Sản xuất điện từ nhiệt của khói thải nhà máy

Sản xuất điện từ nhiệt của khói thải nhà máy
Hệ thống sử dụng hơi propane (prôban) chuyển hóa nhiệt thải từ ống khói công nghiệp thành điện vừa được các nhà khoa học Mỹ chế tạo. Không những tạo ra một nguồn điện năng đáng kể, hệ thống này còn giúp giảm lượng khí cacbonic và các chất gây ô nhiễm khác từ ống khói nhà máy thải vào không khí.

Ưu việt của hệ thống ở chỗ nó sử dụng hơi propane thay cho hơi nước để làm quay tuabin và chạy máy phát điện. Điều này cho phép hệ thống vận hành bình thường ngay cả với những luồng nhiệt thải có nhiệt độ thấp.

Hơi nước sử dụng để chạy máy phát điện phải được nén và làm nóng tới nhiệt độ khoảng 650oC. Nếu vì một nguyên nhân nào đó, nhiệt độ bị hạ xuống thấp hơn 450oC, máy phát điện sẽ hoạt động không hiệu quả vì áp suất nước yếu. Như vậy, khí thải ở các ống khói có nhiệt độ thấp hơn 450oC không thể dùng để chạy máy phát điện và sẽ bị phân tán vào không khí. Đây là một trong những lý do giải thích tại sao các nhà máy điện dùng dầu mỏ hoặc than đá thường có tổng hiệu suất thực tế chỉ vào khoảng 35%. Nhiều quá trình sản xuất công nghiệp khác như nhà máy hóa chất hoặc lọc dầu cũng thường để lãng phí một nguồn nhiệt năng khá lớn.

Không giống như hơi nước, propane có những đặc tính phù hợp hơn với ứng dụng chạy máy phát đến ở nhiệt độ thấp. Sau khi được nén thành dạng lỏng prppane có điểm sôi thấp hơn, do đó nó có thể bốc hơi ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với nước. Tuy nhiên, khi dùng propane, sau khi qua tuabin vẫn còn lại một lượng nhiệt hữu ích tương đối lớn. Nếu không tận dụng được lượng nhiệt này thì quả là một sự lãng phí lớn. Hơn nữa, nếu chỉ dừng lại ở đây thì hiệu suất máy phát điện tăng lên nhờ sử dụng propane vẫn còn chưa tương xứng với chi phí đầu tư phải bỏ ra cho việc thay thế nước bằng propane.

Một giải pháp đơn giản đến mức đáng kinh ngạc do Daniel Stinger, kỹ sư tuabin và Farouk Mian, kỹ sư dầu khí người Mỹ vừa công bố sẽ giải quyết được vấn đề này. Để khai thác triệt để lượng nhiệt thải cho sản xuất điện, họ đã cho lắp đặt thêm một tuabin thứ hai. Tuabin này sẽ vận hành nhờ nhiệt thải ra từ tuabin thứ nhất và có thể hấp thụ phần lớn nhiệt năng còn lại. Theo tính toán, nhiệt độ của luồng hơi từ ống khói sau khi qua cả hai tuabin sẽ chỉ còn khoảng 55oC.

Theo ước tính, nếu có thể biến 20% lượng nhiệt thải công nghiệp thành điện năng thì Mỹ, quốc gia có nhu cầu sử dụng năng lượng lớn nhất thế giới, sẽ có thêm 20% nhu cầu điện năng cần thiết.

Giải pháp của Stinger và Mian sẽ cho phép các ngành sản xuất công nghiệp tận dụng được hết nguồn nhiệt thải từ ống khói nhà máy có nhiệt độ thấp hơn 450oC. Loại chiếm phần lớn lượng nhiệt thải trong khu vực này. Các nhà máy điện sử dụng hệ thống tuabin kép như trên có thể tăng hiệu suất từ 35% lên mức tiềm năng 60%. Những kết quả đáng ghi nhận này đã khiến ý tưởng của nhóm Stinger được rất nhiều hãng công nghiệp lớn như BP và Chevron Texaco quan tâm.

Thực ra, sản xuất điện bằng tuabin, ép sử dụng propane sẽ không cho một nguồn năng lương điện rẻ hơn. Giá thành một megawatt điện sản xuất bằng phương pháp này có thể ngang bằng một megawatt điện sản xuất bằng phương pháp thông thường sử dụng sức nước. Tuy nhiên, lợi ích to lớn không thể phủ nhận là càng có nhiều điều kiện được sản xuất từ khói thải bằng cách này sẽ càng ít khí CO2 bị giải phóng vào khí quyển.

Tuy chưa được các cơ quan có thẩm quyền kiểm chứng để chính thức công nhận, nhưng công nghệ của Stinger và Mian, được biết đến với tên gọi Chu trình đóng phân tầng (CCLC) đã nhận được nhiều nhận xét tích cực từ phía các nhà chuyên môn. CCLC còn có một thế mạnh tiềm năng khác: vì khí thải sau khi ra khỏi hệ thống đã được làm lạnh xuống 55oC nên rất nhiều các chất gây ô nhiễm hiện nay vẫn xả thẳng vào không khí như ôxít thủy ngân, xít catmi sẽ được ngưng tụ lại trong ống khói và sau đó sẽ được thu gom một cách an toàn bằng các phương pháp xử lý hóa chất.

(Nguồn: Trang tin điện tử Công nghiệp Việt Nam)