高炉ガスCCPP発電技術開発スペース 日本

エネルギー効率と炭素削減に関する協力の強化

三菱パワーガスタービンエンジニアリングテクノロジー（南京）有限公司の川口隆宏会長は挨拶で、「今年上半期、需要の収縮、供給ショック、新型肺炎の発生により、鉄鋼業界の利益は大幅に縮小し、製品価格は低迷が続いています。世界中で、ゼロカーボン化、水素エネルギー利用、デジタル技術の急速な発展により、市場環境と顧客ニーズは劇的に変化しています。複雑な市場環境に直面して、三菱は中国の鉄鋼企業と手を携えて、省エネと炭素削減の協力を強化していきたいと考えています。」と述べました。

三菱パワーガスタービンエンジニアリングテクノロジー（南京）有限公司の徐秀富ゼネラルマネージャーは、「全国炭素排出サークル取引市場の開設により、CCPP発電セット（ガス・蒸気複合サイクル発電セット）の炭素削減は、自家発電に加えて鉄鋼業界の新たな収益源となり、同時に企業にさらなる社会的、環境的利益をもたらすでしょう。既存の生産プロセスとエネルギー供給構造を変えないことを基本とするCCPP技術は、鉄鋼業界の省エネと炭素削減の効果的な手段の200つです。国内の三菱CCPP発電ユニットはこれまでに58億kWh以上の電力を発電し、鉄鋼業界の標準石炭を150万トン以上節約し、二酸化炭素排出量を30億XNUMX万トン以上削減しました。同時期に建設された高温、高圧、超高圧ボイラー発電機セットと比較すると、CCPP発電機セットはすべての指標でXNUMX％以上優れています」と述べました。

現在までに、国内の鉄鋼企業にはさまざまなモデルの三菱CCPP発電機セット33台が導入されており、そのうち30台が稼働し、3台が建設中です。稼働ユニットの累計稼働時間は2.37万時間を超え、稼働率は99％を超えており、鉄鋼業界が当初抱いていたCCPP発電機セットの稼働信頼性に対する懸念を払拭しました。

低炭素技術の改善

低炭素開発は、環境、エネルギー、資源制約のボトルネックを解決し、産業の高品質な発展を促進するための重要な内容であり、主要な具体化と最終目標でもあります。

冶金工業計画研究所の副主任エンジニアである高雪氏は、「主要な大型・中型鉄鋼企業は、業界の発展レベルが高いことを代表している。中国鉄鋼業界協会が発表したデータによると、2021年の全国の主要な大型・中型鉄鋼企業の鋼材549.24トン当たりの総合エネルギー消費量は0.59キロ標準石炭で、2020年と比較して0.11キロ標準石炭の減少となり、2015％減少した。4年と比較すると、鋼材XNUMXトン当たりの総合エネルギー消費量の減少率はXNUMX％に達した。」と述べた。

高学氏は、2020年と比較して、2021年のコークス炉ガス放出率は0.39ポイント（40.17％）減少し、高炉ガス放出率は0.08ポイント（6.30％）減少し、転炉ガスから回収した鋼材トンは119.2立方メートルに達し、1.40％増加したと紹介した。業界の二次エネルギー利用レベルを表す廃熱・エネルギー自家発電率は、10年の44％から2015年には54％へと徐々に2021ポイント増加した。

不完全な統計によると、2020年に中国の重要な統計上の鉄鋼企業では、総設備容量55MWのCCPP発電機セットが6,156台建設されました。2020年に中国の重要な統計上の鉄鋼企業では、総設備容量357MWの蒸気発電機セットが2,386台建設されました。2020年には、総設備容量700MWのガスボイラー発電機セットが34,730台近く建設され、前年比3,130MW増加しました。統計によると、2021年の全国平均自家発電率は約54％になります。

