Taean IGCC: Tiếp tục Hoạt động, Tiếp tục Thành tích
Nhà máy điện kết hợp chu trình khí hóa tổng hợp (IGCC) của Korea Western Power’s Taean năm nay đánh dấu 4.000 giờ vận hành liên tục không xảy ra tai nạn, lập kỷ lục thế giới mới cho các nhà máy điện IGCC.
 |
Năm ngoái, Hàn Quốc đã đặt mục tiêu đạt được trung tính carbon vào năm 2050, cam kết chấm dứt sự phụ thuộc vào than đá và thay thế bằng năng lượng tái tạo. Theo Quy hoạch cơ bản lần thứ 9 về điện, quốc gia này có kế hoạch đóng cửa 20 nhà máy than vào năm 2034 - ngoài 10 nhà máy dự kiến đóng cửa trong kế hoạch thứ 8 - với mục tiêu giảm tỷ trọng than trong cơ cấu điện quốc gia xuống 29,9% vào năm 2030, so với lên 40,29% vào năm 2019. Một khía cạnh quan trọng của kế hoạch này là tham vọng chuyển 24 đơn vị nhiệt điện than thuộc sở hữu nhà nước, tổng cộng 12,7 GW, sang chạy bằng khí tự nhiên vào năm 2034. Tuy chưa có lộ trình cụ thể, nhưng sức mạnh của quốc gia các nhà máy có thể sẽ dựa vào công nghệ phát triển trong nước.
Dẫn đầu khoản phí đó là Doosan Heavy Industries & Construction (DHIC), một tập đoàn công nghệ năng lượng khu vực đã tìm cách thiết lập chính nó ở cốt lõi trong chiến lược của Hàn Quốc để trở thành quốc gia thứ năm duy nhất sở hữu mô hình tuabin khí độc lập. DHIC cũng đang làm việc với tư cách là một phần của tập đoàn các công ty Hàn Quốc khác, để xây dựng và trình diễn tuabin khí hydro quy mô lớn đầu tiên của đất nước. DHIC, đáng chú ý, đã đi đầu trong việc phát triển công nghệ cho một số công nghệ than đầu tiên của họ đang được sử dụng trên khắp đất nước, bao gồm cả dự án trình diễn chu trình hỗn hợp khí hóa tổng hợp (IGCC) đầu tiên của quốc gia tại Taean.
Chứng minh và chứng minh Công nghệ IGCC
Như công ty nhớ lại, Hàn Quốc đã bắt đầu phát triển công nghệ IGCC vào năm 2006 như một phần của dự án phát triển năng lượng tái tạo do Bộ Kinh tế Tri thức điều phối. DHIC đã hợp tác trong nỗ lực này cùng với Viện Quy hoạch và Đánh giá Công nghệ Năng lượng Hàn Quốc, và Công ty Korea Western Power (KOWEPO). Đến năm 2011, công ty đã ký được hợp đồng trị giá 453 triệu đô la với KOWEPO để xây dựng một dự án trình diễn IGCC công suất 300 MW tại nhà máy điện Taean 4 GW hiện có của công ty ở tỉnh Nam Chungcheong.
Vào thời điểm đó, sự quan tâm đến IGCC ngày càng tăng do lợi ích môi trường của nó đối với điện than, dự kiến sẽ tăng 400 GW vào năm 2030. Hàn Quốc, quốc gia đã sản xuất phần lớn điện năng từ than nhập khẩu, đã hình dung 15 Các nhà máy khí hóa than sản xuất 10 GW vào năm 2020. Việc trình diễn thành công công nghệ này sẽ mở ra thị trường mới cho than, bao gồm cả xuất khẩu.
Công ty giải thích trong một thông cáo báo chí năm 2011: “Nhà máy điện IGCC là một quá trình mà khí tổng hợp, bao gồm chủ yếu là hydro và carbon monoxide, được chiết xuất từ than đá và được sử dụng làm nhiên liệu để tạo ra điện. Cùng với việc thu giữ carbon dioxide thải ra, công nghệ “giảm thiểu phát thải các chất ô nhiễm khác, bao gồm oxit lưu huỳnh và các hạt rắn,” nó cho biết. “Nếu một công nghệ khí hóa than giảm thiểu những thiếu sót của các nhà máy nhiệt điện than thông thường, bao gồm cả việc phát thải các chất ô nhiễm, được thương mại hóa, thì khả năng cao là than có thể thay thế dầu thô và khí đốt tự nhiên trong tương lai gần”.
Khởi công dự án tiên phong diễn ra vào tháng 11 năm 2011, và sau khung thời gian xây dựng 57 tháng đáng chú ý - bao gồm 610.000 ngày công và 49.000 thiết bị xây dựng - dự án Taean IGCC đã được công bố hoạt động vào ngày 16 tháng 8 năm 2016.
