一、鍋爐的燃料特性及參數
神華新疆準東電廠一期為東方鍋爐廠引進BHK公司技術設計生產的2×350MW超臨界間接空冷燃煤發電機組，配兩臺超臨界參數變壓運行螺旋管圈、一次中間再熱、前后墻對沖燃燒、平衡通風、固態排渣、緊身封閉布置、全鋼構架、全鋼架懸吊結構的Ⅱ型單爐膛直流鍋爐。表1為鍋爐的主要設計參數。
煤種采用采用新疆準東煤田西部礦區五彩灣井田的煙煤，煤質分析如表2。富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
二、鍋爐機組的設備選型與分析
1．制粉系統。準東電廠一期工程中制粉系統采用帶MPS磨煤機冷一次風機正壓直吹式系統設計，每臺爐配備5臺磨煤機，其中一臺備用。
在正壓直吹制粉系統中，一般電廠有選用中速磨煤機的，也有選用雙進雙出磨煤機的，該工程選用設計煤種HCl=102．可磨性指數較大，屬于易磨煤的范圍，且由于電廠屬坑口電站，燃煤供應較為穩定，故MPS中速磨煤機可以滿足煤粉細度的要求。
此外，在煤粉細度可以保證的前提下，該工程選用MPS中速磨較雙進雙出磨煤機而言，投資成本和運行成本而言都相對較低。一方面，從制粉電耗來說，中速磨煤機制粉系統的電耗一般為(8-9)Kw．h，噸煤，而雙進雙出磨煤機的直吹式制粉系統的電耗較高，一般為(14-17) Kw．h，噸煤，因此從運行成本來講，中速磨煤機更為經濟；另一方面，從初投資來說，中速磨煤機的直吹式制粉系統中輔助設備數量較少，而雙進雙出磨煤機的直吹式制粉系統輔助設備數量繁多，特別不同于其他磨煤機的是單臺雙進雙出磨煤機要配備兩臺原煤倉，兩臺給煤機，所以從初投資的角度考慮中速磨煤機的正壓直吹式制粉系統投資相對較低。
2．燃燒系統。燃燒設備是鍋爐中最關鍵的設備，其性能優劣不僅關系到爐內能否組織良好燃燒、低負荷能否達到穩燃的問題，同時也關系到能否有效降低NOx排放量的問題。該工程選用的煤種為新疆準東煤田西部礦區五彩灣井田的煙煤，燃燒器采用最新型低NOx旋流燃燒器，燃燒方式采用前后墻對沖燃燒方式。燃燒器初步設計參數見表3，
每組燃燒器總高度為7.77m（不含燃盡風），燃燒器數量為4x5（布置l層微油油槍和l層常規油槍）。常規油槍單只出力約1500 kg/h微油點火的單只油槍出力不大于100 kg/h。
對于東方鍋爐廠設計的超臨界機組，所采用的最新型低NOx旋流燃燒器一方面具有煤粉燃燒溫度和煤種適應好的特點，另一方面同時降低了NOx的排放量。其主要工作原理是在一次風管內裝置煤粉濃縮器，煤粉濃縮器使煤粉氣流產生徑向分離，濃煤粉氣流從一次風管圓周外側經過一次風管出口處的穩焰齒環進入環形回流區著火燃燒；淡煤粉氣流從一次風管中心區域噴入爐內，并進入內回流區著火燃燒。同時將傳統的二次風分為兩部分：內二次風和外二次風，這兩股風均布置有各自的調風器，以便于在運行調整風量和旋流強度。
低NOx旋流燃燒器采用“火焰內NOx還原”的思想，實現了單噴口分級燃燒，在不降低火焰溫度的同時使得NOx的排放急劇減少；同時整個爐膛內燃盡風占近20%的總風量的設置，將整個爐膛分為燃燒器區、還原區、燃盡區，組織了全爐膛的分級燃燒，在這兩方面的共同作用下使得NOx排放的減少和未燃燼碳損失的增加這一矛盾得到了很好的解決，既可以達到高效率燃燒，同時又實現了低NOx排放。
對于煤粉鍋爐而言，煤粉和燃燒空氣由燃燒器給入，風粉氣流的燃燒是在爐膛內的流動過程中完成的。爐內的燃燒過程相當復雜，從而使得爐膛布置、燃燒器結構以及燃燒過程間的關系更為復雜，同時還需要考慮燃料燃燒特性和灰分特性等問題。該工程中選用的煤種特點是揮發分高，水分大，具有一定的結渣傾向，綜合考慮以上因素并參考其他投運的超臨界機組，最終確定了爐膛的尺寸，爐膛寬15101.2mm，深13678.8mm，高58000，在設計煤種B-MCR工況下，其截面熱負荷為4.47 MW/m2，容積熱負荷為86.80 kW/m3，燃燒器區域面積熱負荷為1.49 MW/m2。
