Nghiên cứu, đánh giá việc sử dụng nước khử khoáng tại các nhà máy nhiệt điện

48 DẦU KHÍ - SỐ 3/2020 
CÔNG NGHIỆP ĐIỆN
tới 175 lít/kWh. Tại Phòng Thí nghiệm Công nghệ Năng 
lượng Quốc gia Mỹ (NETL), các nhà khoa học đã thống kê 
được lượng nước làm mát cho các nhà máy nhiệt điện của 
Mỹ chiếm 39% lượng nước sạch được sử dụng trên phạm 
vi cả nước. Việc sử dụng nước cho lĩnh vực điện năng 
tại Mỹ xấp xỉ 1.100 lít/người/ngày, cao gấp 3 lần nước 
sinh hoạt được sử dụng trực tiếp trong dân cư (khoảng 
378 lít/người/ngày) [1]. Ở Việt Nam, sau khi Nghị định số 
154/2016/NĐ-CP ngày 16/11/2016 của Chính phủ về phí 
bảo vệ môi trường đối với nước thải có hiệu lực, các nhà 
máy điện được yêu cầu kê khai lượng nước ngọt và nước 
biển sử dụng làm mát bình ngưng. Các nhà máy điện phải 
trả một khoản phí tương đối lớn 1,2 - 1,5 tỷ đồng/tháng, 
chiếm hơn 1/3 quỹ lương của nhà máy [2]. Mỗi loại công 
nghệ turbine đều yêu cầu rõ về lượng nước Demin và chất 
lượng nước Demin theo từng nhà sản xuất. Lượng nước 
Demin cho 2 tổ máy công suất 500MW với hệ thống làm 
mát ướt, tuần hoàn kín thì yêu cầu chỉ 5% lượng nước khử 
khoáng, 83% lượng nước làm mát trên tổng lượng nước 
sử dụng trong nhà máy. Tuy nhiên, chi phí để sản xuất 
nước Demin cung cấp cho nhà máy chiếm trên 1,47% chi 
phí sản xuất 1kW điện năng [3]. Qua khảo sát ở một số nhà 
máy nhiệt điện của PVN, chi phí sản xuất nước Demin bình 
quân chiếm 1,16 - 1,27% trên 1kW điện năng. Lượng hao 
hụt do bốc hơi chiếm 75%, do xả blowdown chiếm 23%, 
do rò rỉ chiếm 2%. Lượng hao hụt là khác nhau đối với 
Ngày nhận bài: 24/11/2019. Ngày phản biện đánh giá và sửa chữa: 24/11/2019 - 4/3/2020. 
Ngày bài báo được duyệt đăng: 6/3/2020.
NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ VIỆC SỬ DỤNG NƯỚC KHỬ KHOÁNG 
TẠI CÁC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 
TẠP CHÍ DẦU KHÍ
Số 3 - 2020, trang 48 - 58
ISSN-0866-854X
Lê Văn Sỹ1, Nguyễn Phan Anh1, Vũ Minh Hùng1, Nguyễn Hà Trung2
1Đại học Dầu khí Việt Nam
2Đại học Bách khoa Hà Nội
Email: sylv@pvu.edu.vn
Tóm tắt
Nước khử khoáng ảnh hưởng trực tiếp đến giá thành sản xuất điện năng, hiệu suất của nhà máy nhiệt điện và phụ thuộc vào thông 
số công nghệ, quá trình vận hành. Việc nghiên cứu, đánh giá việc sử dụng nước khử khoáng giúp tiết kiệm chi phí sản xuất và nâng cao 
hiệu suất vận hành của các nhà máy nhiệt điện. Trong bài báo này, các tham số vận hành ảnh hưởng đến lượng nước khử khoáng sẽ được 
nhóm tác giả nghiên cứu và phân tích làm cơ sở cho việc phân tích quy hoạch thực nghiệm. Số liệu đầu vào tính toán là các dữ liệu quan 
trắc tại các nhà máy nhiệt điện tại Việt Nam. Kết quả phân tích thống kê thực nghiệm xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến lượng tiêu 
thụ nước khử khoáng, từ đó đề xuất các giải pháp tối ưu hóa lượng nước khử khoáng sử dụng tại các nhà máy nhiệt điện. 
Từ khóa: Nước khử khoáng, quy hoạch thực nghiệm, nhiệt điện, tiêu thụ nước, môi trường nước. 
1. Giới thiệu
Tại các nhà máy nhiệt điện, nước khử khoáng (hay 
thường gọi là nước Demin - DM) được sản xuất theo 
quy trình riêng và đảm bảo chất lượng theo quy chuẩn 
của nhà chế tạo turbine. Nước đầu vào để sản xuất nước 
Demin là nước thủy cục đã làm sạch hoặc nước ngầm 
được đưa vào hệ thống lọc, khử tạp chất và các khoáng 
chất có trong nước để đảm bảo nước có độ tinh khiết cao. 
Chi phí sản xuất nước Demin và lượng tiêu thụ chiếm một 
tỷ trọng tương đối lớn trong giá thành sản xuất điện. Mặc 
dù hệ thống này tuần hoàn nhưng lượng nước bù vào mỗi 
ngày cho hệ thống phụ thuộc rất nhiều vào thông số vận 
hành và công nghệ sử dụng. Việc nghiên cứu các thông số 
vận hành ảnh hưởng đến lượng thất thoát nước Demin và 
công nghệ turbine sẽ rất quan trọng nhằm giảm thiểu chi 
phí liên quan đến lượng nước Demin sử dụng trong các 
nhà máy nhiệt điện (than và khí).
