Espacio De Desarrollo De La Tecnología De Generación De Energía CCPP Con Gas De Horno Alto

Fortaleciendo la cooperación en eficiencia energética y reducción de carbono

Takahiro Kawaguchi, presidente de Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Nanjing) Co., Ltd., afirmó en su discurso: «En la primera mitad de este año, debido a la contracción de la demanda, los choques en la oferta y el brote de neumonía por coronavirus, las ganancias del sector siderúrgico se redujeron considerablemente y los precios de los productos siguieron siendo bajos. A escala mundial, el rápido desarrollo de la descarbonización, la utilización de la energía del hidrógeno y las tecnologías digitales ha provocado cambios drásticos tanto en el entorno de mercado como en las necesidades de los clientes. Frente a unas condiciones de mercado complejas, Mitsubishi está dispuesta a colaborar estrechamente con las empresas siderúrgicas chinas para reforzar la cooperación en materia de ahorro energético y reducción de emisiones de carbono.»

Xu Xiufu, director general de Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Nanjing) Co., Ltd., afirmó: «Con la apertura del mercado nacional de comercio de derechos de emisión de carbono, la reducción de emisiones de carbono de los grupos generadores CCPP (grupos generadores de ciclo combinado gas-vapor) se convertirá en un nuevo punto de beneficio para la industria siderúrgica, además de la generación propia de electricidad, y al mismo tiempo aportará mayores beneficios sociales y ambientales a la empresa. Sobre la base de no modificar el proceso productivo ni la estructura de suministro energético existentes, la tecnología CCPP constituye una de las medidas eficaces para el ahorro energético y la reducción de emisiones de carbono en la industria siderúrgica. Hasta la fecha, las unidades generadoras CCPP de Mitsubishi en el país han producido más de 200 000 millones de kWh de electricidad, ahorrando más de 58 millones de toneladas de carbón equivalente para la industria del hierro y el acero, y reduciendo las emisiones de dióxido de carbono en más de 150 millones de toneladas. En comparación con los grupos generadores de caldera-turbogenerador de alta temperatura y alta presión, y de ultraalta presión construidos en el mismo período, los grupos generadores CCPP superan en más del 30 % en todos los indicadores.»

Hasta la fecha, se han instalado 33 grupos generadores CCPP de Mitsubishi de diversos modelos en empresas siderúrgicas nacionales, de los cuales 30 ya están en operación y 3 se encuentran en construcción. El tiempo acumulado de funcionamiento de las unidades puestas en servicio supera las 2,37 millones de horas, con una tasa de disponibilidad superior al 99 %, lo que ha disipado las preocupaciones iniciales de la industria siderúrgica sobre la fiabilidad operativa de los grupos generadores CCPP.

Mejora de tecnologías de bajo carbono

El desarrollo de bajas emisiones de carbono es un contenido importante para resolver el cuello de botella de las restricciones ambientales, energéticas y de recursos, y para promover el desarrollo de alta calidad de la industria, así como la clave de su manifestación y objetivo final.

Gao Xue, Ingeniero Jefe Adjunto del Instituto de Planificación e Investigación de la Industria Metalúrgica, afirmó: «Las principales empresas siderúrgicas medianas y grandes representan el nivel avanzado del desarrollo industrial. Según los datos publicados por la Asociación China de la Industria del Acero, el consumo energético integral por tonelada de acero de las principales empresas siderúrgicas medianas y grandes a nivel nacional en 2021 fue de 549,24 kg de carbón equivalente, una disminución de 0,59 kg de carbón equivalente respecto a 2020, es decir, una reducción del 0,11 %. En comparación con 2015, la reducción porcentual del consumo energético integral por tonelada de acero alcanzó el 4 %».

Gaoxue explicó que, en comparación con 2020, la tasa de liberación de gas de horno de coque en 2021 disminuyó 0,39 puntos porcentuales, es decir, un 40,17 %; la tasa de liberación de gas de alto horno disminuyó 0,08 puntos porcentuales, es decir, un 6,30 %; y la recuperación de gas de convertidor por tonelada de acero alcanzó 119,2 metros cúbicos, un aumento del 1,40 %. La tasa de generación autónoma de calor residual y energía, que representa el nivel de utilización de energía secundaria en el sector, aumentó gradualmente 10 puntos porcentuales, pasando del 44 % en 2015 al 54 % en 2021.

Según estadísticas incompletas, en 2020 se instalaron 55 grupos electrógenos de centrales combinadas de ciclo combinado (CCPP) con una capacidad instalada total de 6.156 MW en las principales empresas siderúrgicas chinas incluidas en las estadísticas. En 2020, se instalaron 357 grupos electrógenos de calderas de vapor con una capacidad instalada total de 2.386 MW en las principales empresas siderúrgicas chinas incluidas en las estadísticas. En 2020, se instalaron cerca de 700 grupos electrógenos de calderas de gas con una capacidad instalada total de 34.730 MW, lo que representa un aumento interanual de 3.130 MW. Según las estadísticas, la tasa media nacional de generación propia en 2021 será aproximadamente del 54 %.

