在能源與電力裝備領域,600MW超臨界循環流化床鍋爐技術的成功開發、研制與工程示范,標志著我國在清潔高效燃煤發電技術方面取得了重大突破。該技術成果因其顯著的創新性、工程價值及社會經濟效益,已通過初評,成為國家科技進步獎一等獎的有力競爭者,是我國在“工程和技術研究和試驗發展”范疇內的一項里程碑式成就。
一、技術背景與戰略意義
循環流化床燃燒技術具有燃料適應性廣、燃燒效率高、污染物原始排放低等突出優點,是潔凈煤發電的重要方向。將其與超臨界蒸汽參數相結合,并放大至600MW等級,面臨著一系列世界級技術挑戰,包括爐內氣固流動與傳熱傳質的極端復雜化、超臨界水動力安全、大型化帶來的結構設計與制造難題等。攻克600MW超臨界循環流化床鍋爐技術,不僅是為了滿足我國以煤為主的能源結構下,對高效、清潔、靈活發電技術的迫切需求,更是搶占全球燃煤發電技術制高點、保障國家能源安全、踐行“雙碳”目標的關鍵舉措。
二、核心技術開發與自主研制
該項目的成功,根植于系統性的“工程和技術研究和試驗發展”。研發團隊通過多尺度、全過程的創新探索:
- 基礎理論與模擬仿真:建立了適用于超臨界大型循環流化床的流動、燃燒、傳熱及水動力數學模型,開發了專用仿真平臺,為設計方案提供了堅實的理論預測工具。
- 關鍵部件與系統創新:成功研制了適應超臨界參數的大型布風裝置、高效外置換熱器、超臨界循環流化床水冷壁等核心部件。獨創性的爐膛結構、物料循環系統和汽水系統布局,有效解決了大型化帶來的均勻性、穩定性和安全性問題。
- 材料與制造工藝突破:針對高溫、高壓、高磨損的極端工況,研發并應用了新型耐熱耐磨材料及特種焊接工藝,確保了設備的長期可靠運行。
- 集成設計與優化:通過多學科協同,完成了從鍋爐本體到輔機系統的全系統集成優化設計,實現了高效燃燒、低污染排放與超臨界蒸汽循環的完美耦合。
三、工程示范與運行驗證
技術的價值最終需要通過工程實踐來檢驗。600MW超臨界循環流化床鍋爐的工程示范項目,是技術從圖紙走向工業應用的驚險一躍。示范工程的建設與運行,全面驗證了技術的可行性與先進性:
- 穩定運行:鍋爐實現了在超臨界參數下的長期、穩定、滿負荷運行,各項主要性能指標達到或超過設計值。
- 環保性能卓越:在無需額外昂貴煙氣凈化裝置的情況下,利用爐內脫硫等技術,實現了二氧化硫、氮氧化物等污染物的超低排放,環保效益顯著。
- 燃料靈活性:成功燃用多種劣質煤、煤矸石等燃料,大幅提升了資源利用效率,體現了循環經濟的理念。
- 經濟性突出:機組發電效率較亞臨界循環流化床機組顯著提升,煤耗降低,運行成本具有競爭力。
四、創新點與獎項初評價值
該項目初評國家科技進步獎一等獎,源于其多維度、高層次的創新貢獻:
- 首創性:在全球首次實現了600MW容量等級超臨界循環流化床鍋爐的商業化運行,形成了完整自主知識產權體系。
- 引領性:推動了整個行業的技術進步,使我國在該技術領域從“跟跑”躍升至“領跑”地位,確立了國際標準話語權。
- 系統性:涵蓋了從基礎研究、技術開發、設備研制、工程示范到標準制定的全鏈條創新,是產學研用深度融合的典范。
- 效益顯著性:在能源節約、環境保護、保障電力供應、帶動高端裝備制造業發展等方面產生了巨大的經濟效益和社會效益,對國家戰略形成了有力支撐。
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600MW超臨界循環流化床鍋爐技術的成功開發與工程示范,是我國能源電力裝備領域自主創新的輝煌篇章。它不僅是單一產品的突破,更是一套完整技術體系和發展模式的勝利。初評國家科技進步獎一等獎,是對無數科研與工程人員智慧與汗水的崇高肯定。這一技術成果的推廣與應用,必將為我國構建清潔低碳、安全高效的現代能源體系,實現能源科技自立自強,做出持久而深遠的貢獻。