1、前言
循环流化床燃烧技术在我国的应用日趋广泛，具有很好的发展前景。国内主要锅炉制造厂（如上海锅炉厂有限公司等）引进了国外循环流化床技术，锅炉的性能计算采用引进的程序，其它锅炉厂采用国内研究所或大学开发的程序做性能计算。有关循环流化床锅炉的传热计算都是采用经验公式和数据，具体的方法很少公开报道。
中国科学院工程热物理研究所长期从事循环流化床锅炉燃烧技术的研究开发工作。采用工程热物理研究所技术、由无锡华光锅炉股份有限公司设计制造的220t/h循环流化床锅炉于2004年2月28日在河南洛阳华润热电有限公司投入商业运行。2004年11月29日～2004年12月1日，上海发电设备成套设计研究所火电设备产品质量监督检测中心对锅炉进行了产品性能测试，分别进行了50%、75%、100%、110%锅炉负荷的性能考核，并着重在100%负荷下进行了锅炉效率运行考核。本文作者对此次测试数据进行了分析，得出了一些规律性的结果，现将锅炉热力分析的主要结果在本文中发表，供从事循环流化床燃烧技术工作的科技工作者参考，富通新能源销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料。
2、220 t/h锅炉结构简介
2.1锅炉的主要性能设计参数
2.2锅炉的总体结构
锅炉采用循环流化床燃烧方式，布置有4个涡壳式汽冷旋风分离器，炉膛前墙下部有4点给煤，布风板上有3点排渣，其中2根接入滚筒式排渣机。锅炉炉膛内布置有4片蒸汽屏和2片水冷蒸发屏，底部布置有防漏渣内嵌逆流柱型风帽。高温过热器、低温过热器、三级膜式省煤器和空气预热器依次布置在尾部竖井烟道之中。锅炉总体布置见图1。
3、锅炉热效率的测定
在锅炉性能测试中使用的煤来自山西晋城，元素分析和工业分析见表2。锅炉热效率测试数据汇总于表3。
由表3得知飞灰的含碳量较高，锅炉效率也达到了设计要求，超过了锅炉热效率保证值。同样的锅炉产品在南京协鑫热电有限公司和河南焦作煤业集团冯营电力有限责任公司也已投运，锅炉燃用混煤时飞灰含碳量仅为1%～4%。
4、锅炉运行
锅炉测试时进行了2个4h满负荷性能考核试验，期间的烟气温度和蒸汽、给水流量曲线如图2、图3所示。
由于采用了汽冷旋风分离器的结构，分离器有效地吸收了循环物料后燃放出的热量，使得整个循环系统的烟气温度基本上一致。由图2可见，锅炉的燃烧温度控制在950℃左右，有效地降低了飞灰含碳量，保证了锅炉具有较高的燃烧效率。
由于锅炉燃烧性能稳定，使得锅炉的汽水流量也较为稳定（见图3）。循环流化床锅炉的运行经验表明如果锅炉的加煤和排渣稳定，锅炉的燃烧和汽水参数的稳定性就能得到有效地保证。
5、气固分离器的性能分析
这台锅炉迄今已运行了一年多，尾部烟道受热面没有磨损，却严重积灰，导致调节过热蒸汽温度的减温水流量接近0，主要原因是旋风分离器的气固分离效率较高。
一般经验判断分离器效率的主要指标是飞灰的粒度分布。这台锅炉的飞灰粒度分布见图4.50%的切割粒径dso为24um，90%的切割粒径d90仅为65um。可见这台锅炉的气固分离器的分离效率非常高。
这台锅炉的运行结果再次证实：循环流化床锅炉能够在30%～100%之间的负荷下稳定燃烧，在40%负荷时就能够保证额定的过热蒸汽参数。主要原因是旋风分离器的分离效率在很宽的负荷范围内能够保持在很高的水平。根据炉膛上部稀相区烟气差压值估计出不同负荷下的分离效率（见图5）。由图5知，当烟气进口速度为19m／s～24 m／s时，分离效率都在99%以上。
6、锅炉水冷壁及过热蒸汽器屏传热系数
根据这台锅炉的测试数据，计算了不同负荷下膜式水冷壁和过热蒸汽屏的传热系数，结果见图6（面积为投影面积）。图6中将不同负荷转变为炉膛上部的烟气速度。值得注意的是，过热蒸汽屏的传热系数比膜式水冷壁的要大15W／(m2．℃)左右，原因是贴近水冷壁有大量的下降物料，使炉膛与水冷壁之间的传热热阻增加，而过热蒸汽屏靠近炉膛的中部，物料下降流减少，热阻降低。
7、膜式省煤器的传热系数
在尾部受热面的设计计算中，参照前苏联1973年的锅炉机组热力计算标准，并根据130t/h循环流化床锅炉运行结果加以修正。
省煤器采用膜式错排结构，积灰不严重，这是锅炉的排烟温度始终控制在130℃以下的原因。根据不同负荷下的省煤器进口、出口水温和烟气温度数据，计算出传热系数（受热面积采用全面积计算而不打任何折扣），见图7。
8、结论
采用国内自主技术的220t／h循环流化床锅炉顺利投入商业运行，燃用山西晋城无烟煤的锅炉热效率达到了91.22%。介绍了锅炉基本结构，总结了锅炉在不同工况下的分离器分离效率，给出了炉膛、汽冷屏、膜式省烟器的传热系数，对循环流化床锅炉的设计有参考价值，富通新能源不但生产销售生物质锅炉，而且还大量销售生物质锅炉燃烧专用的生物质颗粒燃料。
