彬长低热值煤660MW超超临界CFB示范项目

[摘 要]“双碳”目标下，煤炭清洁高效利用成为我国能源绿色低碳转型的重要战略选择。陕西彬长发电有限公司针对低热值煤长期存在洁净化利用占比不高的痛点，紧盯CFB（循环流化床）锅炉发电机组发展趋势，以实现“超超临界、超低排放、超低能耗”为目标，联合中科院、电规总院、清华大学、哈锅厂等16家单位，成功研制了拥有独立知识产权的世界首台660MW超超临界CFB发电机组，在有效提高低热值煤资源清洁高效利用水平的同时，示范引领我国CFB发电技术、装备制造保持国际领先地位。

[关键词]低热值煤洁净化利用；CFB锅炉机组；超超临界发电技术

一、公司及项目简介

国家能源集团陕西彬长发电有限公司（简称“彬长发电公司”）成立于2012年6月，注册资本金6.6亿元，是国家能源集团国源电力有限公司与陕西彬长矿业集团有限公司合作投资彬长煤电一体化项目、按照51%∶49%股权比例出资组建的电源项目公司，主要负责彬长低热值煤660MW超超临界CFB示范项目建设。（如图1所示）

作为国家能源局电力示范项目之一，彬长低热值煤660MW超超临界CFB示范项目是《陕西省低热值煤发电“十二五”规划》以及陕西省批复的《咸阳市煤矸石资源综合利用发电专项规划》的电源项目之一，并列入《陕西省“十三五”电力发展规划》。该项目的实施有利于低热值煤洁净化利用，实现煤炭分级综合高效利用；有利于保持我国CFB发电及设备制造国际领先地位。

自2022年2月项目开工建设以来，彬长发电公司以实现“超超临界、超低排放、超低能耗”为目标，联合中科院、电规总院、清华大学、哈锅厂等16家单位，共同研究开发了拥有独立知识产权的世界首台660MW高效超超临界CFB简约节能M型锅炉，创造了世界首例半干法脱硫除尘大灰斗一体化设计、世界直径最大旋风分离器、国内首台超超临界无除氧器、国内首例无前置泵热力系统、国内首例大功率辅机设备应用绕组永磁调速等多项国际、国内领先的科研成果和技术，促进了我国制造业核心竞争力提升，推动了我国煤电产业高效清洁可持续发展。

项目将于2024年11月机组正式投产，以330kV线路与电网连接，并承担系统的基本负荷，年利用小时可达5000小时。

二、实施背景

“双碳”目标下，煤炭清洁高效利用对于充分发挥煤炭兜底保障作用，促进能源绿色低碳转型，发展新质生产力具有重要意义。

然而，作为煤炭清洁高效利用的重要组成部分，低热值煤长期存在洁净化利用占比不高的问题。数据显示，我国每年产生可用于发电的煤矸石、煤泥等低热值煤在3亿吨以上，而已建成的低热值煤发电机组每年仅可消耗低热值煤1亿多吨。

CFB锅炉具有燃料适应性广、燃烧低热值煤效率高的优势，是煤电行业公认的低热值煤洁净燃烧的重要炉型。因此，“十三五”以来，我国将加快CFB锅炉发电机组建设作为推进低热值煤洁净化利用的重要举措，进行系统谋划和总体部署。

国家发展改革委、国家能源局在制定《电力发展“十三五”规划（2016—2020年）》时明确提出“加快煤电结构优化和转型升级，鼓励煤电联营，促进煤电高效、清洁、可持续发展”“因地制宜规划建设热电联产和低热值煤发电项目”“推进自主知识产权的600MW级超超临界CFB发电技术示范”。

进入“十四五”，我国低热值煤洁净化利用取得了显著成效，不仅批量建设了350MW超临界CFB锅炉发电机组，还拥有了成熟的600MW级及以下容量的CFB发电技术，并积累了大量的建设与运行经验。

然而，随着国家关于煤电节能、降耗、减排的要求越来越严，低热值煤洁净化利用的标准越来越高，亟须研制、建设大容量高参数CFB发电机组，助推煤电产业实现高效清洁可持续发展。

三、主要目标

2022年，为了提高CFB发电机组的经济性和节能减排效果，彬长发电公司开始低热值煤660MW超超临界CFB示范项目建设。示范目标如下：

（一）超超临界方面

在CFB锅炉参数上实现高效超超临界（29.4MPa/605℃/623℃）。

（二）超低排放方面

创新采用以炉内脱硫、脱硝为主的低能耗、低成本、高效超低排放技术路线，设计煤质烟尘排放浓度为5mg/Nm3，SO2最终排放浓度为35mg/Nm3，NOx最终排放浓度为50mg/Nm3。

