Không gian phát triển công nghệ phát điện CCPP sử dụng khí lò luyện thép

Tăng cường hợp tác về hiệu quả năng lượng và giảm phát thải carbon

Ông Kawaguchi Takahiro, Chủ tịch Công ty Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Nanjing) Co., Ltd, nói trong bài phát biểu của mình: "Trong nửa đầu năm nay, do nhu cầu suy giảm, cú sốc nguồn cung và sự bùng phát của đại dịch viêm phổi do virus corona mới, lợi nhuận của ngành thép đã thu hẹp đáng kể, và giá sản phẩm tiếp tục ở mức thấp. Trên toàn thế giới, sự phát triển nhanh chóng của quá trình không phát thải carbon, việc sử dụng năng lượng hydro và công nghệ số đã dẫn đến những thay đổi lớn trong môi trường thị trường cũng như nhu cầu của khách hàng. Trước tình hình thị trường phức tạp, Mitsubishi sẵn sàng hợp tác chặt chẽ với các công ty thép Trung Quốc để tăng cường hợp tác về tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải carbon."

Xu Xiufu, Tổng giám đốc của Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Nanjing) Co., Ltd, cho biết: "Với việc mở cửa thị trường giao dịch vòng phát thải carbon quốc gia, việc giảm carbon của các tổ hợp phát điện CCPP (tổ hợp phát điện chu trình khí-tụi nhiệt kết hợp) sẽ trở thành một điểm lợi nhuận mới cho ngành thép ngoài việc tự phát điện và đồng thời mang lại nhiều lợi ích xã hội và môi trường hơn cho doanh nghiệp. Trên cơ sở không thay đổi quy trình sản xuất hiện có và cấu trúc cung cấp năng lượng, công nghệ CCPP là một trong những biện pháp hiệu quả để tiết kiệm năng lượng và giảm carbon trong ngành thép. Các tổ hợp phát điện CCPP Mitsubishi trong nước đến nay đã phát hơn 200 tỷ kWh điện, tiết kiệm hơn 58 triệu tấn than tiêu chuẩn cho ngành công nghiệp sắt thép, và giảm phát thải carbon dioxide hơn 150 triệu tấn. So với các tổ hợp lò hơi-turbine được xây dựng cùng kỳ có áp suất cao và siêu cao, các tổ hợp phát điện CCPP vượt trội hơn 30% về tất cả các chỉ số."

Đến nay, 33 tổ hợp turbine khí Mitsubishi của các model khác nhau đã được áp dụng trong các doanh nghiệp thép trong nước, trong đó 30 tổ hợp đã đi vào hoạt động và 3 đang trong quá trình xây dựng. Tổng thời gian vận hành tích lũy của các tổ hợp đã đưa vào sử dụng đã vượt quá 2,37 triệu giờ, với tỷ lệ khả dụng hơn 99%, xóa tan những lo ngại ban đầu của ngành thép về độ tin cậy vận hành của tổ hợp turbine khí.

Nâng cao công nghệ carbon thấp

Phát triển carbon thấp là nội dung quan trọng để giải quyết điểm nghẽn về môi trường, năng lượng và tài nguyên, thúc đẩy sự phát triển chất lượng cao của ngành công nghiệp, cũng như thể hiện chính và mục tiêu cuối cùng then chốt.

Gao Xue, Phó Tổng Kỹ sư của Viện Quy hoạch và Nghiên cứu Công nghiệp Kim loại, nói: "Các doanh nghiệp thép lớn và vừa quan trọng đại diện cho mức độ tiên tiến trong phát triển ngành công nghiệp. Theo dữ liệu được Hiệp hội Công nghiệp Thép Trung Quốc công bố, mức tiêu thụ năng lượng tổng hợp trên mỗi tấn thép của các doanh nghiệp thép lớn và vừa quan trọng trên toàn quốc vào năm 2021 là 549,24 kg than tiêu chuẩn, giảm 0,59 kg than tiêu chuẩn so với năm 2020, tương đương giảm 0,11%. So với năm 2015, tỷ lệ giảm về mức tiêu thụ năng lượng tổng hợp trên mỗi tấn thép đạt 4%."

