Công nghệ nhiệt điện trên siêu tới hạn

àn được gia nhiệt trước 
SA213T23 Không yêu cầu nếu chiều dày nhỏ hơn hoặc bằng 
5/8” và mối hàn được gia nhiệt trước 
Ống bộ 
quá nhiệt 
SA213T12 Không yêu cầu nếu chiều dày nhỏ hơn hoặc bằng 
5/8” và mối hàn được gia nhiệt trước 
166 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 
Các vật liệu ASME điển hình cho các phần khác nhau trong các lò hơi siêu tới hạn 
Vị trí Vật liệu Yêu cầu PWHT khi hàn chu vi 
SA213T22 Không yêu cầu nếu chiều dày nhỏ hơn hoặc bằng 
5/8” và mối hàn được gia nhiệt trước 
SA213T23 Không yêu cầu nếu chiều dày nhỏ hơn hoặc bằng 
5/8” và mối hàn được gia nhiệt trước 
SA213T91 Có 
SA213T92 Có 
SA213TP304H Không 
SA213TP347HFG Không 
Code Case 2328 
(Super 304) 
Không 
SA213TP310CbN 
(HR3C) 
Không 
Ống góp 
bộ quá 
nhiệt 
SA335P12 Không yêu cầu nếu chiều dày nhỏ hơn hoặc bằng 
5/8” và mối hàn được gia nhiệt trước 
SA335P22 Không yêu cầu nếu chiều dày nhỏ hơn hoặc bằng 
5/8” và mối hàn được gia nhiệt trước 
SA335P91 Có 
SA335P92 Có 
SA335P122 Có 
Ống bộ 
tái sấy 
SA209T1a Không yêu cầu nếu chiều dày nhỏ hơn hoặc bằng 
5/8” 
SA213T2 Không yêu cầu nếu chiều dày nhỏ hơn hoặc bằng 
5/8” 
SA213T12 Không yêu cầu nếu chiều dày nhỏ hơn hoặc bằng 
5/8” và mối hàn được gia nhiệt trước 
SA213T22 Không yêu cầu nếu chiều dày nhỏ hơn hoặc bằng 
5/8” và mối hàn được gia nhiệt trước 
SA213T91 Có 
SA213T92 Có 
SA213TP304H Không 
SA213TP347HFG Không 
Code Case 2328 
(Super 304) 
Không 
PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN | 167 
Các vật liệu ASME điển hình cho các phần khác nhau trong các lò hơi siêu tới hạn 
Vị trí Vật liệu Yêu cầu PWHT khi hàn chu vi 
SA213TP310CbN 
(HR3C) 
Không 
Ống góp 
bộ tái sấy 
SA335P12 Không yêu cầu nếu chiều dày nhỏ hơn hoặc bằng 
5/8” và mối hàn được gia nhiệt trước 
SA335P22/ 
SA387Gr22 
Không yêu cầu nếu chiều dày nhỏ hơn hoặc bằng 
5/8” và mối hàn được gia nhiệt trước 
SA335P91/ 
SA387-91Cl.2 
Có 
SA335P92 Có 
Ghi chú: Đối với P122 và P92 khi nhiệt độ trên 620 °C thì đường kính ngoài lớn 
nhất bị giới hạn nhỏ hơn 3.5 inches. 
3.2. Vật liệu tuabin hơi 
Các nhà máy vận hành với nhiệt độ cao đã xây dựng tại Nhật và châu Âu sử dụng 
các loại thép không gỉ martensitic cải tiến được phát triển dành cho các ứng dụng tuabin 
hơi vào những năm 1980 và đầu 1990. Rotor được rèn từ thép chứa 9 - 10% 
CrMoVNbN, các hợp kim chính đang được sử dụng hiện nay được cho thêm vào 1.5% 
molybdenum hoặc 1.0% tungsten thay thế cho thành phần molybdenum. Hàm lượng 
vanadium và nitrogen đã được tối ưu hóa để gia tăng cường độ nhờ sự phân tán các 
phân tử vanadium và nitrogen, một lượng nhỏ niobium được thêm vào để kiểm soát 
kích cỡ hạt trong quá trình xử lý ở nhiệt độ cao. Việc đúc thân van và vỏ xilanh sử dụng 
hợp kim tương tự, với hàm lượng cacbon thấp hơn tăng khả năng hàn. Hợp kim làm 
cánh tương tự như hợp kim rèn rotor. Để đáp ứng các yêu cầu hoạt động ở nhiệt độ rất 
cao, bulong thường sử dụng vật liệu có nền Ni. 
