为了解美国在循环流化床（CFBC）锅炉方面的发展情况，由清华大学热能工程系、大连北海头电站、黑龙江电力设计院、四川锅炉厂组成了代表团，访问了美国福斯特．惠勒FW公司及ABB-CE（燃烧工程公司），公司及有关电站。对美国这两家公司所生产CF－BC锅炉有了较深入的了解。现扼要介绍于下。

FW公司的CFBC锅炉

美国FW公司是美国三大锅炉公司（B&W，ABB－CE，FW）之一，制造锅炉已有百余年历史，在生间CFBC锅炉以前，已有多年生产流化床（FBC）锅炉的经验，最大的为黑狗电厂的旧粉炉改装为471．2t／h，135MWE的FBC锅炉，已成功地投运多年。

为发展CFBC锅炉技术，该公司先在技术开发中心建了容量1．0T／H蒸汽压力为7BAR的试验台，在1986年投运后，测试了大量数据，2年后就设计制造了145．1T／H，105Bar，5100C的CFBC锅炉.到1992年底已生产CFBC锅炉5台，最大的为374．1t／h的再热锅炉。到1995年还将生产8台，最大容量为230Mwe782．2t／h，175．7Bar，540／5400C的锅炉.所有原料各种各样，从无烟煤矸石，无烟煤，石油焦,烟煤，垃圾，到天然气都有。

当锅炉为再热锅炉时，都带有整体化循环物料换热床（IntegratedRecycleHeatEx-changeBed－简称Intrex），其工作原理及功能，将在下文介绍。

FW－CFBC锅炉的特点

FW－CFBC锅炉是该公司自行开发的，因此有其独特的特点。主要是在以下几个方面：

一使固体物料与烟气分离返回炉中循环的旋风分离器由水或过热蒸汽管组成（膜式壁型），焊有较密的抓钉，涂有50mm的由用磷酸盐烧结的刚玉，（氧化铝）层。耐火层薄，耐火层内外温差小，可以较快起动。起动时间同一般煤粉炉，4－5小时即可，同时其运行寿命也较长。在冷却介质为水时，分离器与炉膛水冷壁一起膨胀，可省去膨胀节。

一炉膛截面沿高度无变化，炉膛中不装任何对流管屏，因此，磨损问题小，寿命长。

一炉下部密相区、顶部、出口与旋风分离器连接烟道都有用抓钉装固的耐火保护层，防止磨损。

一床底风帽采用定向风帽，可有目的地使床内物料向一定方向流动，大颗料由排渣系统排出。

一由旋风分离器分离出的固体颗粒用J型阀送回主床，或Intrex(用J型阀物料可在流化中利用虹吸效果自动排入主床或Intrex，不用人为调节。）

一大型CFBC炉采用Intrex。Intrex中装有一部分过热，再热受热面。（Intrex的结构及运行方式见下文）

由于FW一CFBC具有以上特点，结构紧凑，不易磨损，可靠性较高，起动快，调节灵尖，受到用户欢迎，在美国CFBC订货中，根据FW公司的介绍，Lurqi型约占25％，Ahlstrom与FW各占约37．5％。

FW-CFBC锅炉的典型结构示于图1中，从此图可明确地看出其以上的主要特点。这种CFBC的特点是旋风分离器结构复杂，抓钉极多，制造费用较高。

INTREX的结构及运行方式

Intrex与我国某些CFBC锅炉的副床很相似，但在结构上却经过深思熟的虑的开发，运行起来非常灵活也非常可靠，图2示有典型Intrex图3示有INTREX的运行方式。

由图2俯视可以看出有短路流化通道三条，换热床两个，其中分别装设过热，器受热面及再热器受热面的一部分。从立面图可以看出短路流化通道各有标高较高的溢流口，两个换热床有标高略低些的溢流口，短路流化通道与换热床之间的隔墙上都有联通窗口。短路流化通道，换热床下都设有布风板，风帽，下面的风室则是分开的，可分别调节其流化风量，可使其上的物料堆积压实，或流化。

Intrex中采用较复杂的结构的目的是：

一起动时分离出的物料不受到冷却，直接送回主床，使升温快，起动快。

一起动时，还无足够蒸汽流过换热床的过热，再热浸泡管受热面，须在此时保护它们不受到加热。

起动后可灵活的调节流入换热床的固体物料量及短路直接流入主床的物料量，以调节主床温度。

由图3可以看出不同的运行方式。

起动时，希望物料不经换热床冷却，而短路地直接流入主床，以使床料升温，此时，换热床中受热面还无足够的蒸汽流过，不,需加热。这样，在起动时换热床不通风流化，使其中物料沉积压实，堵死隔墙上的联通口，短路流化通则流化，使物料通过溢流口直接流入主床。