Lượng nước làm mát của các nhà máy nhiệt điện 
rất lớn, trung bình 95 lít/kWh. Đối với các nhà máy nhiệt 
điện than yêu cầu khoảng 142 lít/kWh, trong khi các nhà 
máy điện hạt nhân với hệ thống làm mát tương tự cần 
49DẦU KHÍ - SỐ 3/2020 
PETROVIETNAM
từng nhà máy do chủ yếu phụ thuộc vào chế độ vận hành 
và công nghệ của nhà máy [1]. Tìm hiểu chi tiết nguyên 
nhân gây hao hụt ở từng nhà máy nhiệt điện do quá trình 
vận hành giúp tìm ra nguyên nhân gây hao hụt, đưa ra 
phương án giảm thiểu hao hụt là một trong những nhiệm 
vụ quan trọng.
Trên thế giới có nhiều nghiên cứu về việc tối ưu hiệu 
quả sử dụng nguồn nước cho các nhà máy nhiệt điện [4 
- 8], trong đó chú trọng vào đánh giá hiệu quả sử dụng 
nguồn nước làm mát bình ngưng [4 - 6]. M.Muthuraman 
[7] đã nghiên cứu phương pháp giảm lượng nước hóa 
hơi trong hệ thống làm mát bình ngưng của nhà máy 
nhiệt điện than 500MW của công ty NTPC (Ấn Độ) bằng 
cách giảm lượng nước cấp bù (nước make-up) dùng để 
bù lượng thất thoát do hóa hơi. Khi lượng nước hóa hơi 
giảm thì lượng xả blowdown cũng giảm tương ứng. Kết 
quả cho thấy tổng lượng nước tiết kiệm được khoảng 20 
- 26m3/giờ. Ngoài ra, một số nghiên cứu quan tâm đến 
tối ưu lượng nước sử dụng làm mát bằng phương pháp 
thống kê thực nghiệm (DOE). Ramkumar [5] đã thực hiện 
nghiên cứu giảm lượng nước làm mát bằng sử dụng 
phương pháp đáp ứng bề mặt RSM (Response Surface 
Methodology) và trí tuệ nhân tạo ANN (Artificial Neural 
Network) khi phân tích các thông số vận hành. Tác giả đã 
xây dựng mô hình thực nghiệm để dự đoán nhiệt độ nước 
mát trong tháp làm lạnh với các biến về dòng chảy, dòng 
không khí, nhiệt độ nước và chiều cao xả là các biến phân 
tích. Kết quả cho thấy nhiệt độ nước ảnh hưởng đáng kể 
đến hiệu suất làm mát. Các tham số này đã được tối ưu để 
nâng cao khả năng vận hành. Ngoài ra, các nghiên cứu [8 
- 12] cũng thực hiện cùng hướng nghiên cứu cho các điều 
kiện vận hành khác và cho kết quả khả quan. 
Về mặt ảnh hưởng của công nghệ turbine, công nghệ 
làm mát khác nhau trong nhà máy nhiệt điện, Michael 
D.Rutkowski và cộng sự [1] thuộc Phòng Thí nghiệm Kỹ 
thuật Năng lượng Quốc gia (Mỹ) đã thực hiện nghiên cứu 
toàn diện về ảnh hưởng của công nghệ làm mát, công 
nghệ turbine điển hình, các dạng làm mát khác nhau cho 
các nhà máy điện than và khí tại Mỹ. Nhóm tác giả chỉ ra 
rằng nhu cầu về nước làm mát trong các nhà máy điện 
phụ thuộc vào loại hệ thống làm mát được sử dụng chứ 
không phải phụ thuộc nhiều vào loại nhiên liệu (than, 
dầu, khí đốt thiên nhiên, uranium, năng lượng mặt trời, 
sinh khối, năng lượng địa nhiệt). Trong số các nhà máy 
với cùng loại hệ thống làm mát, lượng nước tiêu thụ cho 
làm mát chủ yếu được xác định bởi hiệu suất các nhà 
máy điện đó và không phụ thuộc các loại nhiên liệu sử 
dụng [1].
Nhìn chung, các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào 
nghiên cứu ảnh hưởng của công nghệ turbine, công nghệ 
làm mát, điều kiện vận hành đến hiệu quả làm mát bình 
ngưng và tối ưu hiệu quả làm mát bằng phương pháp 
thống kê thực nghiệm. Nghiên cứu và đánh giá hiệu quả 
sử dụng nước khử khoáng ở các nhà máy nhiệt điện chưa 
được chú trọng, mặc dù có ảnh hưởng đáng kể đến giá 
thành sản xuất điện năng. 
Bài báo này đề cập đến việc nghiên cứu và đánh giá 
hiệu quả sử dụng nước khử khoáng do điều kiện vận 
hành ở các nhà máy điện than và điện khí do Tập đoàn 
Dầu khí Việt Nam (PVN) vận hành. Phương pháp thống kê 
thực nghiệm dựa trên mô hình Taguchi sẽ được áp dụng 
để phân tích ảnh hưởng của 4 thông số chính: nhiệt độ, 
sản lượng điện, lượng xả blowdown, lượng hóa hơi. Thời 
gian quan trắc đo mẫu trong thời gian 5 tháng liên tục 
qua các năm 2016 - 2019. Kết quả được phân tích sơ bộ và 
sử dụng phần mềm quy hoạch thực nghiệm để xây dựng 
hàm thực nghiệm. Hàm thực nghiệm này là cơ sở để tối 
ưu hóa lượng nước khử khoáng sử dụng trong mỗi dạng 
nhà máy.