（三）超低能耗方面

采用高效超超临界参数，进一步提高发电效率，并应用低辅机能耗的循环流化床技术以降低厂用电率。采用的节能技术包括：九级回热系统、汽机冷端优化、增加#3高加前置蒸汽冷却器和优化设备选型和管道布置等。

最终实现汽轮机热耗率7457kJ/kW·h、锅炉效率93.5%、厂用电率5.16%，供电标准煤耗287.58g/kW·h，发电厂热效率44.69%。

四、实施过程

2004年，彬长低热值煤660MW超超临界CFB示范项目正式启动调研论证工作。

2012年，科技部和国家能源局批复项目为“科技”和“电力”双示范项目，进入国家首（台）套重大技术装备推广应用指导目录，同类型机组参数和容量均居世界第一。

图1 彬长低热值煤660MW超超临界CFB示范项目鸟瞰图

项目分两期规划建设两台660MW循环流化床火力发电机组，总投资62亿元。项目一期（1号机组）与配套的彬长文家坡煤矿共同形成煤电一体化，符合国家煤电一体化政策。

项目一期于2019年7月完成核准、2022年2月开工建设。批复概算总投资33.49亿元，三大主机采用哈尔滨电气集团拥有完全自主知识产权、具有“超高参数、超低排放、超低能耗”的高效节能机组。

2024年5月10日，项目完成电网返送电，7月17日机组整套启动，7月20日实现首次并网。

已经启动的彬长低热值煤660MW超超临界CFB示范项目二期是近五年来关中区域唯一纳入国家规划新增布局的煤电项目，同时被列为陕西省“十四五”重点建设项目和咸阳市2023年、2024年重点建设项目。

两台机组投产后，预计年发电量可达57.72亿度，能有效缓解关中地区电力供应紧张局势；可实现年营业收入20亿元，上缴利税约2亿元，能带动当地就业约800人；供热能力可达860MW，是瑶池电厂关停后彬州市的唯一热源，满足彬州市近远期采暖保障和彬州市新民高端能化园区的工业用汽及采暖需求；每年可清洁转化矿区煤泥、煤矸石等工业废弃物约241万吨，消纳文家坡矿井疏干水约200万吨，有效解决彬长旬矿区大量煤泥、煤矸石堆存、矿井水外排造成的土地占用和环境污染问题，真正实现出煤不见煤、矸石全转化、瓦斯全利用、水质全达标，让百里矿区山更青水更秀景更美，为生态文明建设、“一带一路”倡议实施提供重要的技术支撑和产业保障。

五、主要创新点

（一）本项目发电机组采用高效超超临界CFB参数（锅炉出口蒸汽参数29.4MPa/ 605℃/623℃），较目前采用的超临界发电机组效率更高、煤耗更低，更符合国家节能减排的产业政策，对于CFB发电技术的升级具有重要指导意义。

（二）本项目采用以炉内脱硝为主的低能耗、低成本、高效超低排放技术路线，在目前国内环保政策日益严苛的情况下具有较高的推广价值。现有的CFB机组运行和理论研究证明，在660MW超超临界CFB锅炉燃烧过程中，通过技术创新手段，可将NOX原始排放浓度大幅度降低，甚至在炉外不加或只加装SNCR脱硝装置，就能够实现50mg/m3超低排放。

（三）本项目采用低辅机能耗的循环流化床技术，结合目前CFB锅炉运行经验，联合主机厂对高效超超临界参数CFB锅炉主要辅机选型进行优化，可有效降低厂用电率，使CFB锅炉机组的厂用电率接近同等级煤粉炉的水平，对国内CFB锅炉机组的建设具有积极推动作用。

（四）本项目可实现低热值煤就地转化洁净化利用。我国煤炭作为基础能源的地位在很长一段时间内将保持不变，煤炭供过于求的现状在短期内也不会改变，而用户对煤炭的质量要求在不断提高。随着国家煤炭洗选率的逐步提高，矿区将产生大量低热值矸石、煤泥等，低热值煤综合利用发电是实现低热值煤就地转化的最佳途径。彬长矿区位于国家14个大型煤炭基地中心，在本地区建设660MW超超临界CFB示范项目能够真正发挥示范效应，有利于低热值煤洁净化利用技术的推广及应用。

（五）空冷机组的节能降耗。在晋陕蒙宁甘等低热值煤集中的省区，水资源比较匮乏，多数采用空冷机组。针对空冷机组存在的厂用电率较高等问题，本项目采用多项节能减排技术，有效降低厂用电率及煤耗，具有较高的示范作用。

