1、上海鍋爐廠有限公司循環(huán)流化床鍋爐研究開發(fā)的歷程
    上海鍋爐廠有限公司是我國最早的大型鍋爐制造企業(yè)，也是國內(nèi)最早研制流化床燃燒鍋爐的企業(yè)之一。上海鍋爐廠有限公司的循環(huán)流化床
鍋爐研究開發(fā)大致可分為3個階段。
1.1第1階段（70年代初期一90年代初期）自行研制階段
    (1)上海鍋爐廠有限公司1970~1971年為上海楊浦發(fā)電廠35t/h舊鍋爐改造成鼓泡床鍋爐，開始了流化床鍋爐早期試驗研究，進行了多種煤的燃燒試驗及傳熱特性的試驗。
    (2) 1971年在福建漳平電廠改造的10t/h鼓泡床鍋爐上進行無煙煤燃燒試驗和埋管（工質(zhì)為水或蒸汽）傳熱系數(shù)測定。
    (3) 1972年又在廣東江門甘蔗化工廠改造的50t/h鼓泡床鍋爐上做了分床點火及水循環(huán)試驗，進一步掌握了燃燒及鍋內(nèi)技術。
    (4)在廠內(nèi)試驗臺上做了不少冷態(tài)試驗，加深了對流化床流體動力學特性的理解，掌握了大面積床配風裝置的關鍵設計技術。
    (5) 1976年為廣東韶關電廠設計制造了130t/h鼓泡床鍋爐。
    (6) 1976年以后為湖南省設計制造了4臺35 t/h鼓泡床鍋爐：其中益陽泥江口電廠1臺，燃燒1090kcal/kg煤矸石，獲得1985年國家科技進步二等獎；冷水江氮肥廠一中，燃燒2000kcal/kg爐渣；資興礦務局2臺，燃燒1000kcal／kg煤矸石。
    (7) 1978年為黑龍江雞西滴道煤礦又設計制造了2臺130t/h鼓泡床鍋爐，燃燒1500~2000kcal/kg煤矸石，達到設計要求，獲得1985年上海市科技進步一等獎。
    (8) 1992年為廣東陽山電廠第2臺130t/h鼓泡床鍋爐在尾部轉(zhuǎn)向煙室處裝置百葉窗分離器，通過回料器將分離器分離下來的物料回送入爐膛。這臺鍋爐成功投運，表明上海鍋爐廠有限公司在技術上完成了由鼓泡床向循環(huán)流化床的過渡，富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料。
    在此期間上海鍋爐廠有限公司解決了許多難題，摸索出了許多經(jīng)驗，研究了燃燒特性、傳熱問題、磨損問題、膨脹問題、密封問題、材料選擇，摸清了工藝流程，為開發(fā)循環(huán)流化床鍋爐提供了十分寶貴的技術經(jīng)驗。
1.2第2階段（90年代初期一90年中后期）吸收消化階段
    90年代起，上海鍋爐廠有限公司與日本石川島播磨重工(IHI)、三井造船(MES)、美國FOS-TER WHEELER、芬蘭AHLSTROM、瑞典KVAERNER等大公司合作，分包設計制造了各種容量（30一432t/h）的近20臺循環(huán)流化床鍋爐。通過制造這些產(chǎn)品，我們掌握了許多循環(huán)流化床鍋爐的設計原理和關鍵結(jié)構(gòu)、工藝流程，獲得了大量制造經(jīng)驗，增添了大量制造設備，為循環(huán)流化床鍋爐的自行開發(fā)打下了良好的基礎。1.3第3階段（90年代中期至現(xiàn)在）中外合作開發(fā)自主知識產(chǎn)權的循環(huán)流化床鍋爐
