最近十多年，CFB机组的大型化取得了突破性的进展。随着法国Gardanne电厂的250 MWe CFB锅炉，波兰Turow电厂的235 MWe CFB锅炉以及韩国Tonghan电厂的220MWe CFB锅炉的相继投运，CFB锅炉正式成为大型电站锅炉中的重要一员。
2003年，根据《中国洁净煤技术“九五计划”和2010年发展纲要》，采用技贸结合，引进ALSTOM公司300 MWe常压循环流化床锅炉及相应的关键设备在四川白马建设了全国第一个大型循环流化床示范电站，采用引进技术的机组目前已经投运近20台。根据白马300 MW循环流化床锅炉技术的经验教训，结合我国的具体条件，三大锅炉厂（东锅、哈锅和上锅）分别进行了自主知识产权300 MWe等级循环流化床锅炉的开发。目前已经近10台投入运行，正在制造、安装的已有60多台。我国实现了循环流化床技术从100 MW等级到300 MW等级的成功跨跃。
1、国际上300 MWe等级CFB锅炉技术发展
1.1鲁奇(Lurgi)型CFB锅炉
鲁奇型循环流化床锅炉采用外置式换热器(EHE)设计，在锅炉受热面布置、炉膛温度及锅炉负荷控制、再热汽温调节等方面做出了成功的探索，同时也为机组大型化创造了有利条件。特别是鲁奇公司将CFB锅炉技术转让给Alstom-Stein公司（原法国Stein公司）和Alstom-CE公司（原美国CE公司）后，这项技术得到了进一步的发展和更加广泛的应用，意甲直播cctv5生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗粒机、木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料。
Alstom-Stein公司通过大量的试验研究工作，率先完成了大型化CFB锅炉的开发应用工作，建成法国Gardanne电站的世界上第一座250 MWe CFB锅炉。Gardanne电站1995年的顺利投运标志者大型CFB锅炉技术开始成熟，为CFB锅炉的进一步发展开辟了道路。
Alstom-CE公司在开发大型化CFB锅炉的同时，还积极致力于外置式换热器的研究，通过将EHE与炉膛布置成一个整体( FLEXTECH)．解决了外置式换热器占地面积大、布置困难的问题，简化了锅炉的整体布置。2001年，Alstom公司向上海锅炉厂转让了全套FLEXTECHTM循环流化床锅炉技术。
2003年，三大锅炉厂联合引进了Alstom的大型CFB锅炉技术，随后分别完成了多台300 MWe等级CFB锅炉的设计和制造，成功实现了对引进技术的消化和吸收。引进型300 MWe CFB锅炉技术以四川白马电站锅炉为代表，采用裤衩腿型炉膛，两侧对称布置4个绝热旋风分离器和4个外置式换热器。外置换热器内分别布置过热器和再热器受热面，通过调节外置换热器的入口灰流量可以方便地调节炉膛内床温和再热汽温。
随着CFB容量的增大，裤衩腿炉膛结构（图1）由于在解决均匀布风和抑制炉膛上部贫氧区等问题上具有的优势，而被广泛应用于大型CFB锅炉中。虽然裤衩腿结构炉膛在设计中都尽量做到了结构上的对称，但由于运行中难以保证两侧炉膛内流动结构的完全对称，在不附加外部调节操作的条件下，任何微小的扰动都能导致两侧炉膛内流动状态的偏离，并最终出现一侧“裤腿”内床料被吹空，大量床料堆积到另一侧“裤腿”内而无法被一次风流化的情况，这一现象称为裤衩腿型CFB的翻床事故。为了防止翻床事故的发生，必须在风烟系统中加入复杂的自动控制系统实时调节两侧“裤腿”的进风量．
当锅炉容量和压力超过某一限度时，通常认为超过1000t/h和超临界时，由于翼型墙受热面的布置需要一定的间隙，炉膛中的空间不足以安排这些炉内受热面时，需要考虑采用在炉膛外部的主循环回路设置换热器，即外置式换热器(图2)。外置式换热器内部由中隔墙分隔成了若干个仓室（一般为2～3个），每个仓室都是一个低速鼓泡床，其流化风速通常在0.5 m/s以下，并且物料颗粒较细(平均粒径100—500m)，所以不存在像炉膛中那样严重的受热面磨损问题。固体物料以溢流的方式翻过隔墙进入下一仓室或返回炉膛。仓室间气体流动的方向与颗粒溢流方向相同，并最终进入炉膛。外置式换热器的应用使受热面布置变得更灵活。通过外置式换热器对循环灰的冷却，可有效控制床温和炉膛出口温度。同时，传统的外置式换热器占地较大且系统复杂，厂用电耗高，为了降低成本，制造商在300 MWe及以下容量等级的CFB锅炉中更倾向于不设外置式换热器或采用结构更加紧凑的外置式换热器。
