Пространство для развития технологии производства электроэнергии на основе газа доменной печи CCPP

Укрепление сотрудничества в области энергоэффективности и сокращения углеродных выбросов

Такахиро Кавагучи, председатель компании Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Nanjing) Co., Ltd, сказал в своей речи: "В первой половине этого года из-за сокращения спроса, ударов по поставкам и вспышки новой коронавирусной пневмонии прибыль сталелитейной промышленности значительно сократилась, а цены на продукцию продолжали оставаться низкими. По всему миру быстрое развитие декарбонизации, использования водородной энергии и цифровых технологий привело к драматическим изменениям в рыночной среде, а также в потребностях клиентов. В условиях сложной рыночной ситуации Mitsubishi готова совместно с китайскими сталелитейными компаниями укреплять сотрудничество в области энергосбережения и снижения углеродного следа."

Генеральный директор Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Nanjing) Co., Ltd, Сюй Сиуфу, сказал: "С открытием национального рынка торговли квотами на углеродные выбросы, снижение углеродных выбросов газотурбинных установок с паровым циклом (ГПЦ) станет новой точкой роста прибыли для сталелитейной промышленности помимо собственной генерации электроэнергии и одновременно принесет больше социальных и экологических выгод для предприятия. Без изменения существующего производственного процесса и структуры энергоснабжения технология ГПЦ является одной из эффективных мер по экономии энергии и снижению углеродных выбросов в сталелитейной промышленности. На данный момент электростанции ГПЦ Mitsubishi в стране выработали более 200 миллиардов кВт⋅ч электроэнергии, сэкономив более 58 миллионов тонн стандартного угля для сталелитейной промышленности и снизив выбросы двуокиси углерода более чем на 150 миллионов тонн. По всем показателям ГПЦ опережают высокотемпературные, высокодавленные и сверхвысокодавленные парогенераторные установки, построенные в тот же период, более чем на 30%."

На данный момент в отечественных сталелитейных предприятиях применяются 33 газотурбинные установки Mitsubishi различных моделей, из которых 30 уже введены в эксплуатацию, а 3 находятся в стадии строительства. Накопленное время работы введенных в эксплуатацию установок превысило 2,37 миллиона часов, с коэффициентом готовности более 99%, что устранило начальные опасения сталелитейной промышленности относительно операционной надежности газотурбинных установок.

Улучшение низкоуглеродных технологий

Низкоуглеродное развитие является важным направлением для решения узловых проблем экологических, энергетических и ресурсных ограничений и содействия высококачественному развитию промышленности, а также ключевой характеристикой и конечной целью.

Гао Сюэ, заместитель главного инженера Института планирования и исследований металлургической промышленности, сказал: «Ключевые крупные и средние сталелитейные предприятия представляют передовой уровень развития отрасли. Согласно данным, опубликованным Ассоциацией железной и сталистелейной промышленности Китая, в 2021 году удельный энергопотребление на тонну стали для ключевых крупных и средних сталелитейных предприятий по всей стране составило 549,24 кг условного топлива, что на 0,59 кг условного топлива меньше, чем в 2020 году, сокращение на 0,11%. По сравнению с 2015 годом, процент снижения удельного энергопотребления на тонну стали достиг 4%.»

Гао Сюэ представил данные о том, что по сравнению с 2020 годом, в 2021 году показатель выбросов газа коксования снизился на 0,39 процентных пункта или на 40,17%; показатель выбросов газа доменной печи снизился на 0,08 процентных пункта или на 6,30%; объем восстановленного конвертерного газа на тонну стали составил 119,2 кубических метра, что на 1,40% больше. Показатель использования вторичной энергии, включая использование отходящего тепла и собственную генерацию энергии, который отражает уровень использования вторичной энергии в отрасли, постепенно увеличился на 10 процентных пунктов, с 44% в 2015 году до 54% в 2021 году.

Согласно неполным данным, в 2020 году в ключевых статистических сталелитейных предприятиях Китая было построено 55 генераторных установок ЦПГ с общей установленной мощностью 6156 МВт. В 2020 году на ключевых статистических сталелитейных предприятиях Китая было построено 357 паровых генераторных установок с общей установленной мощностью 2386 МВт. В 2020 году было построено около 700 газовых котельных генераторных установок с общей установленной мощностью 34730 МВт, что на 3130 МВт больше, чем годом ранее. Согласно статистике, средний показатель собственной выработки электроэнергии в стране в 2021 году составил около 54%.

