Tiêu chuẩn chất lượng của than nhập khẩu và cách nhận biết

Trong bối cảnh an ninh năng lượng và phát triển công nghiệp là ưu tiên hàng đầu của Việt Nam, than đá nhập khẩu đã và đang đóng một vai trò không thể thiếu. Từ các nhà máy nhiệt điện, nhà máy xi măng, lò hơi công nghiệp cho đến các cơ sở sản xuất giấy, dệt may, việc sử dụng than làm nhiên liệu đốt là hoạt động cốt lõi. Tuy nhiên, không phải mọi lô than nhập khẩu đều có chất lượng như nhau.

Sự khác biệt về chất lượng than không chỉ ảnh hưởng trực tiếp đến giá thành mà còn tác động sâu sắc đến hiệu suất thiết bị, chi phí vận hành, bảo trì và các vấn đề môi trường. Việc hiểu rõ các tiêu chuẩn chất lượng than nhập khẩu và trang bị cách nhận biết than chất lượng là chìa khóa vàng giúp doanh nghiệp tối ưu hóa sản xuất, tiết kiệm chi phí và phát triển bền vững.

Bài viết này sẽ là một cuốn cẩm nang toàn diện, đi sâu vào từng chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng, phân tích đặc điểm than từ các nguồn cung cấp chính và hướng dẫn chi tiết các phương pháp kiểm tra, nhận biết chất lượng than một cách chính xác nhất.

Tầm Quan Trọng Sống Còn Của Việc Kiểm Soát Chất Lượng Than Nhập Khẩu

Trước khi đi vào các thông số kỹ thuật khô khan, chúng ta cần hiểu tại sao việc kiểm soát chất lượng than nhập khẩu lại quan trọng đến vậy. Sử dụng than kém chất lượng không chỉ là “mua đắt” mà còn kéo theo một chuỗi hệ lụy tiêu cực:

• Giảm hiệu suất thiết bị: Than có nhiệt trị thấp, độ ẩm cao sẽ cháy không hết, sinh nhiệt ít hơn, buộc lò hơi phải hoạt động với công suất cao hơn để đạt được sản lượng mong muốn, dẫn đến tiêu tốn nhiên liệu nhiều hơn.
• Tăng chi phí vận hành và bảo trì: Than chứa nhiều tạp chất (tro, lưu huỳnh) sẽ gây đóng xỉ, ăn mòn thiết bị lò hơi, đường ống. Chi phí xử lý xỉ thải, chi phí sửa chữa và thay thế thiết bị sẽ tăng vọt, ảnh hưởng đến dòng tiền của doanh nghiệp.
• Gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng: Hàm lượng lưu huỳnh cao trong than khi đốt sẽ sinh ra khí SO2, tác nhân chính gây mưa axit, phá hủy môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Các hạt bụi mịn (PM2.5) từ tro bay cũng là một vấn đề nhức nhối.
• Rủi ro an toàn lao động: Than có chất bốc cao nhưng không được kiểm soát đúng cách có thể gây ra nguy cơ cháy nổ trong quá trình vận chuyển và lưu trữ.

Chính vì vậy, việc nắm vững các tiêu chuẩn chất lượng là bước đầu tiên và quan trọng nhất để doanh nghiệp tự bảo vệ mình và tối ưu hóa hoạt động.

Các Tiêu Chuẩn Chất Lượng Than Nhập Khẩu Quan Trọng Nhất

Chất lượng than đá nhập khẩu được đánh giá qua một loạt các chỉ tiêu hóa-lý. Mỗi chỉ tiêu phản ánh một thuộc tính riêng và có vai trò quyết định đến việc loại than đó phù hợp với ứng dụng nào. Dưới đây là những chỉ tiêu cốt lõi mà bất kỳ người mua than nào cũng phải nắm rõ.

Nhiệt trị

Đây là chỉ tiêu quan trọng nhất, quyết định giá trị của than.

