[摘 要]“雙碳”目標下，煤炭清潔高效利用成為我國能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要戰(zhàn)略選擇。陜西彬長發(fā)電有限公司針對低熱值煤長期存在潔凈化利用占比不高的痛點，緊盯CFB（循環(huán)流化床）鍋爐發(fā)電機組發(fā)展趨勢，以實現(xiàn)“超超臨界、超低排放、超低能耗”為目標，聯(lián)合中科院、電規(guī)總院、清華大學、哈鍋廠等16家單位，成功研制了擁有獨立知識產(chǎn)權(quán)的世界首臺660MW超超臨界CFB發(fā)電機組，在有效提高低熱值煤資源清潔高效利用水平的同時，示范引領我國CFB發(fā)電技術(shù)、裝備制造保持國際領先地位。

[關(guān)鍵詞]低熱值煤潔凈化利用；CFB鍋爐機組；超超臨界發(fā)電技術(shù)

一、公司及項目簡介

國家能源集團陜西彬長發(fā)電有限公司（簡稱“彬長發(fā)電公司”）成立于2012年6月，注冊資本金6.6億元，是國家能源集團國源電力有限公司與陜西彬長礦業(yè)集團有限公司合作投資彬長煤電一體化項目、按照51%∶49%股權(quán)比例出資組建的電源項目公司，主要負責彬長低熱值煤660MW超超臨界CFB示范項目建設。（如圖1所示）

作為國家能源局電力示范項目之一，彬長低熱值煤660MW超超臨界CFB示范項目是《陜西省低熱值煤發(fā)電“十二五”規(guī)劃》以及陜西省批復的《咸陽市煤矸石資源綜合利用發(fā)電專項規(guī)劃》的電源項目之一，并列入《陜西省“十三五”電力發(fā)展規(guī)劃》。該項目的實施有利于低熱值煤潔凈化利用，實現(xiàn)煤炭分級綜合高效利用；有利于保持我國CFB發(fā)電及設備制造國際領先地位。

自2022年2月項目開工建設以來，彬長發(fā)電公司以實現(xiàn)“超超臨界、超低排放、超低能耗”為目標，聯(lián)合中科院、電規(guī)總院、清華大學、哈鍋廠等16家單位，共同研究開發(fā)了擁有獨立知識產(chǎn)權(quán)的世界首臺660MW高效超超臨界CFB簡約節(jié)能M型鍋爐，創(chuàng)造了世界首例半干法脫硫除塵大灰斗一體化設計、世界直徑最大旋風分離器、國內(nèi)首臺超超臨界無除氧器、國內(nèi)首例無前置泵熱力系統(tǒng)、國內(nèi)首例大功率輔機設備應用繞組永磁調(diào)速等多項國際、國內(nèi)領先的科研成果和技術(shù)，促進了我國制造業(yè)核心競爭力提升，推動了我國煤電產(chǎn)業(yè)高效清潔可持續(xù)發(fā)展。

項目將于2024年11月機組正式投產(chǎn)，以330kV線路與電網(wǎng)連接，并承擔系統(tǒng)的基本負荷，年利用小時可達5000小時。

二、實施背景

“雙碳”目標下，煤炭清潔高效利用對于充分發(fā)揮煤炭兜底保障作用，促進能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力具有重要意義。

然而，作為煤炭清潔高效利用的重要組成部分，低熱值煤長期存在潔凈化利用占比不高的問題。數(shù)據(jù)顯示，我國每年產(chǎn)生可用于發(fā)電的煤矸石、煤泥等低熱值煤在3億噸以上，而已建成的低熱值煤發(fā)電機組每年僅可消耗低熱值煤1億多噸。

CFB鍋爐具有燃料適應性廣、燃燒低熱值煤效率高的優(yōu)勢，是煤電行業(yè)公認的低熱值煤潔凈燃燒的重要爐型。因此，“十三五”以來，我國將加快CFB鍋爐發(fā)電機組建設作為推進低熱值煤潔凈化利用的重要舉措，進行系統(tǒng)謀劃和總體部署。

國家發(fā)展改革委、國家能源局在制定《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃（2016—2020年）》時明確提出“加快煤電結(jié)構(gòu)優(yōu)化和轉(zhuǎn)型升級，鼓勵煤電聯(lián)營，促進煤電高效、清潔、可持續(xù)發(fā)展”“因地制宜規(guī)劃建設熱電聯(lián)產(chǎn)和低熱值煤發(fā)電項目”“推進自主知識產(chǎn)權(quán)的600MW級超超臨界CFB發(fā)電技術(shù)示范”。