Для повышения уровня применения технологий низкоуглеродного преобразования Гао Сюэ предложила три рекомендации: Во-первых, активно продвигать автоматизированные процессы подачи угля в коксовых печах, передовые технологии экономии угля и снижения кокса в доменных печах, повышать эффективность использования угля и способствовать высокоэффективному преобразованию энергии. Во-вторых, увеличивать долю электрической энергии в конечном потреблении энергии сталелитейной промышленности, системно повышать эффективность использования энергии и пропагандировать высокотехнологичную генерацию электроэнергии с использованием технологии CCPP. В-третьих, активно развивать технологии накопления энергии, опираясь на газовую генерацию и единицы выработки тепла отходящего тепла у предприятий сталелитейной промышленности, используя технологии твердого теплового накопления и накопления тепла расплавленными солями, полагаясь на цифровую платформу энергии, и применяя многоэнергетические синергетические технологии управления в сочетании с тарифами за разные периоды времени, торговлей электроэнергией и другими методами для повышения регулируемой мощности энергосистемы сталелитейных предприятий, чтобы они могли выполнять важные функции по сглаживанию пиков и заполнению провалов, реагируя на спрос, способствуя потреблению новых источников энергии и решая проблемы, вызванные подключением крупномасштабных возобновляемых источников энергии. Это также решает проблемы несоответствия между источниками и нагрузками в регионах из-за подключения крупномасштабных возобновляемых источников энергии, усиливает взаимодействие между источниками, сетью и нагрузкой, балансирует использование энергии в регионах и повышает ценность энергии.

Повышение эффективности самообслуживания

В период "14-й пятилетки" при двойном контроле за снижением углеродных выбросов и энергопотреблением будет строго регулироваться производственная мощность сталелитейной промышленности, что еще больше побудит компании повышать эффективность, сокращать углеродные выбросы, снижать затраты и увеличивать доходность.

Инженер-директор Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Nanjing) Co., Ltd Юн Йизхэнг сказал: «При наличии фона энергосбережения и сокращения углеродных выбросов доля самогенерируемой электроэнергии в сталелитейной промышленности быстро увеличивается за счет использования газа. Без значительного увеличения производственной мощности, по сравнению с общей установленной мощностью самогенерируемой электроэнергии, к концу 'Тринадцатой пятилетки' она выросла на 12,8%. Хотя общий уровень самогенерации в сталелитейных предприятиях продолжает улучшаться, большинство в отрасли составляют среднопараметровые турбины, представленные двойными сверхкритическими и субкритическими установками, а доля крупных высокоэффективных ГТЭС с КПД более 45% все еще относительно мала. Установленная мощность крупных ГТЭС составляет 2983 МВт, что сопоставимо с 2363 МВт установленной мощности крупных ГТЭС в сталелитейной промышленности Японии. Сравнивая производственные мощности Китая в 1 миллиард тонн стали и 90 миллионов тонн стали в Японии, можно заключить, что передовые высокоэффективные технологии генерации электроэнергии из доменного газа в китайской сталелитейной промышленности имеют большой потенциал для развития.»

Инженер-директор операционной зоны №2 энергетического контроля Аншаньской электростанции Цзян Цзуомин сказал: «Аншаньская стальная компания уделяет большое внимание охране окружающей среды и развитию экономики переработки, всегда придерживаясь концепции „циклического развития“. Для эффективного использования избыточного газа применяется процесс генерации электроэнергии с использованием ГТЭС для высокоэффективной утилизации избыточного угольного газа. По сравнению с традиционными газовыми генераторами, 180 МВт ГТЭС имеет высокую адаптивность и широкий диапазон теплотворной способности доменного газа; двигатель сгорания и паровая турбина установлены на двухвальных системах, что обеспечивает возможность отопления для общественных нужд и снижает загрязнение воздуха в городской зоне за счет отказа от угольных котлов; благодаря глубокому раскрытию потенциала и оптимизации работы КПД выработки электроэнергии достигает более 47,3%, что выше, чем у традиционных газовых котельных установок».

Инженер по двигателю внутреннего сгорания отдела энергетики и окружающей среды Мааньшаньской сталелитейной компании Чжан Цзяньцю сказал: «Отдел энергетики и окружающей среды компании использует первый в стране низкокалорийный одновальный генератор M701SDAX на природном газе, блок спроектирован с номинальной мощностью 183 мегаватта, с проектной тепловой эффективностью более 47% и измеренной эффективностью более 48%, а также годовым объемом производства электроэнергии около 1,4274 миллиарда киловатт-часов. Он может полностью перерабатывать и использовать доступные газовые ресурсы, образующиеся при производстве стали и чугуна, снижать рассеивание газа, защищать экологическую среду и повышать эффективность собственной генерации.»

«После ввода в эксплуатацию генерирующего блока на 183 МВт ГТЭС сталелитейного завода Masteel Beihu была достигнута непрерывная безопасная и стабильная долгосрочная работа. За период с января по июнь 2022 года было произведено 780,3 млн кВт·ч электроэнергии при коэффициенте использования установленной мощности 99%, что обеспечило выигрыш в экономических, социальных и экологических аспектах», — сказал Чжан Цзяньцю.

Для дальнейшего повышения качества и эффективности, а также снижения интенсивности выбросов углерода Mitsubishi Power в настоящее время проводит исследования и разработки более эффективных и миниатюрных газотурбинных установок для сталелитейных компаний. Одновременно Mitsubishi Power также разрабатывает газовые турбины, работающие на водороде и аммиаке, технология, которая будет использовать полностью безуглеродное топливо и позволит достичь нулевых выбросов углерода.