Entwicklungspotenzial der Blastfurnace-Gas-CCPP-Kraftwerstechnologie

Stärkung der Zusammenarbeit bei Energieeffizienz und CO2-Reduktion

Takahiro Kawaguchi, Vorsitzender von Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Nanjing) Co., Ltd, sagte in seiner Rede: "In der ersten Hälfte dieses Jahres haben sich die Profite der Stahlindustrie aufgrund des Rückgangs der Nachfrage, Lieferengpässe und des Ausbruchs der Neuen Krone-Pneumonie erheblich verringert, und die Preise für die Produkte blieben weiterhin niedrig. Auf der ganzen Welt hat die schnelle Entwicklung der Null-Karbonisierung, der Nutzung von Wasserstoffenergie und der Digitaltechnologie zu drastischen Veränderungen in der Marksumgebung sowie in den Kundenbedürfnissen geführt. Angesichts komplexer Marktbedingungen ist Mitsubishi bereit, mit chinesischen Stahlunternehmen zusammenzuarbeiten, um die Zusammenarbeit bei Energieeinsparnis und CO2-Reduktion zu verstärken."

Xu Xiufu, General Manager von Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Nanjing) Co., Ltd, sagte: „Mit der Eröffnung des nationalen Kohlendioxid-Emissionshandelsmarktes wird die Kohlenstoffreduzierung von CCPP-Kraftwerken (Gas-Dampf-Gemeinschaftskraftwerke) neben Eigenstromerzeugung zu einem neuen Profitpunkt für die Stahlindustrie und gleichzeitig dem Unternehmen mehr soziale und umweltfreundliche Vorteile bringen. Auf Basis unveränderter Produktionsprozesse und Energieversorgungsstrukturen ist die CCPP-Technologie eine der wirksamen Maßnahmen zur Energieeinsparung und Kohlenstoffreduktion in der Stahlindustrie. Bislang haben die domestischen Mitsubishi-CCPP-Kraftwerke insgesamt über 200 Milliarden kWh Strom erzeugt, was dem Stahlsektor über 58 Millionen Tonnen Standardschweifeinsparnis ermöglicht hat und Kohlendioxidemissionen um über 150 Millionen Tonnen reduziert hat. Im Vergleich zu Hochdruck-, Überhochdruck- und Ultrahochdruck-Dampfkesselanlagen, die im selben Zeitraum errichtet wurden, liegen die CCPP-Anlagen bei allen Indikatoren um über 30 % vorn.“

Bis heute wurden 33 Mitsubishi CCPP-Generatorsets verschiedener Modelle in domestischen Stahlunternehmen eingesetzt, davon sind 30 in Betrieb und 3 im Aufbau. Die gesamte Betriebszeit der in Betrieb genommenen Anlagen hat über 2,37 Millionen Stunden betragen, mit einer Verfügbarkeit von über 99 %, was die anfänglichen Bedenken der Stahlindustrie bezüglich der Betriebszuverlässigkeit von CCPP-Generatorsets beseitigt hat.

Verbesserung der Niedrig-Kohlenstoff-Technologien

Niedrig-kohlenstoffige Entwicklung ist ein wichtiges Element zur Lösung der Engpässe bei Umwelt-, Energie- und Ressourcenschranken sowie zur Förderung der hochwertigen Entwicklung der Industrie und zugleich die Schlüsselmanifestation und ultimative Zielsetzung.

Gao Xue, stellender Generalingenieur des Instituts für Planung und Forschung der Metallurgie, sagte: "Schlüssige Groß- und Mittelunternehmen der Stahlindustrie repräsentieren das fortschrittliche Entwicklungsniveau der Branche. Laut den von der Chinesischen Vereinigung der Stahlindustrie veröffentlichten Daten betrug der Gesamtenergieverbrauch pro Tonne Stahl bei den wichtigsten Groß- und Mittelunternehmen der Stahlindustrie im ganzen Land im Jahr 2021 549,24 kg Standardkohle, eine Verringerung um 0,59 kg Standardkohle im Vergleich zu 2020, was einer Abnahme von 0,11 % entspricht. Im Vergleich zu 2015 erreichte der Prozentsatz der Verringerung des Gesamtenergieverbrauchs pro Tonne Stahl 4 %."

