1　前言
循环流化床燃烧技术具有对燃料适应性广、燃烧效率高、环境污染少、负荷调节范围大和灰渣综合利用等优点，在工业锅炉领域得到了很好的发展。近几年来开发了一些好的炉型。除燃煤工业循环流化床锅炉之外，燃烧各种固体废弃物的循环流化床锅炉和对旧锅炉的改造均得到了很快的发展。在工业循环流化床锅炉的发展中，目前尚存在的问题是：提高分离器的效率；解决好锅炉受热面、耐火层、分离器和风帽磨损及正确设计煤的筛分、破碎系统和合理选择筛分、破碎设备。
2　典型炉型
2.1　饱和蒸气循环流化床锅炉
2.1.1　前置分离器循环流化床锅炉
图1所示为华中科技大学与武汉天元锅炉有限责任公司共同开发的低参数10t/h循环流化床锅炉。
图1　10t/h循环流化床锅炉
1－风箱　2－燃烧室　3－旋风分离器　4－送灰器5－对流管束6－省煤器
锅炉有如下特点：
l燃烧室为全膜式水冷壁结构；
l布风板焊在膜式水冷壁上；
l高温旋风分离器布置在燃烧室前面；
l分级燃烧。
锅炉优点为：
l高温分离器前置布置，锅炉汽水系统简单，锅炉结构紧凑；
l高温旋风分离器分离效率高。
2.1.2　卧式旋风筒循环流化床锅炉
图2所示为清华大学与梧州锅炉厂开发的低参数循环流化床锅炉。
锅炉的主要特点：
l卧式水冷旋风分离器与锅炉本体整装；
l浓相床内布置有埋管。
锅炉优点为：
l结构紧凑，金属消耗量小；
l锅炉能达到设计蒸发量，并有超负荷能力。

图2　卧式旋风筒循环流化床锅炉
1－主旋风燃烧室2－燃烧室出口3－燃烧室

2.1.3　开封锅炉厂10t/h循环流化床锅炉
图3所示为中国科学院与开封锅炉厂开发的低参数10t/h循环流化床锅炉。
锅炉的特点：
l高温旋风分离器布置在燃烧室左侧；
l燃烧室浓相床内无受热面。
锅炉的优点：
l锅炉结构紧凑；
l旋风分离器分离效率高。
　　图310t/h循环流化床锅炉

2.1.4　两级分离循环流化床锅炉
图4为华中科技大学与武汉天元锅炉有限责任公司开发的低参数循环流化床锅炉示意图。

图4　两级分离循环流化床锅炉
1－落灰腔一级分离器2－返料器3－旋风分离器
4－埋管5－燃烧室6－对流管束7－省煤器
锅炉的特点：
l采用了落灰腔槽型分离器与低温旋风分离器两级分离器；
l浓相床内有埋管。
锅炉的优点：
l两级分离器分离效率高；
l负荷调节范围大。
2.2　下排气旋风分离器中参数循环流化床锅炉
图5所示为华中科技大学与武汉天元锅炉有限责任公司开发的中参数下排气旋风分离器35t/h循环流化床锅炉。
锅炉的特点：
l采用了下排气中温旋风分离器；
l浓相床内有埋管；
l光管水冷壁，重型炉墙。


图5　下排气旋风分离器循环流化床锅炉
1－风箱2－浓相床3－埋管受热面4－稀相床5－高温过热器6－低温过热器
7－下排气旋风分离器8－省煤器9－空气预热器10－送灰器

锅炉有如下优点：
l锅炉呈典型的“Π”型布置，结构紧凑；
l锅炉负荷调节范围大；
l该炉型对改造“Π”型燃煤、燃油锅炉成为循环流化床锅炉非凡适宜。
2.3　全膜式壁循环流化床锅炉
2.3.1　下排气旋风分离器循环流化床锅炉
图6所示为华中科技大学与武汉天元锅炉有限责任公司开发的75t/h下排气旋风分离器循环流化床锅炉。
图6　下排气旋风分离器循环流化床锅炉
1－布风系统2－炉膛3－高温过热器4－低温过热器5－下排气旋风分离器
6－省煤器7－空气预热器8－流化密封送灰器9－给煤装置