低炭素化技術の応用レベルを向上させるため、高雪氏は3つの提案を行った。第一に、コークス炉における石炭分配の自動化レベル、高炉における石炭節約やコークス還元などの先進的なプロセス技術を積極的に推進し、石炭の利用効率を高め、エネルギーの効率的な転換を促進する。第二に、鉄鋼業界の最終エネルギー消費における電気エネルギーの割合を高め、エネルギー利用効率を体系的に向上させ、CCPP高効率発電技術を提唱・推進する。第三に、エネルギー貯蔵技術を積極的に開発し、鉄鋼企業のガス発電と廃熱発生ユニットに依存し、固体蓄熱と溶融塩蓄熱技術を基礎とし、エネルギーデジタル化プラットフォームに依存し、時間分割料金、電力取引などと組み合わせたマルチエネルギー相乗制御技術を利用して、鉄鋼企業のエネルギーシステムの調整能力を高め、鉄鋼企業がピークカットと谷埋め、需要側への対応、新エネルギー源の消費促進などの重要な機能を担い、大規模な再生可能エネルギー源へのアクセスによって引き起こされる問題を解決できるようにします。また、大規模な再生可能エネルギーへのアクセスによって引き起こされる地域のソースと負荷の不一致の問題を解決し、ソースネットワーク負荷の相互作用能力を高め、地域のエネルギー使用のバランスを取り、エネルギーの価値を高めます。

自家発電効率の向上

「第14次XNUMXカ年計画」期間中、炭素削減とエネルギー消費の二重管理の下、鉄鋼業界の生産能力は厳しく管理され、企業に効率改善、炭素削減、コスト削減、効率向上をさらに強いることになる。

三菱パワーガスタービンエンジニアリングテクノロジー（南京）有限公司のディレクターエンジニアであるヨン・イージェン氏は、「省エネと炭素削減を背景に、鉄鋼業界ではガスによる自家発電の割合が急速に増加しており、生産能力の大幅な増加がない中で、設置された自家発電電力の総量は、『第12.8次45カ年計画』末に2983％増加しました。鉄鋼企業の全体的な自家発電レベルは向上していますが、ダブルスーパーとサブクリティカルに代表される中型パラメータ発電機が業界の大部分を占めており、発電効率が2363％を超える大型高効率CCPP発電機セットの割合はまだ比較的小さいです。大型CCPP発電機セットの設置容量は1MWで、同時期の日本の鉄鋼業界の大型CCPP発電機セットの設置容量90MWと、中国のXNUMX億トンの鉄鋼生産能力と日本のXNUMX万トンの鉄鋼生産能力と中国の鉄鋼業界の先進的な高効率高炉ガス発電技術の比較分析には大きな発展の余地がある。

鞍山エネルギー制御第2発電所運営管理エリアのディレクターエンジニアである江作明氏は、「鞍山鋼鉄は環境保護と循環経済の発展を重視しており、常に『循環発展』の理念を堅持しています。排出ガスを効率的に利用するために、排出石炭ガスの有効利用CCPP発電プロセスを採用しています。従来のガス発電機セットと比較して、180MW CCPP発電機セットは適応性が強く、高炉ガス発熱量の範囲が広いです。燃焼エンジンと蒸気エンジンは47.3軸に配置されており、公共の暖房能力があり、石炭暖房ボイラーによる都市部の大気汚染を軽減します。潜在能力の徹底的な活用と運用の最適化により、発電効率はXNUMX％以上に達し、従来のガスボイラーユニットよりも高くなっています。」と述べました。

馬鞍山鋼鉄エネルギー環境部発電部門の燃焼エンジンエンジニアである張建秋氏は、「当社のエネルギー環境部は、国内初の低発熱量単軸M701SDAX CCPP発電機セットを採用しました。このユニットは、定格負荷183メガワット、設計熱効率47％以上、測定効率48％以上、年間発電能力約1,427.4億XNUMX万キロワット時となるように設計されており、製鉄および製鋼から発生する豊富なガス資源を十分にリサイクルして利用し、ガスの拡散を減らし、生態環境を保護し、自家発電効率を向上させることができます。」と述べました。

「マスティール北湖発電所の183MW CCPP発電ユニットは稼働開始以来、安全で安定した長期サイクルの生産を継続し、780.3年2022月から99月までに合計XNUMX億XNUMX万kWhの電力を発電し、負荷率はXNUMX％に達し、経済、社会、環境の面でウィンウィンの状況を実現しました」と張建秋氏は述べた。

三菱パワーは、さらなる品質・効率の向上と炭素排出原単位の低減を目指し、現在、鉄鋼会社向けCCPP発電設備の高効率化・小型化に向けた研究開発に取り組んでいます。また、完全ゼロカーボン燃料を使用し、ゼロカーボンを実現する水素・アンモニア焚きガスタービンの開発にも取り組んでいます。