Nhiệt độ mà tại đó giới hạn bền chảy sau 100.000 giờ vận hành vào khoảng 
100 Mpa là nhiệt độ cực đại phù hợp dùng cho các loại vật liệu chế tạo tuabin hơi. 
Những tiến bộ trong nghiên cứu hợp kim đã giúp làm tăng nhiệt độ cực đại này lên thêm 
50 – 70 °C. Hơn nữa, các loại thép có chứa thêm boron đã được phát triển và sử dụng để 
rèn các kích cỡ ở Nhật và châu Âu. Để tăng cường khả năng chống oxi hóa, các hợp 
kim chứa nhiều crom hơn (11 - 12%) cũng đã được nghiên cứu phát triển, để cân bằng 
các thành phần trong các hợp kim nhằm tránh hình thành tam giác ferrite, cobalt cũng 
được thêm vào các hợp kim này. Tuy nhiên, các loại hợp kim này vẫn chưa được sử 
dụng trong chế tạo. 
Giới hạn bền chảy sau 100.000 giờ vận hành của vật liệu chế tạo tuabin hơi ở 
nhiệt độ cao thông thường được trình bày trong hình 4. Theo các thông số trong hình, ở 
600 °C thì cần vật liệu cao cấp hơn so với nhiệt độ 566 °C. 
168 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 
Courtesy Department of Trade and Industry, London 
Hình 4: Giới hạn bền chảy của vật liệu chế tạo tuabin thông thường 
4. THÔNG SỐ HƠI VÀ CHI PHÍ ĐẦU TƯ 
Việc tăng áp suất và nhiệt độ sẽ làm tăng hiệu suất tinh của nhà máy và giảm chi 
phí vận hành (thông qua việc giảm chi phí nhiên liệu), tuy nhiêu, chi phí đầu tư và độ 
phức tạp nhà máy sẽ tăng. 
4.1. Lò hơi 
Lò hơi được thiết kế với áp suất hơi cao có giá cao hơn so với lò hơi có áp suất 
thấp hơn với cùng sản lượng hơi đầu ra. Các ảnh hưởng đến tăng chi phí này không 
được các nhà sản xuất nêu chi tiết nhưng một cách khái quát được cho là do khác nhau 
về vật liệu chế tạo. Nhiệt độ chu trình hơi tăng lên làm tăng chi phí đầu tư vì sử dụng 
vật liệu đắt hơn cho các bộ phận của bộ quá nhiệt và tái sấy trong lò hơi. 
PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN | 169 
4.2. Tuabin hơi 
Giá của các tuabin hơi siêu - siêu tới hạn cao hơn giá của các tuabin hơi siêu tới 
hạn là do vỏ thiết bị dày hơn và chi phí lắp đặt cao hơn. Nhiệt độ chu trình hơi tăng lên 
đòi hỏi vật liệu làm cánh và rotor tuabin phải tốt hơn, dẫn đến chi phí đầu tư cao hơn. 
4.3. Bộ truyền động tuabin và bơm nước cấp lò hơi 
Việc tăng áp suất của chu trình hơi siêu tới hạn và siêu – siêu tới hạn có ảnh 
hưởng đến bơm nước cấp lò hơi. Lưu lượng thể tích cần thiết thì giống nhau cho cả 2 
chu trình nhưng áp suất đầu đẩy cao đòi hỏi sử dụng năng lượng nhiều hơn và nhiều 
tầng cánh hơn dẫn đến chi phí tăng. 
4.4. Kiểm soát ô nhiễm không khí 
Do hiệu suất tăng nên các lò siêu - siêu tới hạn tiêu tốn ít nhiên liệu hơn so với lò 
siêu tới hạn. Việc giảm nhiên liệu tiêu thụ sẽ giúp làm giảm lưu lượng khí phát thải và 
giảm sản phẩm khí phát thải. Do đó, hệ thống kiểm soát ô nhiễm không khí sẽ nhỏ hơn 
tương ứng. Việc cải tiến hiệu suất bằng nhiệt độ chu trình giúp phát thải ít hơn và làm 
giảm chi phí đầu tư cho các thiết bị xử lý khói thải. 
