2015年度教育部高等學校科學研究優秀成果獎（原教育部科學技術獎）的推薦申報、評審工作已經結束，目前授獎項目已公告，由清華大學、神華集團有限責任公司、東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司、華北電力大學、中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司、中國科學院工程熱物理研究所等申報的“600MW超臨界循環流化床鍋爐關鍵技術研究與應用”獲得科技進步一等獎。

“600MW超臨界循環流化床鍋爐關鍵技術研究與應用”項目屬于工程熱物理領域。

煤炭是我國的主要能源，煤炭開采和洗選加工副產大量的低熱值燃料，每年超過十億噸。這些低熱值燃料的高效清潔利用是我國能源綠色化不可或缺的一環。大量實踐表明，循環流化床(CFB)燃燒因其燃料適應性廣、污染控制成本低等優點，成為低熱值燃料規模化清潔利用的最佳選擇，得到迅速發展和應用，蒸汽參數發展到亞臨界(自然循環)。為了進一步提高發電效率，在863計劃和科技支撐計劃的支持下，項目組在國際上率先開展了超臨界CFB鍋爐關鍵技術的研究開發。經過十余年的堅持不懈的努力，取得了系列原創性成果：

1、發現了超高爐膛物料濃度縱向分布和超大床面物料濃度橫向分布規律，建立了CFB燃燒室受熱面局部換熱系數半經驗計算模型，揭示了低熱流密度下超臨界水管內流動的換熱機制，開發了管內工質換熱系數計算模型和流阻系數關聯式、壁溫預測模型，耦合這些模型獲得了CFB爐膛的熱流分布，解決了超臨界CFB水冷壁的水動力設計和安全性問題；揭示了CFB雙床翻動、同床波動和多循環回路并聯流動非均勻性機理，提出了相應的控制方法，解決了超大CFB流化穩定性和均勻性問題；揭示了CFB中循環灰對噴氨脫硝的催化作用，提出了低成本脫硝獨特技術路線；開發了超臨界CFB整體布置技術、性能計算方法和設計技術，形成了我國自己的超臨界CFB鍋爐的整套技術體系。

2、發明了低質量流速一次上升垂直水冷壁、雙面受熱水冷壁、平行流外置換熱器、二次風布置、回灰給煤擴散、超大布風板、多分離器均流等結構，突破了超高爐膛、超大床面和鍋-爐傳熱強烈耦合、熱量分配等技術瓶頸，研制了600MW超臨界CFB鍋爐裝備；開發了600MW超臨界CFB鍋爐制造工藝和制造設備。

3、開發了600MW超臨界CFB鍋爐系統集成設計技術，研發了大出力冷渣機等關鍵輔機；提出了即燃碳的概念并應用于控制模型中，發現了負荷變化的關鍵控制參量，實現煤水比調節的精準控制和負荷自動調節；基于機理模型，開發了600MW級超臨界CFB機組仿真機；形成了600MW超臨界CFB鍋爐安全運行技術體系，形成了運行維護檢修規程和標準。

這些創新成果用于世界首臺600MW超臨界CFB鍋爐示范工程。性能試驗表明：最大連續蒸發量1903t/h，熱效率91.52%，鍋爐原始排放濃度NOx為111.94mg/m3、SO2為192.04mg/m3(脫硫效率97.12%，Ca/S為2.07)，各項指標均優于目前世界其他超臨界CFB。

項目獲授權發明專利33項、實用新型70項、軟件著作權6項；發表論文234篇，其中EI收錄148 篇、SCI 收錄60 篇、ISTP 收錄18 篇。

項目推動了國際CFB 燃燒技術的發展，提高了我國CFB 鍋爐的國際競爭力，600MW 超臨界CFB 開始走向歐洲、東南亞。項目研發的關鍵技術推廣用于350MW 超臨界CFB 鍋爐的開發， 已形成2 臺660MW 和48 臺350MW 訂單。近三年新增利潤2.17 億元。中國電機工程學會和中國機械聯合會聯合組織的鑒定認為：“該項目成果完全自主開發，關鍵技術創新性顯著、設備系統設計合理、制造質量優良、運行安全穩定。研究成果達到國際領先水平。”

600MW超臨界循環流化床鍋爐關鍵技術成功應用于示范工程，得到了實踐檢驗。600MW超臨界循環流化床鍋爐突破了循環流化床鍋爐的容量問題和參數問題，是目前世界上投運的最大容量和最高參數的循環流化床鍋爐。600MW超臨界循環流化床鍋爐采用超臨界參數，循環流化床燃燒技術，達到高效清潔發電，具有高發電效率、低成本污染控制、啟動運行方便可靠靈活、變負荷適應能力及調峰能力強、維護量低、可用率高、經濟性好等優點。示范工程經過兩年的運行實踐，表明鍋爐各項運行參數均達到設計要求，技術水平達到國際領先。

通過項目的實施，成功實現了我國CFB發電技術從300MW CFB向600MW等級以上的大型CFB鍋爐發展的跨越，為低熱值燃料的高效清潔規模化經濟利用提供了條件，使我國大型CFB設計、制造、運行技術處于世界領先水平；提升了我國潔凈煤技術創新能力和國際競爭力，極大的推動了我國潔凈煤發電技術行業的科技進步。白馬600MW 超臨界循環流化床鍋爐的工程應用之后，又簽訂了山西中煤平朔2×660MW 超臨界循環流化床鍋爐設備合同，還有多個國內的600MW 等級項目正在前期工作中。項目也得到了國際上的強烈關注，目前正在進行出口到羅馬尼亞、土耳其、印尼等國600MW 等級超臨界CFB 鍋爐的前期工作，正在走向世界。

項目完成后，推動了超臨界循環流化床鍋爐技術的發展，激發形成了350MW超臨界循環流化床鍋爐市場。項目的關鍵技術用于350MW 等級超臨界循環流化床鍋爐，已經形成訂單48臺。