正常运行时，则两个换热床也通风流化，隔墙上的联通口畅通，物料根据流化液位的高低，流入换热床，需要时，也可将一部分物料直接流入主床，根据需要而定，因此调节是灵活的。此外没有与气固两相流接触的调节阀，没有磨损问题，使设备运行可靠。这当然是FW公司的专利，也是大型带再热的FW－CFBC锅炉的优点之一。

Mt．Carmel电热联产电站174．1t/hCFBC锅炉参观印象

MTcarmel电热联产电站的一台174．1t/h的CFBC锅炉,是投运较早的，烧无烟煤矸石的锅炉，所燃矸石灰份高达65％左右，由于FW公司在设计中考虑了防止磨损问题，运行很可靠(结构同图LA)在投运的头十个月中，运行负荷因数高达94．5％。到代表团参观时，已顺利地运行了4年多，可用率高达90％以上。

锅炉结构同图La在煤矸石破碎系统上则较为复杂，除两级一般破碎机以外，最后送入钢柱滚筒磨煤机中磨碎。钢柱滚筒磨煤机是与钢球滚筒磨煤机很相似的设备，但其中钢球以直径大约为80MM的长度与筒身相同的钢柱所替代。据说，这种最后一级磨煤机可以避免煤粒粗，过细部分的份额，经索取磨制后的煤样，回国后筛分的结果示于表1中。由表1的颗粒分布可知，CFBC锅炉在煤粒分由布要求较严。一般广告上说可烧6MM以下的煤实际上6MM的颗粒占的份额极小，我国在CFBC锅炉运行中也总结出同样的经验。

表原煤筛分情况

煤种重量份额粒径颗粒直径
＜1．1mm＜0．84mm
无烟煤矸石66．67％60．14％
褐煤35．64％29．70％

该电厂灰渣量很大，主要是用来回填露天矿的矿坑，填满后上堆盖土壤，植树绿化，以保护环境。该电厂的主要热负荷是种植蔬菜的暖房。因此该电厂既利用了堆积如山的矸石，又绿化，保护了环境，受到居民的欢迎。

必须说明，对CFBC锅炉来说，燃煤中灰份高在运行上是一个有利条件，即使分离器效率略低，也能保持循环物料平衡。从磨损来说，灰份高则是不得条件,挥发物低是不利条件，炉下部密相区容易发出过多热量解。决的办法是将一部分煤磨细些，使之在悬浮段燃烧，另一方法是加大循环物料的量，并降低其温度，使之吸收密相床中的热，带到上方去，传给受热面，因此可以概括地说，CFBC锅炉可以烧各种燃料，但对某一台CFBC锅炉及其煤破碎系统来说，却是不通用的，这是必须强调的问题。

另一个有趣的问题是该问题及电厂安装、运行是由FW公司承包的。这样，就避免了不少制造厂、安装公司、运行厂之间的不必要的矛盾，运行经验也可以更直接地把馈到设计部门，以更快地提高产品质量。

ABB－CE公司的循环流化床燃烧锅炉

ABB－CE公司的CFBC锅炉技术是从德国鲁奇（luri）化工公司引进的，自1986年按此技术制造的第一台295．5t/h,101bar,5100C的CFBC锅炉在费城附近的scott造纸厂投运后，到1992年已制造了22台。CFBC锅炉，其中最大的为150MWe500T／H，137．1bar，540．6／540．60C再热CFBC锅炉。

ABB－CE的CFBC锅炉的结构，固体燃料的循环流动，完全采用典型的鲁奇系统，如图4所示。烟气携带的固体物料被旋风分离器收集后靠重力流入密封箱或称密封釜（sealpot）。然后一部分流入换热床（fluidizedbeidheatexchange――fbhe）在床中被低速流化风9约1M／S上下）流化，将一部分热传给埋在床中的受热管排，受到一定冷却后流入主床，一部分通过机械调节水冷直接流入主床。通过调节两者流量即可调节主床温度。

大颗粒的煤或其它燃料一般经过两级破碎，最后破碎到1／4寸以下的颗粒（注意：1／4寸（6MM）的极少量），平均直径600－800MM时送入炉中，有时与直接入炉的固体颗粒混合后入主床.有时分数点送入主床，（破碎系统与FW类似）。