    90年代中期開始，上海鍋爐廠有限公司與中國科學院工程熱物理研究所和日本三井造船株式會社3方合作，實行強強聯(lián)合。以中國科學院工程熱物理所長期開發(fā)的經(jīng)驗，日本三井造船株式會社先進的技術和上海鍋爐廠有限公司先進的制造技術、可靠的質(zhì)量及完善的售后服務，共同開發(fā)了適合國內(nèi)用戶需要的循環(huán)流化床鍋爐。在開發(fā)過程中，上海鍋爐廠有限公司做了許多方面的研究工作，如爐膛傳熱特性、布風板和風帽結(jié)構(gòu)、旋風分離器效率與結(jié)構(gòu)、受熱面的積灰特性、煤種適應性等等，并培養(yǎng)了大量的技術人員。目前，上海鍋爐廠有限公司已經(jīng)形成了自主知識產(chǎn)權的開發(fā)大型循環(huán)流化床鍋爐的設計、制造和運行體系，積累和制訂了設計循環(huán)流化床鍋爐的技術規(guī)范。
    目前，為望亭電廠設計制造的75t/h循環(huán)流化床鍋爐已經(jīng)通過性能試驗，各項性能指標均達到設計值，得到了用戶的好評。同時，還分別為甘肅窯街礦務局、山西天石電力有限公司（原山西靈石熱電廠）、湖北松源發(fā)電有限責任公司（原湖北松木坪發(fā)電廠）和安徽豐原生物化學集團公司先后設計制造了10臺130t/h中溫中壓循環(huán)流化床鍋爐，其中，甘肅窯街礦務局的130t/h循環(huán)流化床鍋爐被國家經(jīng)貿(mào)委立為節(jié)能示范項目。
2、130t/h循環(huán)流化床鍋爐的性能參數(shù)
2.1設計參數(shù)
    額定蒸發(fā)量    130t／h
    額定蒸汽壓力    3.82MPa
    額定蒸汽溫度    450℃
    給水溫度    170℃
    冷風溫度    20℃
2.2燃料
    4．家電廠的燃料分析數(shù)據(jù)見表1：
2.3性能參數(shù)
4家電廠的性能數(shù)據(jù)見表2。
3、鍋爐整體概述
    130t/h中溫中壓循環(huán)流化床鍋爐為單鍋筒自然循環(huán)、露天布置。鍋爐采用汽冷式旋風分離器進行氣固分離，高溫回灰，全鋼架支吊結(jié)構(gòu)。
    鍋爐采用膜式水冷壁爐膛，爐膛內(nèi)不布置任何屏式蒸發(fā)受熱面。
    鍋爐共設有2個給煤點，2臺氣力給煤裝置置于爐前，在前墻水冷壁下部收縮段沿寬度方向均勻布置。爐膛底部是由水冷壁管制成的水冷布風板，風室后部出口與風道點火器相連；風道點火器一共有2臺，每臺各布置有1個高能點火燃燒器，用于鍋爐啟動點火。
    爐膛與尾部豎井之間，布置有2臺汽冷式旋風分離器，其下部各布置1臺U型回料器。
    在尾部豎井中從上到下依次布置高溫過熱器、低溫過熱器、省煤器和空氣預熱器。過熱器系統(tǒng)中設有一級噴水減溫器。
    鍋爐整體呈左右對稱布置，支吊在鍋爐鋼架上。
    鍋爐基本尺寸：
    鍋筒中心標高    34.5m
    鍋爐運轉(zhuǎn)層標高    8.Om
    鍋爐左、右柱中心寬度    9.4m
    鍋爐前、后柱中心深度  19.2m
    爐頂大板梁標高    37.4m
4、系統(tǒng)概述
4.1汽水系統(tǒng)
    鍋爐給水首先進入省煤器進口集箱，經(jīng)過水平布置的省煤器管組，匯集到省煤器出口集箱，由引出管接到鍋筒。在啟動階段，省煤器再循環(huán)系統(tǒng)可以將爐水從鍋筒引至省煤器進口集箱，防止省煤器因靜滯的水汽化而燒壞管子。
