Sviluppo Dello Spazio Tecnologico Di Generazione Elettrica CCPP Del Gas Fornace A Soffio

Rafforzare la cooperazione sull'efficienza energetica e la riduzione del carbonio

Takahiro Kawaguchi, presidente di Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Nanjing) Co., Ltd, ha dichiarato nel suo intervento: «Nel primo semestre di quest’anno, a causa della contrazione della domanda, degli shock dell’offerta e dell’epidemia di polmonite da nuovo coronavirus, gli utili del settore siderurgico si sono notevolmente ridotti e i prezzi dei prodotti sono rimasti costantemente bassi. A livello globale, lo sviluppo rapido della decarbonizzazione, dell’utilizzo dell’idrogeno e delle tecnologie digitali ha determinato cambiamenti drastici sia nell’ambiente di mercato sia nelle esigenze dei clienti. Di fronte a condizioni di mercato complesse, Mitsubishi è pronta a collaborare strettamente con le aziende siderurgiche cinesi per rafforzare la cooperazione in materia di risparmio energetico e riduzione delle emissioni di carbonio.»

Xu Xiufu, Amministratore Delegato di Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Nanjing) Co., Ltd, ha dichiarato: «Con l’apertura del mercato nazionale di scambio delle emissioni di carbonio, la riduzione delle emissioni di CO₂ da parte degli impianti di generazione CCPP (ciclo combinato gas-vapore) diventerà un nuovo punto di profitto per il settore siderurgico, oltre alla produzione autonoma di energia elettrica, e consentirà inoltre all’impresa di ottenere maggiori benefici sociali ed ambientali. Senza modificare il processo produttivo esistente né la struttura di approvvigionamento energetico, la tecnologia CCPP rappresenta una delle misure efficaci per il risparmio energetico e la riduzione delle emissioni di carbonio nel settore siderurgico. Finora, gli impianti di generazione CCPP di Mitsubishi realizzati in Cina hanno prodotto oltre 200 miliardi di kWh di energia elettrica, consentendo al settore siderurgico di risparmiare più di 58 milioni di tonnellate di carbone equivalente e di ridurre le emissioni di anidride carbonica di oltre 150 milioni di tonnellate. Rispetto agli impianti di generazione con caldaie e turbine a vapore costruiti nello stesso periodo, caratterizzati da alta temperatura e alta pressione o da ultra-alta pressione, gli impianti CCPP presentano prestazioni superiori di oltre il 30% su tutti gli indicatori.»

Fino ad oggi, 33 gruppi elettrogeni Mitsubishi CCPP di vari modelli sono stati installati in aziende siderurgiche nazionali, di cui 30 sono già entrati in esercizio e 3 sono in costruzione. Il tempo totale di funzionamento degli impianti messi in servizio ha superato le 2.370.000 ore, con un tasso di disponibilità superiore al 99%, eliminando le iniziali preoccupazioni del settore siderurgico riguardo all'affidabilità operativa dei gruppi elettrogeni CCPP.

Miglioramento delle tecnologie a basso carbonio

Lo sviluppo a basso carbonio è un contenuto importante per risolvere il nodo delle limitazioni ambientali, energetiche e di risorse e per promuovere lo sviluppo di alta qualità dell'industria, nonché la chiave della sua manifestazione e l'obiettivo finale.

Gao Xue, Vicecapo ingegnere dell’Istituto di pianificazione e ricerca dell’industria metallurgica, ha dichiarato: «Le principali imprese siderurgiche di grandi e medie dimensioni rappresentano il livello avanzato dello sviluppo del settore. Secondo i dati pubblicati dall’Associazione cinese dell’industria siderurgica, il consumo complessivo di energia per tonnellata di acciaio delle principali imprese siderurgiche di grandi e medie dimensioni a livello nazionale nel 2021 sarà pari a 549,24 kg di carbone standard, con una diminuzione di 0,59 kg di carbone standard rispetto al 2020, ovvero una riduzione dello 0,11%. Rispetto al 2015, la riduzione percentuale del consumo complessivo di energia per tonnellata di acciaio ha raggiunto il 4%».