2. Khảo sát và thiết kế quy hoạch thực nghiệm 
2.1. Đối tượng khảo sát
Hiện nay, PVN đang vận hành 5 nhà máy nhiệt điện 
sử dụng nguồn nguyên liệu chính là: khí thiên nhiên (Nhà 
máy Điện Nhơn Trạch 1, Nhà máy Điện Nhơn Trạch 2, Nhà 
máy Điện Cà Mau 1, Nhà máy Điện Cà Mau 2) và than (Nhà 
máy Nhiệt điện Vũng Áng 1). Công nghệ nhiệt điện sử 
dụng turbine khí chu trình kết hợp (CCGT) cho các nhà 
máy điện khí và công nghệ SubC cho nhà máy điện than. 
Công nghệ làm mát gồm làm mát trực lưu và tuần hoàn 
ướt (Bảng 1). 
2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến lượng bù nước Demin
Để phân tích và đánh giá lượng thất thoát nước khử 
khoáng thì việc xác định sơ bộ các nhân tố ảnh hưởng là 
rất quan trọng. Các thông tin được nhóm tác giả khảo sát 
trực tiếp tại hiện trường; phỏng vấn các kỹ sư vận hành và 
cán bộ kỹ thuật để thống kê và loại trừ các nguyên nhân 
gây hao hụt nước Demin; đồng thời nghiên cứu công 
nghệ làm mát, công nghệ turbine. Trong các tài liệu công 
bố trước đây, Prabhakar [11, 12] cho rằng các nguyên 
nhân chính gây tổn thất nước Demin là từ hệ thống phân 
tích hơi (SWAS), rò rỉ qua van và đường ống, xả blowdown, 
bơm chân không hoặc bơm tràn và các nguyên nhân khác 
(Hình 1).
50 DẦU KHÍ - SỐ 3/2020 
CÔNG NGHIỆP ĐIỆN
Lư
ợn
g 
nư
ớc
 D
em
in
 b
ù 
(m
3 )
Số ngày khảo sát từ 19/11/2018 đến 19/3/2019
Hình 2. Lượng nước Demin cấp bù tại Nhà máy Điện Cà Mau 1
Bảng 1. Các nhà máy nhiệt điện được khảo sát
35
30
25
20
15
10
5
0
%
 t
ro
ng
 tổ
ng
 tổ
n 
th
ất
Nguyên nhân
SWAS
Blowdown
Khác
Hệ thống van
Hệ thống bơm
Hình 1. Các nguyên nhân gây tổn thất nước khử khoáng và tỷ trọng [3]
TT Nhà máy 
Công suất 
(MW) 
Nguyên 
liệu 
Công nghệ 
làm mát 
Lưu lượng 
(m3/giây) 
Turbine 
Nước Demin 
(m3/ngày) 
1 Nhà máy Nhiệt điện Vũng Áng 1 2 × 600 Than Trực lưu 2 × 23 SubC 600 × 2 
2 Nhà máy Điện Cà Mau 1 
2 × 750 
Khí 
Tuần hoàn ướt 2 × 0,7 
CCGT 
50 × 2 
3 Nhà máy Điện Cà Mau 2 
4 Nhà máy Điện Nhơn Trạch 1 450 
Trực lưu 
12 400 
5 Nhà máy Điện Nhơn Trạch 2 750 63 60 
Kết quả khảo sát thực tế tại các nhà máy điện (Nhơn Trạch 1, Nhơn Trạch 
2, Cà Mau 1, Cà Mau 2 và Vũng Áng 1) cho thấy tổn thất nước Demin từ quá 
trình khởi động được ghi nhận là một nguyên nhân cần được xem xét. Tuy 
nhiên, ở thời điểm hiện tại số liệu thu thập từ các nhà máy liên quan đến 
hao hụt nước khử khoáng khi khởi động lò hơi chưa đủ để phân tích chi 
tiết nên trong nghiên cứu này chưa đề cập [8 - 11]. Đây là quá trình không 
thường xuyên nhưng tỷ trọng mất mát 
từ quá trình khởi động là không thể bỏ 
qua. Trong khuôn khổ giới hạn, số liệu 
thu được từ Nhà máy Điện Nhơn Trạch 
2 sẽ được lấy đại diện để phân tích quy 
hoạch thực nghiệm. Các nhà máy khác 
sẽ áp dụng tương tự quá trình đánh giá 
và phân tích này.
Việc kiểm tra sự phụ thuộc của 
lượng nước Demin tiêu thụ hàng ngày 
trong nhà máy được thực hiện qua các 
kiểm định phân phối, kiểm định ANOVA 
và các kiểm định bằng phương pháp đồ 
thị. Kết quả cho thấy có sự phụ thuộc 
của lượng nước Demin tiêu thụ tính 
theo sản lượng điện vào nhiệt độ môi 
trường. Tuy nhiên, chưa thể chỉ rõ được 
mối quan hệ này bởi vì trên lý thuyết và 
theo ý kiến của các chuyên gia công tác 
tại các nhà máy nhiệt điện lượng Demin 
tiêu thụ còn phụ thuộc vào sản lượng 
điện kế hoạch tháng/quý/năm.
