Không gian phát triển công nghệ phát điện CCPP sử dụng khí lò luyện thép

Tăng cường hợp tác về hiệu quả năng lượng và giảm phát thải carbon

Takahiro Kawaguchi, Chủ tịch Công ty TNHH Công nghệ kỹ thuật tuabin khí Mitsubishi Power (Nam Kinh), phát biểu: "Trong nửa đầu năm nay, do nhu cầu thu hẹp, cú sốc về nguồn cung và sự bùng phát của bệnh viêm phổi do vi-rút corona chủng mới, lợi nhuận của ngành thép đã giảm mạnh và giá sản phẩm tiếp tục ở mức thấp. Trên toàn cầu, việc phát triển nhanh chóng các xu hướng không phát thải carbon, ứng dụng năng lượng hydro và công nghệ số đã làm thay đổi sâu sắc môi trường thị trường cũng như nhu cầu của khách hàng. Trước những điều kiện thị trường phức tạp, Mitsubishi sẵn sàng hợp tác chặt chẽ với các doanh nghiệp thép Trung Quốc nhằm tăng cường hợp tác trong lĩnh vực tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải carbon. "

Ông Từ Tú Phúc, Tổng Giám đốc Công ty Công nghệ Kỹ thuật Tuabin Khí Mitsubishi Power (Nam Kinh) có hạn, phát biểu: "Với việc khai trương thị trường giao dịch quyền phát thải carbon quốc gia, việc giảm phát thải carbon từ các tổ máy phát điện CCPP (tổ máy phát điện chu trình kết hợp khí – hơi nước) sẽ trở thành một điểm lợi nhuận mới cho ngành thép bên cạnh việc tự sản xuất điện, đồng thời mang lại thêm nhiều lợi ích xã hội và môi trường cho doanh nghiệp. Trên cơ sở không thay đổi quy trình sản xuất và cấu trúc cung cấp năng lượng hiện tại, công nghệ CCPP là một trong những giải pháp hiệu quả nhằm tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải carbon trong ngành thép. Các tổ máy phát điện CCPP của Mitsubishi trong nước đến nay đã sản xuất hơn 200 tỷ kWh điện, giúp ngành luyện kim – cán thép tiết kiệm hơn 58 triệu tấn than tiêu chuẩn và giảm hơn 150 triệu tấn khí CO₂. So với các tổ máy phát điện lò hơi – tuabin áp suất cao, áp suất rất cao được xây dựng cùng giai đoạn, các tổ máy phát điện CCPP vượt trội hơn 30% trên mọi chỉ tiêu. "

Tính đến nay, 33 tổ máy phát điện CCPP của Mitsubishi với các mô hình khác nhau đã được triển khai tại các doanh nghiệp sản xuất thép trong nước, trong đó 30 tổ đã đi vào vận hành và 3 tổ đang trong quá trình xây dựng. Tổng thời gian vận hành tích lũy của các tổ máy đã đưa vào sử dụng đã vượt quá 2,37 triệu giờ, với tỷ lệ khả dụng trên 99%, từ đó xóa tan những lo ngại ban đầu của ngành thép về độ tin cậy vận hành của các tổ máy phát điện CCPP.

Nâng cao công nghệ carbon thấp

Phát triển carbon thấp là nội dung quan trọng để giải quyết điểm nghẽn về môi trường, năng lượng và tài nguyên, thúc đẩy sự phát triển chất lượng cao của ngành công nghiệp, cũng như thể hiện chính và mục tiêu cuối cùng then chốt.

Cao Huyệt, Phó Tổng kỹ sư của Viện Quy hoạch và Nghiên cứu Công nghiệp Luyện kim, phát biểu: "Các doanh nghiệp sản xuất thép quy mô lớn và vừa then chốt đại diện cho trình độ phát triển tiên tiến của ngành. Theo số liệu do Hiệp hội Thép Trung Quốc công bố, mức tiêu thụ năng lượng tổng hợp tính trên mỗi tấn thép của các doanh nghiệp sản xuất thép quy mô lớn và vừa then chốt trên toàn quốc năm 2021 là 549,24 kg than tiêu chuẩn, giảm 0,59 kg than tiêu chuẩn so với năm 2020, tương đương giảm 0,11%. So với năm 2015, mức giảm tiêu thụ năng lượng tổng hợp tính trên mỗi tấn thép đạt 4%."