锅炉的主要特点：
l采用了下排气旋风分离器，将水平烟道与尾部烟道连接，形成典型的“Π”型布置；
l燃烧室为全膜式水冷壁，轻型炉墙结构。
锅炉优点有：
l锅炉呈典型的“Π”型布置，结构紧凑；
l中温灰分离循环燃烧，返料系统不结渣；
l便于大型化。
2.3.2　异型水冷分离器循环流化床锅炉
图7所示为清华大学与四川锅炉厂开发的异型水冷分离器循环流化床锅炉。
图7　75t/h异型水冷分离器循环流化床锅炉
1－炉膛2－异型水冷分离器
锅炉特点：
l异型水冷分离器与锅炉本体水冷系统整装一体，结构紧凑（锅炉为三排柱支吊构）；
l燃烧室为全膜式水冷壁，轻型炉墙结构。
锅炉优点：
l锅炉结构紧凑，占地面积小；
l便于大型化。
2.4　日本多循环流化床锅炉
图8所示为日本株式会社荏原制作所开发的多循环流化床锅炉。
图8　日本多循环流化床锅炉
1－床内主循环2－床内第二循环3－飞灰回燃4－埋管受热面
5－循环空气6－受热面7－除尘器8－流化空气9－给煤
锅炉特点：
l采用不均匀配风，浓相床内形成3个循环燃烧区，第一个是主燃烧区的循环燃烧，
第二个、第三个是主燃烧区与两侧热交换区之间的循环燃烧；
l床外中温分离循环燃烧。
锅炉优点如下：
l床内、床外粒子循环燃烧相结合，锅炉高度较低；
l泡床与循环床相结合，泡床内埋管磨损轻。
3　烧固体废弃物的循环流化床锅炉
固体废弃物包括各种工业生产过程产生的固体废弃物，如洗煤过程产生的煤矸石和洗煤泥；城市产生的垃圾和污泥；森林工业和木材加工工业产生的树皮、废木头、木屑等；农业生产和加工过程中产生的各种农业废物，如稻杆、麦杆、谷壳等；制糖工业产生的甘蔗渣；石油工业产生的石油焦；煤气生产过程中产生的造气炉渣和链条锅炉产生的炉渣。这些固体废弃物的热值、水份、挥发物和灰份相差很大，含的有害物质也各不相同，用常规焚烧处理有困难。从燃烧和环境两方面考虑，循环流化床燃烧是处理这些固体废弃物最适宜的技术，近些年来在世界各国得到了迅速的发展，成为循环流化床锅炉发展方向之一。
3.1　燃烧煤矸石的流化床3.2烧洗煤泥的循环流化床锅炉
由浙江大学开发的兖州35t/h烧洗煤泥的常规流化床锅炉和东潭75t/h烧洗煤泥的循环流化床锅炉已有几个5年的运行历史，创造了很好的经济效益、社会效益和环境效益。由法国GECAlstomSteinIndustrie锅炉公司生产的367t/h烧洗煤泥浆的循环流化床锅炉于1990年投运，1992年得到了国际电力杂志授予的电厂奖，至今已运行10余年。该锅炉为大型电站循环流化床锅炉烧洗煤泥浆，在世界上树立了样板。
3.2　美国F&W烧垃圾循环流化床锅炉
美国F&W锅炉公司为芝加哥南部Robbins村焚烧城市垃圾装置提供了2台循环流化床锅炉。每台锅炉日处理垃圾量600t，生产蒸气104t/h，蒸气压力为6.18MPa，温度为443℃。该锅炉为对流管束全膜式水冷壁循环流化床锅炉。锅炉的成功运行证实循环流化床锅炉烧垃圾与常规锅炉堆烧垃圾相比，锅炉效率提高了10个百分点，污染物排放减少了1/3。
3.3　烧木头的F&WIntrex型循环流化床锅炉
今年5月在美国佛罗里达召开的第17届国际流化床燃烧会议上F&W锅炉公司介绍了他们最新的烧木头的循环流化床锅炉。该锅炉有Intrex流化床热交换器。锅炉末级过热器和再热器布置在Intrex内，避免了烧木头而带来的高温腐蚀。该公司110t/h、120t/h、55t/h烧矿井废木头的循环流化床锅炉分别于1996、1999和2002年在芬兰投入运行。
3.4　甘蔗渣与煤混烧的循环流化床锅炉