Gaoxue stellte vor, dass im Vergleich zu 2020 der Verbrauch von Kokereigas 2021 um 0,39 Prozentpunkte oder 40,17 % gesunken ist; der Verbrauch von Hochofengas um 0,08 Prozentpunkte oder 6,30 % gesunken ist; und die Menge an Konvertergas pro Tonne Stahl auf 119,2 Kubikmeter gestiegen ist, was einem Anstieg von 1,40 % entspricht. Der Anteil an Abwärme- und Eigenstromnutzung, die das Niveau der Sekundärennergieverwendung in der Industrie darstellt, ist allmählich von 44 % im Jahr 2015 auf 54 % im Jahr 2021 um 10 Prozentpunkte gestiegen.

Laut unvollständiger Statistik wurden 2020 in den wichtigsten statistisch erfassten Stahlunternehmen in China 55 GASTURBINEN-Kraftwerke mit einer gesamten installierten Kapazität von 6.156 MW errichtet. 2020 wurden in den wichtigsten statistisch erfassten Stahlunternehmen in China 357 Dampfmaschinenanlagen mit einer gesamten installierten Kapazität von 2.386 MW gebaut. 2020 gab es fast 700 Gas-Dampf-Kraftwerke mit einer gesamten installierten Kapazität von 34.730 MW, was einem Jahr-zu-Jahr-Anstieg von 3.130 MW entspricht. Laut Statistiken lag der nationale Durchschnitt der Eigenstromerzeugung 2021 bei etwa 54 %.

Um das Anwendungsniveau der Technologien für die Niedrigkarbon-Transformation zu verbessern, stellte Gao Xue drei Vorschläge auf: Erstens, den Stand der automatisierten Kohleverteilung in Kokereien nachdrücklich voranzutreiben, fortschrittliche Verfahrenstechnologien wie Kohlesparen und Koksenreduzierung in Hochofenanlagen anzuwenden, die Effizienz der Kohleverwertung zu steigern und die effiziente Energieumwandlung zu fördern. Zweitens, den Anteil von Elektroenergie im Endenergieverbrauch der Stahlindustrie zu erhöhen, das Energieeffizienzniveau systematisch zu verbessern und die CCPP-Hoch-effizienzstromerzeugungstechnologie zu fördern und zu verbreiten. Drittens, die Energiespeichertechnologie nachdrücklich weiterzuentwickeln, sich auf Gasstromerzeugungsanlagen und Abwärmeerzeugungseinheiten von Stahlunternehmen zu stützen, auf der Basis der Festwärmespeicher- und Schmelzsalspeichertontechnologie, sich auf die Digitalisierungsplattform für Energie zu verlassen und mit der zeitlichen Tarifgestaltung, Stromhandel usw. kombinierten Multi-Energiesynergiekontrolltechnologien einzusetzen, um die regelbare Kapazität des Energiesystems von Stahlunternehmen zu erhöhen, sodass diese Unternehmen wichtige Funktionen wie Lastspitzenabsenkung und Talfüllung übernehmen können, der Nachfrageseite antworten und den Verbrauch erneuerbarer Energien fördern sowie die durch den Anschluss großer Mengen erneuerbarer Energien verursachten Probleme lösen. Es löst auch die Probleme der regionalen Quelle-Last-Missstimmungen infolge des Anschlusses großer Mengen erneuerbarer Energien, erhöht die interaktive Fähigkeit von Quelle-Netz-Last, balanciert die regionale Energieverwendung und steigert den Energiewert.

Verbesserung der Eigenstrom-Effizienz

Während des „14. Fünfjahresplans“ wird unter doppelter Kontrolle von Kohlenstoffreduzierung und Energieverbrauch die Produktionskapazität der Stahlindustrie streng kontrolliert, was Unternehmen weiter zwingt, ihre Effizienz zu steigern, den Kohlenstoffausstoß zu reduzieren, Kosten zu senken und Wirkungsgrade zu erhöhen.

