مساحة تطوير لتكنولوجيا توليد الطاقة باستخدام غاز الفرن العالي CCPP

تعزيز التعاون في مجال كفاءة الطاقة وخفض الكربون

قال تاكاهيرو كاواجوتشي، رئيس شركة ميتسوبيشي باور لتكنولوجيا هندسة turbinات الغاز (نانجينغ) المحدودة في خطابه: "في النصف الأول من هذا العام، نتيجة انكماش الطلب وصدمات العرض وتفشي جائحة كوفيد-19، تقلصت أرباح صناعة الحديد والصلب بشكل كبير، واستمرت أسعار المنتجات في الانخفاض. وفي جميع أنحاء العالم، أدت التنمية السريعة لأنظمة الصفر كربون واستخدام الطاقة الهيدروجينية والتكنولوجيا الرقمية إلى تغييرات كبيرة في بيئة السوق وكذلك في احتياجات العملاء. وفي مواجهة ظروف السوق المعقدة، ترغب ميتسوبيشي في العمل يداً بيد مع شركات الحديد والصلب الصينية لتعزيز التعاون بشأن توفير الطاقة وتقليل الكربون."

قال شيوي شيو فو، المدير العام لشركة ميتسوبيشي باور لتكنولوجيا هندسة turbin الغاز (نانجينغ) المحدودة: "مع افتتاح سوق تداول الدائرة الوطنية لانبعاثات الكربون، ستكون خفض انبعاثات الكربون لمجموعات التوليد باستخدام تقنية CCPP (مجموعات التوليد بالدورة المشتركة للغاز والبخار) نقطة ربح جديدة لصناعة الصلب بالإضافة إلى توليد الكهرباء الذاتية، وستحقق في نفس الوقت المزيد من الفوائد الاجتماعية والبيئية للشركة. وعلى أساس عدم تغيير العملية الإنتاجية الحالية وبنية توفير الطاقة، تعد تقنية CCPP واحدة من التدابير الفعالة لتوفير الطاقة وتقليل الكربون في صناعة الصلب. حتى الآن، قامت وحدات توليد الكهرباء باستخدام تقنية CCPP المحلية التابعة لميتسوبيشي بتوليد أكثر من 200 مليار كيلوواط ساعة من الكهرباء، مما وفر أكثر من 58 مليون طن من الفحم القياسي لصناعة الحديد والصلب، وخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار يزيد عن 150 مليون طن. مقارنة بوحدات التوربينات ذات درجات الحرارة العالية والضغوط العالية والمفرطة التي تم بناؤها خلال نفس الفترة، فإن وحدات توليد الكهرباء باستخدام تقنية CCPP تتقدم بنسبة تزيد على 30٪ في جميع المؤشرات."

حتى الآن، تم تطبيق 33 مجموعة مولدات CCPP من مختلف النماذج من شركة Mitsubishi في شركات الصلب المحلية، منها 30 قد دخلت الخدمة و3 قيد الإنشاء. تجاوزت ساعات التشغيل التراكمية للمجموعات التي دخلت الخدمة 2.37 مليون ساعة، بمعدل توفر يزيد عن 99%، مما أزال المخاوف الأولية لصناعة الصلب بشأن موثوقية تشغيل مجموعات مولدات CCPP.

تحسين تقنيات انبعاثات الكربون المنخفضة

إن التنمية ذات الانبعاثات الكربونية المنخفضة هي محتوى مهم لحل عقبات البيئة والطاقة والموارد، ولتعزيز التنمية عالية الجودة للصناعة، وكذلك التعبير الرئيسي والهدف النهائي.

قالت غاو شيو، نائب المهندس الرئيسي لمعهد التخطيط والبحوث لصناعة الميتالورجيا: "تمثل الشركات الحديدية والفولاذية الكبيرة والمتوسطة الحجم المستوى المتقدم لتطور الصناعة. وفقًا للبيانات التي نشرتها جمعية صناعة الحديد والفولاذ الصينية، ستكون استهلاك الطاقة الشامل لكل طن من الفولاذ في الشركات الحديدية والفولاذية الكبيرة والمتوسطة الحجم على مستوى البلاد عام 2021 هو 549.24 كيلوغرام من الفحم القياسي، بانخفاض قدره 0.59 كيلوغرام من الفحم القياسي مقارنةً بعام 2020، بنسبة انخفاض تبلغ 0.11%. مقارنةً بعام 2015، بلغت نسبة الانخفاض في استهلاك الطاقة الشامل لكل طن من الفولاذ 4%."