進入“十四五”，我國低熱值煤潔凈化利用取得了顯著成效，不僅批量建設了350MW超臨界CFB鍋爐發(fā)電機組，還擁有了成熟的600MW級及以下容量的CFB發(fā)電技術(shù)，并積累了大量的建設與運行經(jīng)驗。

然而，隨著國家關(guān)于煤電節(jié)能、降耗、減排的要求越來越嚴，低熱值煤潔凈化利用的標準越來越高，亟須研制、建設大容量高參數(shù)CFB發(fā)電機組，助推煤電產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)高效清潔可持續(xù)發(fā)展。

三、主要目標

2022年，為了提高CFB發(fā)電機組的經(jīng)濟性和節(jié)能減排效果，彬長發(fā)電公司開始低熱值煤660MW超超臨界CFB示范項目建設。示范目標如下：

（一）超超臨界方面

在CFB鍋爐參數(shù)上實現(xiàn)高效超超臨界（29.4MPa/605℃/623℃）。

（二）超低排放方面

創(chuàng)新采用以爐內(nèi)脫硫、脫硝為主的低能耗、低成本、高效超低排放技術(shù)路線，設計煤質(zhì)煙塵排放濃度為5mg/Nm3，SO2最終排放濃度為35mg/Nm3，NOx最終排放濃度為50mg/Nm3。

（三）超低能耗方面

采用高效超超臨界參數(shù)，進一步提高發(fā)電效率，并應用低輔機能耗的循環(huán)流化床技術(shù)以降低廠用電率。采用的節(jié)能技術(shù)包括：九級回熱系統(tǒng)、汽機冷端優(yōu)化、增加#3高加前置蒸汽冷卻器和優(yōu)化設備選型和管道布置等。

最終實現(xiàn)汽輪機熱耗率7457kJ/kW·h、鍋爐效率93.5%、廠用電率5.16%，供電標準煤耗287.58g/kW·h，發(fā)電廠熱效率44.69%。

四、實施過程

2004年，彬長低熱值煤660MW超超臨界CFB示范項目正式啟動調(diào)研論證工作。

2012年，科技部和國家能源局批復項目為“科技”和“電力”雙示范項目，進入國家首（臺）套重大技術(shù)裝備推廣應用指導目錄，同類型機組參數(shù)和容量均居世界第一。

項目分兩期規(guī)劃建設兩臺660MW循環(huán)流化床火力發(fā)電機組，總投資62億元。項目一期（1號機組）與配套的彬長文家坡煤礦共同形成煤電一體化，符合國家煤電一體化政策。

項目一期于2019年7月完成核準、2022年2月開工建設。批復概算總投資33.49億元，三大主機采用哈爾濱電氣集團擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)、具有“超高參數(shù)、超低排放、超低能耗”的高效節(jié)能機組。

2024年5月10日，項目完成電網(wǎng)返送電，7月17日機組整套啟動，7月20日實現(xiàn)首次并網(wǎng)。

已經(jīng)啟動的彬長低熱值煤660MW超超臨界CFB示范項目二期是近五年來關(guān)中區(qū)域唯一納入國家規(guī)劃新增布局的煤電項目，同時被列為陜西省“十四五”重點建設項目和咸陽市2023年、2024年重點建設項目。

兩臺機組投產(chǎn)后，預計年發(fā)電量可達57.72億度，能有效緩解關(guān)中地區(qū)電力供應緊張局勢；可實現(xiàn)年營業(yè)收入20億元，上繳利稅約2億元，能帶動當?shù)鼐蜆I(yè)約800人；供熱能力可達860MW，是瑤池電廠關(guān)停后彬州市的唯一熱源，滿足彬州市近遠期采暖保障和彬州市新民高端能化園區(qū)的工業(yè)用汽及采暖需求；每年可清潔轉(zhuǎn)化礦區(qū)煤泥、煤矸石等工業(yè)廢棄物約241萬噸，消納文家坡礦井疏干水約200萬噸，有效解決彬長旬礦區(qū)大量煤泥、煤矸石堆存、礦井水外排造成的土地占用和環(huán)境污染問題，真正實現(xiàn)出煤不見煤、矸石全轉(zhuǎn)化、瓦斯全利用、水質(zhì)全達標，讓百里礦區(qū)山更青水更秀景更美，為生態(tài)文明建設、“一帶一路”倡議實施提供重要的技術(shù)支撐和產(chǎn)業(yè)保障。