• Định nghĩa: Nhiệt trị là lượng nhiệt sinh ra khi đốt cháy hoàn toàn một đơn vị khối lượng than. Nó cho biết than cung cấp được bao nhiêu năng lượng.
• Đơn vị đo: Kcal/kg (kilocalories trên kilogram) hoặc MJ/kg (megajoules trên kilogram).
• Phân loại:
  • Tổng nhiệt trị: Là toàn bộ nhiệt lượng sinh ra, bao gồm cả nhiệt lượng từ việc ngưng tụ hơi nước có trong sản phẩm cháy. Chỉ số này thường được các nhà cung cấp sử dụng trong báo giá.
  • Nhiệt trị thực: Là nhiệt trị hữu ích thực tế thu được sau khi đã trừ đi phần nhiệt lượng bị mất do sự bay hơi của nước trong than. Đây là chỉ số quan trọng để tính toán hiệu suất lò hơi.

Ý nghĩa: Nhiệt trị càng cao, lượng nhiệt sinh ra càng lớn, cần ít than hơn để tạo ra cùng một lượng năng lượng. Doanh nghiệp nên tập trung vào chỉ số NCV trên cơ sở mẫu than khô trong không khí (ADB – Air Dried Basis) hoặc mẫu than nhận được (ARB – As Received Basis) để đánh giá chính xác nhất.

Độ Ẩm Toàn Phần

• Định nghĩa: Là tổng lượng nước chứa trong than, bao gồm nước bề mặt và nước mao quản bên trong.
• Đơn vị đo: % (phần trăm).
• Ý nghĩa:
  • Tăng chi phí vận chuyển: Độ ẩm cao nghĩa là bạn đang trả tiền vận chuyển cho… nước.
  • Giảm nhiệt trị: Nước trong than cần năng lượng để bay hơi trước khi than có thể cháy, làm giảm nhiệt trị thực (NCV).
  • Gây khó khăn trong vận hành: Độ ẩm cao có thể gây tắc nghẽn trong hệ thống cấp liệu, khó xay nghiền và gây ăn mòn thiết bị.
  • Độ ẩm thường được phân tích trên cơ sở mẫu than nhập khẩu nhận được (ARB).

Hàm Lượng Tro (Ash Content)

• Định nghĩa: Là phần còn lại không cháy được sau khi than đã cháy hoàn toàn trong điều kiện tiêu chuẩn. Tro là tập hợp các khoáng chất vô cơ như silica, alumina, oxit sắt…
• Đơn vị đo: % (phần trăm).
• Ý nghĩa:
  • “Chất độn” vô ích: Tro không sinh năng lượng. Hàm lượng tro càng cao, hàm lượng chất cháy được càng thấp.
  • Tăng chi phí xử lý: Lượng tro lớn đòi hỏi chi phí vận chuyển và xử lý xỉ thải cao hơn.
  • Gây mài mòn và đóng xỉ: Các hạt tro cứng gây mài mòn bề mặt truyền nhiệt của lò hơi. Nghiêm trọng hơn, tro có thể nóng chảy ở nhiệt độ cao và bám vào thành lò, tạo thành các lớp xỉ cứng (slagging) hoặc bám vào các bộ phận đối lưu (fouling), làm giảm hiệu quả truyền nhiệt và có thể gây hư hỏng thiết bị.

Hàm Lượng Lưu Huỳnh

Đây là chỉ tiêu cực kỳ quan trọng về mặt môi trường.

• Định nghĩa: Là tỷ lệ phần trăm lưu huỳnh có trong than.
• Đơn vị đo: % (phần trăm).
• Ý nghĩa:
  • Gây ô nhiễm không khí: Khi đốt, lưu huỳnh S kết hợp với oxy tạo thành SO2 và SO3. Các khí này khi gặp hơi nước trong khí quyển sẽ tạo thành axit sulfuric, gây ra mưa axit.
  • Ăn mòn thiết bị: SO3 có thể kết hợp với hơi nước trong khói lò tạo thành axit sulfuric ở nhiệt độ thấp (điểm sương axit), gây ăn mòn nghiêm trọng các bộ phận ở đuôi lò như bộ hâm nước, bộ sấy không khí.
  • Quy định pháp luật: Chính phủ Việt Nam có các quy định nghiêm ngặt về giới hạn phát thải SO2, (QCVN 22:2009/BTNMT và các quy chuẩn cập nhật), do đó việc lựa chọn than có hàm lượng lưu huỳnh thấp là bắt buộc.

