最近十多年，CFB機組的大型化取得了突破性的進展。隨著法國Gardanne電廠的250 MWe CFB鍋爐，波蘭Turow電廠的235 MWe CFB鍋爐以及韓國Tonghan電廠的220MWe CFB鍋爐的相繼投運，CFB鍋爐正式成為大型電站鍋爐中的重要一員。
2003年，根據《中國潔凈煤技術“九五計劃”和2010年發展綱要》，采用技貿結合，引進ALSTOM公司300 MWe常壓循環流化床鍋爐及相應的關鍵設備在四川白馬建設了全國第一個大型循環流化床示范電站，采用引進技術的機組目前已經投運近20臺。根據白馬300 MW循環流化床鍋爐技術的經驗教訓，結合我國的具體條件，三大鍋爐廠（東鍋、哈鍋和上鍋）分別進行了自主知識產權300 MWe等級循環流化床鍋爐的開發。目前已經近10臺投入運行，正在制造、安裝的已有60多臺。我國實現了循環流化床技術從100 MW等級到300 MW等級的成功跨躍。
1、國際上300 MWe等級CFB鍋爐技術發展
1.1魯奇(Lurgi)型CFB鍋爐
魯奇型循環流化床鍋爐采用外置式換熱器(EHE)設計，在鍋爐受熱面布置、爐膛溫度及鍋爐負荷控制、再熱汽溫調節等方面做出了成功的探索，同時也為機組大型化創造了有利條件。特別是魯奇公司將CFB鍋爐技術轉讓給Alstom-Stein公司（原法國Stein公司）和Alstom-CE公司（原美國CE公司）后，這項技術得到了進一步的發展和更加廣泛的應用，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
Alstom-Stein公司通過大量的試驗研究工作，率先完成了大型化CFB鍋爐的開發應用工作，建成法國Gardanne電站的世界上第一座250 MWe CFB鍋爐。Gardanne電站1995年的順利投運標志者大型CFB鍋爐技術開始成熟，為CFB鍋爐的進一步發展開辟了道路。
Alstom-CE公司在開發大型化CFB鍋爐的同時，還積極致力于外置式換熱器的研究，通過將EHE與爐膛布置成一個整體( FLEXTECH)．解決了外置式換熱器占地面積大、布置困難的問題，簡化了鍋爐的整體布置。2001年，Alstom公司向上海鍋爐廠轉讓了全套FLEXTECHTM循環流化床鍋爐技術。
2003年，三大鍋爐廠聯合引進了Alstom的大型CFB鍋爐技術，隨后分別完成了多臺300 MWe等級CFB鍋爐的設計和制造，成功實現了對引進技術的消化和吸收。引進型300 MWe CFB鍋爐技術以四川白馬電站鍋爐為代表，采用褲衩腿型爐膛，兩側對稱布置4個絕熱旋風分離器和4個外置式換熱器。外置換熱器內分別布置過熱器和再熱器受熱面，通過調節外置換熱器的入口灰流量可以方便地調節爐膛內床溫和再熱汽溫。
隨著CFB容量的增大，褲衩腿爐膛結構（圖1）由于在解決均勻布風和抑制爐膛上部貧氧區等問題上具有的優勢，而被廣泛應用于大型CFB鍋爐中。雖然褲衩腿結構爐膛在設計中都盡量做到了結構上的對稱，但由于運行中難以保證兩側爐膛內流動結構的完全對稱，在不附加外部調節操作的條件下，任何微小的擾動都能導致兩側爐膛內流動狀態的偏離，并最終出現一側“褲腿”內床料被吹空，大量床料堆積到另一側“褲腿”內而無法被一次風流化的情況，這一現象稱為褲衩腿型CFB的翻床事故。為了防止翻床事故的發生，必須在風煙系統中加入復雜的自動控制系統實時調節兩側“褲腿”的進風量．