قدم جاو شيوه تقريرًا أشار فيه إلى أن مقارنةً مع عام 2020، انخفض معدل إطلاق غاز فرن الكوك بنسبة 0.39 نقطة مئوية أو بنسبة 40.17% في عام 2021؛ وانخفض معدل إطلاق غاز فرن الانفجار بنسبة 0.08 نقطة مئوية أو بنسبة 6.30%؛ ووصلت كمية غاز الفرن العالي المستعاد لكل طن من الصلب إلى 119.2 متر مكعب، بزيادة قدرها 1.40%. كما زادت نسبة استخدام الطاقة الحرارية والنفايات تدريجيًا بمقدار 10 نقاط مئوية من 44% في عام 2015 إلى 54% في عام 2021، مما يمثل مستوى استغلال الطاقة الثانوية في الصناعة.

وفقًا لإحصائيات غير كاملة، في عام 2020، تم بناء 55 مجموعة مولدات CCPP بقدرة تركيبية إجمالية تبلغ 6,156 ميجاوات في الشركات الفولاذية الرئيسية المدرجة إحصائيًا في الصين. في عام 2020، تم بناء 357 مجموعة مولدات بخارية بقدرة تركيبية إجمالية تبلغ 2,386 ميجاوات في الشركات الفولاذية الرئيسية المدرجة إحصائيًا في الصين. في عام 2020، تم بناء حوالي 700 مجموعة مولدات غازية تعمل بالغلايات بقدرة تركيبية إجمالية تبلغ 34,730 ميجاوات، بزيادة سنوية قدرها 3,130 ميجاوات. وفقًا للإحصائيات، ستكون نسبة التوليد الذاتي الوطنية المتوسطة حوالي 54% في عام 2021.

من أجل تحسين مستوى تطبيق تقنيات التحول منخفض الكربون، قدمت غاو شيو ثلاث توصيات: أولاً، تعزيز مستويات التوزيع الآلي للفحم في مواقد الكوك، وتقنيات العمليات المتقدمة مثل توفير الفحم وتقليل الكوك في الأفران العالية، وتحسين كفاءة استخدام الفحم، وتعزيز التحول الفعّال للطاقة. ثانيًا، زيادة نسبة الطاقة الكهربائية في استهلاك الطاقة النهائية لصناعة الحديد والصلب، وتحسين كفاءة استخدام الطاقة بشكل منهجي، وتشجيع ونشر تقنية إنتاج الطاقة الكهروميكانيكية ذات الكفاءة العالية (CCPP). ثالثًا، تعزيز تطوير تقنية تخزين الطاقة، بالاعتماد على وحدات توليد الكهرباء باستخدام الغازات الصناعية لشركات الحديد والصلب ووحدات توليد الكهرباء باستخدام الحرارة المُهدرة، وبالاستناد إلى تقنية تخزين الحرارة الصلبة وتخزين الملح المنصهر، وبالاعتماد على منصة رقمية للطاقة، واستخدام تقنية التحكم المتزامن متعددة المصادر مع أسعار الكهرباء حسب الوقت، وتجارة الكهرباء وما إلى ذلك، لتعزيز القدرة القابلة للتعديل لنظام الطاقة في شركات الحديد والصلب، بحيث يمكن لهذه الشركات أن تقوم بوظائف مهمة مثل تقليل الذروة وملء الفجوات، والاستجابة لجانب الطلب، وتعزيز استهلاك مصادر الطاقة الجديدة، وحل المشكلات الناجمة عن دمج مصادر الطاقة المتجددة الضخمة. كما أنها تحل مشكلة عدم توافق المصدر والحمل الإقليمي الناتجة عن دمج مصادر الطاقة المتجددة الضخمة، وتعزز قدرة التفاعل بين المصدر والشبكة والحمل، وتوازن استخدام الطاقة الإقليمي، وتعزز قيمة الطاقة.

تحسين كفاءة التوليد الذاتي

خلال فترة الخطة الخمسية الرابعة عشرة، تحت سيطرة مزدوجة لخفض الكربون والاستهلاك الطاقي، سيتم السيطرة بصرامة على طاقة إنتاج صناعة الحديد والصلب، مما يدفع الشركات بشكل أكبر إلى تحسين الكفاءة وتقليل الكربون وتقليل التكاليف وزيادة الفعالية.