Hàm Lượng Chất Bốc

• Định nghĩa: Là phần trăm khối lượng các chất khí và hơi (hydrocarbon, hydro, carbon monoxide) được giải phóng khi than được nung nóng trong điều kiện không có không khí.
• Đơn vị đo: % (phần trăm).
• Ý nghĩa:
  • Khả năng bắt lửa: Chất bốc cao giúp than dễ bắt lửa và cháy nhanh hơn ở giai đoạn đầu. Điều này phù hợp với một số loại lò hơi nhất định.
  • Chiều dài ngọn lửa: Than có VM cao thường tạo ra ngọn lửa dài, cần không gian buồng đốt lớn để cháy hết, nếu không sẽ gây lãng phí nhiên liệu và phát sinh khói đen.
  • Rủi ro cháy nổ: Than có VM cao (đặc biệt là than non) có nguy cơ tự bốc cháy cao hơn trong quá trình lưu trữ.

Hàm Lượng Carbon Cố Định

• Định nghĩa: Là lượng carbon nguyên chất còn lại trong than sau khi chất bốc đã bay hơi hết. Đây là nguồn cung cấp năng lượng chính ở dạng rắn, cháy dưới dạng than hồng.
• Ý nghĩa: Hàm lượng FC cao thường đi đôi với nhiệt trị cao. Nó cung cấp phần lớn năng lượng duy trì cho quá trình cháy ổn định.

Chỉ số Nghiền Hardgrove

• Định nghĩa: Là một chỉ số thực nghiệm cho biết độ dễ nghiền của than.
• Đơn vị đo: Không có đơn vị, là một chỉ số.
• Ý nghĩa:
  • Quan trọng với lò hơi phun (PC boiler): Các nhà máy nhiệt điện lớn thường sử dụng lò hơi phun, yêu cầu than phải được nghiền thành bột mịn trước khi đốt.
  • HGI càng cao, than càng mềm, dễ nghiền, tốn ít năng lượng cho máy nghiền.
  • HGI càng thấp, than càng cứng, khó nghiền, tốn nhiều điện năng hơn và gây mài mòn búa nghiền nhanh hơn.
  • Lựa chọn than có HGI phù hợp với thiết kế của máy nghiền là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất và giảm chi phí.

Nhiệt độ nóng chảy của tro

• Định nghĩa: Là nhiệt độ tại các giai đoạn khác nhau mà tro than bắt đầu mềm và chảy lỏng.
• Ý nghĩa: Đây là chỉ số quan trọng để dự đoán và ngăn chặn hiện tượng đóng xỉ (slagging) trong lò hơi. Nếu nhiệt độ vận hành của lò cao hơn nhiệt độ nóng chảy của tro, tro sẽ chảy ra và bám dính vào thành lò, gây ra các vấn đề nghiêm trọng. Cần chọn than có AFT cao hơn nhiệt độ hoạt động tối đa của buồng đốt.

Kích Cỡ Hạt

• Định nghĩa: Là sự phân bố kích thước của các cục than trong lô hàng.
• Đơn vị đo: mm (milimét). Ví dụ: 0-50mm.
• Ý nghĩa: Mỗi loại lò hơi được thiết kế để sử dụng than có kích cỡ nhất định.
  • Lò ghi (Stoker boiler): Cần than cục có kích thước tương đối đồng đều (ví dụ 10-50mm) để không khí có thể lưu thông qua lớp nhiên liệu. Than quá nhỏ (dạng bột) sẽ lọt qua ghi hoặc bị gió thổi bay, cháy không hết.
  • Lò tầng sôi (CFB boiler): Yêu cầu kích thước nhỏ hơn và đồng đều hơn.
  • Lò phun (PC boiler): Than sẽ được nghiền mịn nên kích thước ban đầu ít quan trọng hơn, nhưng than quá to sẽ gây khó khăn cho hệ thống cấp liệu và máy nghiền.