當鍋爐容量和壓力超過某一限度時，通常認為超過1000t/h和超臨界時，由于翼型墻受熱面的布置需要一定的間隙，爐膛中的空間不足以安排這些爐內受熱面時，需要考慮采用在爐膛外部的主循環回路設置換熱器，即外置式換熱器(圖2)。外置式換熱器內部由中隔墻分隔成了若干個倉室（一般為2～3個），每個倉室都是一個低速鼓泡床，其流化風速通常在0.5 m/s以下，并且物料顆粒較細(平均粒徑100—500m)，所以不存在像爐膛中那樣嚴重的受熱面磨損問題。固體物料以溢流的方式翻過隔墻進入下一倉室或返回爐膛。倉室間氣體流動的方向與顆粒溢流方向相同，并最終進入爐膛。外置式換熱器的應用使受熱面布置變得更靈活。通過外置式換熱器對循環灰的冷卻，可有效控制床溫和爐膛出口溫度。同時，傳統的外置式換熱器占地較大且系統復雜，廠用電耗高，為了降低成本，制造商在300 MWe及以下容量等級的CFB鍋爐中更傾向于不設外置式換熱器或采用結構更加緊湊的外置式換熱器。
1.2 Pyroflow型CFB鍋爐
芬蘭奧斯龍(AHLSTROM)公司也曾是一個重要的CFB鍋爐的制造商，它的鍋爐型式為Pyroflow型．Pyroflow型CFB鍋爐不設EHE，而在爐膛中布置一定數量的屏式過熱器和再熱器。同時運用蒸汽旁通技術，解決了再熱蒸汽調溫的問題，即一部分再熟蒸汽進入低溫再熱器，而另一部分再熱蒸汽不經低溫再熱器加熱，從旁路直接進入高溫再熱器，通過控制旁路再熱蒸汽的流量來調節再熱汽溫，從而避免了噴水調溫降低機組效率。AHLSTROM公司為Turow電廠設計了3臺235 MWe CFB鍋爐，該項目的成功投運證明：即使不采用外置式換熟器，CFB機組容量也可以達到200 MWe以上。
隨著鍋爐容量的增加，爐膛水冷壁受熱面面積與爐膛容積之比將減小，當循環流化床鍋爐的容量超過220 t/h時，單靠在爐膛內布置水冷壁就很難保證合理的床溫和爐膛出口溫度。因此，在鍋爐設計中通常的做法是在爐膛上部布置翼型墻受熱面（圖3）。實踐證明，對于300 MWe及以下容量等級的CFB鍋爐，均可以通過在爐膛內合理布置屏式受熱面，達到控制床溫和爐膛出口溫度的目的．采用屏式受熱面替代外置式換熱器可以簡化CFB鍋爐整體結構，但是由于屏過、屏再等內部的工質溫度與水冷壁相差較大，導致屏式受熱面與水冷壁的膨脹程度存在差異，如果處理不當容易在熱態運行中出現爐膛漏料和屏式受熱面變形等問題。同時由于爐膛內流化風速較高，因此屏式受熱面也相對更容易發生磨損和泄漏。
1.3 FW型CFB鍋爐
FW公司是美國三大電站鍋爐制造商之一，它提出了氣冷旋風分離器和一體式返料換熱器（INTREX）技術l61．FW為美國JEA電廠制造的2臺300 MWe CFB鍋爐，于2002年建成投產，是當前世界上投入運行時間最長的300 MWeCFB鍋爐。FW公司收購了奧斯龍的Pyropower公司后，兩大技術流派合并、融合，將方形氣冷分離器和INTREX等技術巧妙結合在一起，形成了更具特色的緊湊型CFB鍋爐技術。2009年，FW為波蘭Lagisza電廠制造的緊湊式460 MWe超臨界CFB直流鍋爐建成投產。這是世界上第一臺超臨界CFB鍋爐．也是迄今為止容量最大的CFB鍋爐．
