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(guó)最早的大型鍋爐制造企業(yè)，也是國(guó)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(gè)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(yàn)研究，進(jìn)行了多種煤的燃燒試驗(yàn)及傳熱特性的試驗(yàn)。
    (2) 1971年在福建漳平電廠改造的10t/h鼓泡床鍋爐上進(jìn)行無煙煤燃燒試驗(yàn)和埋管（工質(zhì)為水或蒸汽）傳熱系數(shù)測(cè)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(diǎn)火及水循環(huán)試驗(yàn)，進(jìn)一步掌握了燃燒及鍋內(nèi)技術(shù)。
    (4)在廠內(nèi)試驗(yàn)臺(tái)上做了不少冷態(tài)試驗(yàn)，加深了對(duì)流化床流體動(dòng)力學(xué)特性的理解，掌握了大面積床配風(fēng)裝置的關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)。
    (5) 1976年為廣東韶關(guān)電廠設(shè)計(jì)制造了130t/h鼓泡床鍋爐。
    (6) 1976年以后為湖南省設(shè)計(jì)制造了4臺(tái)35 t/h鼓泡床鍋爐：其中益陽泥江口電廠1臺(tái)，燃燒1090kcal/kg煤矸石，獲得1985年國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；冷水江氮肥廠一中，燃燒2000kcal/kg爐渣；資興礦務(wù)局2臺(tái)，燃燒1000kcal／kg煤矸石。
    (7) 1978年為黑龍江雞西滴道煤礦又設(shè)計(jì)制造了2臺(tái)130t/h鼓泡床鍋爐，燃燒1500~2000kcal/kg煤矸石，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，獲得1985年上海市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。
    (8) 1992年為廣東陽山電廠第2臺(tái)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(tái)鍋爐成功投運(yùn)，表明上海鍋爐廠有限公司在技術(shù)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(jī)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(yàn)，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(shù)經(jīng)驗(yàn)。
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(guó)FOS-TER WHEELER、芬蘭AHLSTROM、瑞典KVAERNER等大公司合作，分包設(shè)計(jì)制造了各種容量（30一432t/h）的近20臺(tái)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(shè)計(jì)原理和關(guān)鍵結(jié)構(gòu)、工藝流程，獲得了大量制造經(jīng)驗(yàn)，增添了大量制造設(shè)備，為循環(huán)流化床鍋爐的自行開發(fā)打下了良好的基礎(chǔ)。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(shí)產(chǎn)權(quán)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(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所和日本三井造船株式會(huì)社3方合作，實(shí)行強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合。以中國(guó)科學(xué)院工程熱物理所長(zhǎng)期開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，日本三井造船株式會(huì)社先進(jìn)的技術(shù)和上海鍋爐廠有限公司先進(jìn)的制造技術(shù)、可靠的質(zhì)量及完善的售后服務(wù)，共同開發(fā)了適合國(guó)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(fēng)板和風(fēng)帽結(jié)構(gòu)、旋風(fēng)分離器效率與結(jié)構(gòu)、受熱面的積灰特性、煤種適應(yīng)性等等，并培養(yǎng)了大量的技術(shù)人員。目前，上海鍋爐廠有限公司已經(jīng)形成了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的開發(fā)大型循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行體系，積累和制訂了設(shè)計(jì)循環(huán)流化床鍋爐的技術(shù)規(guī)范。
    目前，為望亭電廠設(shè)計(jì)制造的75t/h循環(huán)流化床鍋爐已經(jīng)通過性能試驗(yàn)，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)值，得到了用戶的好評(píng)。同時(shí)，還分別為甘肅窯街礦務(wù)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(zé)任公司（原湖北松木坪發(fā)電廠）和安徽豐原生物化學(xué)集團(tuán)公司先后設(shè)計(jì)制造了10臺(tái)130t/h中溫中壓循環(huán)流化床鍋爐，其中，甘肅窯街礦務(wù)局的130t/h循環(huán)流化床鍋爐被國(guó)家經(jīng)貿(mào)委立為節(jié)能示范項(xiàng)目。
2、130t/h循環(huán)流化床鍋爐的性能參數(shù)