Lượng nước Demin cấp bù ở Nhà 
máy Điện Cà Mau 1 dao động rộng từ 
20 m3/ngày đến 436 m3/ngày. Thời gian 
khảo sát từ ngày 19/11/2018 đến ngày 
19/3/2019 như Hình 2. Lượng nước cấp 
bù ở trên được thấy do thất thoát từ các 
nguyên nhân như: i) lượng nước thất 
thoát xả về blowdown: thu gom toàn bộ 
lượng nước - hơi nước không đạt chuẩn 
trong chu trình nước - hơi nước, đồng 
thời là các thất thoát từ van đường ống 
trong chu trình nước - hơi nước; ii) lượng 
nước - hơi nước thất thoát do phân tích, 
lấy mẫu để kiểm tra chất lượng nước 
vào lò hơi; iii) thất thoát do bay hơi; iv) 
thất thoát do một phần lượng nước khử 
khoáng được châm vào trong hệ thống 
51DẦU KHÍ - SỐ 3/2020 
PETROVIETNAM
làm mát turbine khí, turbine hơi và hệ thống làm mát các 
thiết bị khác trong chu trình nước - hơi nước tuy nhiên 
việc châm này không thường xuyên và mất mát có thể 
tính là rất nhỏ.
Trong các thất thoát trên thì thất thoát do hơi là 
không thể đo được mà chỉ có thể quan sát được và cũng 
phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm không khí mới có thể 
ghi nhận và ước lượng lại được là nhiều hay ít. Thất thoát 
do hơi về mặt lý thuyết có thể tính toán được dựa vào chu 
trình hơi nước và trên lý thuyết cũng phụ thuộc vào sản 
lượng điện và nhiệt độ [9]. Tuy nhiên, việc tính toán thất 
thoát do hơi chỉ dựa trên quy trình vận hành mà cụ thể là 
nhiệt độ, áp suất và theo đó là trạng thái hơi bão hòa là 
chưa đủ vì còn phụ thuộc vào các thất thoát tại các van xả/
đóng mở, dọc đường hơi và có sự biến thiên lớn khi xả lò, 
lò hơi bị rò rỉ. Do đó, lượng thất thoát do hơi chỉ có thể tính 
toán bằng cách loại bỏ hết các thất thoát nước trong chu 
trình nước - hơi nước ra khỏi lượng nước Demin tiêu thụ.
Thất thoát nước do lấy mẫu có thể được đo chính xác 
bằng 2 phương pháp: phương pháp cộng trung bình của 
lưu lượng chảy qua các vòi lấy mẫu; phương pháp đo thực 
nghiệm bằng cách lấy trung bình của tổng lưu lượng chảy 
qua tất cả các vòi. Kết quả đo cho thấy lượng nước lấy mẫu 
được thực hiện theo đúng quy trình quy định và lượng 
nước này tuy có khác nhau ở từng nhà máy phụ thuộc 
vào lượng nước Demin tiêu thụ và các quy chuẩn khác của 
vendor, nhưng là hằng số với thời gian. Do đó lượng nước 
Demin tiêu thụ/thất thoát không phụ thuộc vào lượng 
nước lấy mẫu hàng ngày, tuy nhiên lượng nước lấy mẫu 
cũng chiếm một tỷ trọng đáng kể khi tính toán thất thoát 
nước Demin tiêu thụ. Tóm lại, các yếu tố có thể đo được và 
gây ảnh hưởng đến lượng nước Demin tiêu thụ trong nhà 
máy bao gồm: nhiệt độ môi trường; sản lượng điện; lượng 
nước xả về blowdown; lượng thất thoát hơi.
2.3. Thiết kế quy hoạch thực nghiệm
Trong công nghiệp, để tính toán được sự ảnh hưởng 
của các yếu tố trên đến lượng nước Demin tiêu thụ thường 
hay sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm (DOE). 
Ưu điểm của phương pháp này là giúp xác định sự ảnh 
hưởng mà không cần phải tiến hành đầy đủ các thí 
nghiệm kiểm chứng. Có nhiều phương pháp quy hoạch 
thực nghiệm mà yêu cầu số lượng thực nghiệm phải tiến 
hành khác nhau, tuy nhiên số lượng thực nghiệm cần phải 
tiến hành sẽ không nhiều. Một số nghiên cứu trước đây 
sử dụng phương pháp đáp ứng bề mặt RSM kết hợp với 
trí tuệ nhân tạo [5], và phương pháp Taguchi để phân tích 
và tối ưu các yếu tố ảnh hưởng đến lượng nước sử dụng 
làm mát [4 - 8]. Nhìn chung, 2 phương pháp trên rất phù 
hợp cho việc phân tích thống kê một cách đơn giản và 
hiệu quả, dễ dàng áp dụng trong thực tiễn công nghiệp. 
Trong các phương pháp quy hoạch thực nghiệm nói trên, 
nghiên cứu này tập trung vào phương pháp Taguchi để 
kiểm tra sự ảnh hưởng của 4 yếu tố (nhiệt độ môi trường; 
sản lượng điện; lượng nước xả về blowdown; lượng thất 
thoát hơi) đến lượng nước Demin sử dụng. Thêm vào đó 
phương pháp này cũng cho phép tìm được phương án tối 
ưu khi vận hành để lượng nước Demin thất thoát là nhỏ 
nhất trong điều kiện vận hành ổn định của nhà máy.