1.2 Pyroflow型CFB锅炉
芬兰奥斯龙(AHLSTROM)公司也曾是一个重要的CFB锅炉的制造商，它的锅炉型式为Pyroflow型．Pyroflow型CFB锅炉不设EHE，而在炉膛中布置一定数量的屏式过热器和再热器。同时运用蒸汽旁通技术，解决了再热蒸汽调温的问题，即一部分再熟蒸汽进入低温再热器，而另一部分再热蒸汽不经低温再热器加热，从旁路直接进入高温再热器，通过控制旁路再热蒸汽的流量来调节再热汽温，从而避免了喷水调温降低机组效率。AHLSTROM公司为Turow电厂设计了3台235 MWe CFB锅炉，该项目的成功投运证明：即使不采用外置式换熟器，CFB机组容量也可以达到200 MWe以上。
随着锅炉容量的增加，炉膛水冷壁受热面面积与炉膛容积之比将减小，当循环流化床锅炉的容量超过220 t/h时，单靠在炉膛内布置水冷壁就很难保证合理的床温和炉膛出口温度。因此，在锅炉设计中通常的做法是在炉膛上部布置翼型墙受热面（图3）。实践证明，对于300 MWe及以下容量等级的CFB锅炉，均可以通过在炉膛内合理布置屏式受热面，达到控制床温和炉膛出口温度的目的．采用屏式受热面替代外置式换热器可以简化CFB锅炉整体结构，但是由于屏过、屏再等内部的工质温度与水冷壁相差较大，导致屏式受热面与水冷壁的膨胀程度存在差异，如果处理不当容易在热态运行中出现炉膛漏料和屏式受热面变形等问题。同时由于炉膛内流化风速较高，因此屏式受热面也相对更容易发生磨损和泄漏。
1.3 FW型CFB锅炉
FW公司是美国三大电站锅炉制造商之一，它提出了气冷旋风分离器和一体式返料换热器（INTREX）技术l61．FW为美国JEA电厂制造的2台300 MWe CFB锅炉，于2002年建成投产，是当前世界上投入运行时间最长的300 MWeCFB锅炉。FW公司收购了奥斯龙的Pyropower公司后，两大技术流派合并、融合，将方形气冷分离器和INTREX等技术巧妙结合在一起，形成了更具特色的紧凑型CFB锅炉技术。2009年，FW为波兰Lagisza电厂制造的紧凑式460 MWe超临界CFB直流锅炉建成投产。这是世界上第一台超临界CFB锅炉．也是迄今为止容量最大的CFB锅炉．
传统的圆筒绝热旋风分离器因其热惯性大、体积庞大、容易超温等问题而难以适应CFB锅炉的大型化。方形截面的旋风分离器（图4）在保证分离效率的前提下，更利于在分离器外壁布置冷却换热面，从而防止分离器出口超温和返料结焦；同时在分离器外壁布置受热面可以减少分离器内的耐火材料用量，减小分离器的热惯性：当分离器采用水冷受熟面时，还能进一步降低分离器外壁温度，减少锅炉散热损失：另外，方形分离器的形状与方形的炉膛与尾部烟道相匹配，可以使锅炉的布置更加紧凑，节省钢耗量．
为了适应大型CFB锅炉紧凑布置的要求，FW公司开发出了一体式返料换热器（INTREX，见图5）。INTREX的外壁由炉膛水冷壁扩展包覆而成，其进口物料由两部分组成：一部分来自分离器返回的外循环灰，另一部分来自炉膛后墙开口的内循环灰。高温循环灰在1NIREX中处于低速鼓泡流化状态，被其中布置的蛇形管换热面冷却后返回炉膛．通过调节INTREX返料腿中的充气量，可以控制进入INTREX的物料流量。相比传统EHE，INTREX不但结构紧凑，而且循环灰流量调节范围更大，因此其受热面布置也更加灵活。但是由于其结构更加复杂，对于制造、安装和检修的要求也更高。
作为国外CFB锅炉的两个主要制造商，Alstam和FW在CFB锅炉大型化过程中发展形成了各具特色的两大技术流派，它们也是国内CFB锅炉技术发展的基础。Alstom和FW的300 MWe等级CFB技术比较如表1所示。
2、中国300 MWe等级CFB锅炉技术发展
作为国内大型CFB锅炉的主要制造商，上海锅炉厂有限公司、哈尔滨锅炉厂有限责任公司和东方锅炉（集团）股份有限公司等，在较小容量CFB锅炉的开发过程中，曾引进过国外不同流派的CFB锅炉技术。例如，东锅1994年3月与美国FW公司签定了“大型循环流化床锅炉（锅炉岛范围）许可证技术”转让合同，引进了50—100 MWe及以上容量等级的CFB锅炉技术；哈锅1999年7月引进了AJstom(原德国EVT)公司220～410t/h级（包括中间再热）循环流化床锅炉技术。上锅2001年8月引进了ALSTOM公司的FLEXTECHTM（原ABB-CE公司技术）CFB锅炉技术。2002年，三大锅炉厂引进了Alstom的300 MWe等级CFB锅炉技术，并且占据了国内该容量等级的几乎全部CFB电站锅炉市场。随着对引进300 MWe等级CFB技术的实践，我国得到了相应的经验教训，借鉴在135 MWe等级CFB的经验，针对采用带有外置式换热器结构的Alstom的300 MWe亚临界CFB技术的系统复杂、运行控制回路多、设计制造安装和维护成本较高，尤其是在应对我国煤质复杂多变的实际情况方面，引进技术出现了很大的不适应性，开展了自主知识产权300 MWe等级CFB锅炉的研究开发。