4.5. Các van và đường ống cao áp 
Áp suất vận hành trong các lò trên siêu tới hạn tăng làm cho chi phí van, đường 
ống nước cấp, đường hơi chính tăng. Mặc dù về lý thuyết lưu lượng thể tích của nước 
cấp cho lò hơi trên siêu tới hạn có giảm xuống, tuy nhiên, do áp suất lò trên siêu tới hạn 
cao hơn nên chiều dày vách ống phải lớn hơn, kết quả là đường kính ngoài của đường 
ống nước cấp lò hơi tăng lên để duy trì tiết diện dòng chảy bên trong không đổi. Chiều 
dày vách đường ống hơi chính của lò trên siêu tới hạn lớn hơn của lò siêu tới hạn do áp 
suất cao hơn. Chiều dày cần thiết của vách ống có thể giảm đôi chút do giảm lưu lượng 
thể tích vì áp suất tăng, do đó đường kính ống sẽ nhỏ hơn. Tuy nhiên, ngay cả khi giảm 
đường kính ống thì tổng khối lượng vật liệu của đường ống hơi chính trong lò trên siêu 
tới hạn vẫn cao hơn so với lò siêu tới hạn. Vách ống dày hơn làm chi phí lắp đặt tăng 
lên do tăng thời gian hàn tại công trường và tăng chi phí kết cấu đỡ cho khối lượng tăng 
thêm. Một cách tổng quát, đường hơi tái sấy lạnh và tái sấy nóng không bị ảnh hưởng 
bởi sự thay đổi áp suất từ lò siêu tới hạn sang lò trên siêu tới hạn. Nhiệt độ chu trình hơi 
tăng cũng yêu cầu vật liệu làm ống phải tốt hơn và đắt tiền hơn như P92 và P122. Việc 
tăng thêm các yêu cầu về mối hàn đặc biệt cho đường ống làm tăng chi phí đầu tư một 
cách đáng kể. 
4.6. Hệ thống phụ trợ (BOP) 
Sự khác biệt về giá của hệ thống phụ trợ nhà máy chủ yếu là ở hệ thống giải nhiệt. 
Với cùng đầu ra như nhau, do hiệu suất chu trình trên siêu tới hạn tăng nên tuabin hơi 
thải ra ít nhiệt hơn và nhiệt thải ra môi trường cũng ít hơn. Điều này giúp hệ thống làm 
mát nhỏ hơn mà vẫn đạt cùng mức chân không bình ngưng. 
170 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 
4.7. So sánh kinh tế kỹ thuật tổng thể 
So sánh, phân tích và đánh giá hiệu quả kinh tế giữa các giải pháp công nghệ cần 
phải được xem xét trên cùng một mặt bằng, trong giới hạn một dự án cụ thể, cùng một 
công suất, cùng địa điểm, cùng chủng loại than, các cơ sở hạ tầng dùng chung tương 
đương nhau và đặc biệt là xuất xứ hàng hóa thiết bị. 
Trong giới hạn của báo cáo này, một số số liệu tổng quát nhất của một số dự án 
điển hình theo công nghệ SSC, SC và USC đã và đang thực hiện tại Việt Nam theo dải 
công suất tổ máy 600 ~ 660 MW được trình bày như dưới đây. 
Bảng 3. So sánh kinh tế - kỹ thuật giữa các giải pháp công nghệ 
TT Thông số Đơn vị SSC SC USC 
1 Dải công suất tổ máy MW 600 600 660 
2 Suất đầu tư theo hợp 
đồng EPC 
USD/kW 850 ~ 1.000 1.000 ~ 1.350 1.100 ~ 1.400
3 Thông số hơi ban 
đầu 
MPa/°C/°C 16,67/538/538 24,2/566/566 26,0/600/600
4 Hiệu suất thô tổ máy 
(HHV) 
% 39,0 ~ 40,5 40,2 ~ 41,5 42,41 
Ghi chú: 
– Suất đầu tư theo hợp đồng EPC nêu trên không bao gồm phần cảng, cơ sở hạ tầng 
dùng chung của các nhà máy. 
– Các tổ máy SSC được thống kê theo một số NMĐ điển hình tại Việt Nam như Vĩnh 
Tân 2, Duyên Hải 1, Duyên Hải 3, Nghi Sơn 2, Vũng Áng 1, Long Phú 2. 
– Các tổ máy SC được thống kê theo một số NMĐ điển hình tại Việt Nam như Vĩnh 
Tân 4, Vĩnh Tân 4MR, Duyên Hải 3 MR, Duyên Hải 2. 