قال يونغ ييزهينغ، المهندس المدير في شركة ميتسوبيشي باور لتكنولوجيا هندسة turbin الغاز (نانجينغ) المحدودة: "في ظل خلفية توفير الطاقة وخفض الكربون، زادت نسبة الكهرباء المنتجة ذاتيًا في صناعة الحديد والصلب بسرعة من خلال استخدام الغاز. وبالمقارنة مع إجمالي السعة المركبة للكهرباء الذاتية دون زيادة كبيرة في القدرة الإنتاجية، ارتفعت نهاية الخطة الخمسية الثالثة عشر بنسبة 12.8٪. وعلى الرغم من تحسن مستوى التوليد الذاتي بشكل عام في شركات الحديد والصلب، إلا أن المولدات ذات المعلمات المتوسطة مثل المزدوج الفائق والفرعي تشكل الأغلبية في الصناعة، وما زالت نسبة المجموعات المولدات الكبيرة عالية الكفاءة بنظام CCPP والتي كفاءة توليدها تتجاوز 45٪ صغيرة نسبيًا. تبلغ سعة التثبيت للمجموعات المولدات الكبيرة بنظام CCPP 2983 ميجاوات، وفي نفس الفترة تبلغ سعة التثبيت للمجموعات المولدات الكبيرة بنظام CCPP في صناعة الصلب اليابانية 2363 ميجاوات، ومن خلال تحليل مقارن بين طاقة إنتاج الصين التي تبلغ مليار طن من الحديد والصلب وطاقة إنتاج اليابان التي تبلغ 90 مليون طن من الحديد والصلب، فإن هناك مجالًا كبيرًا للتنمية في تقنية توليد الكهرباء عالية الكفاءة باستخدام غاز فرن الانفجار في صناعة الحديد والصلب الصينية."

قال المهندس جيانغ زومينغ، مدير منطقة تشغيل محطة الطاقة رقم 2 في نظام التحكم بالطاقة لأنشان: "يولي أنشان للحديد والفولاذ أهمية كبيرة لحماية البيئة وتطوير الاقتصاد الدائري، وتمسك دائمًا بمفهوم 'التنمية الدائرية'. من أجل استخدام الغاز الفائض بكفاءة، يتم اعتماد عملية توليد الكهرباء باستخدام CCPP لاستخدام فعال للغاز الفحمي الفائض. مقارنة بمجموعات المولدات التقليدية، فإن مجموعة المولدات CCPP بقدرة 180 ميجاوات لديها قابلية تكيف قوية ومدى واسع لقيمة سعرية غاز الأفران؛ يتم ترتيب المحرك الحارق والمحرك البخاري على محورين، مما يتيح تسخينًا عامًا وتقليل التلوث الهوائي في المنطقة الحضرية الناتج عن المرجل الساخن العامل بالفحم؛ من خلال استكشاف إمكانيات عميقة وتحسين التشغيل، تصل كفاءة توليد الكهرباء إلى أكثر من 47.3٪، وهي أعلى من تلك الخاصة بالمجموعة التقليدية للمولدات العاملة بالغلايات الغازية؛"

قال زهانغ جيانتشيو، مهندس محرك الاحتراق في قسم توليد الطاقة التابع لقسم الطاقة والبيئة في شركة ماانشان للصلب: "تقوم إدارة الطاقة والبيئة في الشركة باستخدام أول مجموعة مولدات CCPP ذات المحور الواحد وقيمة السعر المنخفضة من نوع M701SDAX داخل البلاد. تم تصميم الوحدة لتكون قدرتها الحمل الموصوف 183 ميجاوات، مع كفاءة حرارية مصممة بأكثر من 47% وكفاءة مقاسة بأكثر من 48%. ولديها قدرة إنتاج طاقة سنوية تبلغ حوالي 1,427.4 مليون كيلوواط ساعة. يمكنها استرداد واستخدام الموارد الغازية الفائضة الناتجة عن صناعتي الحديد والفولاذ بشكل كامل، وتقليل تشتت الغاز، وحماية البيئة الإيكولوجية وتحسين كفاءة التوليد الذاتي."

«منذ تشغيل وحدة التوليد بقدرة 183 ميجاوات من محطة توليد الكهرباء ذات الدورة المركبة في مصنع بايهو للصلب التابع لشركة ماستيل، تمكنت من تحقيق الإنتاج الآمن المستقر على مدى دورة طويلة، وقد أنتجت إجمالي 780.3 مليون كيلوواط ساعة من الكهرباء من يناير إلى يونيو 2022، مع معامل حمل بلغ 99%، مما حقق ربحية ثلاثية على الصعد الاقتصادية والاجتماعية والبيئية». قال تشانغ جيانتشيو.

من أجل تحسين الجودة والكفاءة بشكل أكبر وتقليل كثافة انبعاثات الكربون، تقوم شركة ميتسوبيشي باور حالياً بإجراء أبحاث وتطوير حول وحدات توليد أكثر كفاءة ومصغرة تعمل بنظام الدورة المركبة للمصانع الصلب. وفي الوقت نفسه، تطور شركة ميتسوبيشي باور أيضاً توربينات غاز تعمل بالهيدروجين والأمونيا، وهي تقنية ستعتمد على وقود خالٍ تماماً من الكربون لتحقيق انبعاثات صفرية.