200－300MW及更大容量循环流化床锅炉自主开发设计倪晓辉1，高子瑜1，邵国桢1，顾家胜1，王智昶1，肖锋1，居慧敏1吕清刚2，孙运凯2，包绍麟2，那永洁2，王东宇2，小银2（1. 上海锅炉厂有限公司，上海市200245；2. 中国科学院工程热物理研究所，北京市100080）摘要：本文介绍了上海锅炉厂有限公司和中国科学院工程热物理研究所联合研制的具有我国自主知识产权的200－300MW循环流化床 (CFB)锅炉技术特点锅炉结构简单、可靠，体现了我们联合研制的 CFB锅炉一贯遵循的技术原则关键词：200MW 300MW CFB锅炉1、上海锅炉厂有限公司CFB锅炉技术的发展循环流化床（CFB）锅炉技术是一种新型的高效低污染清洁燃煤技术，主要特点是锅炉炉膛内含有大量的循环物料，在燃烧过程中大量的物料被烟气带到炉膛上部经过布置在炉膛出口的旋风分离器与烟气分离后进入返料器，回送到炉膛内，实现循环物料的反复循环燃烧，燃烧温度850－900℃，燃烧配风采用严格的一/二次风系统，只有燃料氮转化成氮氧化物，从而有效地降低NOX的生成量，石灰石在炉内直接煅烧为氧化钙并进行脱硫，加之炉膛内掺混条件好和物料循环，可使脱硫效率达到90%。
使锅炉具有负荷调节范围宽、燃料适应性强、烟气中的氮氧化物浓度低、炉内石灰石脱硫、灰渣易于综合利用等特点，因此在我国得到了迅猛发展上海锅炉厂有限公司是国内电站锅炉行业历史最悠久、经营规模最大的制造企业，在国际上也享有良好的声誉和很高的知名度从50年代成功试制中国第一台配6MW发电机组的锅炉起，上海锅炉厂有限公司以工业锅炉和中小型电站锅炉为起点，以大型、超大容量火电锅炉及核电设备为目标，奋发向上，不懈追求，多次承担大型发电设备、化工设备等产品的首台开发和研制任务至今，电站锅炉产量占全国国产机组总装机容量的三分之一以上上海锅炉厂有限公司在锅炉产品的设计和制造方面技术力量雄厚，工艺精湛，管理上乘，在国内外都有良好的业绩在CFB锅炉的开发方面经历了多个阶段，先后成功开发了75 t/h、130 t/h、240 t/h、440 t/h、690 t/h和1000 t/h CFB锅炉，并取得70多台合同订单，分别用于望亭、窑街、里彦、运河、济宁、东糖、豫联、内蒙古亿利、小龙谭、蒙西等电厂开发CFB锅炉产品有两条主线，一条是自主开发，包括与中国科学院工程热物理研究所联合开发具有自主知识产权的系列容量CFB锅炉，以及共同承担国家级技术研发和工程示范，其中比较有代表性的有：窑街130 t/h CFB锅炉为国家节能综合利用示范项目，济宁440 t/h CFB锅炉为国家“十五”科技攻关课题依托工程，内蒙古亿利690 t/h（200MW） CFB 锅炉为国家“十五”科技攻关课题技术示范项目。
另一条是引进技术与消化吸收，先后引进了ALSTOM公司的135MW等级的CFB锅炉全套技术（美国部）和300MW等级CFB锅炉（法国部）以上项目的成功实施，标志着上海锅炉厂有限公司的CFB锅炉设计制造技术已处于国内先进水平第一阶段（70年代初期～90年代初期）自行研制阶段1976年，为广东韶关电厂设计制造了130 t/h鼓泡流化床锅炉1978年，为黑龙江鸡西滴道煤矿设计制造了两台130 t/h鼓泡流化床锅炉，燃烧1500~2000 kcal/kg煤矸石，达到设计要求，获得1985年上海市科技进步一等奖1994年，在阳山第二台130 t/h鼓泡流化床锅炉的尾部转向烟室处装置百叶窗分离器，通过回料器将分离器分离下来的物料回送入炉膛，形成飞灰回燃在此期间上海锅炉厂解决了鼓泡流化床锅炉的许多技术难题，摸索出了很多经验，研究了煤燃烧特性、传热问题、磨损问题、膨胀问题、密封问题、材料选择，掌握了工艺流程，为开发CFB锅炉提供了十分宝贵的经验第二阶段（90年代初期～90年末期）吸收消化阶段九十年代起，上海锅炉厂有限公司分别与日本IHI、MES、美国FOSTER-WHEELER、瑞典KVAERNER等大公司合作，分包设计制造了多台CFB锅炉。