– Tổ máy USC được tham khảo từ dự án NMĐ Quảng Trị 1, do EGATi – Thái Lan đầu 
tư theo hình thức BOT. 
– Hiệu suất tổ máy phụ thuộc nhiều vào thông số hơi ban đầu và đặc tính nhiên liệu 
than. 
Nguồn: Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2 (PECC2®)
PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN | 171 
Bảng dưới đây đưa ra so sánh hiệu quả kinh tế – kỹ thuật giữa giải pháp công 
nghệ SC và USC cho trường hợp cụ thể là dự án NMĐ Quảng Trị 1 để tham khảo thêm. 
Bảng 4. So sánh kinh tế – kỹ thuật giữa SC&USC của dự án NMĐ Quảng Trị 1 
TT Chỉ số Đơn 
vị 
SC 
24,2/566/566 
USC 
26/600/600 
USC 
26/620/620 
1 
Tăng chi phí đầu tư thiết bị 
(trước thuế) % Cơ sở tăng 4,42% tăng 5,94% 
2 
Chi phí tiết kiệm được do 
giảm tiêu thụ nhiên liệu 
(quy về NPV) 
% Cơ sở giảm 4,13% giảm 5,03% 
Hiệu quả kinh tế (quy về 
NPV) 
% Cơ sở tăng 1,42% tăng 1,55% 
Nguồn: Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2 (PECC2®)
Theo như bảng trên cho thấy khi chuyển sang công nghệ siêu tới hạn (USC) có 
thông số hơi đầu vào càng cao, thì hiệu quả kinh tế trong suốt vòng đời dự án càng tốt. 
5. KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN TRÊN SIÊU TỚI HẠN TẠI 
VIỆT NAM 
Nhìn chung, với phương án sử dụng thông số trên tới hạn/siêu tới hạn thì chi phí 
đầu tư tăng lên; tuy nhiên, chi phí này sẽ được bù đắp nhờ hiệu suất nhà máy cao, lượng 
than tiêu thụ hàng năm giảm xuống. Đặc biệt đối với các nhà máy sử dụng nguồn than 
nhập có chất lượng và giá nhiên liệu cao, chi phí tiết kiệm được là đáng kể. 
Mặt khác, lượng than tiêu thụ giảm giúp giảm phát thải, từ đó giảm các chi phí 
cho hệ thống xử lý khói thải, bãi xỉ. Bên cạnh đó, nếu áp dụng công nghệ đốt hiệu suất 
cao giảm phát thải CO2, dự án có thể xin được hỗ trợ và ưu đãi từ Chính phủ hay các tổ 
chức quốc tế dành cho các dự án phát triển theo cơ chế phát triển sạch (Clean 
Development Mechanism – CDM), từ đó nâng cao thêm hiệu quả kinh tế của dự án. 
Tại Việt Nam đã chuyển sang áp dụng công nghệ SC và USC cho các dự án trong 
vòng 5 năm trở lại đây. Tuy nhiên, vẫn chưa có tổ máy nào đi vào vận hành thương mại. 
Bảng dưới đây thống kê các dự án áp dụng SC và USC đang triển khai như sau. 
172 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 
Bảng 5. Các NMĐ áp dụng công nghệ SC và USC tại Việt Nam 
Nhà máy điện Công suất 
(MW) 
Thông số hơi 
(MPa/°C/°C) 
Tiến độ vận hành thương mại 
(COD) 
NMĐ Vĩnh Tân 4 2×600 24,2 / 566 / 
593 (SC) 
Tổ máy #1: 04/2018 
(đang commissioning). 
Tổ máy #2: 12/2017 
(đang commissioning) 
NMĐ Vĩnh Tân 4MR 1×600 24,2 / 566 / 
593 (SC) 
Đang thi công. COD tháng 
01/2020 
NMĐ Vĩnh Tân 1 2×620 24,2 / 566 / 
566 (SC) 
Tổ máy #1: 09/2018 (đang thi 
công). Tổ máy #2: 01/2019 
(đang thi công) 
NMĐ Duyên Hải 
3MR 
1×688 24,2 / 566 / 
566 (SC) 
Đang thi công. COD tháng 
06/2018 
NMĐ Quảng Trị 1 2×660 26,0 / 600 / 
600 (USC) 
F/S đã được phê duyệt tháng 
12/2016. 