燃料灰份少时，或烧天然气时，为了保持循环物料的平衡，设有惰性物送入系统，惰性物一般为球形石英砂，或储存的能自由流动的灰粒。用气力输送送入密封箱或直接入主床。

排灰可由密封箱排掉，主床中大颗粒灰经水冷绞龙冷却后送至出灰系统。

ABB－CE德洲一新墨西哥州电力公司（TNP）的150MWE的CFBC锅炉

两台ABB－CE公司的150MWe的CFBC锅炉装于TNP公司在德州的Waco电厂中。锅炉结构与一般大型lurgi式cfbc锅炉相同，燃烧室下部分成两个密相床，与其上县浮段形成裤叉形。密相床部分成斜漏斗形（图5），水冷壁上涂有耐火材料以防磨损及腐蚀。一次风从水冷风箱送入，风量占总风量的60％。二次风分两级在不同高度送入。密相区流入风速5．0M／S喷入两次风后，上部风速为6．0M／S。

为了使结构紧凑，两个密相床外侧贴炉墙各装一换热床图（4图5），内置蒸发、过热、再热埋管受热面，汽水系统示于图6中。

蒸汽产量500t/h压力138Bar，540．60C给水温度230．60C。再热蒸汽流量448．9t/h，331．10C。再热至540．60C。

所燃为褐煤，工业分折为：水份30．7％，挥发份27．0％，固定碳26．8％；灰份15．5％，高位发热量为15661KJ／Kg（3741Kcal／kg）

过热蒸汽，再热汽温的调节由：喷水、调节换热床传热情况，改变燃烧室温度而改变蒸发受热面吸热量来完成。（见图6）。

受热面吸热分配如下。给水加热及蒸发：燃烧室60％，换热床20％。省煤器20％，过热能为，换热床40％，对流过热器60％，再热热换热床50％，对流再热器50％。由于采用了分段送风，同时燃烧温度也低，NOX排放远低于环保许可值。所燃褐煤含硫较高，燃烧中加石灰石脱硫，在钙镁加量比为Ca／S＝2．2时，脱硫效率达90％，SO2排放低于环保允许值，但Ca／S却超过原设计的CA／S＝1．5。由于脱硫后烟气导电系数低，不宜用静电除尘，故采用布袋除尘，效果也满足了环保要求。

表2污染物排放数据

污染物排放浓度（磅／百万BTU）实测物排放浓度（磅／百万BTU）
允许值污染物允许值实测值
SO2

NOX

CO
0.6

0.6

0.07
0.49*

0.22

0.001
尘粒

混浊度
0.03

20
0.01

1.4

*Ca／S＝2．2时值，原设计为1．5

旋风分离器未采用水冷或汽冷因此耐火材料较厚。启动时升温不得过快，否则会裂开而下落，因此启动时间达20小时。

该炉设计时留有较大裕量，实际运行负荷可达165Mwe，超过设计值150MWe10％。

考察了FW公司，ABB－CE公司的CFBC锅炉之后，虽然未窥全貌，也大致了解了CFBC锅炉在美国的发展情况，主要考察感想如下：

1、CFBC锅炉在美国的发展相当快，原因是烧高硫煤时，采用CFBC锅炉在燃烧中加石灰石脱硫比煤粉炉加烟气脱硫（FGD）经济得多。

2、CFBC适于烧灰份多低发物含量、难于燃烧的燃料，如无烟煤矸石、无烟煤、石焦油、褐煤废渣等。3、除可脱硫外，NO，CO等污染气体排放量低。

4、CFBC锅炉单位容量在不断扩大，目前已达到100－150MC正在向230－250Mwe发展。

5、锅炉结构复杂，分离器尺寸庞大，使锅炉造价高于煤粉炉。

6、不同型式的CFBC在平行地发展，发挥优点、克服缺点、正如煤粉炉，发展至今已七，八十年仍，存在不同流派，CFBC锅炉恐怕也将如此。

最后对我国发展CFBCA锅炉的一些想法，分述如下：

1、我国同硫煤较多，难燃的无烟煤，低质煤也将增多，有必要发展CFBC锅炉。目前我国已发展到容量75T／H正在开发220T／H（50MWE）的CFBC锅炉，电力工业应给予更大支持和合作，以使其容量尽快提高达到100，200，甚至300MWe。

2、我国在流化燃烧研究开发上起步较早，但因人力物力不足，虽然在数量上FBC锅炉已达3000台以上，为世界之冠，但在CFBC方面却落在西方之后。

3、我国在CFBC设计上有独特的想法，如副床与lntrex相同，但国外却投入大量人力使之完善化，既简化了锅炉结构，运行了又灵活方便可靠。通道方式分离器（即S型分离器）也是我国首先想出的，据了解国外有关厂家都在开发它。希望我国投入人力物力开发它，使之尽早完善化，在国际上领先，并使锅炉造价与煤粉炉相同或更低。

4、我国应大力开发CFBC锅炉的主要辅机，如高压头风机、钢棍滚筒磨的生产。