Использование вторичных газов в металлургии для производства электроэнергии
Сегодня экологичность процессов становится стратегическим приоритетом в работе многих компаний. Это связано в том числе и с целями достижения к 2050 году безуглеродной экономики. К этим целям ведут как декарбонизация всех процессов (снижение выбросов CO2 и переход на безуглеродное производство, переход на возобновляемые источники энергии, повышение эффективности процессов), так и более эффективное использование имеющихся ресурсов – переработка отходов, вовлечение в технологические процессы вторичных ресурсов.
В частности, в металлургическом производстве использование попутных газов как вторичного ресурса, помимо снижения эмиссии СО2 и потребления природного газа, оправдано экономически, т.к. способствует уменьшению затрат на энергоносители. А значит – повышает конкурентоспособность готовой продукции.
Доменный, конвертерный, коксовый и ферросплавный газы могут быть использованы как для генерации электроэнергии на нужды предприятия, так и непосредственно для технологического процесса. Произведенная электроэнергия может покрывать до 100% потребности предприятия.
Именно на такую цифру планирует выйти к 2023 году АО «НЛМК». В качестве первого этапа этого плана на металлургическом комбинате в 2011 была построена первая очередь утилизационной ТЭЦ на доменном газе мощностью 150 МВт. Проектная и рабочая документация строительства УТЭЦ разработана Харьковским проектно-конструкторским институтом «ТЭП-СОЮЗ».
В основе этого проекта – передовые решения по использованию вторичных энергоресурсов, воплощение которых способствует заметному снижению показателей энергоемкости продукции комбината и существенно приближает достижение цели по снижению углеродного следа. Использование доменного газа для работы энергетических котлов УТЭЦ эквивалентно экономии первичных энергоресурсов в объеме до 317 тыс. тонн условного топлива в год.
Проект был отмечен премией Европейского банка реконструкции и развития (ЕБРР) в области экологии и социального развития за достижения в рациональном использовании энергоресурсов и защите окружающей среды.
Живой интерес к теме использования вторичных газов металлургического производства проявляют также металлургические предприятия Украины и Казахстана. За последний год ТЭП-СОЮЗ выполнил несколько технико-экономических обоснований (ТЭО) реконструкции существующих или строительства новых ТЭЦ, позволяющих нашим заказчикам максимально эффективно использовать образующиеся при производстве вторичные газы, замещая ими дорогой природный газ в паровых котлах для выработки тепла и электрической энергии.
В частности, для МК “Азовсталь” выполнена оценка трех возможных вариантов конфигурации энергетических объектов:
- газотурбинная электростанция;
- энергоблок на сверхкритических параметрах пара;
- энергоблок на средних параметрах пара.
Как показал анализ, электростанция с использованием паросилового цикла является наиболее энергоэффективной и экономически оправданной технологической системой утилизации вторичных горючих газов металлургического производства, обеспечивающей снижение выбросов парниковых газов, загрязнения окружающей среды и зависимости от ископаемого топлива.
Природный газ будет использоваться лишь для растопки котла. Это позволит обеспечить необходимой электроэнергией собственное производство и сократить вредные выбросы в атмосферу.
Для АО ТНК “Казхром” в ТЭО были рассмотрены два варианта паросилового блока, включающего в себя энергетический котлоагрегат, работающий на ферросплавном газе/смеси ферросплавного и природного газа:
- На параметры пара от котла 13,8 МПа, 560оС. Электрическая мощность 90,71 МВт.
- На параметры пара от котла 9,8 МПа, 540оС. Электрическая мощность 86,06 МВт.
Разработанное ТЭО предусматривает выход на проектную мощность в 2025 г., отпуск электрической энергии на собственные нужды – 736,03 млн. кВт/ч. для первого варианта и 727,83 млн. кВт/ч. – для второго, что даст экономический эффект более 30 млн. долларов.