东锅经过系列的详细计算和模型分析，认为在自主研究开发CFB技术过程中积累的流态选择是合理的。通过对炉膛单侧旋风分离器非对称性布置的气固两相流均匀性，大床面积的流化均匀性、二次风混合的关键影响因素等系列问题的研究，找到了工程实现方法。据此开发了简约型布置的300 MWe亚临界CFB锅炉川。首先针对Alstom技术中裤衩腿型炉膛风烟系统自动控制困难，容易发生翻床事故的特点，在300 MWe等级CFB设计中采用简约型布置，将炉膛改回了单炉膛单布风板结构，彻底避免了运行翻床事故，还将一次风机压头降低了5 kPa;通过在炉膛中设置屏式受热面，取消了外置式换热器，从而避免了复杂的运行操作和检修困难，节省了耗钢量，降低了锅炉的制造成本和厂用电耗．另外还采用气冷分离器取代绝热分离器，较好地解决了分离器超温的问题．
简约型布置300 MWe CFB锅炉的第一个用户为广东宝丽华集团荷树园电厂，其3#锅炉自2008年6月投入运行以来，锅炉的出力和蒸汽参数、低负荷性能均达到或超过设计值。荷树园电厂4#锅炉自2008年9月投运以来，一直保持在较高的负荷运行状态。与采用引进技术的同容量机组相比，自主开发的简约型布置300 MWe亚临界CFB锅炉每台可以降低投资约5千万元人民币以上。其运行的简单性和可靠性的优势得到了业主的高度评价。由于系统简单，厂用电率明显下降，简约型布置300 MWe CFB锅炉达到了同容量同参数煤粉炉的水平。
哈锅自主开发的300 MWe等级CFB锅炉采用了裤衩腿型炉膛，炉膛内布置高温屏式再热器和二级过热器，沿用4个高温绝热分离器，取消了外置式换热器，尾部采用双烟道结构，空预器采用回转式空气预热器或管式空气预热器。采用西安热工研究院的330 MW等级CFB锅炉则采用单炉膛单布风板结构，炉内布置水冷屏和过热器屏，4个高温绝热分离器，4个紧凑式分流回灰换热器同时兼具返料阀和外置式换热器的功能．紧凑式分流回灰换热器(CHE)为国电热工研究院具有自主知识产权的大型循环流化床锅炉技术，其结构如图6所示。紧凑式分流回灰换热器分为高温回料室、分配室、均流室、换热室和低温回料室，各个仓室内的空气由独立的风室供给，高温回料室和低温回科室的物料通过返料管回到循环流化床底部，烟气通过单独的引出管直接引入循环流化床的炉膛中部，紧凑式分流回灰换热器集合了传统返料阀和外置式换热器的功能，同时通过空气流量分配调节高低温回料的比例，避免了采用锥形阀等复杂结构带来的维护困难，这项技术已用于江西分宜电厂330 MWe CFB锅炉。
上锅为了适应国内用户的需求，从2006年开始自主开发300 MWe CFB。在自主开发300 MWe CFB锅炉的过程中，上锅与中国科学院工程热物理所、上海成套研究所、上海交通大学、上海理工大学等单位合作，进行了锅炉布风均匀性，风帽的漏渣、磨损和布风特性，3个旋风分离器流场的数值摸拟，过热器、再热器调温特性，锅炉的热量分配和优化，冷渣器技术与底渣热量回收措施，二次风的穿透与二次风布风均匀性等一系列课题的研究，设计开发了单炉膛单布风板结构，不带外置式换热器的300 MWe CFB锅炉。
对三大锅炉厂自主开发300 MWe等级CFB锅炉技术的比较如表2所示。
3、结语
由于我国超临界煤粉锅炉技术以及大型CF}3锅炉技术均已经成熟，完全具备了自主开发600 MW超临界CFB锅炉的实力，三大锅炉厂均研发出自己的超临界CFB锅炉设计方案，因此发改委决定不再引进600 MWe超临界CFB，走自主开发的路线，并积极推动示范工程立项，同意项目成熟一个核准一个．2008年，国家发改委正式批准四川白马循环流化床示范电站建设1×600 MWe超临界CFB示范工程，机组的设计效率达到43.2%。2009年，东锅设计的600MWe超临界CFB锅炉获得了白马循环流化床示范电站的订单，机组投运后将成为世界上最大容量的超临界CFB锅炉，这标志着我国大型CFB锅炉技术已步入世界先进行列。
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