主要业绩如下：锅炉容量 型式 公司 锅炉用户40 t/h BFB KVAERNER 美国200 t/h BFB OEE 印尼201 t/h BFB OEE 印尼30 t/h CFB IHI 中国山东75 t/h CFB MES 吉林80 t/h CFB KVAERNER 美国136 t/h CFB KVAERNER 美国220 t/h CFB F-W（PYROPOWER） 中国四川310 t/h CFB F-W 中国上海432 t/h CFB F-W 泰国517 t/h CFB F-W 美国在这些鼓泡流化床和循环流化床锅炉的设计制造中，上海锅炉厂有限公司掌握了CFB锅炉的关键结构设计、工艺流程、制造方法，增添了大量特种制造设备，为研制大型CFB锅炉打下了坚实的基础。
第三阶段（90年代中期至现在）合作开发阶段中国科学院工程热物理研究所自上世纪80年代以来致力于循环流化床锅炉的研究开发工作，并一直处于国内领先地位，在开发的循环流化床锅炉的品种容量、投入生产运行台数和通过国家鉴定的时间、市场占有率等指标上，均处于领先地位工程热物理研究所坚持自主创新，充分结合中国的实际煤种和运行条件，形成了具有我国自主知识产权的循环流化床锅炉技术体系所开发的35 t/h、75 t/h、130 t/h、220 t/h、480 t/h、600 t/h、690 t/h循环流化床锅炉的实际销售台数超过1500台，在国内市场上占有较高的份额工程热物理研究所之所以在CFB锅炉技术的研究领域取得了较好成绩，一方面归于国内自身研发和CFB锅炉市场的巨大需求，另一方面也归于与国外相关单位保持比较密切的合作关系在自主研究开发、国际合作与交流和工程实践中，逐步形成了大型CFB锅炉的基本认识和技术平台1997年开始，上海锅炉厂有限公司与中国科学院工程热物理研究所开始合作实行“强－强”联合，结合上海锅炉厂有限公司先进的制造技术、可靠的质量、完善的售后服务和中国科学院工程热物理所长期开发的经验，共同开发适合国内用户需要的CFB锅炉，双方合作的项目主要如下：75t/h等级循环流化床锅炉，1台，江苏望亭130 t/h等级CFB锅炉，22台，代表：甘肃窑街劣质煤电厂，广东德永佳自备电厂240t/h等级CFB锅炉，8台，代表：徐州华美环保热电，苏州华能热电690t/h等级CFB锅炉，4台，代表：内蒙神华亿利能源公司到目前为止已形成了完全自主技术的大型CFB锅炉的设计、制造和运行体系，积累和制订了CFB锅炉的技术规范，形成了从容量75 t/h到690 t/h，锅炉参数从中压－超高压再热的系列CFB锅炉产品。