傳統的圓筒絕熱旋風分離器因其熱慣性大、體積龐大、容易超溫等問題而難以適應CFB鍋爐的大型化。方形截面的旋風分離器（圖4）在保證分離效率的前提下，更利于在分離器外壁布置冷卻換熱面，從而防止分離器出口超溫和返料結焦；同時在分離器外壁布置受熱面可以減少分離器內的耐火材料用量，減小分離器的熱慣性：當分離器采用水冷受熟面時，還能進一步降低分離器外壁溫度，減少鍋爐散熱損失：另外，方形分離器的形狀與方形的爐膛與尾部煙道相匹配，可以使鍋爐的布置更加緊湊，節省鋼耗量．
為了適應大型CFB鍋爐緊湊布置的要求，FW公司開發出了一體式返料換熱器（INTREX，見圖5）。INTREX的外壁由爐膛水冷壁擴展包覆而成，其進口物料由兩部分組成：一部分來自分離器返回的外循環灰，另一部分來自爐膛后墻開口的內循環灰。高溫循環灰在1NIREX中處于低速鼓泡流化狀態，被其中布置的蛇形管換熱面冷卻后返回爐膛．通過調節INTREX返料腿中的充氣量，可以控制進入INTREX的物料流量。相比傳統EHE，INTREX不但結構緊湊，而且循環灰流量調節范圍更大，因此其受熱面布置也更加靈活。但是由于其結構更加復雜，對于制造、安裝和檢修的要求也更高。
作為國外CFB鍋爐的兩個主要制造商，Alstam和FW在CFB鍋爐大型化過程中發展形成了各具特色的兩大技術流派，它們也是國內CFB鍋爐技術發展的基礎。Alstom和FW的300 MWe等級CFB技術比較如表1所示。
2、中國300 MWe等級CFB鍋爐技術發展
作為國內大型CFB鍋爐的主要制造商，上海鍋爐廠有限公司、哈爾濱鍋爐廠有限責任公司和東方鍋爐（集團）股份有限公司等，在較小容量CFB鍋爐的開發過程中，曾引進過國外不同流派的CFB鍋爐技術。例如，東鍋1994年3月與美國FW公司簽定了“大型循環流化床鍋爐（鍋爐島范圍）許可證技術”轉讓合同，引進了50—100 MWe及以上容量等級的CFB鍋爐技術；哈鍋1999年7月引進了AJstom(原德國EVT)公司220～410t/h級（包括中間再熱）循環流化床鍋爐技術。上鍋2001年8月引進了ALSTOM公司的FLEXTECHTM（原ABB-CE公司技術）CFB鍋爐技術。2002年，三大鍋爐廠引進了Alstom的300 MWe等級CFB鍋爐技術，并且占據了國內該容量等級的幾乎全部CFB電站鍋爐市場。隨著對引進300 MWe等級CFB技術的實踐，我國得到了相應的經驗教訓，借鑒在135 MWe等級CFB的經驗，針對采用帶有外置式換熱器結構的Alstom的300 MWe亞臨界CFB技術的系統復雜、運行控制回路多、設計制造安裝和維護成本較高，尤其是在應對我國煤質復雜多變的實際情況方面，引進技術出現了很大的不適應性，開展了自主知識產權300 MWe等級CFB鍋爐的研究開發。
東鍋經過系列的詳細計算和模型分析，認為在自主研究開發CFB技術過程中積累的流態選擇是合理的。通過對爐膛單側旋風分離器非對稱性布置的氣固兩相流均勻性，大床面積的流化均勻性、二次風混合的關鍵影響因素等系列問題的研究，找到了工程實現方法。據此開發了簡約型布置的300 MWe亞臨界CFB鍋爐川。首先針對Alstom技術中褲衩腿型爐膛風煙系統自動控制困難，容易發生翻床事故的特點，在300 MWe等級CFB設計中采用簡約型布置，將爐膛改回了單爐膛單布風板結構，徹底避免了運行翻床事故，還將一次風機壓頭降低了5 kPa;通過在爐膛中設置屏式受熱面，取消了外置式換熱器，從而避免了復雜的運行操作和檢修困難，節省了耗鋼量，降低了鍋爐的制造成本和廠用電耗．另外還采用氣冷分離器取代絕熱分離器，較好地解決了分離器超溫的問題．