    鍋爐采用自然循環(huán)，鍋水由大直徑下降管分配到膜式水冷壁下部集箱，經(jīng)爐膛膜式水冷壁加熱后成為汽水混合物，隨后經(jīng)水冷壁上部集箱出口，通過汽水引出管引入鍋簡進行汽水分離。被分離出來的水重新進入鍋筒水空間，再進行循環(huán)。
    分離出來的飽和蒸汽從鍋筒頂部的蒸汽連接管引至汽冷旋風分離器，然后依次經(jīng)過汽冷包墻、低溫過熱器、噴水減溫器，高溫過熱器，最后將過熱蒸汽引向汽機。
4.2煙風系統(tǒng)
    鍋爐采用平衡通風，空氣系統(tǒng)采用兩級送風，一次風經(jīng)空氣預熱器升溫后一路由風道引入爐底水冷風室，經(jīng)過風帽進入爐膛的燃燒室，作為流化空氣；另一路引至爐前落煤管作為播煤風。二次風經(jīng)空氣預熱器升溫后由二次風風道引到爐前。再從二次風風道引出若干個支管，經(jīng)二次風噴口，從密相區(qū)上部進入燃燒室。一、二次風風量比為60：40，運行中可以調(diào)節(jié)一、二次風風量來控制燃燒溫度，實現(xiàn)分級燃燒，以達到最佳燃燒工況，并有效控制NOx的生成與排放。回料器回料風采用一次風冷風。
    經(jīng)爐膛燃燒后產(chǎn)生的高溫煙氣和飛灰離開高溫旋風分離器后流經(jīng)尾部高、低溫過熱器和省煤器，然后經(jīng)過空氣預熱器，至除塵系統(tǒng)并通過引風機由煙囪排放。
4.3煤和石灰石系統(tǒng)
    原煤采用兩級破碎，進行篩選后進入爐前大煤斗，經(jīng)（刮板或皮帶）給煤機將煤送至各給煤點上方，然后進入落煤管。在每一條燃料傳送帶上對燃料進行計量。燃料傳送帶配有帶自控裝置的可變速電動機。
    石灰石采用兩級破碎，經(jīng)過一級破碎后的石灰石被貯存在粗石灰石倉里，然后送入二級破碎，破碎后粒度合格的石灰石由倉泵送人爐前石灰石倉，然后以氣力輸送的方式送入爐內(nèi)。
4.4爐內(nèi)物料的循環(huán)燃燒過程
    鍋爐冷態(tài)啟動時，在流化床內(nèi)加裝啟動物料后，首先啟動風道點火器，在點火風道中將燃燒空氣加熱到870℃后，通過水冷式布風板送人流化床，啟動物料被加熱至600℃并維持穩(wěn)定后，被破碎成0—10mm的煤粒開始分別由給煤裝置送人爐膛下部的密相區(qū)內(nèi)，脫硫用石灰石也由給料口同時送入爐膛。
    在880℃左右的床溫下，空氣與燃料、石灰石在密相區(qū)爐膛充分混合，煤粒著火燃燒釋放出部分熱量，石灰石鍛燒生成C02和Ca0,未燃盡的煤粒被煙氣攜帶進入爐膛上部稀相區(qū)內(nèi)進一步燃燒，這一區(qū)域也是主要的脫硫反應區(qū)，在這里，Ca0與燃燒生成的S02反應生成CaS04。
    燃燒產(chǎn)生的煙氣攜帶大量床料經(jīng)爐頂轉(zhuǎn)向，通過位于后墻水冷壁上部的兩個煙氣出口，分別進入兩個汽冷式旋風分離器進行氣固分離。分離后含少量飛灰的煙氣由分離器中心筒引出，進入尾部豎井，對布置在其中的高、低溫過熱器、省煤器及空氣預熱器放熱，到鍋爐尾部出口時，煙溫已降至140℃左右。被分離器捕集下來的灰，經(jīng)返料器返回爐膛，實現(xiàn)循環(huán)燃燒。
    通過排渣量大小的控制，使床層壓降維持在合理范圍以內(nèi)，以保證鍋爐良好的運行狀態(tài)。
5、技術特點
5.1燃料適應性廣
    本鍋爐具有非常良好的燃料適應性，適應的燃料熱值變化范圍為8400一24300kj/kg(2000一5 800kcal/kg)，并可燃燒各種揮發(fā)分的燃料。這是因為我們在設計中采取了以下措施：
