Χώρος Ανάπτυξης Τεχνολογίας Παραγωγής Ηλεκτρισμού CCPP με Αέριο Καμινού Φούρνου

Ενίσχυση της συνεργασίας για την αποδοτικότητα ενέργειας και μείωση του άνθρακα

Ο Takahiro Kawaguchi, Πρόεδρος της Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Nanjing) Co., Ltd, δήλωσε στην ομιλία του: «Στο πρώτο εξάμηνο αυτού του έτους, λόγω της συρρίκνωσης της ζήτησης, των διαταραχών στην προσφορά και της έκρηξης της νέας πνευμονίας του κορονοϊού, τα κέρδη της βιομηχανίας χάλυβα μειώθηκαν σημαντικά και οι τιμές των προϊόντων παρέμειναν συνεχώς χαμηλές. Σε παγκόσμιο επίπεδο, η ταχεία ανάπτυξη της μηδενικής αποκαρβονικοποίησης, της χρήσης υδρογόνου ως ενέργειας και των ψηφιακών τεχνολογιών οδήγησε σε δραματικές αλλαγές στο εμπορικό περιβάλλον, καθώς και στις ανάγκες των πελατών. Αντιμέτωποι με τις πολύπλοκες συνθήκες της αγοράς, η Mitsubishi είναι πρόθυμη να συνεργαστεί στενά με κινεζικές εταιρείες χάλυβα για την ενίσχυση της συνεργασίας στους τομείς της εξοικονόμησης ενέργειας και της μείωσης των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα.»

Ο κ. Σου Ξιουφού, Γενικός Διευθυντής της Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Nanjing) Co., Ltd, δήλωσε: «Με την έναρξη λειτουργίας της εθνικής αγοράς εμπορίας εκπομπών άνθρακα, η μείωση των εκπομπών άνθρακα από τα συγκροτήματα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας CCPP (συνδυασμένου κύκλου αερίου-ατμού) θα αποτελέσει ένα νέο σημείο κέρδους για την βιομηχανία χάλυβα, εκτός από την αυτοπαραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, και θα προσφέρει επιπλέον κοινωνικά και περιβαλλοντικά οφέλη στην επιχείρηση. Χωρίς να αλλάξει η υφιστάμενη διαδικασία παραγωγής και η δομή εφοδιασμού με ενέργεια, η τεχνολογία CCPP αποτελεί μία από τις αποτελεσματικές μεθόδους για την εξοικονόμηση ενέργειας και τη μείωση των εκπομπών άνθρακα στη βιομηχανία χάλυβα. Τα εγκατεστημένα στην Κίνα συγκροτήματα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας CCPP της Mitsubishi έχουν παράγει μέχρι σήμερα περισσότερο από 200 δισεκατομμύρια kWh ηλεκτρικής ενέργειας, εξοικονομώντας περισσότερο από 58 εκατομμύρια τόνους τυποποιημένου άνθρακα για τη βιομηχανία σιδήρου και χάλυβα, και μειώνοντας τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα κατά περισσότερο από 150 εκατομμύρια τόνους. Σε σύγκριση με τις λέβητες-γεννήτριες υψηλής θερμοκρασίας, υψηλής πίεσης και υπερυψηλής πίεσης που κατασκευάστηκαν κατά την ίδια περίοδο, τα συγκροτήματα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας CCPP υπερτερούν κατά περισσότερο από 30% σε όλους τους δείκτες.»

Μέχρι σήμερα, 33 γεννήτριες CCPP της Mitsubishi, διαφόρων μοντέλων, έχουν εγκατασταθεί σε εγχώριες χάλυβες επιχειρήσεις, εκ των οποίων οι 30 έχουν τεθεί σε λειτουργία και οι 3 βρίσκονται υπό κατασκευή. Ο συνολικός χρόνος λειτουργίας των εγκατεστημένων μονάδων υπερβαίνει τις 2,37 εκατομμύρια ώρες, με ποσοστό διαθεσιμότητας άνω του 99 %, απομακρύνοντας έτσι τις αρχικές ανησυχίες της χαλυβουργικής βιομηχανίας για την αξιοπιστία λειτουργίας των γεννητριών CCPP.

Βελτίωση των τεχνολογιών χαμηλών εκπομπών

Η ανάπτυξη με χαμηλές εκπομπές είναι σημαντικός παράγοντας για την επίλυση του φραγμού των περιβαλλοντικών, ενεργειακών και πόρων περιορισμών και για την προώθηση της ποιοτικής ανάπτυξης της βιομηχανίας, όπως και η κύρια εκδήλωση και τελική στάση.

