流化床基础
流化床的工作原理
流化床的工作原理
流化床是一种常用的固液或气固反应设备，其工作原理是通过气体或液体流体的流动使固体颗粒悬浮，形成类似于流动的液体床的状态，从而实现固体颗粒与流体的充分接触和混合。
流化床的工作原理可以归结为两个关键过程：颗粒悬浮和颗粒床形成。
首先，当流体通过床层时，力的平衡会产生一个向上的浮力，使颗粒开始悬浮起来。
同时，流体的运动也会使颗粒之间产生剪切力，将床层内的颗粒保持在一种类似于流体的状态，形成流化床。
其次，通过适当的气体或液体速度操控，可以使流化床保持一定的床密度和床高度，进一步保证颗粒的悬浮和流动。
由于颗粒在流化床中悬浮和流动的特性，流化床在化工、环保等领域具有广泛的应用。
对于固液反应，流化床可以提供良好的传质和传热条件，促进反应的进行；对于气固反应，流化床可以实现固体颗粒与气体的高效接触，提高反应速率。
总之，流化床的工作原理是通过流体的流动使固体颗粒悬浮和流动，形成类似于流动液体床的状态，以实现固体颗粒与流体的充分接触和混合。
这种工作原理为流化床在多个领域中的应用提供了技术基础。
流化床基础知识
流化床基础知识一、流态化的定义固体散料悬浮于运动的流体，颗粒之间脱离接触而具有类似于流体性能的过程，称为固体流态化。
二、流态化现象根据流态化所使用流体介质的不同，固体流态化可分为液-固流态化、气-固流态化、和气-液-固三相流态化。
液体作流化介质时，液体与颗粒间的密度差较小，在很大的液速操作范围内，颗粒都会较均匀地分布在床层中，比较接近理想流态化，称为散式流态化。
气体作流化介质时，会出现两种情况，对于较大和较重的颗粒如B 类（100~600μm）和D类（≥600μm）颗粒，当表观气速(表观气速是以扣除了换热元件、挡板等构件并且不包含装载的固体的有效空截面积及操作状态下的气体体积流量计算的气速)超过临界流化或起始流化速度，多余的气体并不进入颗粒群去增加颗粒间的距离，而形成气泡通过称为鼓泡流化床的床层，此时为聚式流态化。
对于较小和较轻的A类颗粒，当表观气速刚超过临界流化速度的一般操作范围内，多余的气体仍进入颗粒群使之均匀膨胀而形成散式流态化，但进一步提高表观气速将生成气泡而形成聚式流态化，这种情况下产生气泡的相应表观气速称为起始鼓泡速度，超过的多余气体的绝大部分以气泡的形式通过床层，但所形成的气泡一般远比B 类和D类颗粒形成的聚式流化床小，即细颗粒的流化质量比粗颗粒的流化质量高。
在聚式流化床中存在明显的两相：一相是气体中夹带少量颗粒的气泡相（或称稀相），另一相是颗粒和颗粒间气体所组成的颗粒相（或称密相），又称乳相。
在低气速流化床中，乳相为连续相而气泡相为非连续相。
三、聚式流态化的三个流型1、鼓泡流化床当表观气速从散式流态化的操作速度进一步提高到起始鼓泡速度时，床层从底部出现鼓泡，压降波动明显增加。
对于粒径及密度均较达的B类颗粒，床层并不经历散失流态化阶段，临界流化速度即起始鼓泡速度，产生的气泡数量不断增加，并且气泡在上升过程中相互聚并，尺寸不断长大，直至达到床层表面并开始破裂，颗粒的混合及床层压降波动非常剧烈。
流化床的基本原理
二、流态化技术的优缺点
1、优点 ① 易于连续化和自动控制。 ② 相际混合均匀，温度均匀。 ③ 相际之间接触面大，传质、传热速率大、效果好，可
强化化学反应过程。 2、 缺点 ① 气体流动情况十分复杂。
② 颗粒在反应器内停留时间不均。 ③ 固体颗粒在气流作用下易粉碎，粉末易被气流夹带。 ④ 一些高温过程，微粒易于聚集和烧结（有时不得不降 温，从而降低反应速度）。
因此，在流化床的范围内，每一个表观气速u对应一个空隙率， 表观气速越大，空隙率也越大。只要颗粒悬浮状态，表明流体 通过空隙时的实际速度u1不变，始终为颗粒的ut 。
（2）流化床
需要特别指出的是，流化床原则上应有一个明 显的上界面。在此界面之下的颗粒，u1=ut 。
假设某个悬浮的颗粒由于某种原因离开了床层 而进入界面以上的空间，在该空间中（ε=1.0） 该颗粒的表观速度u即为其真实速度u1 u=u1＜ut 故颗粒必然回落到界面上。
气泡相
5.3.5
Geldart 颗粒分类
1、 C组颗粒 2、A组颗粒