1. Dự án chu trình hỗn hợp khí hóa tổng hợp Taean (IGCC) sử dụng Quy trình khí hóa than Shell (SCGP). Hình ảnh này cho thấy đơn vị khí hóa đang được xây dựng vào năm 2014. Được phép: Korea Western Power Co. (KOWEPO)
Trọng tâm của quy trình của đơn vị Taean IGCC là một cơ sở khí hóa do Shell phát triển (Hình 1). GE đã cung cấp một tuabin đốt khí tổng hợp 7F, một tuabin hơi D11, một máy phát hơi nước thu hồi nhiệt và hệ thống điều khiển tích hợp Mark VIe (ICS) của tổ máy. Nó cũng đã ký một hợp đồng dịch vụ bảo trì 10 năm cho cơ sở. Tại nhà máy Taean IGCC, tuabin khí tổng hợp 7F hoạt động đáng kể trên khí tổng hợp được sản xuất từ quá trình khí hóa than Btu thấp. DHIC đóng vai trò là nhà thầu kỹ thuật, mua sắm và xây dựng đơn vị khí hóa và tách khí.
Các nhà quan sát trong ngành đã báo cáo rằng dự án đã hoạt động hầu hết như thiết kế. Vào tháng 11 năm 2018, đơn vị đã tinh chế khai thác khí hóa than và vào tháng 11 năm 2019, đơn vị đã báo cáo thành công trong việc tinh chế hydro độ tinh khiết cao 99,99%. Theo báo cáo, KOWEPO đã sử dụng hydro tinh chế này để chứng minh hệ thống pin nhiên liệu 100 kW sử dụng công nghệ điện phân polymer. Một dự án được cho là đang được tiến hành để mở rộng hệ thống đó lên 10 MW vào năm 2025.
Đối với KOWEPO và Doosan, việc thế giới quay lưng lại với điện than có thể đã làm thui chột tham vọng của họ. Tuy nhiên, họ giữ sự lạc quan mới đối với công nghệ IGCC do sự quan tâm gia tăng hiện nay đối với vai trò của hydro như một chất thúc đẩy quá trình khử cacbon. DHIC, ví dụ,
đã quyết liệt đề xuất một hệ thống dựa trên dự án Taean IGCC thực hiện khí hóa than, tách hydro và carbon dioxide, sau đó sử dụng hydro để sản xuất pin nhiên liệu, đồng thời thu giữ carbon dioxide.
Bản ghi hoạt động liên tục
Trong khi đó, để minh chứng cho sự ổn định của công nghệ, KOWEPO đã vận hành nhà máy liên tục hơn 4.000 giờ từ tháng 8 năm 2020 đến đầu tháng 2 năm 2021. Số giờ này được cho là không xảy ra tai nạn và lập kỷ lục thế giới mới về hoạt động IGCC liên tục mà không hỏng hóc. Các kỷ lục trước đây do Trung tâm Than sạch của Cơ quan Năng lượng Quốc tế báo cáo là 3.917 giờ do cơ sở Nakoso IGCC ở Nhật Bản thiết lập vào năm 2013 và 3.993 giờ do cơ sở IGCC Thiên Tân ở Trung Quốc thiết lập vào năm 2018.
Hoạt động liên tục dài hạn của Taean đặc biệt đáng chú ý bởi vì, do áp lực chi phí và sự không chắc chắn xung quanh chính sách phát thải carbon, một số nhà máy IGCC mang tính biểu tượng đã đóng cửa trong thập kỷ qua. Chúng bao gồm tổ máy Puertollano 300 MW ở Tây Ban Nha và tổ máy 250 MW ở Buggenum ở Hà Lan. Tampa Electric đã nói với POWER Tổ máy số 1 250 MW hoàn thành năm 1996 của họ tại Nhà máy điện Polk ở Florida hiện không hoạt động, nhưng “nó vẫn chưa được nghỉ hưu,” một người phát ngôn cho biết. "Nó vẫn là một phần trong kế hoạch dài hạn của chúng tôi." Trong khi đó, các kế hoạch đóng cửa Wabash IGCC 265 MW đã hoàn thành năm 1995 ở Indiana dường như đã bị đảo ngược để chuyển thiết bị khí hóa của nhà máy sang đốt hydro với thu giữ và lưu trữ carbon, đồng thời chuyển đổi tuabin khí của nó sang hoạt động bằng hydro.
Trong số các dự án IGCC quy mô lớn hiện vẫn đang hoạt động có Trạm IGCC 618 MW được xây dựng năm 2013 của Duke Energy ở Indiana, dự án trình diễn GreenGen 250 MW được xây dựng năm 2009 của Trung Quốc ở Thiên Tân và dự án Vresová 400 MW được chuyển đổi năm 1996 ở Cộng hòa Séc. Trong năm 2013, đáng chú ý là Mitsubishi Power đã kết thúc một cuộc trình diễn thành công công nghệ thổi khí tại tổ máy IGCC 250 MW tại Tổ máy 10 Nhà máy điện Nakoso của Joban Joint Power Co., ở Iwaki, Fukushima. Tháng 4 năm nay, một tập đoàn Mitsubishi đã đưa vào vận hành trực tuyến cơ sở Nakoso IGCC công suất 543 MW ở Fukushima. Máy lọc khí của cơ sở đó sử dụng công nghệ thổi khí của Mitsubishi Power được phát triển tại Nakoso 10, về cơ bản dựa trên phản ứng giữa than và không khí để tạo ra khí tổng hợp dễ cháy. Một đơn vị khác sử dụng công nghệ tương tự dự kiến sẽ đi vào hoạt động vào cuối năm nay tại Trạm điện Hirono của Công ty Điện lực Tokyo ở Futaba-gun, Nhật Bản.