Gaoxue cho biết so với năm 2020, tỷ lệ khí lò cốc thải ra năm 2021 giảm 0,39 điểm phần trăm, tương đương 40,17%; tỷ lệ khí lò cao thải ra giảm 0,08 điểm phần trăm, tương đương 6,30%; và lượng khí lò chuyển đổi thu hồi được trên mỗi tấn thép đạt 119,2 mét khối, tăng 1,40%. Tỷ lệ tự sản xuất nhiệt thừa và năng lượng—đại diện cho mức độ khai thác năng lượng thứ cấp trong ngành—tăng dần từ 44% năm 2015 lên 54% năm 2021, tức tăng 10 điểm phần trăm.

Theo thống kê chưa đầy đủ, năm 2020, 55 tổ máy phát điện CCPP với tổng công suất lắp đặt là 6.156 MW đã được xây dựng tại các doanh nghiệp thép chủ chốt thuộc diện thống kê ở Trung Quốc. Năm 2020, 357 tổ máy phát điện hơi nước với tổng công suất lắp đặt là 2.386 MW đã được xây dựng tại các doanh nghiệp thép chủ chốt thuộc diện thống kê ở Trung Quốc. Năm 2020, gần 700 tổ máy phát điện lò hơi khí đốt với tổng công suất lắp đặt là 34.730 MW, tăng 3.130 MW so với năm trước. Theo thống kê, tỷ lệ tự phát điện trung bình toàn quốc năm 2021 sẽ vào khoảng 54%.

Để nâng cao mức độ ứng dụng các công nghệ chuyển đổi thấp carbon, Gao Xue đã đề xuất ba khuyến nghị: Thứ nhất, đẩy mạnh tự động hóa quá trình phân phối than trong lò cốc, áp dụng các công nghệ quy trình tiên tiến như tiết kiệm than và giảm sản lượng coke trong lò cao, nâng cao hiệu suất sử dụng than và thúc đẩy chuyển đổi năng lượng hiệu quả. Thứ hai, tăng tỷ lệ điện năng trong tổng tiêu thụ năng lượng cuối cùng của ngành luyện kim đen, cải thiện hệ thống hiệu suất sử dụng năng lượng, đồng thời vận động và phổ biến công nghệ phát điện hiệu suất cao CCPP. Thứ ba, phát triển mạnh công nghệ lưu trữ năng lượng, dựa vào các tổ máy phát điện sử dụng khí thải và nhiệt thải từ các doanh nghiệp luyện kim đen, kết hợp công nghệ lưu trữ nhiệt rắn và lưu trữ nhiệt muối nóng chảy, dựa trên nền tảng số hóa năng lượng, đồng thời áp dụng công nghệ điều khiển đa năng lượng phối hợp với biểu giá điện theo khung giờ, giao dịch điện, v.v., nhằm nâng cao khả năng điều chỉnh của hệ thống năng lượng doanh nghiệp luyện kim đen, giúp các doanh nghiệp này đảm nhận vai trò then chốt trong việc san bằng đỉnh – lấp đầy đáy, đáp ứng nhu cầu phía tiêu thụ và thúc đẩy tiêu thụ nguồn năng lượng mới, cũng như giải quyết các vấn đề phát sinh do việc tích hợp quy mô lớn năng lượng tái tạo. Đồng thời, giải quyết tình trạng mất cân bằng giữa nguồn cung và phụ tải ở cấp khu vực do tích hợp quy mô lớn năng lượng tái tạo, tăng cường khả năng tương tác giữa nguồn – lưới – tải, cân bằng sử dụng năng lượng khu vực và gia tăng giá trị năng lượng.

Cải thiện hiệu quả tự sinh

Trong giai đoạn "Kế hoạch Five-Year lần thứ 14", dưới sự kiểm soát kép về giảm carbon và tiêu thụ năng lượng, công suất của ngành công nghiệp thép sẽ được kiểm soát nghiêm ngặt, thúc đẩy thêm các doanh nghiệp nâng cao hiệu quả, giảm carbon, cắt giảm chi phí và tăng hiệu quả.