Ο Γκάο Σουε, Αντιπρόεδρος Μηχανικού του Ινστιτούτου Σχεδιασμού και Έρευνας Μεταλλουργικής Βιομηχανίας, δήλωσε: «Οι κύριες μεγάλες και μεσαίες επιχειρήσεις σιδηρουργίας αντιπροσωπεύουν το προηγμένο επίπεδο ανάπτυξης του κλάδου. Σύμφωνα με δεδομένα που δημοσίευσε η Κινεζική Ένωση Σιδηρουργικής Βιομηχανίας, η συνολική κατανάλωση ενέργειας ανά τόνο χάλυβα για τις κύριες μεγάλες και μεσαίες επιχειρήσεις σιδηρουργίας σε όλη την Κίνα το 2021 θα ανέρχεται σε 549,24 kg τυποποιημένου άνθρακα, με μείωση 0,59 kg τυποποιημένου άνθρακα σε σύγκριση με το 2020, δηλαδή μείωση 0,11%. Σε σύγκριση με το 2015, η μείωση της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας ανά τόνο χάλυβα έφθασε το 4%».

Ο Γκαοσουέ ανέφερε ότι, σε σύγκριση με το 2020, ο ρυθμός απελευθέρωσης αερίου κλιβάνου κοκ για το 2021 μειώθηκε κατά 0,39 ποσοστιαίες μονάδες ή 40,17%· ο ρυθμός απελευθέρωσης αερίου υψικάμινους μειώθηκε κατά 0,08 ποσοστιαίες μονάδες ή 6,30%· και η ποσότητα αερίου μετατροπέα που ανακτήθηκε ανά τόνο χάλυβα έφθασε τα 119,2 κυβικά μέτρα, αύξηση 1,40%. Ο ρυθμός αυτοπαραγωγής από απόρριπτη θερμότητα και ενέργεια, ο οποίος αντιπροσωπεύει το επίπεδο αξιοποίησης δευτερογενούς ενέργειας στη βιομηχανία, αυξήθηκε σταδιακά κατά 10 ποσοστιαίες μονάδες, από 44% το 2015 σε 54% το 2021.

Σύμφωνα με ατελή στατιστικά, το 2020 κατασκευάστηκαν 55 γεννήτριες CCPP με συνολική εγκατεστημένη ισχύ 6.156 MW σε βασικές στατιστικά παρακολουθούμενες χαλυβουργικές επιχειρήσεις της Κίνας. Το 2020, είχαν κατασκευαστεί 357 γεννήτριες ατμού με συνολική εγκατεστημένη ισχύ 2.386 MW σε βασικές στατιστικά παρακολουθούμενες χαλυβουργικές επιχειρήσεις της Κίνας. Το 2020, κατασκευάστηκαν σχεδόν 700 γεννήτριες αερίου με λέβητα με συνολική εγκατεστημένη ισχύ 34.730 MW, αύξηση κατά 3.130 MW σε σύγκριση με το προηγούμενο έτος. Σύμφωνα με τα στατιστικά, ο εθνικός μέσος όρος ποσοστού αυτοπαραγωγής το 2021 θα είναι περίπου 54%.