五、主要創(chuàng)新點

（一）本項目發(fā)電機組采用高效超超臨界CFB參數(shù)（鍋爐出口蒸汽參數(shù)29.4MPa/ 605℃/623℃），較目前采用的超臨界發(fā)電機組效率更高、煤耗更低，更符合國家節(jié)能減排的產(chǎn)業(yè)政策，對于CFB發(fā)電技術(shù)的升級具有重要指導意義。

（二）本項目采用以爐內(nèi)脫硝為主的低能耗、低成本、高效超低排放技術(shù)路線，在目前國內(nèi)環(huán)保政策日益嚴苛的情況下具有較高的推廣價值?，F(xiàn)有的CFB機組運行和理論研究證明，在660MW超超臨界CFB鍋爐燃燒過程中，通過技術(shù)創(chuàng)新手段，可將NOX原始排放濃度大幅度降低，甚至在爐外不加或只加裝SNCR脫硝裝置，就能夠?qū)崿F(xiàn)50mg/m3超低排放。

（三）本項目采用低輔機能耗的循環(huán)流化床技術(shù)，結(jié)合目前CFB鍋爐運行經(jīng)驗，聯(lián)合主機廠對高效超超臨界參數(shù)CFB鍋爐主要輔機選型進行優(yōu)化，可有效降低廠用電率，使CFB鍋爐機組的廠用電率接近同等級煤粉爐的水平，對國內(nèi)CFB鍋爐機組的建設具有積極推動作用。

（四）本項目可實現(xiàn)低熱值煤就地轉(zhuǎn)化潔凈化利用。我國煤炭作為基礎能源的地位在很長一段時間內(nèi)將保持不變，煤炭供過于求的現(xiàn)狀在短期內(nèi)也不會改變，而用戶對煤炭的質(zhì)量要求在不斷提高。隨著國家煤炭洗選率的逐步提高，礦區(qū)將產(chǎn)生大量低熱值矸石、煤泥等，低熱值煤綜合利用發(fā)電是實現(xiàn)低熱值煤就地轉(zhuǎn)化的最佳途徑。彬長礦區(qū)位于國家14個大型煤炭基地中心，在本地區(qū)建設660MW超超臨界CFB示范項目能夠真正發(fā)揮示范效應，有利于低熱值煤潔凈化利用技術(shù)的推廣及應用。

（五）空冷機組的節(jié)能降耗。在晉陜蒙寧甘等低熱值煤集中的省區(qū)，水資源比較匱乏，多數(shù)采用空冷機組。針對空冷機組存在的廠用電率較高等問題，本項目采用多項節(jié)能減排技術(shù)，有效降低廠用電率及煤耗，具有較高的示范作用。

六、成效分析

（一）經(jīng)濟成效分析

1.經(jīng)濟效益分析

項目投資合理，符合國家有關(guān)規(guī)定，經(jīng)濟效益指標比較理想。

電廠靜態(tài)投資321210萬元，單位投資4867元/kW；動態(tài)投資336125萬元，單位投資5093元/kW，建設期貸款利息14915萬元。

按年利用小時數(shù)4100h、標煤價（含稅）373.58元/t測算，項目資本金內(nèi)部收益率為12.42%、資本金凈利潤率15.85%，大于當下銀行貸款利率，財務凈現(xiàn)值均大于零。

2.行業(yè)影響分析

本項目能夠改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高供電可靠性和系統(tǒng)穩(wěn)定水平，對于保證區(qū)域電量平衡至關(guān)重要。同時，能夠有力推動煤炭行業(yè)煤礦開采和煤矸石、煤泥的綜合利用。

整個項目年耗煤量約190.9萬噸，其中末原煤76.4萬噸、矸石66.8萬噸、煤泥47.7萬噸。

（二）社會影響分析

1.社會影響效果分析

本項目建設實施過程中，工藝設計、設備選型均本著低污染、低能耗、高產(chǎn)值的原則，同時充分考慮到環(huán)保治理，同步建設脫硫、脫硝裝置和廢污水處理設施，最大限度減少SO2、煙塵和NOX等空氣污染物的排放量，使污染物排放符合國家和地方排放標準及總量控制要求。從社會效益角度看，項目建成后會產(chǎn)生如下幾個方面的社會影響。