Gaoxue giới thiệu rằng so với năm 2020, tỷ lệ thải khí lò luyện cốc vào năm 2021 đã giảm xuống 0,39 điểm phần trăm hoặc 40,17%; tỷ lệ thải khí lò cao giảm xuống 0,08 điểm phần trăm hoặc 6,30%; và lượng khí lò chuyển đổi thu hồi trên mỗi tấn thép đạt 119,2 mét khối, tăng 1,40%. Tỷ lệ sử dụng nhiệt thải và năng lượng tự phát điện, đại diện cho mức độ tận dụng năng lượng thứ cấp trong ngành, dần dần tăng lên 10 điểm phần trăm từ 44% vào năm 2015 lên 54% vào năm 2021.

Theo thống kê chưa đầy đủ, năm 2020, đã xây dựng 55 tổ hợp tua-bin khí với tổng công suất lắp đặt là 6.156 MW tại các doanh nghiệp thép trọng điểm được thống kê ở Trung Quốc. Năm 2020, đã xây dựng 357 tổ hợp tua-bin hơi nước với tổng công suất lắp đặt là 2.386 MW tại các doanh nghiệp thép trọng điểm được thống kê ở Trung Quốc. Năm 2020, gần 700 tổ hợp tua-bin lò hơi khí với tổng công suất lắp đặt là 34.730 MW, tăng so với cùng kỳ năm trước là 3.130 MW. Theo thống kê, tỷ lệ tự phát điện trung bình trên toàn quốc vào năm 2021 sẽ khoảng 54%.

Để nâng cao mức độ ứng dụng của các công nghệ chuyển đổi carbon thấp, Gao Xue đã đưa ra ba đề xuất: Thứ nhất, tích cực thúc đẩy mức độ tự động hóa trong việc phân phối than tại lò luyện cốc, áp dụng các công nghệ quy trình tiên tiến như tiết kiệm than và giảm sản lượng cốc trong lò cao, nâng cao hiệu suất sử dụng than, và thúc đẩy sự chuyển đổi năng lượng hiệu quả. Thứ hai là tăng tỷ lệ điện năng trong tiêu thụ năng lượng cuối cùng của ngành công nghiệp thép, cải thiện có hệ thống hiệu suất sử dụng năng lượng, và cổ vũ, thúc đẩy công nghệ phát điện hiệu suất cao CCPP. Thứ ba, tích cực phát triển công nghệ lưu trữ năng lượng, dựa vào phát điện khí của doanh nghiệp thép và các đơn vị phát điện nhiệt thải, dựa trên công nghệ lưu trữ nhiệt rắn và muối nóng chảy, dựa trên nền tảng số hóa năng lượng, và tận dụng công nghệ kiểm soát đồng thời nhiều nguồn năng lượng kết hợp với giá điện theo khung giờ, giao dịch điện, v.v., để tăng cường khả năng điều chỉnh của hệ thống năng lượng của doanh nghiệp thép, giúp doanh nghiệp thép đảm nhận các chức năng quan trọng như cắt đỉnh và điền vào thung lũng, đáp ứng nhu cầu từ phía người dùng, thúc đẩy tiêu thụ năng lượng mới, và giải quyết các vấn đề gây ra bởi việc tiếp cận nguồn năng lượng tái tạo quy mô lớn. Nó cũng giải quyết các vấn đề không khớp giữa nguồn và tải khu vực do việc tiếp cận nguồn năng lượng tái tạo quy mô lớn, tăng cường khả năng tương tác của nguồn-mạng-tải, cân bằng sử dụng năng lượng khu vực, và tăng giá trị của năng lượng.

Cải thiện hiệu quả tự sinh

Trong giai đoạn "Kế hoạch Five-Year lần thứ 14", dưới sự kiểm soát kép về giảm carbon và tiêu thụ năng lượng, công suất của ngành công nghiệp thép sẽ được kiểm soát nghiêm ngặt, thúc đẩy thêm các doanh nghiệp nâng cao hiệu quả, giảm carbon, cắt giảm chi phí và tăng hiệu quả.