2.1設(shè)計(jì)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(fēng)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(fēng)分離器進(jìn)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(shè)有2個(gè)給煤點(diǎn)，2臺(tái)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(fēng)板，風(fēng)室后部出口與風(fēng)道點(diǎn)火器相連；風(fēng)道點(diǎn)火器一共有2臺(tái)，每臺(tái)各布置有1個(gè)高能點(diǎn)火燃燒器，用于鍋爐啟動(dòng)點(diǎn)火。
    爐膛與尾部豎井之間，布置有2臺(tái)汽冷式旋風(fēng)分離器，其下部各布置1臺(tái)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(yù)熱器。過熱器系統(tǒng)中設(shè)有一級(jí)噴水減溫器。
    鍋爐整體呈左右對(duì)稱布置，支吊在鍋爐鋼架上。
    鍋爐基本尺寸：
    鍋筒中心標(biāo)高    34.5m
    鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)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(biāo)高    37.4m
4、系統(tǒng)概述
4.1汽水系統(tǒng)
    鍋爐給水首先進(jìn)入省煤器進(jìn)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(dòng)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(jìn)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(jiǎn)進(jìn)行汽水分離。被分離出來的水重新進(jìn)入鍋筒水空間，再進(jìn)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(fēng)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(jī)。
4.2煙風(fēng)系統(tǒng)
    鍋爐采用平衡通風(fēng)，空氣系統(tǒng)采用兩級(jí)送風(fēng)，一次風(fēng)經(jīng)空氣預(yù)熱器升溫后一路由風(fēng)道引入爐底水冷風(fēng)室，經(jīng)過風(fēng)帽進(jìn)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(fēng)。二次風(fēng)經(jīng)空氣預(yù)熱器升溫后由二次風(fēng)風(fēng)道引到爐前。再從二次風(fēng)風(fēng)道引出若干個(gè)支管，經(jīng)二次風(fēng)噴口，從密相區(qū)上部進(jìn)入燃燒室。一、二次風(fēng)風(fēng)量比為60：40，運(yùn)行中可以調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)風(fēng)量來控制燃燒溫度，實(shí)現(xiàn)分級(jí)燃燒，以達(dá)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(fēng)采用一次風(fēng)冷風(fēng)。
    經(jīng)爐膛燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔夂惋w灰離開高溫旋風(fēng)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(yù)熱器，至除塵系統(tǒng)并通過引風(fēng)機(jī)由煙囪排放。
4.3煤和石灰石系統(tǒng)
    原煤采用兩級(jí)破碎，進(jìn)行篩選后進(jìn)入爐前大煤斗，經(jīng)（刮板或皮帶）給煤機(jī)將煤送至各給煤點(diǎn)上方，然后進(jìn)入落煤管。在每一條燃料傳送帶上對(duì)燃料進(jìn)行計(jì)量。燃料傳送帶配有帶自控裝置的可變速電動(dòng)機(jī)。
    石灰石采用兩級(jí)破碎，經(jīng)過一級(jí)破碎后的石灰石被貯存在粗石灰石倉里，然后送入二級(jí)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(dòng)時(shí)，在流化床內(nèi)加裝啟動(dòng)物料后，首先啟動(dòng)風(fēng)道點(diǎn)火器，在點(diǎn)火風(fēng)道中將燃燒空氣加熱到870℃后，通過水冷式布風(fēng)板送人流化床，啟動(dòng)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(shí)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(jìn)入爐膛上部稀相區(qū)內(nèi)進(jìn)一步燃燒，這一區(qū)域也是主要的脫硫反應(yīng)區(qū)，在這里，Ca0與燃燒生成的S02反應(yīng)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(gè)煙氣出口，分別進(jìn)入兩個(gè)汽冷式旋風(fēng)分離器進(jìn)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(jìn)入尾部豎井，對(duì)布置在其中的高、低溫過熱器、省煤器及空氣預(yù)熱器放熱，到鍋爐尾部出口時(shí)，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(shí)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(yùn)行狀態(tài)。
5、技術(shù)特點(diǎn)
5.1燃料適應(yīng)性廣
    本鍋爐具有非常良好的燃料適應(yīng)性，適應(yīng)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?yàn)槲覀冊(cè)谠O(shè)計(jì)中采取了以下措施：
    (1)燃燒室設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)備留有足夠余量，滿足低熱值燃料的要求。
5.2汽冷旋風(fēng)分離器
    旋風(fēng)分離器是循環(huán)流化床的關(guān)鍵部件，其性能的優(yōu)劣將直接影響循環(huán)倍率、設(shè)計(jì)系統(tǒng)布置、鍋爐的運(yùn)行性能和效率等。由于旋風(fēng)分離器的工作效率對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，我們采用性能優(yōu)良的汽冷式旋風(fēng)分離器，它具有分離效率高，防磨層薄，吸熱性強(qiáng)和防結(jié)焦的功能，