第四阶段 135 MW－300MW等级的大型CFB技术引进为进一步满足国内外用户对大容量、特别是再热CFB锅炉的需求，“十五”初期，引进了ALSTOM公司美国部（原ABB-CE公司）的135MW等级的CFB锅炉全套技术上海锅炉厂有限公司技术引进的内容包括FLEXTECHCFB锅炉的设计、制造、质量控制、仪表和控制、安装、调试和性能试验，以及将来的技术改进等内容转让技术范围为整个锅炉岛，包括锅炉本体、煤和石灰石的制备和输送系统、除灰除渣系统、烟风系统（包括送、引风机）、仪表控制系统、运行调试方法等转让的技术资料包括计算程序、设计图纸、性能设计标准、机械设计标准、DCS设计手册、运行调试手册、制造质量手册等通过技术转让，上海锅炉厂有限公司获得了ABB-CE公司的CFB锅炉“FLEXTECHTM”商标品牌的设计、制造许可证已有二十多台锅炉机组2003年，上海锅炉厂有限公司与哈尔滨锅炉厂和东方锅炉厂联合引进了ALSTOM公司300 MW CFB锅炉设备的许可证技术，并接受了技术转让培训上海锅炉厂有限公司根据引进技术已经获得小龙潭、韶关坪石、蒙西和山西平朔等6台300 MW CFB锅炉订单，其中小龙潭项目将于近期投产发电。
这样，上海锅炉厂有限公司对于300 MW CFB锅炉已具备丰富的设计、工艺制造和产品安装经验，这些经验对于研制具有我国自主知识产权的300MW 及更大容量CFB锅炉有着重要的借鉴作用第五阶段200MW－300MW及更大容量CFB锅炉技术的自主技术研发上海锅炉厂有限公司与中国科学院工程热物理研究所联合完成了200MW CFB锅炉的研制开发工作，锅炉遵循简单、实用、可靠的设计原则，2005年底获得4台200MWe CFB锅炉订货合同，该用户位于内蒙古鄂尔多斯市，为神华集团和亿利资源集团共同投资组建的神华亿利能源公司该项目是国家“十五”科技攻关的后续滚动课题－“200MW级循环流化床锅炉技术及工程示范发”的工程示范项目引进技术依托工程——白马项目的300 MW CFB 锅炉已于2006年年初投产发电锅炉采用了双布风板结构，布置有4台外置式换热器等技术，造成系统结构复杂、调试运行困难、锅炉排渣困难、锅炉的防磨技术不够可靠等缺点基于以上原因，上海锅炉厂有限公司着手与中国科学院工程热物理研究所进行国产技术的300 MW CFB锅炉的研发工作，设计总原则是结构简单、给煤排渣可靠、根据煤质和用户要求可带或不带外置式换热器，完全国产自主化，继承上海锅炉厂有限公司已投运的CFB锅炉的结构设计特色，使锅炉在性能保证、可靠性和防磨设计上超越引进型锅炉，目前上海锅炉厂有限公司已完成300 MW CFB锅炉性能设计。
为了满足国家和市场的需求，上海锅炉厂有限公司下一步将与中国科学院工程热物理研究所继续合作，进行600MW超临界CFB锅炉的自主研究开发2、200MW－300 MW CFB锅炉总体设计特点2.1 设计指导思想（1） 采用成熟的、有成功运行经验的、代表当今国际主流派的技术，保证产品的技术先进性，我们采用了以下关键技术：l 高温旋风分离（890℃）；l 高的循环倍率（30）；l 在炉膛上部稀相区布置屏式过热器、水冷蒸发屏受热面；l 采用双烟道结构，挡板调整再热器温度；l 采用滚筒冷渣器，宽松煤粒度要求2） 可靠性是我们设计的最高宗旨，保证锅炉的安全可靠运行l 中国科学院工程热物理研究所的全面技术支持；l 上海锅炉厂有限公司多年的研究和与国外合作、引进技术的经验；l 所有技术均已通过工程的检验, 技术成熟度高；l 设计留有裕度2.2 方案技术特点（1） 全膜式壁单炉膛结构，炉内上方布置过热屏和水冷屏全膜式壁结构，密封性能良好；单炉膛采用一个流化床，运行简单；炉膛上部布置三级屏式过热器，能有效吸收炉内热量，使炉膛温度均匀合理，同时保证过热蒸汽参数在锅炉低负荷运行时具有较好的调节特性。
2） 尾部双烟道，烟气挡板调节再热蒸汽温度。