簡約型布置300 MWe CFB鍋爐的第一個用戶為廣東寶麗華集團荷樹園電廠，其3#鍋爐自2008年6月投入運行以來，鍋爐的出力和蒸汽參數、低負荷性能均達到或超過設計值。荷樹園電廠4#鍋爐自2008年9月投運以來，一直保持在較高的負荷運行狀態。與采用引進技術的同容量機組相比，自主開發的簡約型布置300 MWe亞臨界CFB鍋爐每臺可以降低投資約5千萬元人民幣以上。其運行的簡單性和可靠性的優勢得到了業主的高度評價。由于系統簡單，廠用電率明顯下降，簡約型布置300 MWe CFB鍋爐達到了同容量同參數煤粉爐的水平。
哈鍋自主開發的300 MWe等級CFB鍋爐采用了褲衩腿型爐膛，爐膛內布置高溫屏式再熱器和二級過熱器，沿用4個高溫絕熱分離器，取消了外置式換熱器，尾部采用雙煙道結構，空預器采用回轉式空氣預熱器或管式空氣預熱器。采用西安熱工研究院的330 MW等級CFB鍋爐則采用單爐膛單布風板結構，爐內布置水冷屏和過熱器屏，4個高溫絕熱分離器，4個緊湊式分流回灰換熱器同時兼具返料閥和外置式換熱器的功能．緊湊式分流回灰換熱器(CHE)為國電熱工研究院具有自主知識產權的大型循環流化床鍋爐技術，其結構如圖6所示。緊湊式分流回灰換熱器分為高溫回料室、分配室、均流室、換熱室和低溫回料室，各個倉室內的空氣由獨立的風室供給，高溫回料室和低溫回科室的物料通過返料管回到循環流化床底部，煙氣通過單獨的引出管直接引入循環流化床的爐膛中部，緊湊式分流回灰換熱器集合了傳統返料閥和外置式換熱器的功能，同時通過空氣流量分配調節高低溫回料的比例，避免了采用錐形閥等復雜結構帶來的維護困難，這項技術已用于江西分宜電廠330 MWe CFB鍋爐。
上鍋為了適應國內用戶的需求，從2006年開始自主開發300 MWe CFB。在自主開發300 MWe CFB鍋爐的過程中，上鍋與中國科學院工程熱物理所、上海成套研究所、上海交通大學、上海理工大學等單位合作，進行了鍋爐布風均勻性，風帽的漏渣、磨損和布風特性，3個旋風分離器流場的數值摸擬，過熱器、再熱器調溫特性，鍋爐的熱量分配和優化，冷渣器技術與底渣熱量回收措施，二次風的穿透與二次風布風均勻性等一系列課題的研究，設計開發了單爐膛單布風板結構，不帶外置式換熱器的300 MWe CFB鍋爐。
對三大鍋爐廠自主開發300 MWe等級CFB鍋爐技術的比較如表2所示。
3、結語
由于我國超臨界煤粉鍋爐技術以及大型CF}3鍋爐技術均已經成熟，完全具備了自主開發600 MW超臨界CFB鍋爐的實力，三大鍋爐廠均研發出自己的超臨界CFB鍋爐設計方案，因此發改委決定不再引進600 MWe超臨界CFB，走自主開發的路線，并積極推動示范工程立項，同意項目成熟一個核準一個．2008年，國家發改委正式批準四川白馬循環流化床示范電站建設1×600 MWe超臨界CFB示范工程，機組的設計效率達到43.2%。2009年，東鍋設計的600MWe超臨界CFB鍋爐獲得了白馬循環流化床示范電站的訂單，機組投運后將成為世界上最大容量的超臨界CFB鍋爐，這標志著我國大型CFB鍋爐技術已步入世界先進行列。
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1、生物質蒸鍋
2、秸稈壓塊機
3、木屑顆粒機