    (1)燃燒室設計的余量大，能滿足各種燃料在燃燒室內(nèi)充分燃燒和爐膛吸熱。
    (2)充分考慮低揮發(fā)分燃料著火和吸熱的要求。
    (3)噴水減溫器設計余量大，各種燃料下均能滿足汽溫要求。
    (4)充分考慮高灰分燃料下的防磨要求。
    (5)給煤、出渣設備留有足夠余量，滿足低熱值燃料的要求。
5.2汽冷旋風分離器
    旋風分離器是循環(huán)流化床的關鍵部件，其性能的優(yōu)劣將直接影響循環(huán)倍率、設計系統(tǒng)布置、鍋爐的運行性能和效率等。由于旋風分離器的工作效率對循環(huán)流化床鍋爐的穩(wěn)定運行至關重要，我們采用性能優(yōu)良的汽冷式旋風分離器，它具有分離效率高，防磨層薄，吸熱性強和防結(jié)焦的功能，
    汽冷旋風分離器由上、下環(huán)形集箱和膜式壁管組成，作為受熱面的一部分。根據(jù)對旋風分離器的試驗結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)，采用汽冷旋風分離器具有如下優(yōu)點：
    (1)內(nèi)壁耐火防磨層薄，外側(cè)保溫可采用輕型保溫結(jié)構(gòu)，所以它的熱慣性小，鍋爐啟停和變負荷速度快。
    (2)內(nèi)壁采用很薄的高性能耐火防磨材料，且具有良好的導熱性能，所以不易開裂和脫落。
    (3)旋風分離器內(nèi)煙氣速度高，氣固混合強烈，后燃現(xiàn)象不可避免，汽冷旋風分離器的吸熱可有效控制旋風分離器內(nèi)溫度水平，降低循環(huán)回路溫度，避免結(jié)焦。
    (4)汽冷旋風分離器與爐膛的熱膨脹差小。
    (5)汽冷旋風分離器的體積小、分離效率高，并可有效減輕人口段的磨損。
    (6)分離效率高，本汽冷旋風分離器的分離效率可達99.5%。從循環(huán)流化床的性能看，提高旋風分離器的分離效率，將有利于提高循環(huán)倍率。旋風分離器的分離效率增加，能增加循環(huán)倍率，而循環(huán)倍率的增加，也使燃盡程度增加。
5.3可靠的膨脹密封設計
    鍋爐設有膨脹中心。鍋爐深度和寬度方向上的膨脹零點設置在爐膛深度和寬度中心線上，通過與水冷壁管相連的剛性梁上的承剪件與鋼架的導向裝置相配合形成膨脹零點；垂直方向上的膨脹零點設在爐頂頂部。所有受壓件吊桿的位移量均相對于膨脹零點而言，對位移量大的吊桿設置了予進量，以改善鍋爐運行時的吊桿應力狀態(tài)。解決熱應力，使密封設計更為合理，保證了爐體的密封性。
    分離器與爐膛之間、分離器與尾部煙道之間、分離器與爐膛之間、分離器與回料器之間，采用非金屬膨脹節(jié)，既可消除膨脹差產(chǎn)生的應力，又能保證嚴格密封。
    水冷壁、分離器和尾部煙道包墻過熱器均為膜式壁結(jié)構(gòu)，具有良好的密封性能。
    水冷壁四周外側(cè)沿高度方向設置剛性梁，以增加水冷壁剛度和承受爐內(nèi)壓力的波動。為了防止水冷壁晃動，沿爐膛高度方向設置3層止推和導向裝置。
5.4防磨措施
    循環(huán)流化燃燒方式燃燒系統(tǒng)存在大量物料流動和循環(huán)，因此燃燒系統(tǒng)及尾部受熱面的防磨至關重要。根據(jù)其工作特點與實際經(jīng)驗，其磨損具有局部磨損嚴重（特別是在流動轉(zhuǎn)向或流動受到阻礙的區(qū)域），大面積磨損輕微的特點。因此防磨的原則是采取安全可靠的防磨措施，預知明顯磨損部位，采取主動防磨手段。