Con el fin de mejorar el nivel de aplicación de las tecnologías para la transformación con bajas emisiones de carbono, Gao Xue formuló tres propuestas: Primero, impulsar decididamente la automatización en la distribución de carbón en los hornos de coque y tecnologías avanzadas de proceso —como ahorro de carbón y reducción de coque en los altos hornos—, mejorar la eficiencia en la utilización del carbón y promover la transformación energética eficiente. Segundo, incrementar la proporción de energía eléctrica en el consumo final de energía del sector siderúrgico, mejorar sistemáticamente la eficiencia en la utilización energética y fomentar y difundir la tecnología de generación eléctrica de alta eficiencia CCPP. Tercero, desarrollar intensamente la tecnología de almacenamiento energético, apoyándose en las centrales de generación eléctrica a gas y en las unidades de generación por calor residual de las empresas siderúrgicas, basándose en tecnologías de almacenamiento térmico sólido y de sales fundidas, aprovechando plataformas de digitalización energética y utilizando tecnologías de control multienergético sinérgico combinadas con tarifas horarias, comercio eléctrico, etc., para reforzar la capacidad de regulación del sistema energético de las empresas siderúrgicas. Así, dichas empresas podrán desempeñar funciones clave de nivelación de picos y relleno de valles, responder a la demanda del lado del consumidor y promover la integración de fuentes renovables de energía, además de resolver los problemas derivados de la conexión masiva de energías renovables. Asimismo, se solucionan los desajustes regionales entre oferta y demanda causados por dicha conexión masiva, se fortalece la interacción entre generación-red-consumo, se equilibra el uso regional de la energía y se incrementa el valor energético.

Mejora de la eficiencia de la auto-generación

Durante el período del "14º Plan Quinquenal", bajo el control dual de reducción de carbono y consumo energético, se controlará estrictamente la capacidad de producción de la industria siderúrgica, forzando aún más a las empresas a mejorar la eficiencia, reducir el carbono, disminuir costos y aumentar la eficacia.

Yong Yizheng, director técnico de Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Nanjing) Co., Ltd., afirmó: «En el contexto de la reducción del consumo energético y de las emisiones de carbono, la industria siderúrgica ha incrementado rápidamente la proporción de electricidad generada internamente a partir de gas. Sin un aumento significativo de la capacidad productiva, esta proporción aumentó un 12,8 % respecto al total de capacidad instalada para generación propia al final del "Plan Quinquenal XIII". Aunque el nivel general de generación propia en las empresas siderúrgicas ha seguido mejorando, la mayoría de los generadores intermedios —como los de doble sobrecalentamiento y subcríticos— siguen dominando el sector; por su parte, la proporción de grandes grupos generadores CCPP de alta eficiencia, con una eficiencia de generación eléctrica superior al 45 %, sigue siendo relativamente baja. La capacidad instalada total de grandes grupos generadores CCPP en China asciende a 2983 MW, frente a los 2363 MW de la industria siderúrgica japonesa en el mismo período. Al comparar la capacidad productiva china de 1000 millones de toneladas de acero con los 90 millones de toneladas de Japón, se observa que la tecnología avanzada de generación eléctrica a partir de gases de alto horno en la industria siderúrgica china aún tiene un amplio margen de desarrollo.»

Jiang Zuoming, ingeniero director del área operativa de la planta eléctrica número 2 de control energético de Anshan, declaró: «Anshan Iron & Steel otorga una gran importancia a la protección ambiental y al desarrollo de la economía circular, y siempre se adhiere al concepto de "desarrollo circular". Para aprovechar eficientemente el exceso de gas, emplea el proceso de generación eléctrica CCPP para utilizar eficazmente el exceso de gas de coque. En comparación con los grupos electrógenos convencionales de gas, el grupo electrógeno CCPP de 180 MW presenta una alta adaptabilidad y un amplio rango de valores caloríficos del gas de alto horno; el motor de combustión y la turbina de vapor están dispuestos en ejes dobles, lo que permite la producción de calor para uso público y reduce la contaminación atmosférica en las zonas urbanas provocada por las calderas de calefacción alimentadas con carbón; mediante la explotación exhaustiva de potenciales y la optimización de la operación, la eficiencia de generación eléctrica supera el 47,3 %, lo que resulta superior a la de las unidades convencionales de calderas de gas».

Zhang Jianqiu, ingeniero de motores de combustión de la división de generación de energía del Departamento de Energía y Medio Ambiente de Maanshan Steel, afirmó: «El Departamento de Energía y Medio Ambiente de la empresa ha adoptado el primer grupo generador CCPP de eje único M701SDAX de bajo valor calorífico nacional. La unidad está diseñada para una carga nominal de 183 megavatios, con una eficiencia térmica de diseño superior al 47 % y una eficiencia medida superior al 48 %, y una capacidad anual de generación eléctrica de aproximadamente 1 427,4 millones de kilovatios-hora. Puede reciclar y aprovechar plenamente los recursos de gas excedente generados en los procesos de producción de hierro y acero, reducir la dispersión de gas, proteger el medio ambiente y mejorar la eficiencia de generación propia.»

«Desde la puesta en marcha de la unidad generadora de ciclo combinado (CCPP) de 183 MW de la central eléctrica Masteel Beihu, ha logrado una producción continua, segura y estable durante ciclos prolongados, generando un total de 780,3 millones de kWh de electricidad entre enero y junio de 2022, con un factor de carga del 99 %, lo que ha permitido alcanzar una situación de beneficio mutuo en los ámbitos económico, social y ambiental.» afirmó Zhang Jianqiu.

Con el fin de mejorar aún más la calidad y eficiencia y reducir la intensidad de las emisiones de carbono, Mitsubishi Power está llevando a cabo trabajos de investigación y desarrollo sobre grupos electrógenos CCPP más eficientes y miniaturizados para empresas siderúrgicas. Al mismo tiempo, Mitsubishi Power también está desarrollando turbinas de gas alimentadas con hidrógeno y amoníaco, una tecnología que utilizará combustibles completamente libres de carbono y logrará emisiones cero de carbono.