雍一正 穆克進(jìn)

1.引言

高爐煤氣（BFG）為低熱值氣體燃料，熱值一般在3400kJ/Nm3左右，是鋼鐵企業(yè)高爐煉鐵工藝的副產(chǎn)品，屬于二次能源。目前鋼廠富余的高爐煤氣大都利用常規(guī)鍋爐或燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（CCPP）達(dá)到節(jié)能減排的目的。近年來，燃用高爐煤氣的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)依靠其啟停方便、效率高以及用水量少等優(yōu)點(diǎn)，在鋼廠得到越來越多的應(yīng)用，并為企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[1,2,3,4]。

三菱作為全球主要的燃?xì)廨啓C(jī)生產(chǎn)廠商，一直努力在中國市場(chǎng)推廣其世界領(lǐng)先的高爐煤氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用與普及，為廣大鋼鐵用戶變廢為寶，改善環(huán)境，節(jié)能降耗，用有限的資源創(chuàng)造出顯著的效益，為鋼廠實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展起到了積極的作用。

2.三菱BFG燃機(jī)在國內(nèi)的應(yīng)用

2.1產(chǎn)品系列與業(yè)績

三菱BFG燃機(jī)發(fā)展至今共形成四種型號(hào)機(jī)組，分別為50MW級(jí)別M251S型，150MW級(jí)別M701SDA型，180MW級(jí)別M701SLDA型和300MW級(jí)別M701SF型。

M251S燃機(jī)的特點(diǎn)是啟停方便，靈活機(jī)動(dòng)，聯(lián)合循環(huán)熱效率38%。由于燃用煤氣熱值2890 Nm3/h-wet~3770Nm3/h-wet，機(jī)組起動(dòng)到達(dá)額定轉(zhuǎn)速后，可根據(jù)BFG熱值、N2和COG量，選擇最佳運(yùn)行熱值。由于運(yùn)行熱值低，高爐煤氣難以著火，升速中需要COG或輕油值班穩(wěn)焰，在并網(wǎng)后可實(shí)現(xiàn)零COG值班運(yùn)行。

M701SDA燃機(jī)具有高可靠性、高效率和高自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，燃用煤氣熱值3100~4396Nm3/h-dry，聯(lián)合循環(huán)熱效率45%。也可實(shí)現(xiàn)純燒BFG發(fā)電，但由于空壓機(jī)和煤壓機(jī)通流限制，純燒BFG時(shí)出力和效率將所有下降。

M701SLDA燃機(jī)是在M701SDA基礎(chǔ)上專門針對(duì)純燒高爐煤氣研發(fā)的新機(jī)型，聯(lián)合循環(huán)熱效率46%，在純燒BFG時(shí)仍可以達(dá)到180MW滿負(fù)荷出力和高效率。M701SF燃機(jī)是世界上最大容量的燃用BFG機(jī)組，燃用煤氣熱值與M701SDA相當(dāng)，聯(lián)合循環(huán)熱效率50%以上，可消耗鋼廠大量富余的BFG和COG。三菱重工憑借成熟的生產(chǎn)制造技術(shù)和先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，其BFG燃機(jī)運(yùn)行可靠和技術(shù)領(lǐng)先，在全球占有約64%的市場(chǎng)份額，遙遙領(lǐng)先其他的燃機(jī)制造商。從2006年三菱重工第一臺(tái)M251S BFG燃機(jī)進(jìn)入中國市場(chǎng)至今，中國國內(nèi)已有25臺(tái)套三菱BFG燃機(jī)投入商業(yè)運(yùn)行或在建。其中M251S燃機(jī)17套，M701SDA燃機(jī)7套，M701SF燃機(jī)1套。憑借其高可靠性和高效率，三菱BFG機(jī)組為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，多家鋼企在投運(yùn)三菱BFG燃機(jī)后又陸續(xù)增設(shè)了新機(jī)組，如漣鋼二期、太鋼二期、遷鋼二期和包鋼新體系項(xiàng)目。截止2013年1月，三菱BFG燃機(jī)在國內(nèi)市場(chǎng)的份額已遠(yuǎn)超其他燃機(jī)制造商。

2.2結(jié)構(gòu)與技術(shù)特點(diǎn)

三菱BFG聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組（CCPP）包括煤氣壓縮機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、余熱鍋爐、煤氣冷卻器以及必要的機(jī)械、電氣輔助設(shè)備，相關(guān)儀表和控制系統(tǒng)。其中M251S型CCPP采用雙軸布置，燃?xì)廨啓C(jī)、發(fā)電機(jī)和煤氣壓縮機(jī)通過齒輪系統(tǒng)相互耦合。煤氣壓縮機(jī)通過增速齒輪與燃?xì)廨啓C(jī)相連。蒸汽輪機(jī)與其發(fā)電機(jī)連接，單獨(dú)布置。M251S型CCPP采用雙軸布置，布置靈活，啟?？焖?，適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)電網(wǎng)要求低，適合已有煤氣鍋爐的改造。