Yong Yizheng, Leitender Ingenieur bei Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Nanjing) Co., Ltd., sagte: "Unter dem Hintergrund der Energieeinsparung und Kohlenstoffreduzierung hat die Stahlindustrie den Anteil selbst erzeugter Elektrizität aus Gas schnell erhöht. Und ohne signifikante Erhöhung der Produktionskapazität beträgt der Anteil der installierten selbst erzeugten Elektrizität am Ende des 13. Fünfjahresplans einen Anstieg von 12,8 Prozent. Obwohl das Gesamt-Niveau der Selbstversorgung in Stahlunternehmen verbessert wurde, machen die mittleren Parameter-Generatoren, vertreten durch Doppelüberdruck und Subkritische, den Großteil der Branche aus, und der Anteil großer, effizienter CCPP-Generatorsets mit einer Stromerzeugungseffizienz von über 45 % ist immer noch relativ klein. Die installierte Kapazität der großen CCPP-Generatorsets beträgt 2983 MW, während die installierte Kapazität der großen CCPP-Generatorsets in Japans Stahlindustrie im selben Zeitraum 2363 MW beträgt. Durch eine vergleichende Analyse der chinesischen Stahlproduktionskapazität von 1 Milliarde Tonnen und der japanischen Stahlproduktionskapazität von 90 Millionen Tonnen zeigt sich, dass die chinesische Stahlindustrie viel Entwicklungspotenzial für fortschrittliche, hoch-effiziente Hochöfen-Gasstromerzeugungstechnologien hat."

Jiang Zuoming, Leitender Ingenieur des Betriebsgebiets des Energiekontrolls der Nummer 2 Kraftwerk von Anshan, sagte: "Anshan Iron & Steel legt großen Wert auf Umweltschutz und die Entwicklung der Recyclingwirtschaft und hält sich konsequent an das Konzept der 'Recyclingentwicklung'. Um das überflüssige Gas effizient zu nutzen, wird der CCPP-Erzeugungsprozess zur effizienten Nutzung des überflüssigen Kohlegases eingesetzt. Im Vergleich zu herkömmlichen Gasturbinensätzen hat der 180 MW CCPP-Gasturbinensatz eine starke Anpassungsfähigkeit und einen breiten Bereich des Heißgas-Kalorienwertes; der Verbrennungsmotor und der Dampfmaschinenmotor sind in Doppelschäften angeordnet, wodurch öffentliches Heizen ermöglicht und die Luftverschmutzung durch die Kohlefeuerung im Stadtgebiet reduziert wird; durch tiefgehendes Potenzialausloten und Optimierung des Betriebs erreicht die Stromerzeugungseffizienz mehr als 47,3 %, was höher ist als bei herkömmlichen Gasdampfmaschinen."

Zhang Jianqiu, Verbrennungsmotoringenieur der Kraftgenerierungsabteilung des Energie- und Umweltsdepartements von Maanshan Steel, sagte: "Das Energie- und Umweltsdepartment der Firma hat die erste nationale Niedrig-Wärmewert-Einachs-M701SDAX CCPP-Kraftwerksanlage eingesetzt. Die Einheit ist auf eine Nennleistung von 183 Megawatt ausgelegt, mit einer thermischen Wirkungsgradgestaltung von über 47 % und einem gemessenen Wirkungsgrad von über 48 %. Sie verfügt über eine Jahresstromerzeugungskapazität von etwa 1,4274 Milliarden Kilowattstunden. Sie kann die reichlich vorhandenen Gaserzeugnisse aus dem Eisen- und Stahlherstellungsprozess vollständig recyceln und nutzen, Gasemissionen reduzieren, das ökologische System schützen und die Eigenstromerzeugungseffizienz verbessern."

"Seit der Inbetriebnahme der 183 MW CCPP-Generating Unit des Masteel Beihu-Kraftwerks hat es kontinuierlich sichere und stabile Langzeitproduktion erreicht und von Januar bis Juni 2022 insgesamt 780,3 Millionen kWh Elektrizität erzeugt, mit einem Lastfaktor von 99 %, was einen gewinnbringenden Effekt in Bezug auf wirtschaftliche, soziale und ökologische Vorteile erzielt hat."

Um die Qualität und Effizienz weiter zu verbessern und die Kohleemissionen zu reduzieren, führt Mitsubishi Power derzeit Forschungs- und Entwicklungsarbeiten für effizientere und kompaktere CCPP-Generatorsets für Stahlunternehmen durch. Gleichzeitig entwickelt Mitsubishi Power auch Wasserstoff- und Ammoniak-betriebene Gasturbinen, eine Technologie, die vollständig kohlenstofffreie Brennstoffe verwenden und null Emissionen realisieren wird.