3．水冷壁系統。該工程水冷壁結構采用全焊接的膜式水冷壁，分為上下2部分，內螺紋管螺旋管圈位于爐膛下部組成膜式水冷壁，圍繞爐膛螺旋上升，從而使得在爐膛中的吸熱量比較均勻，爐膛內熱負荷沿高度、深度和寬度的分布不均勻對管壁的熱偏差問題基本影響不大，爐膛上部通過中間過渡段水冷壁轉換成垂直上升管，可保證必要的工質流速和受熱均勻性，特別適用于變壓運行。具體參數如表4。
超臨界機組螺旋管圈水冷壁較垂直管圈水冷壁可以更容易地滿足變壓運行的要求。由于管子根數少，采用了較高的質量流速，在所有的負荷范圍內均能保證管壁溫度不超過允許溫度，并且在壓力較低時水動力也十分穩定。同時由于水冷壁管圈繞爐膛周界盤旋上升，各根管子受熱較均勻，使得水冷壁出口溫度偏差小，下部螺旋管圈采用內螺紋管，提高了水冷壁安全裕度，不需在水冷壁入口處加設節流圈。
此外水冷壁布置和燃燒設備的選型二者并不是孤立的。燃燒對水冷壁工質吸熱有影響、水冷壁的布置反過來又會對燃燒設備的安裝及正常運行產生影響，對于螺旋管罔型水冷壁選擇旋流燃燒器較直流燃燒器更易于設備的布置和安裝。
4．過熱器、再熱器系統。過熱器采用3級布置，即低溫過熱器、屏式過熱器和末級過熱器；再熱器為兩級布置，即低溫再熱器和末級再熱器。具體參數如表5、6所示
過熱器配置二級噴水減溫裝置，且左右能分別調節。一級噴
水減溫的位置在后屏過熱器前，二級噴水減溫位于高溫過熱器前。再熱器主要采用擋板調溫。正常工況再熱蒸汽不采用噴水減溫，事故上況下減溫器的噴水量約3%再熱蒸汽流量。
5．鍋爐啟動系統。超臨界鍋爐的啟動系統與汽輪機旁路系統統稱為啟動旁路系統，系統匹配的好壞是鍋爐安全、經濟啟停、低負荷運行的重要保證。直流鍋爐在啟動過程中必須保持最低的循環水流量，使水冷壁內有足夠的水流量冷卻水冷壁。由于啟動初期燃料量投入的少，進入鍋爐的水不能全部轉變為蒸汽，采用內置分離器進行汽水分離，并由相應管路組成啟動系統，該系統同時在啟動前可作為循環清洗的回路，并在啟動過程中回收工質和熱量。內置式啟動分離器系統由于疏水回收系統不同，基本可分為擴容器式、循環泵式和不帶循環泵式三種。
該工程選用了帶擴容器式啟動系統。啟動系統相關參數見表5。
帶擴容器式的啟動系統的熱量損失介于另兩種系統之間。它在啟動過程中，滿足除氧器參數時可以回收并利用大部分工質和熱量，僅在儲水箱水位較高時有部分水排入凝汽器造成熱量損失，但工質可以回收。該啟動系統最大的優勢在于既可以帶基本負荷，也可以深度調峰。停爐過程中可以同收大部分熱量和全部工質，且不用再循環泵，廠用電少，運行經濟性較好。
6．除渣系統
本工程的除渣系統采用的是風冷式機械除渣系統，爐底除渣裝置采用風冷式排渣機。風冷式除渣系統在提高鍋爐熱效率、節約水資源、灰的綜合利用等方面具有非常明顯的優勢。
傳統的濕式排渣系統排渣直接落入水槽中，可燃物不能繼續燃燒，產生機械不完全燃燒熱損失，而風冷式排渣系統采用空氣冷卻熱渣，不會發生大渣和水粒化產生的爆炸現象，渣中未完全燃燒的炭在于式排渣機中再燃燒，燃燒后的熱量和熱渣中所含的熱量由冷卻風帶入爐膛，減少熱量損失，從而提高了鍋爐的熱效率。此外風冷式排渣系統采用自然風冷卻熱渣，不需要水冷卻熱渣，可以大量地節約水資源，同時無廢水排放，不需設置水處理系統，可以節省占地面積和投資，利于環保。排出的干渣中氧化鈣等物質未被破壞，可直接用作建筑材料，綜合利用率高。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
三、結論及建議
1．準東電廠350MW超臨界鍋爐設計理念較為新穎，技術先進，綜合考慮了設計煤種水分大難著火、降低NOx排放量、減小總體電耗等多方面因素，可以為其他超臨界機組的建設提供借鑒和參考。
2．以已投產的300MW、600MW超臨界鍋爐機組調試和生產的性能參數為依據，吸取經驗教訓，通過精準的設備選型為今后機組的運行和生產管理提供了較大的優化空間。
3．超臨界機組引進我國已有相當一段時間，但由于我國各地煤種、環境特點各有不同，因此在具體的設備選型過程中，不可照搬照抄，要根據各自的實際情況選擇相應的設備，從而實現超臨界機組綜合效率的提升。