M701SDA、M701SLDA和M701SF型CCPP采用單軸布置。燃?xì)廨啓C(jī)、發(fā)電機(jī)、蒸汽輪機(jī)和煤氣壓縮機(jī)連接在一根軸上，通過蒸汽輪機(jī)起動(dòng)，負(fù)荷調(diào)節(jié)靈活，可實(shí)現(xiàn)純燒BFG運(yùn)行。M701 BFG機(jī)組采用單軸布置，占地小，效率高，工藝系統(tǒng)簡潔；燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)、余熱鍋爐及配套輔機(jī)控制系統(tǒng)采用一體化設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)一鍵啟停，可靠性高。

表1 三菱高爐煤氣機(jī)組國內(nèi)運(yùn)行業(yè)績表 （截止2013年1月）

2.3運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益

依托于先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和豐富的生產(chǎn)制造經(jīng)驗(yàn)，三菱BFG燃機(jī)投入商業(yè)運(yùn)行后運(yùn)行可靠性高，尤其M701型機(jī)組。對(duì)國內(nèi)五臺(tái)M701SDA機(jī)組從2009年到2012年的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)年平均運(yùn)行率保持在88.3%以上。其中，由于三菱設(shè)備原因?qū)е碌耐C(jī)或跳機(jī)只占0.5%，也就是說不考慮用戶原因和定期檢修因素，機(jī)組的年運(yùn)行率高達(dá)99.5%。隨著用戶操作維護(hù)水平的不斷提高和定期檢修周期的延長，三菱BFG機(jī)組的年運(yùn)行率可以得到進(jìn)一步提高。

安全、高效和可靠的運(yùn)行是創(chuàng)造良好經(jīng)濟(jì)效益的前提條件。在沒有檢修的年份，M701SDA機(jī)組年平均運(yùn)行時(shí)間在8500小時(shí)以上。如果有定期檢修和煤氣不足的情況，運(yùn)行時(shí)間也在7500小時(shí)-8000小時(shí)。正是由于年運(yùn)行時(shí)間的充分保證，三菱BFG機(jī)組為用戶創(chuàng)造了客觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。M701SDA機(jī)組年平均發(fā)電量在12億度左右，定期檢修年份的發(fā)電量也在10億-11億度之間。

2.4三菱服務(wù)支持

經(jīng)過多年的發(fā)展，三菱BFG燃機(jī)在國內(nèi)已形成了較為完善的服務(wù)支撐體系，為廣大用戶的機(jī)組高效、安全、穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。為了進(jìn)一步降低設(shè)備造價(jià)，三菱在國內(nèi)與杭汽和東汽確立了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，授權(quán)杭汽生產(chǎn)M251S，和東汽進(jìn)行M701SDA BFG燃機(jī)的制造合作，以提高設(shè)備及輔機(jī)的國產(chǎn)化率，降低投資成本。

三菱還在國內(nèi)成立了南京天菱能源技術(shù)服務(wù)公司、南京（三菱）燃機(jī)服務(wù)公司）以及三菱燃機(jī)廣州公司三家子公司，為BFG燃機(jī)在國內(nèi)的新項(xiàng)目咨詢、交流、銷售、設(shè)計(jì)、建設(shè)、調(diào)試以及售后服務(wù)提供強(qiáng)有力的技術(shù)服務(wù)和支撐。

近年來，三菱不僅致力于BFG燃機(jī)的支撐服務(wù)體系的完善和技術(shù)升級(jí)，也在努力通過以下4方面降低BFG燃機(jī)的維修成本，并取得了較好的效果。

（1）機(jī)組大修周期延長。通過評(píng)估機(jī)組運(yùn)行狀況，適當(dāng)延長大修周期，降低維護(hù)成本；（2）補(bǔ)修費(fèi)用降低。通過升級(jí)工藝，降低主要部件的修補(bǔ)費(fèi)用；（3）高溫?zé)岵考勖娱L。通過升級(jí)工藝和材料，延長高溫?zé)岵考氖褂脡勖唬?）現(xiàn)地采購。包括消耗品國產(chǎn)化、檢修TA國產(chǎn)化、煤壓機(jī)和高溫?zé)岵考鴥?nèi)維修。

3.結(jié)論

根據(jù)對(duì)現(xiàn)有投入商業(yè)運(yùn)行機(jī)組的情況進(jìn)行評(píng)估，可以看到三菱高爐煤氣燃機(jī)依托于三菱完善的服務(wù)支持體系和成熟的技術(shù)特點(diǎn)，近年來在中國市場(chǎng)上得到應(yīng)用與普及，為廣大用戶創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1] 婁馬寶. 低熱值氣體燃料（包括高爐煤氣）的利用[J]. 燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù), 2000, 13(3): 16–18.

[2] 劉文和, 楊若儀. 低熱值煤氣燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電在鋼鐵廠的應(yīng)用[J].燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù), 2004, 17(1): 21-25.

[3] 彭華玉, 楊定斌. 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電在漣鋼的應(yīng)用及效果[J]. 金屬材料與冶金工程, 2009, 37(1): 46-49.

[4] 李通, 王琴. 馬鋼新區(qū)電廠燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組概況[J]. ANHUI METALURGY, 2006, 2: 6-9.