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

Укрепление сотрудничества в области энергоэффективности и сокращения углеродных выбросов

Такахиро Кавагути, председатель совета директоров компании Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Nanjing) Co., Ltd, заявил в своей речи: «В первой половине этого года из-за сокращения спроса, шоков предложения и вспышки новой коронавирусной пневмонии прибыль сталелитейной отрасли значительно сократилась, а цены на продукцию продолжают оставаться низкими. По всему миру стремительное развитие процессов декарбонизации, использования водородной энергии и цифровых технологий привело к кардинальным изменениям как в рыночной среде, так и в потребностях заказчиков. Перед лицом сложной рыночной конъюнктуры компания Mitsubishi готова тесно сотрудничать со сталелитейными предприятиями Китая в области энергосбережения и сокращения выбросов углерода.»

Сюй Сяуфу, генеральный директор Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Nanjing) Co., Ltd, сказал: "С открытием национального рынка торговли циклами выбросов углерода сокращение выбросов углерода генераторных установок CCPP (генераторные установоки газопаро На основе того, что существующий процесс производства и структура энергоснабжения не меняются, технология CCPP является одной из эффективных мер по экономии энергии и сокращению выбросов углерода в металлургической промышленности. Домашние генераторы Mitsubishi CCPP до сих пор произвели более 200 миллиардов кВт/ч электроэнергии, сэкономив более 58 миллионов тонн стандартного угля для железо- и сталелитейной промышленности и сократив выбросы углекислого газа более чем на 150 миллионов тонн. По сравнению с высокотемпературными, высокодавленных и сверхвысокодавленных котлогенераторными комплектами, построенными в тот же период, генераторные комплекты CCPP на 30% выше по всем показателям.

На сегодняшний день 33 генераторных установки комбинированного цикла Mitsubishi (CCPP) различных моделей установлены на отечественных металлургических предприятиях, из них 30 уже введены в эксплуатацию, а 3 находятся в стадии строительства. Суммарное время работы введённых в эксплуатацию установок превысило 2,37 миллиона часов, коэффициент готовности составил более 99 %, что устранило первоначальные опасения металлургической отрасли относительно надёжности эксплуатации генераторных установок CCPP.

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 научных исследований металлургической промышленности, заявил: «Ключевые крупные и средние предприятия чёрной металлургии представляют передовой уровень развития отрасли. Согласно данным, опубликованным Китайской ассоциацией чёрной металлургии, удельное суммарное энергопотребление на тонну стали ключевых крупных и средних предприятий чёрной металлургии по всей стране в 2021 году составило 549,24 кг условного топлива, что на 0,59 кг условного топлива меньше, чем в 2020 году, или на 0,11 % меньше. По сравнению с 2015 годом снижение удельного суммарного энергопотребления на тонну стали достигло 4 %».

Гао Сюэ сообщил, что по сравнению с 2020 годом в 2021 году показатель сброса коксового газа снизился на 0,39 процентных пункта или на 40,17 %; показатель сброса доменного газа снизился на 0,08 процентных пункта или на 6,30 %; а объём конвертерного газа, рекуперируемого на тонну стали, составил 119,2 куб. м, что на 1,40 % больше, чем в предыдущем году. Показатель выработки тепла и энергии за счёт вторичных источников, отражающий уровень использования вторичной энергии в отрасли, постепенно вырос с 44 % в 2015 году до 54 % в 2021 году — на 10 процентных пунктов.

Согласно неполной статистике, в 2020 году в ключевых статистических сталелитейных предприятиях Китая было построено 55 газотурбинных электрогенераторов общей установленной мощностью 6156 МВт. В 2020 году в ключевых статистических сталелитейных предприятиях Китая было построено 357 паровых электрогенераторов общей установленной мощностью 2386 МВт. В 2020 году было построено почти 700 газовых котельных электрогенераторов общей установленной мощностью 34730 МВт, что на 3130 МВт больше по сравнению с предыдущим годом. Согласно статистике, средний показатель собственной выработки электроэнергии по стране в 2021 году составит около 54%.