Phương pháp Taguchi được xây dựng dựa trên chất 
lượng của sản phẩm. Chất lượng trong trường hợp ở đây 
chính là sự vận hành ổn định của hệ thống thiết bị bao 
gồm toà ... xuất 
từ dữ liệu thực tế về lượng nước Demin 
tiêu thụ. Ma trận thực nghiệm Taguchi 
được xây dựng trên sơ đồ 4 x 3. Bởi vì 
mục đích của thực nghiệm là để xác 
định giá trị nhỏ nhất của lượng nước 
Demin tiêu thụ nên sẽ chọn tỷ số S/N 
(the signal to noise ratio) là nhỏ nhất 
(the smaller is better). Thêm vào đó khi 
xử lý phân tích, kiểm tra mối quan hệ 
phụ thuộc giữa các yếu tố A, B, C, D lẫn 
nhau (biểu diễn dưới dạng AB, AC, AD, 
BC, BD và CD) cũng được tiến hành.
3. Kết quả và thảo luận 
Kết quả phân tích quy hoạch thực 
nghiệm theo phương pháp Taguchi cho 
thấy không có sự ảnh hưởng chung của 
các yếu tố A, B, C, D mà cụ thể là AB, 
AC, AD, BC, BD và CD đến lượng nước 
Demin tiêu thụ. 
Để đánh giá sự ảnh hưởng của các 
yếu tố đến lượng nước Demin tiêu thụ, 
sử dụng 2 giá trị phản hồi đó là giá trị kỳ 
vọng toán và tỷ số S/N. Giá trị P-values 
được dùng để xác định độ ảnh hưởng 
của các yếu tố có mang ý nghĩa thống 
kê hay không và theo mức độ nào và 
dùng các hệ số để xác định mức độ ảnh 
hưởng.
Với số liệu thu được từ Nhà máy 
Điện Nhơn Trạch 2 trích xuất ra tương 
ứng với ma trận thực nghiệm cho thấy 
giá trị của các P-value < 1. Cụ thể là đối 
với tỷ số S/N, chỉ có giá trị P-value của 
(a)
(b)
54 DẦU KHÍ - SỐ 3/2020 
CÔNG NGHIỆP ĐIỆN
Bảng 5. Kết quả phân tích ANOVA cho kỳ vọng toán học của các ảnh hưởng
TT A B C D 
1 1 1 1 1 
2 1 2 2 2 
3 1 3 3 3 
4 2 1 1 2 
5 2 2 2 3 
6 2 3 3 1 
7 3 1 2 1 
8 3 2 3 2 
9 3 3 1 3 
10 4 1 3 3 
11 4 2 1 1 
12 4 3 2 2 
13 5 1 2 3 
14 5 2 3 1 
15 5 3 1 2 
16 6 1 3 2 
17 6 2 1 3 
18 6 3 2 1 
Bảng 3. Ma trận thực nghiệm Taguchi
Bảng 4. Kết quả phân tích ANOVA cho tỷ số S/N
Nguồn DF Seq SS Adj SS Adj MS F P S R-Sq R-Sq(adj)
A 5 2,6247 2,6247 0,5249 0,51 0,761 1,0140 81,40% 80,13%
B 2 0,4036 0,4036 0,2018 0,20 0,827
C 2 0,5763 0,5763 0,2881 0,28 0,765
D 2 23,3966 23,3966 11,6983 11,38 0,009
Sai số dư 6 6,1690 6,1690 1,0282
Tổng 17 33,1702
Nguồn DF Seq SS Adj SS Adj MS F P S R-Sq R-Sq(adj)
A 5 136,28 136,28 27,26 0,57 0,724 6,9229 81,61% 80,90%
B 2 20,46 20,46 10,23 0,21 0,814
C 2 36,72 36,72 18,36 0,38 0,697
D 2 1082,90 1082,90 541,45 11,30 0,009
Sai số dư 6 287,56 287,56 47,93
Tổng 17 1563,92
D là 0,009 < 0,05 thể hiện mức độ ảnh hưởng mang tính 
thống kê, điều này dễ hiểu bởi thất thoát do bay hơi là 
không thể tính được và do đó là phần trừ đi của lượng 
nước xả blowdown, lượng nước phân tích mẫu từ lượng 
nước Demin tiêu thụ. 
Giá trị tuyệt đối của hệ số lấy từ Bảng 5 cho thấy giá trị 
trung bình của các đặc trưng phản hồi từ các yếu tố. Trong 
bảng cũng có xếp bậc dựa trên trị số thống kê Delta dùng 
để thể hiện độ lớn của sự ảnh hưởng. Trị số thống kê Delta 
được lấy bằng giá trị ảnh hưởng lớn nhất trừ đi giá trị nhỏ 
nhất của các bậc giá trị. Ngoài ra các hệ số mô hình chỉ rõ 
hơn mức độ ảnh hưởng của từng bậc giá trị. Kết quả thực 
nghiệm cho thấy đối với cả chỉ số S/N và giá trị trung bình 
thất thoát hơi luôn gây ra ảnh hưởng lớn nhất, tiếp theo 
đó là ảnh hưởng của nhiệt độ rồi đến lượng xả blowdown 
và cuối cùng ít ảnh hưởng nhất trong 4 yếu tố trên là sản 
lượng điện.
