Простір для розвитку технології генерації електроенергії за допомогою газової турбіни від доменного цеху

Підтримка співробітництва в галузі енергоефективності та зменшення викидів вуглецю

Такахіро Кавагучі, голова правління компанії Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Nanjing) Co., Ltd, у своїй промові заявив: «У першій половині цього року через скорочення попиту, шоки пропозиції та спалах нової коронавірусної пневмонії прибутки сталеливарної галузі значно зменшилися, а ціни на продукцію тривалий час залишаються низькими. У всьому світі швидкий розвиток нуль-вуглецевих технологій, використання водневої енергії та цифрових технологій призводить до кардинальних змін у ринковому середовищі й у потребах клієнтів. У складних ринкових умовах Mitsubishi готова співпрацювати з китайськими сталеливарними компаніями, щоб посилити співробітництво у сфері енергозбереження та зниження викидів вуглекислого газу.»

Сюй Сіуфу, генеральний директор компанії Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Nanjing) Co., Ltd., заявив: «З відкриттям національного ринку торгівлі квотами на викиди вуглекислого газу зниження викидів CO₂ за рахунок електрогенеруючих установок типу CCPP (газово-парові комбіновані цикли) стане новим джерелом прибутку для сталепромисловості поряд із власним виробництвом електроенергії, а також забезпечить підприємству додаткові соціальні й екологічні переваги. На основі незмінності існуючого технологічного процесу та структури енергопостачання технологія CCPP є одним із ефективних засобів енергозбереження й зниження викидів вуглекислого газу у сталепромисловості. До цього часу внутрішньокраїнні електрогенеруючі установки Mitsubishi типу CCPP виробили понад 200 мільярдів кВт·год електроенергії, зекономивши для сталепромисловості понад 58 мільйонів тонн умовного вугілля й скоротивши викиди двоокису вуглецю на понад 150 мільйонів тонн. Порівняно з котлоагрегатами й турбогенераторами високої, надвисокої та ультрависокої тиску, побудованими в той самий період, електрогенеруючі установки типу CCPP перевершують їх за всіма показниками більш ніж на 30 %».

На сьогоднішній день у вітчизняних металургійних підприємствах встановлено 33 генераторні установки Mitsubishi CCPP різних моделей, з яких 30 уже експлуатуються, а 3 знаходяться на стадії будівництва. Загальний час роботи введених в експлуатацію установок перевищує 2,37 мільйона годин, коефіцієнт готовності — понад 99 %, що повністю усунуло початкові побоювання металургійної галузі щодо надійності експлуатації генераторних установок CCPP.

Вдосконалення низькокарбонних технологій

Низькокарбонний розвиток є важливим елементом вирішення проблем шлаку, енергетичних та ресурсних обмежень та супроводжування високоякісного розвитку промисловості, а також ключовою реалізацією та остаточним цілею.

Гао Сюе, заступник головного інженера Інституту планування та досліджень металургійної промисловості, сказав: «Ключові великі й середні залізно-сталині підприємства відображають передовий рівень розвитку галузі. Згідно з даними, опублікованими Китайською асоціацією залізно-сталинної промисловості, загальне енергоспоживання на тону сталі ключовими великими й середніми залізно-сталинними підприємствами у всій країні у 2021 році становило 549,24 кг стандартного вугілля, що на 0,59 кг стандартного вугілля менше, ніж у 2020 році, тобто на 0,11 % менше. У порівнянні з 2015 роком зниження загального енергоспоживання на тону сталі досягло 4 %».

Гаосюе повідомив, що порівняно з 2020 роком у 2021 році показник випуску коксового газу зменшився на 0,39 процентного пункту або на 40,17 %; показник випуску доменного газу зменшився на 0,08 процентного пункту або на 6,30 %; а обсяг конвертерного газу, вилученого на тонну сталі, досяг 119,2 кубічних метрів, що на 1,40 % більше, ніж у попередньому році. Показник власного виробництва теплової енергії та енергії з відходів, який характеризує рівень використання вторинної енергії в галузі, поступово зріс на 10 процентних пунктів — з 44 % у 2015 році до 54 % у 2021 році.

Згідно з неповними статистичними даними, у 2020 році в ключових статистичних сталеливарних підприємствах Китаю було побудовано 55 газотурбінних електрогенераторів загальною встановленою потужністю 6 156 МВт. У 2020 році в ключових статистичних сталеливарних підприємствах Китаю було побудовано 357 парових електрогенераторів загальною встановленою потужністю 2 386 МВт. У 2020 році було побудовано майже 700 газових котельних електрогенераторів загальною встановленою потужністю 34 730 МВт, що на 3 130 МВт більше, ніж у попередньому році. Згідно зі статистичними даними, середній національний рівень самогенерації в 2021 році становитиме приблизно 54 %.