Gaoxue ha spiegato che, rispetto al 2020, nel 2021 il tasso di rilascio del gas da forno a coke è diminuito di 0,39 punti percentuali, ovvero del 40,17%; il tasso di rilascio del gas d’altoforno è diminuito di 0,08 punti percentuali, ovvero del 6,30%; e la quantità di gas da convertitore recuperata per tonnellata di acciaio ha raggiunto 119,2 metri cubi, con un aumento dell’1,40%. Il tasso di autogenerazione di calore residuo ed energia, che rappresenta il livello di utilizzo dell’energia secondaria nel settore, è aumentato gradualmente di 10 punti percentuali, passando dal 44% del 2015 al 54% del 2021.

Secondo statistiche parziali, nel 2020 sono stati costruiti, presso le principali aziende siderurgiche cinesi incluse nelle statistiche, 55 gruppi elettrogeni a ciclo combinato (CCPP) con una capacità installata complessiva di 6.156 MW. Nel 2020 sono stati inoltre costruiti, presso le stesse aziende, 357 gruppi elettrogeni a vapore con una capacità installata complessiva di 2.386 MW. Sempre nel 2020 sono stati realizzati circa 700 gruppi elettrogeni a caldaia a gas, per una capacità installata complessiva di 34.730 MW, con un incremento annuo di 3.130 MW. Secondo le statistiche, il tasso nazionale medio di auto-produzione elettrica nel 2021 sarà pari a circa il 54%.

Per migliorare il livello di applicazione delle tecnologie per la trasformazione a basse emissioni di carbonio, Gao Xue ha avanzato tre suggerimenti: primo, promuovere vigorosamente l’automazione nella distribuzione del carbone nei forni a coke e l’adozione di tecnologie di processo avanzate per il risparmio di carbone e la riduzione della produzione di coke nei altiforni, migliorando così l’efficienza nell’utilizzo del carbone e favorendo una trasformazione energetica efficiente; secondo, aumentare la quota di energia elettrica nel consumo finale di energia nel settore siderurgico, migliorare in modo sistematico l’efficienza nell’utilizzo dell’energia e promuovere la tecnologia di generazione elettrica ad alta efficienza CCPP; terzo, sviluppare con decisione le tecnologie per l’accumulo di energia, sfruttando le unità di generazione elettrica a gas e a recupero di calore di scarto delle aziende siderurgiche, basandosi sulle tecnologie di accumulo termico solido e ad accumulo di sale fuso, integrando piattaforme digitali per l’energia e impiegando tecnologie di controllo sinergico multi-energetico abbinato a tariffe orarie, scambi di energia elettrica ecc., al fine di potenziare la capacità di regolazione del sistema energetico delle aziende siderurgiche, consentendo loro di svolgere funzioni fondamentali di ‘livellamento dei picchi’ e ‘riempimento dei vuoti’, di rispondere alle esigenze della domanda e di favorire l’integrazione delle fonti rinnovabili, nonché di risolvere i problemi derivanti dall’allacciamento su larga scala di energie rinnovabili. Ciò contribuisce inoltre a risolvere gli squilibri locali tra produzione e consumo causati dall’allacciamento su larga scala di energie rinnovabili, potenzia l’interazione tra fonti, rete e carico, bilancia l’impiego regionale dell’energia e accresce il valore dell’energia.

Miglioramento dell'efficienza di auto-generazione

Durante il periodo del "14° Piano Quinquennale", sotto il duplice controllo della riduzione di carbonio e del consumo energetico, verrà esercitato un rigido controllo sulla capacità produttiva dell'industria siderurgica, costringendo ulteriormente le imprese a migliorare l'efficienza, ridurre il carbonio, abbassare i costi e aumentare l'efficienza.