55DẦU KHÍ - SỐ 3/2020 
PETROVIETNAM
363534333231
70
65
60
55
50
750640530 3.02.52.0 605040
A B C D
363534333231
-34.0
-34.5
-35.0
-35.5
-36.0
-36.5
750640530 3.02.52.0 605040
A
Tr
ị t
ru
ng
 b
ìn
h
Tr
ị t
ru
ng
 b
ìn
h
B C D
Sơ đồ các ảnh hưởng chính của các yếu tố đến lượng Demin cấp bù
Trị phân bố của các yếu tố
Sơ đồ các ảnh hưởng chính của các SNR của các yếu tố đến lượng Demin cấp bù
Trị phân bố của các SNR của các yếu tố
 SNR: nhỏ nhất là tốt nhất; SNR - tỷ lệ tín hiệu/nhiễu
363534333231
70
65
60
55
50
750640530 3.02.52.0 605040
A B C D
363534333231
-34.0
-34.5
-35.0
-35.5
-36.0
-36.5
750640530 3.02.52.0 605040
A
Tr
ị t
ru
ng
 b
ìn
h
Tr
ị t
ru
ng
 b
ìn
h
B C D
Sơ đồ các ảnh hưởng chính của các yếu tố đến lượng Demin cấp bù
Trị phân bố của các yếu tố
Sơ đồ các ảnh hưởng chính của các SNR của các yếu tố đến lượng Demin cấp bù
Trị phân bố của các SNR của các yếu tố
 SNR: nhỏ nhất là tốt nhất; SNR - tỷ lệ tín hiệu/nhiễu
Hình 6. Các ảnh hưởng chính đến lượng nước Demin bù
Trong thực nghiệm này mục đích mong muốn đạt được thất thoát 
lượng nước Demin là thấp nhất tương ứng với việc giá trị kỳ vọng toán là 
nhỏ nhất. Quan sát Hình 6 cho thấy giá trị nhỏ nhất của kỳ vọng toán đạt 
được ở: A - bậc 5 (35oC); B - bậc 3 (750); C - bậc 3 (3,0); D - bậc 1 (40) và cũng 
tương tự như vậy đối với tỷ số S/N, giá trị nhỏ nhất tìm thấy được ở điểm 
trên. Có thể dễ dàng thấy được mối quan hệ này trên đồ thị các ảnh hưởng 
chính đến kỳ vọng toán và tỷ số S/N. 
Sử dụng module quy hoạch thực nghiệm trong DOE có thể dự đoán về 
chỉ số S/N và giá trị trung bình của lượng nước Demin tiêu thụ tại những bậc 
giá trị cụ thể của các yếu tố. Bảng 6 là kết quả từ việc dự đoán tại các bậc giá 
trị ghi nhận giá trị nhỏ nhất của kỳ vọng toán và tỷ số S/N.
Có thể kết luận ở điều kiện nhiệt độ 35oC, để đạt được công suất tối 
đa là 750MW, với lượng nước xả về blowdown là 3m3/ngày và lượng thất 
thoát hơi trong chu trình nước - hơi nước là 40m3 thì lượng nước Demin 
tiêu thụ của nhà máy sẽ là thấp nhất và đạt giá trị là 43,8m3. Với giá trị này 
thì lượng nước thất thoát do lấy mẫu 
được nhà máy cung cấp là 2,88m3 chiếm 
6,5% lượng nước Demin tiêu thụ. Trong 
khi đó lượng nước thất thoát do lấy mẫu 
đo đạt được từ Nhà máy Điện Cà Mau 
1 là 13,84m3 chiếm 27,7% lượng Demin 
tiêu thụ trung bình của nhà máy (50m3). 
Lượng nước thất thoát do lấy mẫu ở 
Nhà máy Điện Nhơn Trạch 1, Nhà máy 
Điện Cà Mau 2 và Nhà máy Nhiệt điện 
Vũng Áng 1 cũng lần lượt là 13,42m3, 
13,84m3, 24m3 cho thấy có sự dao động 
và chiếm tỷ trọng lớn trong lượng nước 
Demin tiêu thụ. Các kết quả phân tích 
quy hoạch thực nghiệm tại các nhà máy 
nhiệt điện được tổng hợp trong Bảng 7.