    汽冷旋風(fēng)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(duì)旋風(fēng)分離器的試驗(yàn)結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)，采用汽冷旋風(fēng)分離器具有如下優(yōu)點(diǎn)：
    (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(fù)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(dǎo)熱性能，所以不易開裂和脫落。
    (3)旋風(fēng)分離器內(nèi)煙氣速度高，氣固混合強(qiáng)烈，后燃現(xiàn)象不可避免，汽冷旋風(fēng)分離器的吸熱可有效控制旋風(fēng)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(fēng)分離器與爐膛的熱膨脹差小。
    (5)汽冷旋風(fēng)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(fēng)分離器的分離效率可達(dá)99.5%。從循環(huán)流化床的性能看，提高旋風(fēng)分離器的分離效率，將有利于提高循環(huán)倍率。旋風(fēng)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(shè)計(jì)
    鍋爐設(shè)有膨脹中心。鍋爐深度和寬度方向上的膨脹零點(diǎn)設(shè)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(dǎo)向裝置相配合形成膨脹零點(diǎn)；垂直方向上的膨脹零點(diǎn)設(shè)在爐頂頂部。所有受壓件吊桿的位移量均相對(duì)于膨脹零點(diǎn)而言，對(duì)位移量大的吊桿設(shè)置了予進(jìn)量，以改善鍋爐運(yùn)行時(shí)的吊桿應(yīng)力狀態(tài)。解決熱應(yīng)力，使密封設(shè)計(jì)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(yīng)力，又能保證嚴(yán)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(shè)置剛性梁，以增加水冷壁剛度和承受爐內(nèi)壓力的波動(dòng)。為了防止水冷壁晃動(dòng)，沿爐膛高度方向設(shè)置3層止推和導(dǎo)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(dòng)和循環(huán)，因此燃燒系統(tǒng)及尾部受熱面的防磨至關(guān)重要。根據(jù)其工作特點(diǎn)與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，其磨損具有局部磨損嚴(yán)重（特別是在流動(dòng)轉(zhuǎn)向或流動(dòng)受到阻礙的區(qū)域），大面積磨損輕微的特點(diǎn)。因此防磨的原則是采取安全可靠的防磨措施，預(yù)知明顯磨損部位，采取主動(dòng)防磨手段。
    為了保證鍋爐工作可靠，設(shè)計(jì)中特別注意了防磨問題，帶抓釘?shù)哪湍ツ突饾沧⒘媳辉O(shè)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(fēng)板上敷設(shè)耐火防磨材料使得布風(fēng)板免受磨損。風(fēng)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(yán)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(tái)階，保證整個(gè)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(shí)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(duì)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(fēng)分離器的內(nèi)側(cè)面及入口通道是磨損較為嚴(yán)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(shí)要進(jìn)行嚴(yán)格的養(yǎng)護(hù)。
    在保證分離性能的前提下，選擇較低的分離器進(jìn)口速度。本產(chǎn)品選擇的進(jìn)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(jìn)口速度是減輕磨損的最有效手段。
    (3)由于在旋風(fēng)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(dòng)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(hù)板結(jié)構(gòu)，且進(jìn)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(shè)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(shè)有防磨護(hù)板。過熱器管束的防磨護(hù)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(fù)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(huì)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(jìn)取，再攀高峰。目前，甘肅窯街礦務(wù)局、山西天石電力有限公司、湖北松源發(fā)電有限責(zé)任公司130t／h中溫中壓循環(huán)流化床鍋爐已投運(yùn)近一年，運(yùn)行情況良好，用戶非常滿意。安徽豐原生物化學(xué)集團(tuán)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(shè)計(jì)，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(jìn)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(shù)，為循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展作出自己的貢獻(xiàn)。