（1）降低CFB發(fā)電整體能耗水平，有效減少二氧化碳排放，促進低碳節(jié)約型社會建設

與超臨界CFB機組相比，660MW超超臨界CFB機組可提高電廠熱效率1%～2%，降低供電煤耗10g/kWh以上。

通過示范推廣，能有效降低CFB機組能耗水平。一臺超超臨界機組每年可減少碳排放量約7萬噸（按機組年利用小時數(shù)4000h計），還可為現(xiàn)役CFB機組節(jié)能降耗改造提供技術(shù)支撐，助力低碳節(jié)約型社會建設。

（2）實現(xiàn)每年140萬噸低熱值煤清潔高效轉(zhuǎn)化，減少傳統(tǒng)堆放占地，美化環(huán)境

通過推廣應用，可實現(xiàn)數(shù)億噸矸石、煤泥等低熱值煤的清潔高效利用，為我國加大煤炭入選比例，改善能源結(jié)構(gòu)，提高低熱值燃料的能源利用率，實現(xiàn)低熱值煤的大規(guī)模清潔高效利用提供示范模板，能夠有效解決全國范圍內(nèi)煤炭礦區(qū)的煤泥、矸石堆積難題，減少低熱值煤摻入精煤運輸過程中的污染，促進煤炭清潔高效利用，實現(xiàn)與生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展。

（3）增加地方稅收、就業(yè)，有力支持革命老區(qū)全面振興和困難地區(qū)發(fā)展

通過示范項目的研發(fā)、建設，一方面可以增加地方的稅收，為當?shù)靥峁┚蜆I(yè)崗位。項目投產(chǎn)后，按機組年利用小時4100h計算，每年可貢獻近76807萬元的GDP和8783萬元的稅金（包括售電銷售稅金5268萬元、售電城建稅及教育附加545萬元和所得稅2970萬元），是地方稅收和政府財政收入的重要增長點；同時可新增各類就業(yè)崗位約265個。另一方面可以推動彬長礦區(qū)煤炭利用方式變革，提高煤炭就地轉(zhuǎn)化水平，增強貧困地區(qū)內(nèi)生發(fā)展動力，幫助彬州市走出一條生態(tài)環(huán)境良好、能源資源集約開發(fā)、人民生活富裕的科學發(fā)展之路。

（4）提升超超臨界CFB設計制造能力和國際競爭力，為“中國制造2025”和共建“一帶一路”作出貢獻

本項目通過研發(fā)攻關(guān)，產(chǎn)生一批重要的科技成果，形成了一大批高水平的論文和專利。特別是掌握了超超臨界CFB燃燒核心技術(shù)，推動了CFB燃燒技術(shù)進步，提升了燃燒裝備技術(shù)水平。

同時，在前沿理論、設計制造技術(shù)、項目技術(shù)、運行技術(shù)上持續(xù)積蓄和提升能力，形成完整自主知識產(chǎn)權(quán)的超超臨界CFB技術(shù)體系，并培養(yǎng)出一大批科研技術(shù)人才，為“中國制造2025”和共建“一帶一路”作出貢獻。

2.社會適應性分析

通過項目建設，可以改善區(qū)域基礎設施和電力供應現(xiàn)狀，并能夠帶動當?shù)丶庸ぶ圃鞓I(yè)、運輸業(yè)、服務業(yè)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，增強區(qū)域經(jīng)濟實力。

項目660MW機組為高參數(shù)大容量的空冷機組，可節(jié)水、節(jié)能、降耗，符合科學發(fā)展觀；電廠生產(chǎn)生活區(qū)、道路等相關(guān)設施周邊的綠化美化及水保設施的建成，可為電廠員工和當?shù)鼐用裉峁┝艘粋€良好的生產(chǎn)生活環(huán)境。

3.社會風險及對策分析

本項目不可避免地會產(chǎn)生SO2等空氣污染物和噪聲等，尤其是在項目建設期，施工噪聲、揚塵、用水和暫時性外來人口的增加等會對當?shù)厝罕姷纳a(chǎn)生活帶來不利的影響；機組運營后，也會對周邊環(huán)境造成一定的影響。

在項目建設和運營中，通過合理縮短建設工期，優(yōu)化調(diào)整施工作業(yè)時間，使用先進機械設備，采用環(huán)保材料，加強水土保持，對危險點源進行分級辨識和責任控制等，能夠最大限度降低負面影響。

編輯/溫碧琳 統(tǒng)籌/蘇曉