Для повышения уровня внедрения технологий низкоуглеродной трансформации Гао Сюэ выдвинул три предложения. Во-первых, активно продвигать автоматизацию распределения угля в коксовых батареях, внедрять передовые технологические процессы — например, экономию угля и снижение объёма кокса в доменных печах, повышать эффективность использования угля и стимулировать энергоэффективную трансформацию. Во-вторых, увеличить долю электрической энергии в конечном энергопотреблении чёрной металлургии, системно повышать эффективность использования энергии, а также продвигать и внедрять высокоэффективные технологии газотурбинной установки с комбинированным циклом (CCPP). В-третьих, активно развивать технологии накопления энергии: опираться на газотурбинные и теплоиспользующие электрогенерирующие установки металлургических предприятий, использовать технологии аккумулирования тепла в твёрдых материалах и расплавленных солях, интегрировать их в цифровые энергетические платформы и применять многовидовые синергетические технологии управления совместно с дифференцированными тарифами, торговлей электроэнергией и другими инструментами. Это позволит повысить регулируемость энергосистемы металлургических предприятий, обеспечивая им ключевые функции по сглаживанию пиков нагрузки и заполнению провалов, реагированию на спрос со стороны потребителей и стимулированию потребления новых источников энергии. Кроме того, это поможет решить проблемы, возникающие при подключении крупномасштабных ВИЭ, включая территориальный дисбаланс между генерацией и потреблением, усилит взаимодействие между источниками, сетями и потребителями, обеспечит сбалансированное использование энергии на региональном уровне и повысит её экономическую ценность.

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.

Юн Ичжэн, директор-инженер компании Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Нанкин) Ко., Лтд., сказал: «На фоне мер по энергосбережению и сокращению выбросов углерода в сталелитейной отрасли быстро растёт доля собственной генерации электроэнергии на газе; при этом, без существенного увеличения производственных мощностей, доля собственной генерации по сравнению с общей установленной мощностью собственной генерации к концу «Тринадцатой пятилетки» выросла на 12,8 %. Хотя общий уровень собственной генерации на предприятиях чёрной металлургии продолжает повышаться, подавляющее большинство генераторов в отрасли — это установки со средними параметрами, включая двухсверхкритические и подкритические агрегаты; доля крупных высокоэффективных комбинированных парогазовых установок (CCPP) с КПД генерации свыше 45 % остаётся относительно небольшой. Установленная мощность крупных CCPP-агрегатов в Китае составляет 2983 МВт, тогда как в японской сталелитейной отрасли аналогичный показатель равен 2363 МВт; сопоставление объёмов производства чёрных металлов в Китае (1 млрд тонн) и Японии (90 млн тонн) показывает, что в китайской сталелитейной отрасли имеется значительный потенциал для развития передовых высокоэффективных технологий генерации электроэнергии на доменном газе.»

Цзян Цзуомин, главный инженер операционного участка энергоконтроля второй электростанции города Аньшань, сказал: «Компания Anshan Iron & Steel уделяет большое внимание охране окружающей среды и развитию экономики замкнутого цикла и последовательно придерживается концепции «развития за счёт вторичного использования ресурсов». Для эффективного использования избыточного газа на предприятии применяется технология комбинированной газопаротурбинной (CCPP) выработки электроэнергии, обеспечивающая высокую эффективность утилизации избыточного коксового газа. По сравнению с традиционными газовыми генераторными установками, CCPP-установка мощностью 180 МВт обладает высокой адаптивностью и способна работать в широком диапазоне теплотворной способности доменного газа; газовая и паровая турбины расположены на двух отдельных валах, что позволяет одновременно обеспечивать теплоснабжение населения и снижать загрязнение атмосферы городской зоны за счёт замены угольных котлов центрального отопления; благодаря глубокому выявлению резервов и оптимизации эксплуатации коэффициент полезного действия выработки электроэнергии превышает 47,3 % — это выше, чем у традиционных газовых котельных установок».

Чжан Цзяньцюй, инженер-двигателист отдела энергетики и охраны окружающей среды компании «Мааньшаньская сталь», сказал: «Отдел энергетики и охраны окружающей среды компании использует первый в стране одноваловый газотурбинный блок комбинированного цикла M701SDAX низкокалорийного топлива; мощность установки рассчитана на номинальную нагрузку 183 МВт, проектный тепловой КПД превышает 47 %, измеренный КПД — более 48 %, годовая выработка электроэнергии составляет около 1 427,4 млн кВт·ч. Установка позволяет полностью утилизировать избыточные газовые ресурсы, образующиеся при производстве чугуна и стали, сократить выбросы газа в атмосферу, защитить экологическую среду и повысить эффективность собственной выработки электроэнергии.»

«С момента ввода в эксплуатацию газотурбинной электростанции комбинированного цикла мощностью 183 МВт на электростанции Masteel Beihu она обеспечивает непрерывное, безопасное и стабильное производство в течение длительного цикла и с января по июнь 2022 года выработала в общей сложности 780,3 млн кВт·ч электроэнергии при коэффициенте загрузки 99 %, достигнув взаимовыгодного результата с точки зрения экономических, социальных и экологических преимуществ». — заявил 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.