Đặc Điểm Chất Lượng Than Từ Các Nguồn Nhập Khẩu Phổ Biến Vào Việt Nam

Việt Nam chủ yếu nhập khẩu than từ ba nguồn chính: Indonesia, Úc và Nga. Mỗi nguồn có những đặc điểm chất lượng riêng biệt.

Than Indonesia

• Đặc điểm chung: Là nguồn cung lớn nhất cho Việt Nam, chủ yếu là than á bitum và than non (lignite).
• Nhiệt trị: Đa dạng, từ thấp (3,800 Kcal/kg) đến trung bình (5,800 – 6,300 Kcal/kg).
• Độ ẩm: Thường rất cao (25-40% ARB), do đặc điểm than non và khí hậu nhiệt đới.
• Hàm lượng tro: Tương đối thấp.
• Hàm lượng lưu huỳnh: Cực kỳ thấp (thường < 0.5%). Đây là ưu điểm vượt trội của than Indo, giúp đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường khắt khe.
• Chất bốc: Cao.
• Ứng dụng: Rất phổ biến trong các lò hơi công nghiệp, thường được pha trộn với các loại than khác để giảm hàm lượng lưu huỳnh trung bình và cải thiện khả năng bắt lửa.

Than Úc (Australia)

• Đặc điểm chung: Nổi tiếng với chất lượng cao và ổn định, chủ yếu là than bitum và á bitum.
• Nhiệt trị: Cao (thường từ 5,500 – 6,700 Kcal/kg GAR – Gross As Received).
• Độ ẩm: Thấp hơn nhiều so với than Indo (thường < 15%).
• Hàm lượng tro: Trung bình, có thể kiểm soát được theo yêu cầu.
• Hàm lượng lưu huỳnh: Thấp đến trung bình (0.5% – 1.0%).
• HGI: Tốt, phù hợp cho các nhà máy nhiệt điện sử dụng lò hơi phun.
• Ứng dụng: Là lựa chọn hàng đầu cho các nhà máy nhiệt điện lớn yêu cầu hiệu suất cao, ổn định và các nhà máy xi măng. Giá thành thường cao hơn than Indonesia.

Than Nga

• Đặc điểm chung: Chất lượng tốt, tương đương than Úc, nhưng logistics vận chuyển có thể phức tạp hơn.
• Nhiệt trị: Cao, tương tự than Úc.
• Độ ẩm: Thấp.
• Hàm lượng tro và lưu huỳnh: Thường ở mức thấp đến trung bình, chất lượng ổn định.
• Ứng dụng: Tương tự than Úc, được sử dụng trong các nhà máy nhiệt điện, xi măng và các ngành công nghiệp đòi hỏi than chất lượng cao. Thường là một lựa chọn thay thế cạnh tranh về giá so với than Úc.

Kết Luận

Hiểu rõ tiêu chuẩn chất lượng than nhập khẩu không chỉ là kiến thức kỹ thuật mà còn là một kỹ năng quản trị thiết yếu đối với bất kỳ doanh nghiệp nào sử dụng than làm nhiên liệu. Việc đầu tư thời gian và chi phí vào việc kiểm soát chất lượng đầu vào thông qua phân tích COA, giám định độc lập và lựa chọn nhà cung cấp uy tín sẽ mang lại lợi ích lâu dài và bền vững. Nó không chỉ giúp tiết kiệm hàng tỷ đồng chi phí nhiên liệu và sửa chữa, mà còn đảm bảo hoạt động sản xuất ổn định, bảo vệ môi trường và củng cố vị thế cạnh tranh của doanh nghiệp trên thị trường.