Για να βελτιωθεί η εφαρμογή των τεχνολογιών χαμηλής άνθρακα μετασχηματισμού, ο Gao Xue πρότεινε τρεις συστάσεις: Πρώτον, να ενισχυθεί σημαντικά η αυτοματοποίηση της διανομής άνθρακα στις καμίνους κοκ, καθώς και προηγμένες διαδικασιακές τεχνολογίες όπως η εξοικονόμηση άνθρακα και η μείωση της παραγωγής κοκ στις υψικάμινους, να βελτιωθεί η απόδοση χρήσης άνθρακα και να προωθηθεί η αποδοτική μετατροπή ενέργειας. Δεύτερον, να αυξηθεί το ποσοστό ηλεκτρικής ενέργειας στην τελική κατανάλωση ενέργειας της βιομηχανίας σιδήρου και χάλυβα, να βελτιωθεί συστηματικά η απόδοση χρήσης ενέργειας και να προωθηθεί η τεχνολογία CCPP υψηλής απόδοσης για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Τρίτον, να αναπτυχθεί σημαντικά η τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας, επικεντρωνόμενη στις μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από αέριο και από ανακτηθείσα θερμότητα των επιχειρήσεων σιδήρου και χάλυβα, με βάση την τεχνολογία στερεάς θερμικής αποθήκευσης και αποθήκευσης θερμότητας σε λιωμένα άλατα, μέσω της ενεργειακής ψηφιακής πλατφόρμας και με την εφαρμογή πολυενεργειακής συνεργικής τεχνολογίας ελέγχου σε συνδυασμό με χρονοδιαφοροποιημένους τιμολογιακούς κανόνες, εμπορία ηλεκτρικής ενέργειας κ.λπ., προκειμένου να ενισχυθεί η ρυθμιζόμενη ικανότητα του ενεργειακού συστήματος των επιχειρήσεων σιδήρου και χάλυβα, ώστε να εκτελούν τις σημαντικές λειτουργίες εξομάλυνσης των κορυφών και συμπλήρωσης των κοιλοτήτων, να ανταποκρίνονται στη ζήτηση και να προωθούν την κατανάλωση νέων πηγών ενέργειας, καθώς και να επιλύσουν τα προβλήματα που προκύπτουν από την ενσωμάτωση μεγάλης κλίμακας ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Επίσης, επιλύει τα προβλήματα αντιστοιχίας πηγής-φορτίου σε περιφερειακό επίπεδο που προκύπτουν από την ενσωμάτωση μεγάλης κλίμακας ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, ενισχύει τη διαδραστική ικανότητα μεταξύ πηγής-δικτύου-φορτίου, ισορροπεί την περιφερειακή χρήση ενέργειας και αυξάνει την αξία της ενέργειας.

Βελτίωση της αποδοτικότητας αυτογενούς παραγωγής

Κατά τη διάρκεια της περιόδου του «14ου Πέντα ετών Σχεδίου», υπό το διπλό έλεγχο μειώσεως καρβουρίου και κατανάλωσης ενέργειας, η παραγωγικότητα της βιομηχανίας σιδηρού και χάλυβα θα ελέγχεται κατά στρικτή, αναγκάζοντας περαιτέρω τις επιχειρήσεις να βελτιώσουν την αποτελειωτικότητα, να μειώσουν το καρβούριο, να μειώσουν τις δαπάνες και να αυξήσουν την αποτελεσματικότητα.

Ο κ. Yong Yizheng, Διευθυντής Μηχανικός της Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Nanjing) Co., Ltd, δήλωσε: «Στο πλαίσιο της εξοικονόμησης ενέργειας και της μείωσης των εκπομπών άνθρακα, η βιομηχανία χάλυβα και σιδήρου αύξησε ταχέως το ποσοστό της αυτοπαραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας από αέριο. Και ενώ η συνολική ισχύς παραγωγής δεν αυξήθηκε σημαντικά, σε σύγκριση με τη συνολική εγκατεστημένη ισχύ αυτοπαραγωγής, στο τέλος του «Δέκατου Τρίτου Πενταετούς Σχεδίου» η αύξηση ήταν 12,8%. Παρόλο που ο γενικός βαθμός αυτοπαραγωγής των επιχειρήσεων χάλυβα και σιδήρου βελτιώνεται συνεχώς, οι γεννήτριες μεσαίων παραμέτρων, όπως οι διπλά υπερκρίσιμες και υποκρίσιμες, αποτελούν την πλειοψηφία της βιομηχανίας. Ωστόσο, το ποσοστό των μεγάλων, υψηλής απόδοσης συνδυασμένων κύκλων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας (CCPP) με απόδοση παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας πάνω από 45% παραμένει σχετικά μικρό. Η εγκατεστημένη ισχύς των μεγάλων συνδυασμένων κύκλων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας (CCPP) στην Κίνα ανέρχεται σε 2983 MW, ενώ την ίδια περίοδο η εγκατεστημένη ισχύς των αντίστοιχων μεγάλων συνδυασμένων κύκλων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας (CCPP) στην ιαπωνική βιομηχανία χάλυβα και σιδήρου ανέρχεται σε 2363 MW. Με βάση τη σύγκριση της κινεζικής ικανότητας παραγωγής χάλυβα και σιδήρου, που ανέρχεται σε 1 δισεκατομμύριο τόνους, με την αντίστοιχη ιαπωνική ικανότητα, που ανέρχεται σε 90 εκατομμύρια τόνους, διαπιστώνεται ότι η κινεζική βιομηχανία χάλυβα και σιδήρου έχει σημαντικό περιθώριο ανάπτυξης όσον αφορά τις προηγμένες, υψηλής απόδοσης τεχνολογίες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από αέριο υψικάμινου.»

