三菱高炉煤气燃机在中国市场的应用与普及

2013-01-29雍一正穆克进

中国钢铁业 2013年5期

雍一正穆克进

1.引言

高炉煤气（BFG）为低热值气体燃料，热值一般在3400kJ/Nm3左右，是钢铁企业高炉炼铁工艺的副产品，属于二次能源。目前钢厂富余的高炉煤气大都利用常规锅炉或燃气-蒸汽联合循环发电（CCPP）达到节能减排的目的。近年来，燃用高炉煤气的联合循环发电技术依靠其启停方便、效率高以及用水量少等优点，在钢厂得到越来越多的应用，并为企业带来了良好的经济效益和社会效益[1,2,3,4]。

三菱作为全球主要的燃气轮机生产厂商，一直努力在中国市场推广其世界领先的高炉煤气联合循环发电技术的应用与普及，为广大钢铁用户变废为宝，改善环境，节能降耗，用有限的资源创造出显著的效益，为钢厂实现可持续发展起到了积极的作用。

2.三菱BFG燃机在国内的应用

2.1产品系列与业绩

三菱BFG燃机发展至今共形成四种型号机组，分别为50MW级别M251S型，150MW级别M701SDA型，180MW级别M701SLDA型和300MW级别M701SF型。

M251S燃机的特点是启停方便，灵活机动，联合循环热效率38%。由于燃用煤气热值2890 Nm3/h-wet~3770Nm3/h-wet，机组起动到达额定转速后，可根据BFG热值、N2和COG量，选择最佳运行热值。由于运行热值低，高炉煤气难以着火，升速中需要COG或轻油值班稳焰，在并网后可实现零COG值班运行。

M701SDA燃机具有高可靠性、高效率和高自动化等优点，燃用煤气热值3100~4396Nm3/h-dry，联合循环热效率45%。也可实现纯烧BFG发电，但由于空压机和煤压机通流限制，纯烧BFG时出力和效率将所有下降。

M701SLDA燃机是在M701SDA基础上专门针对纯烧高炉煤气研发的新机型，联合循环热效率46%，在纯烧BFG时仍可以达到180MW满负荷出力和高效率。M701SF燃机是世界上最大容量的燃用BFG机组，燃用煤气热值与M701SDA相当，联合循环热效率50%以上，可消耗钢厂大量富余的BFG和COG。三菱重工凭借成熟的生产制造技术和先进的设计理念，其BFG燃机运行可靠和技术领先，在全球占有约64%的市场份额，遥遥领先其他的燃机制造商。从2006年三菱重工第一台M251S BFG燃机进入中国市场至今，中国国内已有25台套三菱BFG燃机投入商业运行或在建。其中M251S燃机17套，M701SDA燃机7套，M701SF燃机1套。凭借其高可靠性和高效率，三菱BFG机组为企业创造了良好的经济效益和社会效益，多家钢企在投运三菱BFG燃机后又陆续增设了新机组，如涟钢二期、太钢二期、迁钢二期和包钢新体系项目。截止2013年1月，三菱BFG燃机在国内市场的份额已远超其他燃机制造商。

2.2结构与技术特点

三菱BFG联合循环发电机组（CCPP）包括煤气压缩机、燃气轮机、蒸汽轮机、发电机、余热锅炉、煤气冷却器以及必要的机械、电气辅助设备，相关仪表和控制系统。其中M251S型CCPP采用双轴布置，燃气轮机、发电机和煤气压缩机通过齿轮系统相互耦合。煤气压缩机通过增速齿轮与燃气轮机相连。蒸汽轮机与其发电机连接，单独布置。M251S型CCPP采用双轴布置，布置灵活，启停快速，适应性强，对电网要求低，适合已有煤气锅炉的改造。

M701SDA、M701SLDA和M701SF型CCPP采用单轴布置。燃气轮机、发电机、蒸汽轮机和煤气压缩机连接在一根轴上，通过蒸汽轮机起动，负荷调节灵活，可实现纯烧BFG运行。M701 BFG机组采用单轴布置，占地小，效率高，工艺系统简洁；燃气轮机发电机、余热锅炉及配套辅机控制系统采用一体化设计，可实现一键启停，可靠性高。

表1 三菱高炉煤气机组国内运行业绩表（截止2013年1月）

2.3运行经济效益

依托于先进的设计理念和丰富的生产制造经验，三菱BFG燃机投入商业运行后运行可靠性高，尤其M701型机组。对国内五台M701SDA机组从2009年到2012年的运行时间进行了统计分析，发现年平均运行率保持在88.3%以上。其中，由于三菱设备原因导致的停机或跳机只占0.5%，也就是说不考虑用户原因和定期检修因素，机组的年运行率高达99.5%。随着用户操作维护水平的不断提高和定期检修周期的延长，三菱BFG机组的年运行率可以得到进一步提高。

安全、高效和可靠的运行是创造良好经济效益的前提条件。在没有检修的年份，M701SDA机组年平均运行时间在8500小时以上。如果有定期检修和煤气不足的情况，运行时间也在7500小时-8000小时。正是由于年运行时间的充分保证，三菱BFG机组为用户创造了客观的经济效益和社会效益。M701SDA机组年平均发电量在12亿度左右，定期检修年份的发电量也在10亿-11亿度之间。