đối tác đến từ Đức có nhiều năm kinh nghiệm về hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than) trong việc hướng dẫn tính toán thiết kế, thẩm định thiết kế và cam kết thực hiện các dịch vụ liên quan.

- Tính toán, thiết kế tổng thể và từng thiết bị trong hệ thống bốc dỡ và vận chuyển than dưới sự hướng dẫn của chuyên gia nước ngoài.

- Lấy mẫu thiết bị để kiểm nghiệm lại tính toán, thiết kế.

- Cùng với nhà cung cấp thiết bị nước ngoài lắp đặt, hiệu chỉnh hệ thống bốc dỡ và vận chuyển than. Đo kiểm các thông số của thiết bị khi vận hành.

Dựa trên kinh nghiệm quốc tế, thực tiễn trong nước và kinh nghiệm tích hợp các hệ thống thiết bị đồng bộ của Viện Nghiên cứu Cơ khí và các đơn vị khác, nhóm nghiên cứu tiếp cận hệ thống bốc dỡ và vận chuyển than cho các nhà máy nhiệt điện than ở Việt Nam thông qua các bước­ sau:

Bước 1: Nghiên cứu công nghệ thiết kế, chế tạo các thiết bị chính trong hệ thống bốc dỡ và 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.

Bước 2: Khảo sát, nghiên cứu các thiết bị chính của hệ thống bốc dỡ và 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…).

Bước 3: Thông qua bước 1 và 2 ở trên để từng bước làm quen, tiếp thu công nghệ, thiết bị và các nhà cung cấp thiết bị, phương pháp tổ chức thực hiện, các qui 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.

Qua khảo sát sơ bộ, nhóm đề tài chọn đối tác để mua bản quyền thiết kế trong dự án đầu tiên là: FAM Magdeburger Förderanlagen und Baumaschinen GmbH (Đức). Đây là đơn vị không chỉ nổi tiếng trên thế giới mà đã khẳng định được thương hiệu của mình tại thị trường Việt Nam. Khảo sát các hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than của nhà máy nhiệt điện do FAM cung cấp, nhóm nghiên cứu thấy rằng: hệ thống của FAM thường nhỏ gọn, hiệu suất cao, làm việc ổn định. Mặc dù chi phí đầu tư hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than của FAM cao hơn của các nhà thầu Trung Quốc, Hàn Quốc nhưng thiết bị của họ tốt, tin cậy và hiệu quả sử dụng năng lượng cao hơn hẳn, xét về mặt tổng chi phí (vốn đầu tư + chi phí vận hành, bảo dưỡng) thì vẫn rất cạnh tranh.

Bước 4: Mua bản quyền thiết kế cơ sở cho dự án đầu tiên. 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; tiếp cận được các nhà thầu phụ cung cấp thiết bị cho hệ thống; tích lũy kinh nghiệm và bí quyết cho riêng mình.

Sau hơn 5 năm triển khai thực hiện, nhóm thực hiện đề tài đã hoàn thành việc tiếp thu và làm chủ công nghệ thiết kế cơ sở và thực hiện thiết kế chi tiết toàn bộ hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than cho Nhà máy Nhiệt điện Sông Hậu 1, cụ thể là:

Nhóm nghiên cứu đã công bố hơn 200 nghiên cứu chuyên ngành với nội dung bao phủ toàn bộ quá trình thiết kế, chế tạo, lắp đặt và vận hành chạy thử hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than. Trong đó, một số nghiên cứu cơ bản nổi bật đã được công bố tại các tạp chí uy tín và hội thảo chuyên ngành là cơ sở quan trọng để tiến hành thiết kế, chế tạo các hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than tiếp theo:

- Khảo sát đánh giá tình trạng hư hỏng các thiết bị chính của hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than tại các nhà máy nhiệt điện trong nước;

- Điều khiển bám quỹ đạo của máy bốc dỡ than dạng gầu xúc liên tục bằng phương pháp dự đoán mô hình;

- Tính toán ổn định máy bốc dỡ than loại liên tục trên nền móng;

- Động lực học xe dỡ than có tính đến ảnh hưởng của dòng vật liệu rời;

- Khảo sát động lực học và điều khiển của hệ thống lấy mẫu than tự động sử dụng tại dự án Sông Hậu 1;

- Nghiên cứu thiết kế cơ sở về công nghệ và thiết bị của hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than;

- Tính toán, thiết kế cơ sở, chi tiết hệ các thiết bị thuộc hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than;

- Tính toán, thiết kế hệ thống điện điều khiển cho hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than;

- Các công nghệ chế tạo, lắp đặt, hướng dẫn vận hành, bảo dưỡng sửa chữa các thiết bị hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than phù hợp với điều kiện trong nước;

- Ứng dụng Phần mềm Tekla Xsteel trong thiết kế hệ thống bốc dỡ, vận chuyển than.

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 hạng 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 kiểm tra, truy xuất vật tư thiết bị, đồng bộ dữ liệu từ quá trình thiết kế, mua sắm, chế tạo và lắp đặt hệ thống.

Đã thiết kế thành công hệ thống bốc dỡ và vận chuyển than với năng suất 1700 tấn/h áp dụng cho Nhà máy Nhiệt điện Sông Hậu 1 đồng bộ với các thiết kế của các máy có công nghệ phức tạp như máy bốc dỡ than (CSU) năng suất 850 tấn/h; máy đánh đống, phá đống liên hợp với năng suất đánh đống 1700 tấn/h, năng suất phá đống 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 khác.

Hoàn thành việc chế tạo và đưa vào vận hành hệ thống cấp than cho Nhà máy Nhiệt điện Sông Hậu 1 2x600 MW với năng suất bốc dỡ 1700 tấn/h, tỷ lệ nội địa hóa trên 51%.

Với thành công ban đầu của dự án, các nhà khoa học tại Viện đã làm chủ được thiết kế, chế tạo một hệ thống thiết bị có độ phức tạp cao. Từ thành công của đề tài, hiện nay Viện đang chuẩn bị để được thực hiện các dự án tiếp theo như nhiệt điện Vũng Áng 2 và Quảng Trạch 1.

Kết quả đạt được của đề tài đã minh chứng cho khả năng của các đơn vị cơ khí trong nước với đội ngũ khoa học kỹ thuật có trình độ ngày càng được nâng cao và luôn nỗ 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 nội địa hóa theo Quyết định 1791/QĐ-TTG của Thủ tướng Chính phủ.

Quá trình triển khai thực hiện, đề tài gặp một số khó khăn như sau: Do là lần đầu tiên thực hiện thiết kế, chế tạo một hệ thống đồng bộ lớn cho nhà máy nhiệt điện, vì vậy 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, đòi hỏi có phần chi phí dự phòng lớn; Việc áp dụng kết quả nghiên cứu với một số dự án nhiệt điện khác như Quảng Trạch 1, Nghi Sơn 2, Quỳnh Lập 1 còn gặp nhiều khó khăn liên quan đến nguồn vốn cho dự án, chủ đầu tư thường lấy lý do khó thu xếp nguồn vốn và phụ thuộc vào điều kiện của đơn vị cho vay vốn để không thực hiện theo Quyết định của Thủ tướng Chính phủ, đây là khó khăn chung cho các doanh nghiệp cơ khí trong nước.

Do vậy, để tiếp tục nhân rộng mô hình với các dự án tương tự rất cần một cơ chế để bảo vệ thị trường từ Chính phủ cho các đơn vị cơ khí trong nước, như quy định tỷ lệ trong nước thực hiện tối thiểu 50% với các dự án nhiệt điện được đầu tư mới tại Việt Nam.