Ο Jiang Zuoming, Διευθυντής Μηχανικός της Περιοχής Λειτουργίας του Ηλεκτροπαραγωγικού Σταθμού Ενέργειας Ανσάν αριθ. 2, δήλωσε: «Η Anshan Iron & Steel αποδίδει μεγάλη σημασία στην προστασία του περιβάλλοντος και στην ανάπτυξη της οικονομίας της ανακύκλωσης, και εφαρμόζει πάντα την έννοια της «ανακυκλικής ανάπτυξης». Για να αξιοποιηθεί αποτελεσματικά το πλεονάζον αέριο, χρησιμοποιεί τη διαδικασία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας CCPP για την αποτελεσματική αξιοποίηση του πλεονάζοντος αερίου άνθρακα. Σε σύγκριση με τις συμβατικές μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από αέριο, η μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας CCPP 180 MW παρουσιάζει υψηλή ευελιξία και ευρύ φάσμα θερμοτιμής αξίας του αερίου της κλιμακωτής καμίνου· η μηχανή καύσης και η ατμομηχανή είναι τοποθετημένες σε δύο ξεχωριστούς άξονες, γεγονός που επιτρέπει την παροχή θέρμανσης στο κοινό και μειώνει την ατμοσφαιρική ρύπανση της αστικής περιοχής που προκαλείται από τις λέβητες θέρμανσης με άνθρακα· μέσω ενδελεχούς αξιοποίησης των δυνατοτήτων και βελτιστοποίησης της λειτουργίας, η απόδοση παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας φτάνει σε ποσοστό μεγαλύτερο του 47,3 %, το οποίο είναι υψηλότερο από αυτό των συμβατικών μονάδων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από αέριο.»

Ο Zhang Jianqiu, μηχανικός κινητήρων εσωτερικής καύσης της διεύθυνσης παραγωγής ενέργειας του τμήματος Ενέργειας και Περιβάλλοντος της Maanshan Steel, δήλωσε: «Το τμήμα Ενέργειας και Περιβάλλοντος της εταιρείας χρησιμοποιεί το πρώτο εγχώριο σύνολο γεννητριών CCPP μονού άξονα χαμηλής θερμογόνου αξίας M701SDAX. Η μονάδα έχει σχεδιαστεί για ονομαστική ισχύ 183 MW, με σχεδιασμένη θερμική απόδοση πάνω από 47 % και μετρούμενη απόδοση πάνω από 48 %, και ετήσια ικανότητα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας περίπου 1.427,4 GWh. Μπορεί να ανακυκλώνει και να αξιοποιεί πλήρως τους πλούσιους πόρους αερίου που παράγονται κατά την παραγωγή χάλυβα και σιδήρου, να μειώνει τη διαρροή αερίου, να προστατεύει το οικοσύστημα και να βελτιώνει την απόδοση αυτοπαραγωγής.»

«Από τη θέση σε λειτουργία της μονάδας παραγωγής συνδυασμένου κύκλου (CCPP) ισχύος 183 MW του Ηλεκτροπαραγωγικού Σταθμού Masteel Beihu, έχει επιτευχθεί συνεχής, ασφαλής και σταθερή παραγωγή για μακρό χρονικό διάστημα, παράγοντας συνολικά 780,3 εκατ. kWh ηλεκτρικής ενέργειας από τον Ιανουάριο έως τον Ιούνιο του 2022, με συντελεστή φόρτισης 99 %, επιτυγχάνοντας κατάσταση «κερδοφόρου συνεργασίας» όσον αφορά τα οικονομικά, κοινωνικά και περιβαλλοντικά οφέλη.» δήλωσε ο Zhang Jianqiu.

Για να βελτιωθεί περαιτέρω η ποιότητα και αποτελεσματικότητα και να μειωθεί η ένταση των εκπομπών άνθρακα, η Mitsubishi Power διεξάγει προς το παρόν έρευνα και ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών και μικροποιημένων μονάδων παραγωγής CCPP για τις εταιρείες χάλυβα. Επίσης, η Mitsubishi Power αναπτύσσει αεριοκινητήρες με καύσιμα υδρογόνου και αμμωνίου, μια τεχνολογία που θα χρησιμοποιεί εντελώς καύσιμα με μηδενικό άνθρακα και θα επιτύχει μηδενικές εκπομπές άνθρακα.