六、成效分析

（一）经济成效分析

1.经济效益分析

项目投资合理，符合国家有关规定，经济效益指标比较理想。

电厂静态投资321210万元，单位投资4867元/kW；动态投资336125万元，单位投资5093元/kW，建设期贷款利息14915万元。

按年利用小时数4100h、标煤价（含税）373.58元/t测算，项目资本金内部收益率为12.42%、资本金净利润率15.85%，大于当下银行贷款利率，财务净现值均大于零。

2.行业影响分析

本项目能够改善电网结构，提高供电可靠性和系统稳定水平，对于保证区域电量平衡至关重要。同时，能够有力推动煤炭行业煤矿开采和煤矸石、煤泥的综合利用。

整个项目年耗煤量约190.9万吨，其中末原煤76.4万吨、矸石66.8万吨、煤泥47.7万吨。

（二）社会影响分析

1.社会影响效果分析

本项目建设实施过程中，工艺设计、设备选型均本着低污染、低能耗、高产值的原则，同时充分考虑到环保治理，同步建设脱硫、脱硝装置和废污水处理设施，最大限度减少SO2、烟尘和NOX等空气污染物的排放量，使污染物排放符合国家和地方排放标准及总量控制要求。从社会效益角度看，项目建成后会产生如下几个方面的社会影响。

（1）降低CFB发电整体能耗水平，有效减少二氧化碳排放，促进低碳节约型社会建设

与超临界CFB机组相比，660MW超超临界CFB机组可提高电厂热效率1%～2%，降低供电煤耗10g/kWh以上。

通过示范推广，能有效降低CFB机组能耗水平。一台超超临界机组每年可减少碳排放量约7万吨（按机组年利用小时数4000h计），还可为现役CFB机组节能降耗改造提供技术支撑，助力低碳节约型社会建设。

（2）实现每年140万吨低热值煤清洁高效转化，减少传统堆放占地，美化环境

通过推广应用，可实现数亿吨矸石、煤泥等低热值煤的清洁高效利用，为我国加大煤炭入选比例，改善能源结构，提高低热值燃料的能源利用率，实现低热值煤的大规模清洁高效利用提供示范模板，能够有效解决全国范围内煤炭矿区的煤泥、矸石堆积难题，减少低热值煤掺入精煤运输过程中的污染，促进煤炭清洁高效利用，实现与生态环境和谐发展。

（3）增加地方税收、就业，有力支持革命老区全面振兴和困难地区发展

通过示范项目的研发、建设，一方面可以增加地方的税收，为当地提供就业岗位。项目投产后，按机组年利用小时4100h计算，每年可贡献近76807万元的GDP和8783万元的税金（包括售电销售税金5268万元、售电城建税及教育附加545万元和所得税2970万元），是地方税收和政府财政收入的重要增长点；同时可新增各类就业岗位约265个。另一方面可以推动彬长矿区煤炭利用方式变革，提高煤炭就地转化水平，增强贫困地区内生发展动力，帮助彬州市走出一条生态环境良好、能源资源集约开发、人民生活富裕的科学发展之路。

（4）提升超超临界CFB设计制造能力和国际竞争力，为“中国制造2025”和共建“一带一路”作出贡献

本项目通过研发攻关，产生一批重要的科技成果，形成了一大批高水平的论文和专利。特别是掌握了超超临界CFB燃烧核心技术，推动了CFB燃烧技术进步，提升了燃烧装备技术水平。

同时，在前沿理论、设计制造技术、项目技术、运行技术上持续积蓄和提升能力，形成完整自主知识产权的超超临界CFB技术体系，并培养出一大批科研技术人才，为“中国制造2025”和共建“一带一路”作出贡献。

2.社会适应性分析

通过项目建设，可以改善区域基础设施和电力供应现状，并能够带动当地加工制造业、运输业、服务业等产业的发展，增强区域经济实力。

项目660MW机组为高参数大容量的空冷机组，可节水、节能、降耗，符合科学发展观；电厂生产生活区、道路等相关设施周边的绿化美化及水保设施的建成，可为电厂员工和当地居民提供了一个良好的生产生活环境。

3.社会风险及对策分析

本项目不可避免地会产生SO2等空气污染物和噪声等，尤其是在项目建设期，施工噪声、扬尘、用水和暂时性外来人口的增加等会对当地群众的生产生活带来不利的影响；机组运营后，也会对周边环境造成一定的影响。

在项目建设和运营中，通过合理缩短建设工期，优化调整施工作业时间，使用先进机械设备，采用环保材料，加强水土保持，对危险点源进行分级辨识和责任控制等，能够最大限度降低负面影响。

编辑/温碧琳 统筹/苏晓