Yong Yizheng, Giám đốc Kỹ sư của Công ty Công nghệ Kỹ thuật Tuabin Khí Mitsubishi Power (Nam Kinh) có hạn, phát biểu: "Trong bối cảnh tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải carbon, ngành luyện kim đã nhanh chóng tăng tỷ lệ điện tự sản xuất từ khí; và dù công suất sản xuất không tăng đáng kể, so với tổng công suất lắp đặt điện tự sản xuất, con số này vào cuối Kế hoạch Năm năm lần thứ Mười ba đã tăng 12,8 phần trăm. Mặc dù mức độ tự sản xuất điện chung của các doanh nghiệp luyện kim đang liên tục cải thiện, phần lớn thiết bị phát điện trung gian — đại diện bởi các tổ máy siêu tới hạn kép và dưới tới hạn — vẫn chiếm ưu thế trong ngành; trong khi tỷ lệ các tổ máy phát điện CCPP quy mô lớn, hiệu suất cao (hiệu suất phát điện trên 45%) vẫn còn tương đối thấp. Tổng công suất lắp đặt của các tổ máy phát điện CCPP quy mô lớn tại Trung Quốc đạt 2.983 MW, trong khi cùng kỳ, tổng công suất lắp đặt của các tổ máy phát điện CCPP quy mô lớn trong ngành luyện kim Nhật Bản là 2.363 MW. Qua phân tích so sánh giữa công suất sản xuất thép và sắt của Trung Quốc (1 tỷ tấn) và của Nhật Bản (90 triệu tấn), có thể thấy ngành luyện kim Trung Quốc còn rất nhiều dư địa để phát triển công nghệ phát điện từ khí lò cao hiệu suất cao tiên tiến."

Ông Giang Tác Minh, Kỹ sư Giám đốc Khu vực Vận hành Nhà máy Điện điều khiển năng lượng An Sơn số 2, phát biểu: "Tập đoàn Thép và Sắt An Sơn rất coi trọng bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế tuần hoàn, luôn kiên trì thực hiện quan niệm 'phát triển tuần hoàn'. Để tận dụng hiệu quả khí dư thừa, nhà máy áp dụng quy trình phát điện CCPP nhằm sử dụng hiệu quả khí than cốc dư thừa. So với tổ máy phát điện khí thông thường, tổ máy phát điện CCPP công suất 180 MW có khả năng thích ứng cao và phạm vi giá trị nhiệt của khí lò cao phù hợp rộng; động cơ đốt trong và tuabin hơi được bố trí trên hai trục riêng biệt, cho phép cung cấp nhiệt cho cộng đồng và giảm ô nhiễm không khí tại khu vực đô thị do lò sưởi đốt than gây ra; thông qua khai thác sâu tiềm năng và tối ưu hóa vận hành, hiệu suất phát điện đạt trên 47,3%, cao hơn so với tổ máy lò hơi đốt khí thông thường."

Trương Kiến Thu, kỹ sư động cơ đốt trong thuộc bộ phận phát điện của Bộ Năng lượng và Môi trường của Tập đoàn Thép Mã Sơn, cho biết: "Bộ Năng lượng và Môi trường của công ty đã áp dụng tổ máy phát điện CCPP trục đơn đầu tiên trong nước sử dụng nhiên liệu có giá trị nhiệt thấp kiểu M701SDAX; tổ máy được thiết kế với công suất định mức 183 megawatt, hiệu suất nhiệt thiết kế vượt quá 47% và hiệu suất đo thực tế vượt quá 48%, năng lực phát điện hàng năm khoảng 1.427,4 triệu kilowatt-giờ. Tổ máy có khả năng tái chế và khai thác triệt để nguồn khí dư thừa phát sinh từ quá trình luyện gang và luyện thép, giảm thiểu việc xả khí ra môi trường, bảo vệ hệ sinh thái và nâng cao hiệu suất tự phát điện."

"Kể từ khi đưa vào vận hành tổ máy phát điện chu trình kết hợp (CCPP) công suất 183 MW của Nhà máy Nhiệt điện Bắc Hồ thuộc Tập đoàn Thép Mã Sơn, tổ máy đã duy trì sản xuất an toàn và ổn định liên tục trong thời gian dài, đồng thời phát điện tổng cộng 780,3 triệu kWh trong giai đoạn từ tháng Một đến tháng Sáu năm 2022, với hệ số tải đạt 99%, tạo nên tình thế cùng có lợi về mặt kinh tế, xã hội và môi trường." Ông Trương Kiến Thu nói.

Để tiếp tục nâng cao chất lượng và hiệu quả cũng như giảm cường độ thải carbon, Mitsubishi Power hiện đang thực hiện nghiên cứu và phát triển các tổ hợp phát điện CCPP hiệu quả hơn và nhỏ gọn hơn cho các công ty thép. Đồng thời, Mitsubishi Power cũng đang phát triển tua-bin khí chạy bằng hydro và amoniac, một công nghệ sẽ sử dụng hoàn toàn nhiên liệu không carbon và thực hiện việc phát thải không carbon.