    為了保證鍋爐工作可靠，設計中特別注意了防磨問題，帶抓釘?shù)哪湍ツ突饾沧⒘媳辉O置在一些極易發(fā)生磨損的部位；在磨損量不大的部位采用了加防磨罩、熱噴涂和堆焊等防磨措施。
    (1)在爐膛內(nèi)不布置埋管受熱面，爐膛底部易磨損區(qū)采用加厚防磨材料的辦法來防磨，水冷布風板上敷設耐火防磨材料使得布風板免受磨損。風帽采用高抗磨性的耐溫鑄鐵澆注成形。
    爐膛下部四周的密相區(qū)和爐膛出口區(qū)域的磨損嚴重的區(qū)域內(nèi)表面敷以高溫耐火防磨可塑料，并采用銷釘固定的方式。防磨澆注部分與膜式水冷壁的交接處（如密相區(qū)與稀相區(qū)的界面），為防止局部磨損，將上部水冷壁管子向外讓管，消除交接臺階，保證整個爐膛四壁無突出部位（包括孔洞處的水冷壁管子要向爐膛外讓）。同時在交接區(qū)域采用硬質(zhì)金屬噴涂或堆焊，以增加交接區(qū)的抗磨性；
    爐膛水冷壁的交接角處（如前墻水冷壁與側(cè)墻水冷壁），采用切角的形式對接，避免直角造成局部物料濃度過高而引起的局部磨損。
    (2)高溫旋風分離器的內(nèi)側(cè)面及入口通道是磨損較為嚴重的區(qū)域。采用防磨澆注料，既要保證耐磨、又要保證其內(nèi)部光滑，施工時要進行嚴格的養(yǎng)護。
    在保證分離性能的前提下，選擇較低的分離器進口速度。本產(chǎn)品選擇的進口速度為18—20m/s。由于磨損與煙氣流速的3.5—4.0次方成正比，因此，降低進口速度是減輕磨損的最有效手段。
    (3)由于在旋風分離器下部的返料立管、返料器及其連接管路內(nèi)，有固體物料的流動或沖涮，這些區(qū)域都采用砌磚結(jié)構(gòu)。內(nèi)壁是防磨磚，中間耐火磚，外墻是保溫磚，配有外護板結(jié)構(gòu)，且進行滿焊。
    (4)在尾部豎井內(nèi)的受熱面全部采用順列布置，在兩邊彎頭處設置阻流板，防止形成煙氣走廊，以免磨損。處于吹灰器有效范圍內(nèi)的受熱面管束設有防磨護板。過熱器管束的防磨護板能耐高溫。
    (5)采用比較低的煙氣流速。
(6)過熱器擱置在前后包復壁上，無懸吊管，從而避免了常見的懸吊管磨損。
6、結(jié)束語
    循環(huán)流化床鍋爐以其高效率和優(yōu)越的環(huán)保性能越來越得到全社會的重視。上海鍋爐廠有限公司在循環(huán)流化床鍋爐研究和產(chǎn)品開發(fā)上將不斷進取，再攀高峰。目前，甘肅窯街礦務局、山西天石電力有限公司、湖北松源發(fā)電有限責任公司130t／h中溫中壓循環(huán)流化床鍋爐已投運近一年，運行情況良好，用戶非常滿意。安徽豐原生物化學集團公司130t/h中溫中壓循環(huán)流化床鍋爐即將安裝完畢。13 0t/h循環(huán)流化床鍋爐已完成了中溫中壓、中溫次高壓、次高溫次高壓、高溫高壓的系列產(chǎn)品設計，并在220t/h、410t/h大容量循環(huán)流化床鍋爐的產(chǎn)品開發(fā)上取得突破性進展。上海鍋爐廠有限公司將一如既往，努力開發(fā)循環(huán)流化床鍋爐新技術，為循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展作出自己的貢獻。