Nguồn: Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2 (PECC2®)
Công nghệ USC và đặc biệt là công nghệ SC đã được thế giới áp dụng khoảng 
hơn 25 năm và đã kiểm chứng được công nghệ, tính ổn định và ưu điểm của nó. Việt 
Nam cũng đang thay đổi trong việc áp dụng các công nghệ mới này với 6 tổ máy trên 
tới hạn (SC) đang được thi công và sẽ đưa vào vận hành trong vài năm tới, ngoài ra 2 tổ 
máy siêu tới hạn (USC) đã được Bộ Công thương phê duyệt Báo cáo nghiên cứu khả 
thi, đang trong quá trình đàm phán hợp đồng EPC, hợp đồng PPA và hợp đồng BOT. 
Trước áp lực lớn về môi trường đối với ngành công nghiệp nhiệt điện và góp phần 
hạn chế tác hại của biến đổi khí hậu toàn cầu, việc áp dụng công nghệ USC đối với các 
dự án nhà máy nhiệt điện than là xu hướng đúng đắn. Song song với đó là đào tạo đội 
ngũ vận hành đủ trình độ và kinh nghiệm, để đảm bảo các tổ máy USC khi đi vào vận 
hành được ổn định và tin cậy. 
Bảng 6. So sánh phát thải môi trường giữa SC&USC của dự án NMĐ Quảng Trị 1 
TT Thông số Đơn vị SC 
24,2/566/566 
USC 
26/600/600 
% giảm 
phát thải 
1 Tro xỉ Tấn/năm 239.391 229.456 4,15% 
2 Phát thải NOx Tấn/năm 4.998 4.845 3,06% 
3 Phát thải SOx Tấn/năm 3.388 3.284 3,07% 
4 Phát thải Bụi Tấn/năm 1.441 1.397 3,05% 
5 Phát thải CO2 Tấn/năm 8.930.585 8.557.792 4,17% 
Nguồn: Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2 (PECC2®)
PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN | 173 
Công nghệ cận tới hạn (SbC) đã không được khuyến khích áp dụng do công nghệ 
khá lạc hậu, hiệu suất thấp và phát thải khí CO2 đáng kể hơn nhiều so với công nghệ SC 
và USC. Do đó, việc xem xét áp dụng phổ biến công nghệ SC và USC tại Việt Nam là 
hết sức cần thiết, phù hợp với xu hướng phát triển chung của thế giới. Các số liệu từ 
Báo cáo nghiên cứu khả thi dự án NMĐ Quảng Trị 1 cho thấy công nghệ USC là hoàn 
toàn khả thi tại Việt Nam ở thời điểm hiện tại cũng như mang lại hiệu quả kinh tế 
cao hơn. 
Ngoài ra, các phát thải môi trường cũng cần được xem xét đánh giá, đặc biệt trong 
bối cảnh thế giới đang ứng phó với biến đổi khí hậu toàn cầu, việc giảm thải khí CO2 
khi áp dụng công nghệ USC là rất cần thiết. Điều này thể hiện rõ trong COP21 tại Paris 
cuối năm 2015. Giảm phát thải môi trường khi áp dụng công nghệ USC cho dự án 
Quảng Trị 1 được trình bày chi tiết trong bảng trên để tham khảo thêm. 
6. KẾT LUẬN 
Với việc tăng áp suất và nhiệt độ thì hiệu suất tinh của nhà máy sẽ tăng lên, chi 
phí vận hành tổng thể nhà máy giảm thông qua việc giảm chi phí nhiên liệu, tuy nhiên 
độ phức tạp và chi phí đầu tư của nhà máy sẽ tăng lên. 
Đánh giá tổng quan trên cơ sở một dự án cụ thể đang trong giai đoạn phát triển 
cho thấy công nghệ trên siêu tới hạn (USC) là lựa chọn hợp lý cho các tổ máy nhiệt điện 
ngưng hơi công suất lớn tại Việt Nam trong thời gian tới. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Báo cáo nghiên cứu khả thi Dự án Nhà máy điện Quảng Trị 1 (Công ty Cổ phần Tư vấn 
Xây dựng Điện 2). 
[2] Báo cáo nghiên cứu khả thi Dự án Nhà máy điện Vĩnh Tân 3 (Công ty Cổ phần Tư vấn 
Xây dựng Điện 2). 
[3] Thiết kế chuẩn công trình Nhà máy Nhiệt điện (Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng 
Điện 2).