广西节能技术研究设计院与华中科技大学合作于2001年将广西露塘糖厂一台25t/h煤粉锅炉改造成35t/h甘蔗渣与煤混烧的循环流化床锅炉。混烧比为60％的煤配40％的甘蔗渣。锅炉炉型采用有埋管的下排气旋风分离器循环流化床锅炉（见图5）。煤主要在浓相床内燃烧，甘蔗渣主要在稀相床内燃烧。床下温度为930℃－980℃，燃烧室出口温度为680℃－720℃。锅炉燃烧稳定，燃烧效果好。飞灰含碳量为15％左右。床渣含碳量为0.7％左右。
3.5　烧造气炉渣和链条锅炉炉渣的循环流化床锅炉
炉渣含碳量25％左右，在循环流化床锅炉中与煤混烧能生产蒸气发电和供热。华中科技大学与武汉天元锅炉有限责任公司开发的35t/h带埋管下排气旋风分离器循环流化床锅炉（见图5）在焦作化工总厂烧炉渣与煤的混合燃料，燃料配比为50％对50％。锅炉负荷足，调节范围大，热效率达82％左右，取得了很好的经济效益和环境效益。
3.6　烧石油焦循环流化床锅炉
石油焦是炼油厂的副产品，它的热值高，灰份低，硫份高，采用常规燃烧方式很难利用。循环流化床锅炉对燃料适应性非凡好，加石灰石能实现燃烧过程脱硫，是燃烧石油焦生产蒸气发电的理想设备。美国F&W锅炉公司生产的蒸发量为374t/h，Intrex形式的循环流化床锅炉在Nisco已运行了11年，取得了令人满足的成果。我国澄海炼油厂引进了F&W公司生产的2台220t/h纯烧石油焦的循环流化床锅炉，目前运行稳定，能达到设计参数，取得了很好的经济效益。
今年5月在美国佛罗里达17届国际流化床燃烧会议上，研究者介绍了循环流化床锅炉烧石油焦的试验，结果十分令人鼓舞。第一个试验是在中国苏州2台250t/h，设计燃料为烟煤的循环流化床锅炉上进行。做了掺烧和纯烧石油焦的试验。试验结果指出：掺烧情况下锅炉热效率能达到92％～93％，纯烧石油焦时，锅炉热效率能达到94.1％；掺烧情况下脱硫效率能达到85％；纯烧石油焦时，脱硫效率能达到91％。第二个试验是2001年在法国普诺望斯250MWe循环流化床锅炉上进行。做了掺烧30％、50％和100％高硫石油焦的试验。试验结果指出：掺烧石油焦时，飞灰含碳量为3％～7％，燃烧效果好；SO2排放能达到环保要求；烧焦100天之内没有发生床料成团现象，5个月之后发生了循环回路床料成团堵塞现象。
4　旧燃煤、燃油工业锅炉改循环流化床锅炉
仅中国燃煤、燃油工业锅炉近50万台。燃煤工业锅炉热效率低，对大气污染严重。燃油工业锅炉油价高，生产成本高。由于上述原因，用循环流化床燃烧技术改造这些旧工业锅炉已成为流化床燃烧技术的发展方向之一，有重大的经济效益、社会效益和环境效益。
4.1　35t/h燃油锅炉和煤粉锅炉改循环流化床锅炉
35t/h燃油锅炉和煤粉锅炉是典型的“Π”型布置锅炉。从图5看出用带埋管的下排气旋风分离器循环流化床锅炉炉型来改造此类旧锅炉是十分适宜的。锅炉本体主要改造措施如下：
l将原锅炉冷灰斗去除，燃烧室下部加埋管受热面和布风装置；
l在水平烟道与尾部烟道联接处加装下排气旋风分离器；
l加装送灰器；
l燃烧室、过热器、省煤器和空预器受热面作适当调整；
l锅炉钢架、基础、汽包中心标高不变。
4.2　75t/h煤粉锅炉改循环流化床锅炉
75t/h煤粉锅炉与35t/h煤粉锅炉一样为典型的“Π”型布置锅炉。从图6看出：用带下排气旋风分离器全膜式壁75t/h循环流化床锅炉炉型用来改造煤粉锅炉，改造工作量最小，成本最低，是最适宜的炉型。
锅炉本体主要改造措施：
l燃烧室改为全膜式水冷壁轻型炉墙结构；
l加装水冷布风装置和风室；
l在锅炉换向室加装下排气旋风分离器；
l加飞灰回送装置。
4.3　带对流管束的锅炉改循环流化床锅炉
由于对流管束占据空间，加大了尾部烟道与炉膛之间的距离，这给锅炉改造中分离器形式的选择带来了限制。
此类锅炉的改造可采取图9所示的上排气高温旋风分离器方案。
图9　对流管束锅炉改循环流化床锅炉

