彬長低熱值煤660MW超超臨界CFB示范項目

[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型的重要戰略選擇。陜西彬長發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（循環流化床）鍋爐發電機組發展趨勢，以實現“超超臨界、超低排放、超低能耗”為目標，聯合中科院、電規總院、清華大學、哈鍋廠等16家單位，成功研制了擁有獨立知識產權的世界首臺660MW超超臨界CFB發電機組，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發電技術、裝備制造保持國際領先地位。

[關鍵詞]低熱值煤潔凈化利用；CFB鍋爐機組；超超臨界發電技術

一、公司及項目簡介

國家能源集團陜西彬長發電有限公司（簡稱“彬長發電公司”）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《陜西省低熱值煤發電“十二五”規劃》以及陜西省批復的《咸陽市煤矸石資源綜合利用發電專項規劃》的電源項目之一，并列入《陜西省“十三五”電力發展規劃》。該項目的實施有利于低熱值煤潔凈化利用，實現煤炭分級綜合高效利用；有利于保持我國CFB發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，彬長發電公司以實現“超超臨界、超低排放、超低能耗”為目標，聯合中科院、電規總院、清華大學、哈鍋廠等16家單位，共同研究開發了擁有獨立知識產權的世界首臺660MW高效超超臨界CFB簡約節能M型鍋爐，創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、國內首臺超超臨界無除氧器、國內首例無前置泵熱力系統、國內首例大功率輔機設備應用繞組永磁調速等多項國際、國內領先的科研成果和技術，促進了我國制造業核心競爭力提升，推動了我國煤電產業高效清潔可持續發展。

項目將于2024年11月機組正式投產，以330kV線路與電網連接，并承擔系統的基本負荷，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揮煤炭兜底保障作用，促進能源綠色低碳轉型，發展新質生產力具有重要意義。

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。數據顯示，我國每年產生可用于發電的煤矸石、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勢，是煤電行業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，進行系統謀劃和總體部署。

國家發展改革委、國家能源局在制定《電力發展“十三五”規劃（2016—2020年）》時明確提出“加快煤電結構優化和轉型升級，鼓勵煤電聯營，促進煤電高效、清潔、可持續發展”“因地制宜規劃建設熱電聯產和低熱值煤發電項目”“推進自主知識產權的600MW級超超臨界CFB發電技術示范”。

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鍋爐發電機組，還擁有了成熟的600MW級及以下容量的CFB發電技術，并積累了大量的建設與運行經驗。

然而，隨著國家關于煤電節能、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CFB發電機組，助推煤電產業實現高效清潔可持續發展。

三、主要目標

2022年，為了提高CFB發電機組的經濟性和節能減排效果，彬長發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鍋爐參數上實現高效超超臨界（29.4MPa/605℃/623℃）。

（二）超低排放方面

創新采用以爐內脫硫、脫硝為主的低能耗、低成本、高效超低排放技術路線，設計煤質煙塵排放濃度為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，進一步提高發電效率，并應用低輔機能耗的循環流化床技術以降低廠用電率。采用的節能技術包括：九級回熱系統、汽機冷端優化、增加#3高加前置蒸汽冷卻器和優化設備選型和管道布置等。

最終實現汽輪機熱耗率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）套重大技術裝備推廣應用指導目錄，同類型機組參數和容量均居世界第一。

項目分兩期規劃建設兩臺660MW循環流化床火力發電機組，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權、具有“超高參數、超低排放、超低能耗”的高效節能機組。

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

已經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中區域唯一納入國家規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。

兩臺機組投產后，預計年發電量可達57.72億度，能有效緩解關中地區電力供應緊張局勢；可實現年營業收入20億元，上繳利稅約2億元，能帶動當地就業約800人；供熱能力可達860MW，是瑤池電廠關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的工業用汽及采暖需求；每年可清潔轉化礦區煤泥、煤矸石等工業廢棄物約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大量煤泥、煤矸石堆存、礦井水外排造成的土地占用和環境污染問題，真正實現出煤不見煤、矸石全轉化、瓦斯全利用、水質全達標，讓百里礦區山更青水更秀景更美，為生態文明建設、“一帶一路”倡議實施提供重要的技術支撐和產業保障。

五、主要創新點

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

（二）本項目采用以爐內脫硝為主的低能耗、低成本、高效超低排放技術路線，在目前國內環保政策日益嚴苛的情況下具有較高的推廣價值。現有的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，通過技術創新手段，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，就能夠實現50mg/m3超低排放。

（三）本項目采用低輔機能耗的循環流化床技術，結合目前CFB鍋爐運行經驗，聯合主機廠對高效超超臨界參數CFB鍋爐主要輔機選型進行優化，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CFB鍋爐機組的建設具有積極推動作用。

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

（五）空冷機組的節能降耗。在晉陜蒙寧甘等低熱值煤集中的省區，水資源比較匱乏，多數采用空冷機組。針對空冷機組存在的廠用電率較高等問題，本項目采用多項節能減排技術，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）經濟成效分析

1.經濟效益分析

項目投資合理，符合國家有關規定，經濟效益指標比較理想。

電廠靜態投資321210萬元，單位投資4867元/kW；動態投資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4100h、標煤價（含稅）373.58元/t測算，項目資本金內部收益率為12.42%、資本金凈利潤率15.85%，大于當下銀行貸款利率，財務凈現值均大于零。

2.行業影響分析

本項目能夠改善電網結構，提高供電可靠性和系統穩定水平，對于保證區域電量平衡至關重要。同時，能夠有力推動煤炭行業煤礦開采和煤矸石、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、高產值的原則，同時充分考慮到環保治理，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，項目建成后會產生如下幾個方面的社會影響。

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

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4000h計），還可為現役CFB機組節能降耗改造提供技術支撐，助力低碳節約型社會建設。

（2）實現每年140萬噸低熱值煤清潔高效轉化，減少傳統堆放占地，美化環境

通過推廣應用，可實現數億噸矸石、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，改善能源結構，提高低熱值燃料的能源利用率，實現低熱值煤的大規模清潔高效利用提供示范模板，能夠有效解決全國范圍內煤炭礦區的煤泥、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，實現與生態環境和諧發展。

（3）增加地方稅收、就業，有力支持革命老區全面振興和困難地區發展

通過示范項目的研發、建設，一方面可以增加地方的稅收，為當地提供就業崗位。項目投產后，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崗位約265個。另一方面可以推動彬長礦區煤炭利用方式變革，提高煤炭就地轉化水平，增強貧困地區內生發展動力，幫助彬州市走出一條生態環境良好、能源資源集約開發、人民生活富裕的科學發展之路。

（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

本項目通過研發攻關，產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，推動了CFB燃燒技術進步，提升了燃燒裝備技術水平。

同時，在前沿理論、設計制造技術、項目技術、運行技術上持續積蓄和提升能力，形成完整自主知識產權的超超臨界CFB技術體系，并培養出一大批科研技術人才，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，可以改善區域基礎設施和電力供應現狀，并能夠帶動當地加工制造業、運輸業、服務業等產業的發展，增強區域經濟實力。

項目660MW機組為高參數大容量的空冷機組，可節水、節能、降耗，符合科學發展觀；電廠生產生活區、道路等相關設施周邊的綠化美化及水保設施的建成，可為電廠員工和當地居民提供了一個良好的生產生活環境。

3.社會風險及對策分析

本項目不可避免地會產生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地群眾的生產生活帶來不利的影響；機組運營后，也會對周邊環境造成一定的影響。

在項目建設和運營中，通過合理縮短建設工期，優化調整施工作業時間，使用先進機械設備，采用環保材料，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 統籌/蘇曉