Ông Dung Diệc Chính, Kỹ sư Giám đốc của Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Nanjing) Co., Ltd, cho biết: "Trong bối cảnh tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải carbon, ngành công nghiệp thép đã nhanh chóng tăng tỷ lệ điện tự phát từ khí, và trong khi không có sự gia tăng đáng kể về công suất sản xuất, so với tổng công suất điện tự phát, đến cuối 'Kế hoạch Ngũ niên lần thứ 13' đã tăng lên 12.8%. Mặc dù mức độ tự phát điện của các doanh nghiệp thép đã được cải thiện, nhưng các tua-bin trung gian đại diện bởi siêu áp và cận lâm giới chiếm phần lớn trong ngành, và tỷ lệ các tổ hợp tua-bin khí hơi hiệu quả cao quy mô lớn với hiệu suất phát điện hơn 45% vẫn còn tương đối nhỏ. Công suất lắp đặt của các tổ hợp tua-bin khí hơi quy mô lớn là 2983 MW, cùng kỳ với công suất lắp đặt của các tổ hợp tua-bin khí hơi quy mô lớn trong ngành công nghiệp thép của Nhật Bản là 2363 MW, thông qua việc phân tích so sánh giữa 1 tỷ tấn công suất sản xuất thép của Trung Quốc và 90 triệu tấn công suất sản xuất thép của Nhật Bản, cho thấy rằng ngành công nghiệp thép của Trung Quốc còn rất nhiều tiềm năng phát triển trong lĩnh vực công nghệ phát điện hiệu quả cao từ khí lò luyện thép tiên tiến."

Kỹ sư Trưởng Khu Vực Vận Hành của Nhà Máy Điện Kiểm Soát Năng Lượng Số 2 An Sơn, Giang Tố Minh, nói: "An Sơn Thép rất coi trọng bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế tuần hoàn, luôn tuân thủ theo khái niệm 'phát triển tuần hoàn'. Để sử dụng hiệu quả khí thải dư thừa, nhà máy áp dụng quy trình phát điện CCPP để tận dụng hiệu quả khí than dư thừa. So với bộ phận phát điện khí thông thường, tổ hợp phát điện CCPP công suất 180 MW có khả năng thích ứng mạnh mẽ và phạm vi rộng về giá trị nhiệt của khí lò cao; động cơ đốt trong và tua-bin hơi được bố trí trên hai trục, có khả năng cung cấp nhiệt cho công cộng và giảm ô nhiễm không khí từ các lò sưởi đốt than trong khu vực thành phố; thông qua việc khai thác tiềm năng sâu rộng và tối ưu hóa hoạt động, hiệu suất phát điện đạt hơn 47,3%, cao hơn so với đơn vị nồi hơi khí thông thường;"

Zhang Jianqiu, kỹ sư động cơ đốt trong của bộ phận phát điện thuộc Phòng Năng lượng và Môi trường của Maanshan Steel, cho biết: "Phòng Năng lượng và Môi trường của công ty đã áp dụng tổ hợp tua-bin khí đầu tiên trong nước với giá trị nhiệt thấp, loại đơn trục M701SDAX CCPP, được thiết kế với công suất định mức 183 megawatt, hiệu suất nhiệt thiết kế hơn 47% và hiệu suất đo lường hơn 48%, với khả năng sản xuất điện hàng năm khoảng 1,427.4 triệu kilowatt-giờ. Nó có thể tận dụng hoàn toàn nguồn khí thải sinh ra từ quá trình sản xuất thép, giảm sự thất thoát khí, bảo vệ môi trường sinh thái và nâng cao hiệu suất tự phát điện."

"Kể từ khi đưa vào vận hành đơn vị phát điện CCPP 183 MW của Nhà máy Điện Beihu Masteel, nó đã đạt được sản xuất an toàn và ổn định trong chu kỳ dài, và đã tạo ra tổng cộng 780,3 triệu kWh điện từ tháng Giêng đến tháng Sáu năm 2022, với hệ số tải là 99%, đạt được tình trạng đôi bên cùng có lợi về mặt kinh tế, xã hội và môi trường." Zhang Jianqiu nói.

Để tiếp tục nâng cao chất lượng và hiệu quả cũng như giảm cường độ thải carbon, Mitsubishi Power hiện đang thực hiện nghiên cứu và phát triển các tổ hợp phát điện CCPP hiệu quả hơn và nhỏ gọn hơn cho các công ty thép. Đồng thời, Mitsubishi Power cũng đang phát triển tua-bin khí chạy bằng hydro và amoniac, một công nghệ sẽ sử dụng hoàn toàn nhiên liệu không carbon và thực hiện việc phát thải không carbon.