锅炉本体主要改造措施：
l炉膛两侧加高温上排气旋风分离器；
l加飞灰回送装置；
l拆除原炉排，燃烧室下部加埋管和布风装置；
l锅炉本体各部受热面作适当调整。
5　工业循环流化床锅炉发展中存在的问题
如上所述，工业循环流化床锅炉炉型，烧固体废弃物和用循环流化床燃烧技术改造旧锅炉三方面近些年来得到了迅速的发展，但是它的发展中尚存在的问题如下：
（１）提高分离器的分离效率。中小型工业循环流化床锅炉过去常采用不同形式的惯性分离器，结构比较紧凑，但分离效率低；另外，中小型工业循环流化床锅炉燃烧室高度有限，一次通过燃烧室的细粒子燃烧不完全。上述两个原因是造成锅炉燃烧效率低、飞灰含碳量高和锅炉达不到设计蒸发量、对流受热面磨损的主要原因。多年来的实践证实：中小型工业循环流化床锅炉分离器的选择中，还是选用各种形式的旋风筒分离器为好。因此，优化旋风分离器的结构和各部分的尺寸是提高分离器效率的要害。
（２）工业用循环流化床锅炉受热面（埋管、过热器、省煤器）磨损，耐火层磨损，分离器磨损和风帽磨损是当前存在的普遍问题，加强防磨措施，选用好的防磨材料，延长锅炉一个大修期的时间是工业循环流化床锅炉安全、经济运行中要解决的重要问题。
（３）煤的制备系统设计和设备选择问题。合理的煤粒尺寸及分布是影响循环流化床锅炉安全、经济运行的重要因素之一。一些锅炉达不到设计蒸发量、磨损严重、飞灰含碳量高均与该问题相关联。采用滚动筛和反击式破碎机的一次筛分破碎系统能较好的解决中、小型锅炉煤的破碎问题。

参考文献：
[1]刘德昌主编.流化床燃烧技术的工业应用，1999年，中国电力出版社
[2]刘德昌，陈汉平主编.锅炉改造技术，2001年，中国电力出版社
[3]FrangPallteretal,PetcokeCo－FiringinaPowerFluidCFBC－BoilerOriginallyDesignedforCoal－EffectsonOperation,EfficiencyandDesulfurization,Proceedingsof17thInter.Confe.OnFBC,2003,Florida,U.S.A
[4]ThterryleGueveletal,FuelFlexibilityandPetroleumCokeCombustionatProvence250MWCFB,Proceedingsof17thInter.Confe.OnFBC,2003.Florida,U.S.A
[5]MattiA.Hiltunenetal,GreenEnergyFromWoodBasedFuelsUsingFosterWheelerCFBBoilers,Proceedingsof17thInter.Confe.OnFBC,2003,Florida,U.S.A