Có thể thấy là với cùng công nghệ 
turbine hơi SST5-5000, chu trình nước 
và hơi nước của Siemens thì lượng nước 
khử khoáng tiêu thụ ở Nhà máy Điện 
Cà Mau 1 & 2 và Nhà máy Điện Nhơn 
Trạch 2 theo thiết kế lần lượt là 50 và 
60m3/ngày ứng với sản lượng điện là 
750MW. Nhà máy Điện Nhơn Trạch 2 
đi vào vận hành từ năm 2010 với công 
nghệ điều khiển tiên tiến giúp cho việc 
vận hành của nhà máy luôn ở trạng thái 
vận hành ổn định. Kết quả thu được từ 
quy hoạch thực nghiệm cũng cho thấy 
với sản lượng điện vận hành ổn định là 
750MW thì lượng Demin tiêu thụ thực tế 
là 43,8m3/ngày. Trong khi đó, Nhà máy 
Điện Cà Mau 1 - 2 với sản lượng điện vận 
hành ở mức thấp hơn so với thiết kế là 
300 và 400MW, lượng Demin tiêu thụ 
tương ứng là 21,3 và 22,9m3/ngày. Công 
nghệ được sử dụng ở Nhà máy Nhiệt 
điện Vũng Áng 1 cũng cho thấy với sản 
lượng điện là 1.000MW thì lượng Demin 
tiêu thụ nhỏ nhất, hay nói cách khác 
là lượng Demin tiêu thụ khi hệ thống 
vận hành ổn định không xảy ra sự cố là 
937,7m3/ngày. Trong khi đó với số liệu 
thiết kế 1.200MW thì lượng Demin tính 
toán được từ chu trình nước - hơi nước 
là 1.200m3/ngày. Nhà máy Nhiệt điện 
Vũng Áng 1 sử dụng turbine hơi TC4F-36 
của Toshiba vận hành ở áp suất hơi 167 
56 DẦU KHÍ - SỐ 3/2020 
CÔNG NGHIỆP ĐIỆN
Hình 7. Mô tả phần dư của mô hình hồi quy
Tỷ số S/N
Giá trị 
trung bình
Giá trị thiết lập
A B C D
-33,0223 43,7833 35 750 3 40
Bảng 6. Giá trị dự đoán tại các bậc giá trị
Sơ đồ phần dư của các trị trung bình
Sơ đồ phân bố chuẩn
Phần dư
Phần dư
Biểu đồ tần số
%
Tầ
n 
số
Ph
ần
 d
ư
Ph
ần
 d
ư
Phân bố giá trị
Giá trị được lựa chọn
Bậc quan sát
Phân bố bậc
10- 1
99
90
50
10
1
- 33- 34- 35- 36- 37
1.0
0.5
0.0
- 0.5
- 1.0
1.00.50.0- 0.5
4.8
3.6
2.4
1.2
0.0
18161412108642
1.0
0.5
0.0
- 0.5
- 1.0
Sơ đồ phần dư của các SNR
Sơ đồ phân bố chuẩn
Phần dư
Phần dư
Biểu đồ tần số
%
Tầ
n 
số
Ph
ần
 d
ư
Ph
ần
 d
ư
Phân bố giá trị
Giá trị được lựa chọn
Bậc quan sát
Phân bố bậc
57DẦU KHÍ - SỐ 3/2020 
PETROVIETNAM
Bảng 7. Kết quả quy hoạch thực nghiệm tại các nhà máy nhiệt điện
bar và nhiệt độ hơi là 538oC. Nhà máy Điện Nhơn Trạch 1 
sử dụng công nghệ turbine hơi của GE tiêu thụ một lượng 
lớn nước Demin theo thiết kế là 400 m3/ngày, sản lượng 
điện thiết kế là 450MW. Với sản lượng điện là 235MW theo 
tính toán của phương pháp quy hoạch thực nghiệm dựa 
trên số liệu vận hành thực tế của nhà máy thì lượng Demin 
tiêu thụ là 342,1m3/ngày. So sánh với Nhà máy Ashuganj 
400MW (nằm ở phía Đông của Bangladesh) chu trình hỗn 
hợp, cùng công nghệ của GE, với lượng Demin tiêu thụ là 
11 m3/giờ cho công suất 225MW tương đương với 264 m3/
ngày [13]. Các tính toán của quy hoạch thực nghiệm cho 
ra con số chính xác của lượng Demin tiêu thụ ứng với thời 
điểm vận hành ổn định và không xảy ra sự cố, đồng thời 
cũng chỉ ra được yếu tố ảnh hưởng về mặt công nghệ đến 
lượng Demin tiêu thụ này.
4. Kết luận
Quá trình phân tích quy hoạch thực nghiệm theo dữ 
liệu vận hành của Nhà máy Điện Nhơn Trạch 2 rút ra kết 
luận như sau:
- Kết quả trích xuất từ ảnh hưởng của các biến khảo 
sát chính đến lượng nước Demin (Hình 6) cho thấy sự ảnh 
hưởng của nhiệt độ là đáng kể. Mức ảnh hưởng từ 55 - 
63%. Nhiệt độ trên 36oC có ảnh hưởng rất lớn đến lượng 
nước Demin tiêu thụ.
- Lượng nước Demin tiêu thụ trên sản lượng điện có 
sự phụ thuộc vào sản lượng điện và phân bố theo tháng đạt 
giá trị lớn nhất từ tháng 2 - 4 và thấp nhất là vào tháng 7.
- Lượng nước Demin nhỏ nhất có thể đạt được dựa 
trên số liệu từ nhà máy là 43,8m3/ngày, số này khá sát với 
giá trị thiết kế của nhà máy (50m3/ngày) với cùng công 
suất là 750MW.
- Ảnh hưởng đến lượng nước Demin tiêu thụ xếp 
theo thứ tự: thất thoát hơi → nhiệt độ → xả blowdown → 
sản lượng điện.
Từ kết luận trên, cần chú ý trong công tác vận hành 
nhà máy theo các phương án sau:
- Tổn thất do khởi động lò hơi: Tối ưu hóa quá trình 
vận hành, hạn chế thấp nhất số lần phải khởi động lò hơi; 
huấn luyện, nâng cao tay nghề kỹ sư vận hành quá trình 
khởi động lò hơi.
- Giảm tổn thất nước - hơi nước từ hệ thống phân 
tích (SWAS): Huấn luyện đội ngũ kỹ thuật viên định kỳ về 
công tác phân tích mẫu và tầm quan trọng của nước khử 
khoáng; cân nhắc việc đóng hệ thống lẫy mẫu nước sau 
khi lấy mẫu xác định thời gian mở van trước khi lấy mẫu 
nước lần kế tiếp để bảo đảm độ chính xác và tránh tổn 
thất nước khử khoáng.