Yong Yizheng, Direttore Ingegnere di Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Nanjing) Co., Ltd, ha dichiarato: «Nel contesto della riduzione dei consumi energetici e delle emissioni di carbonio, il settore siderurgico ha incrementato rapidamente la quota di auto-produzione di energia elettrica da gas; in assenza di un significativo aumento della capacità produttiva, rispetto alla potenza installata complessiva per l’auto-produzione, alla fine del "XIII Piano Quinquennale" tale quota è cresciuta del 12,8%. Sebbene il livello complessivo di auto-produzione delle aziende siderurgiche sia in costante miglioramento, la maggior parte degli impianti di generazione rientra nella categoria di parametri intermedi, rappresentata da generatori a doppia sovrasaturazione e subcritici; la quota di grandi gruppi elettrogeni CCPP ad alta efficienza, con un’efficienza di generazione superiore al 45%, rimane tuttora relativamente modesta. La capacità installata complessiva dei grandi gruppi elettrogeni CCPP in Cina ammonta a 2983 MW, mentre nello stesso periodo quella del settore siderurgico giapponese è pari a 2363 MW; un confronto tra la capacità produttiva siderurgica cinese, pari a 1 miliardo di tonnellate, e quella giapponese, pari a 90 milioni di tonnellate, evidenzia che la tecnologia cinese di generazione elettrica avanzata ed altamente efficiente mediante gas di altoforno presenta ancora ampi margini di sviluppo.»

Jiang Zuoming, ingegnere direttore dell’area operativa della centrale elettrica Anshan Energy Control n. 2, ha dichiarato: «Anshan Iron & Steel attribuisce grande importanza alla protezione ambientale e allo sviluppo dell’economia circolare, aderendo costantemente al concetto di 'sviluppo circolare'. Per sfruttare in modo efficiente il gas in eccesso, adotta il processo di generazione di energia CCPP per l’utilizzo efficiente del gas di altoforno in eccesso. Rispetto all’unità convenzionale a gas, l’unità CCPP da 180 MW presenta un’elevata adattabilità e una vasta gamma di potere calorifico del gas di altoforno; il motore a combustione e la turbina a vapore sono disposti su due alberi separati, consentendo la produzione di calore per uso civile e riducendo l’inquinamento atmosferico nell’area urbana derivante dalle caldaie a carbone per il riscaldamento; grazie a un approfondito sfruttamento dei potenziali e all’ottimizzazione delle operazioni, l’efficienza di generazione elettrica supera il 47,3%, valore superiore a quello delle unità convenzionali a caldaia a gas.»

Zhang Jianqiu, ingegnere del motore a combustione della divisione generazione di energia del Dipartimento Energia e Ambiente di Maanshan Steel, ha dichiarato: "Il Dipartimento Energia e Ambiente dell’azienda ha adottato il primo gruppo elettrogeno CCPP a asse singolo M701SDAX nazionale a basso potere calorifico; l’unità è progettata per una potenza nominale di 183 megawatt, con un’efficienza termica progettata superiore al 47% e un’efficienza misurata superiore al 48%, e una capacità annua di generazione di energia pari a circa 1.427,4 milioni di chilowattora. Può riciclare e utilizzare completamente le risorse di gas in eccesso prodotte durante la produzione di acciaio e ferro, ridurre la dispersione di gas, proteggere l’ambiente ecologico e migliorare l’efficienza di auto-generazione."

«Da quando è entrata in funzione l’unità di generazione a ciclo combinato da 183 MW della centrale elettrica Masteel Beihu, essa ha garantito una produzione continua, sicura e stabile su lunghi cicli e ha generato complessivamente 780,3 milioni di kWh di energia elettrica da gennaio a giugno 2022, con un fattore di carico del 99%, realizzando una situazione vantaggiosa sotto il profilo economico, sociale ed ambientale.» Ha dichiarato Zhang Jianqiu.

Al fine di migliorare ulteriormente la qualità ed efficienza e ridurre l'intensità delle emissioni di carbonio, Mitsubishi Power sta attualmente conducendo lavori di ricerca e sviluppo su generatori a ciclo combinato più efficienti e miniaturizzati per le aziende siderurgiche. Nello stesso tempo, Mitsubishi Power sta anche sviluppando turbine a gas alimentate all'idrogeno e all'ammoniaca, una tecnologia che utilizzerà carburanti completamente privi di carbonio e realizzerà emissioni zero di carbonio.