Щоб підвищити рівень застосування технологій низьковуглецевої трансформації, Гао Сюе запропонував три заходи: по-перше, активно розвивати автоматизоване розподілення вугілля у коксових печах, впроваджувати передові технологічні процеси у доменних печах — з економією вугілля та зменшенням виробництва коксу, підвищувати ефективність використання вугілля й сприяти ефективній енергетичній трансформації. По-друге, збільшити частку електроенергії у кінцевому енергоспоживанні чорної металургії, системно підвищувати ефективність використання енергії та просувати високоефективну технологію газотурбінної електрогенерації з комбінованим циклом (CCPP). По-третє, активно розвивати технології накопичення енергії, спираючись на газові електростанції та установки утилізації тепла відходів, що діють на базі сталевих підприємств, на основі технологій твердого теплового накопичення та накопичення тепла в розплавленій солі, із застосуванням енергетичної цифрової платформи та багатоенергетичних синергетичних технологій керування разом із тарифами, що залежать від часу доби, торгівлею електроенергією тощо. Це має посилити регульованість енергосистеми сталевих підприємств, щоб вони могли виконувати ключові функції згладжування піків навантаження та заповнення «провалів», реагувати на попит з боку споживачів та сприяти використанню нових джерел енергії, а також вирішити проблеми, пов’язані з підключенням великомасштабних відновлюваних джерел енергії. Також це вирішує проблеми просторової невідповідності між джерелами енергії та навантаженням, спричиненої масовим підключенням відновлюваних джерел енергії, посилює взаємодію між джерелами, мережею та навантаженням, забезпечує баланс енергоспоживання в регіонах і підвищує енергетичну цінність.

Покращення ефективності самогенерації

Протягом періоду «14-го п’ятирічного плану», під дуальним контролем зменшення викидів вуглецю та споживання енергії, буде строго контролюватися продуктивність сталеплавильної промисловості, що ще більше натякуватиме на підприємства щодо підвищення ефективності, зменшення викидів вуглецю, зниження витрат та збільшення ефективності.

Йон Йічжень, директор-інженер компанії Mitsubishi Power Gas Turbine Engineering Technology (Nanjing) Co., Ltd., заявив: «У контексті енергозбереження та зниження викидів вуглекислого газу сталепромисловість швидко збільшила частку власної електроенергії, отриманої з газу. За умови відсутності суттєвого зростання потужностей виробництва, порівняно з загальною встановленою потужністю власних електростанцій, до кінця «Тринадцятої п’ятирічки» цей показник зріс на 12,8 %. Хоча загальний рівень власного електрогенерування сталевих підприємств постійно підвищується, більшість установ у галузі — це генератори середніх параметрів, зокрема двосуперкритичні та підкритичні. При цьому частка великих високоэффективних газотурбінних електростанцій комбінованого циклу (CCPP) із ККД понад 45 % залишається порівняно невеликою. Встановлена потужність великих CCPP-установ у Китаї становить 2983 МВт, тоді як у сталепромисловості Японії — 2363 МВт. Порівняльний аналіз, заснований на обсязі виробництва сталі в Китаї (1 млрд тонн) та в Японії (90 млн тонн), свідчить про те, що в китайській сталепромисловості є значний потенціал для розвитку передових високоэффективних технологій виробництва електроенергії з доменного газу.»

Цзян Цзуомін, директор-інженер з експлуатації ділянки експлуатації № 2 електростанції «Аньшань Енерджі Контрол», заявив: «Компанія «Аньшань Айрон & Стіл» надає велике значення охороні навколишнього середовища та розвитку економіки замкненого циклу й завжди дотримується концепції «розвитку за принципом повторного використання». Для ефективного використання надлишкового газу на підприємстві застосовується технологія електрогенерації CCPP, що забезпечує ефективне використання надлишкового коксового газу. У порівнянні зі звичайними газовими генераторними установками, генераторна установка CCPP потужністю 180 МВт характеризується високою адаптивністю та широким діапазоном теплотворної здатності доменного газу; двигун внутрішнього згоряння та парова турбіна розташовані на двох окремих валах, що забезпечує можливість централізованого теплопостачання населенню й зменшує повітряне забруднення у міській зоні, спричинене використанням вугільних котлів для опалення; завдяки глибокому виявленню резервів та оптимізації експлуатації коефіцієнт ефективності електрогенерації досягає понад 47,3 %, що вище, ніж у звичайних газових котельних установок.»

Чжан Цзяньцюй, інженер-двигуніст відділу енергетики та охорони навколишнього середовища компанії Мааньшань Стіл, заявив: «Відділ енергетики та охорони навколишнього середовища компанії використовує перший у країні газотурбінний блок CCPP з одноосним двигуном M701SDAX низької теплотворної здатності. Установка розрахована на номінальне навантаження 183 МВт, її проектний тепловий ККД перевищує 47 %, а фактично досягнутий — понад 48 %; річна потужність генерації становить приблизно 1 427,4 млн кВт·год. Вона дозволяє повністю рециркулювати й використовувати надлишкові газові ресурси, що утворюються під час виробництва заліза й сталі, зменшити розсіювання газу, захищати навколишнє середовище та підвищити ефективність власного електрогенерування.»

«З моменту введення в експлуатацію блоку комбінованого циклу потужністю 183 МВт на електростанції Masteel Beihu він забезпечує безперервне, безпечне та стабільне тривале виробництво й з січня по червень 2022 року виробив загалом 780,3 млн кВт·год електроенергії із коефіцієнтом навантаження 99 %, досягнувши взаємовигідного результату щодо економічних, соціальних та екологічних переваг». — заявив Чжан Цзяньцю.

Щоб подальш захисти якості та ефективності та зменшити інтенсивність викидів вуглецю, Mitsubishi Power на даний момент проводить розробку більш ефективних та компактних установок ГТУ для сталеплавильних компаній. У той самий час Mitsubishi Power також розробляє газові турбіни, що працюють на водню та аммонії, технологія, яка буде використовувати повністю безвуглецеві палива та забезпечуватиме нульові викиди.