- Giảm tổn thất nước - hơi nước qua hệ thống van 
(bình chứa và đường ống): Sử dụng kết hợp hệ thống van 
tự động với các điều khiển mức trong bình chứa; tổng 
kiểm tra định kỳ hệ thống van và bình chứa ít nhất 4 lần/
năm; kiểm tra và phát hiện sớm các bất thường trong báo 
cáo hao hụt nước khử khoáng hằng ngày để xử lý kịp thời 
nếu có sự cố; kiểm tra định kỳ hệ thống đường ống; đối với 
các đường ống hơi cao áp, công ty cần phải có kế hoạch 
bảo trì hằng năm. 
- Hệ thống blowdown: Thiết kế tái sử dụng nước từ 
bồn blowdown.
- Hệ thống bơm: Kiểm tra định kỳ, gia cố các đầu 
nối, đầu xả và điểm có nguy cơ rò rỉ nước khử khoáng trên 
bơm. 
Tài liệu tham khảo
1. Gary J.Stiege, James R.Longanbach, Michael 
D.Rutkowski. Power plant water usage and loss study. The 
United States Department of Energy National Energy 
Technology Laboratory. 2007.
2. Tạp chí Năng lượng Việt Nam. Nước tuần hoàn trực 
lưu nhà máy nhiệt điện: “Đóng thuế môi trường là vô lý”. 
28/11/2012.
Tính chất Cà Mau 1 Cà Mau 2 Nhơn Trạch 1 Nhơn Trạch 2 Vũng Áng 1 
Nhiệt độ (oC) 27 29 33 35 31 
Sản lượng điện (MW) 300 400 235 750 1.000 
Xả blowdown (m3/ngày) 4 2 85 3 200 
Thất thoát hơi (m3/ngày) 6 30 310 40 900 
Lượng Demin tiêu thụ nhỏ nhất 
(m3/ngày) 21,3 22,9 342,1 43,8 937,7 
Sản lượng điện thiết kế (MW) 750 750 450 750 2 × 600 
Lượng Demin tiêu thụ theo thiết kế 
(m3/ngày) 50 50 400 60 2 × 600 
58 DẦU KHÍ - SỐ 3/2020 
CÔNG NGHIỆP ĐIỆN
3. Ana Delgado, Howard J.Herzog. A simple model to 
help understand water use at power plants. Massachusetts 
Institute of Technology. 2012.
4. R.Ramkumar, A.Ragupathy. Optimization of cooling 
tower performance with different types of packings using 
Taguchi approach. Journal of the Brazilian Society of 
Mechanical Sciences and Engineering. 2015; 37: p. 929 - 
936.
5. Ramkumar Ramakrishnan, Ragupathy Arumugam. 
Optimization of operating parameters and performance 
evaluation of forced draft cooling tower using response 
surface methodology (RSM) and artificial neural network 
(ANN). Journal of Mechanical Science and Technology. 
2012; 26(5): p. 1643 - 1650.
6. Mustafa Bahadır Özdemir. Optimization of process 
parameters of ground source heat pumps for space heating 
applications with Taguchi method. Journal of Polytechnic. 
2018; 21(4): p. 991 - 998.
7. M.Muthuraman. Reduction in power plant specific 
water consumption. International Power Plant O & M 
Conference. 2016.
8. Ram Kumar, Ragupathy Arumugam. Optimization 
of cooling tower performance analysis using Taguchi 
method. Thermal Science. 2013. 
9. Central Electricity Authority New Delhi. Report on 
minimisation of water requirement in coal based thermal 
power stations. 2012.
10. T.Sudhakar, B.Anjaneya prasad, K.Prahladarao. 
Implementation of Six Sigma for improved performance in 
power plants. Journal of Mechanical and Civil Engineering. 
2015; 12(5), p. 15 - 23.
11. Himanshu Kumar, Anurag Singh. DM make up 
water reduction in power plants using DMAIC methodology 
a Six Sigma approach. International Journal of Scientific 
and Research Publications. 2014; 4(2).
12. Prabhakar Kaushik, Dinesh Khanduja. Application 
of Six Sigma DMAIC methodology in thermal power plants: A 
case study. Total Quality Management. 2009; 20(2): p. 197 
- 207.
13. Environmental Impact Assessment. Bangladesh: 
Power system expansion and efficiency improvement 
investment program (Tranche 3). Ashuganj 400MW 
Combined Cycle Power Plant (East). 2016.
Summary
Demineralised water directly affects the cost of electricity production and the efficiency of the thermal power plant and depends 
on a lot of technological parameters and plant operation process. Researching and evaluating the use of demineralised water help save 
production costs and improve the efficiency of thermal power plants’ operation. In this paper, the operational parameters affecting 
the amount of demineralised water were studied and analysed as the basis for the DOE analysis. The data input was investigated at 
the thermal power plants in Vietnam. The results of empirical statistical analysis identify the factors that influence the consumption of 
demineralised water, from which recommendations are made for measures to optimise the amount of demineralised water used in each 
plant. . 
Key words: Demineralised water, DOE, thermal power plant, water consumption, water environment.
STUDYING AND EVALUATING THE USE OF DEMINERALISED WATER IN 
THERMAL POWER PLANTS
Le Van Sy1, Nguyen Phan Anh1, Vu Minh Hung1, Nguyen Ha Trung2
1Petrovietnam University
2Hanoi University of Science and Technology
Email: sylv@pvu.edu.vn