3、B组颗粒
4、D组颗粒
5.4 流化态技术的应用
一、流态化技术在工业中的应用
1、化学反应过程
①湿法冶金中：流态化浸出和洗涤、流态化离子交换 ②火法冶金：沸腾焙烧（ZnS精矿）沸腾氯化（钛铁 矿精矿）
2、 物理过程： ①颗粒分级 ②流态化洗涤 ③流态化干燥（喷雾干燥） ④物料输送：最典型的是颗粒物料的气力输送
up 0
umax u1,max ut
umax为维持固定床状态的最大表观 气速。
起始流化速度：umf=umax 如果是均一的颗粒，其ut 可以计算出
umf ut fixedbed
u
流化床工作原理
流化床工作原理流化床是一种广泛应用于化工、冶金、环保等领域的反应设备，其工作原理主要基于气固两相流体化的特性。
在流化床中，固体颗粒在气体流动的作用下呈现出流体的特性，这种状态被称为流化状态。
流化床的工作原理是通过气体从底部通入，在固体颗粒中形成均匀的气固两相流动状态，从而实现高效的传热、传质和反应过程。
本文将从流化床的基本原理、工作特点和应用领域等方面进行介绍。
首先，流化床的基本原理是通过气体在床内形成均匀的气固两相流动状态。
当气体速度逐渐增加时，固体颗粒开始受到气体的冲击和拖曳力，最终呈现出流体化的状态。
在流化状态下，固体颗粒之间的空隙被气体填充，形成了一个均匀的混合物，这种状态有利于传热和传质的进行。
此外，流化床还具有良好的混合和均质性，有利于反应物料的充分接触和反应过程的进行。
其次，流化床具有良好的传热、传质和反应特性。
在流化床中，气体和固体颗粒之间的接触面积较大，气固两相之间的传热和传质效果较好。
同时，流化床中固体颗粒的运动状态较为活跃，有利于反应物料的混合和均匀性，从而提高了反应速率和反应效果。
因此，流化床在化工领域中被广泛应用于催化剂的反应、吸附分离和干燥等过程。
此外，流化床还具有一定的操作灵活性和适应性。
流化床可以根据需要进行加热、冷却和控温操作，适用于不同的反应条件和工艺要求。
同时，流化床还可以通过调节气体流速和固体颗粒的粒径等参数，实现对反应过程的调控和优化，具有较好的操作性和适应性。
总的来说，流化床是一种具有良好传热、传质和反应特性的反应设备，其工作原理主要基于气固两相流体化的特性。
流化床具有良好的混合和均质性，有利于反应过程的进行；同时具有一定的操作灵活性和适应性，适用于不同的反应条件和工艺要求。
因此，流化床在化工、冶金、环保等领域具有广泛的应用前景。
流化床反应器（1）
1 气固流化床设计基础数据流化床反应器的操作工艺参数为：反应温度为400 ℃，反应压力为 0.3 MPa (绝压)，甲醇操作空速为 1～51h -。
MTO 成型催化剂粒径范围为50～140μm ，平均粒径为 80μm 。
颗粒密度为 1200 kg/m3，堆密度为 700 kg/m3。
甲醇在400℃下的粘度根据常压下气体粘度共线图查得为 0.021m Pa.s ，甲醇 400℃下的密度根据理想气体状态方程估算为 1.715kg/m3。
甲醇原料中水含量为 1%。
流化床催化反应器主要包括以下几个组成部分：反应器壳体尺寸、气体分布装置、换热装置、气固分离装置、内部构件、以及催化剂颗粒的加入和卸出装置。
MTO 反应为放热反应，工业装置中为避免反应器床层温度过高，需设置内取热或外取热器，由于小型固定流化床反应器尺度较小，散热效应较大，应考虑在反应器外设置加热炉保持 MTO 反应温度恒定，不必设置取热器。
我们在确定了操作条件（T ：400 ℃，P ：0.3 MPa ）、反应器内气体原料和固体催化剂物化性质的条件下，计算了催化剂装填量、操作气速和反应器主体尺寸，并对气体分布器、气固分离装置和催化剂加卸料口的设置进行了简要介绍。
2 操作气速2.1 最小流化速度计算当流体流过颗粒床层的阻力等于床层颗粒重量时，床层中的颗粒开始流动起来，此时流体的流速称为起始流化速度，记作mf U 。
起始流化速度仅与流体和颗粒的物性有关，其计算公式如下式所示： 对于p mf ep d U R ρμ=20<的小颗粒2()1650p p mf d gU ρρμ-= （1） 对于1000p mf ep d U R ρμ=>的大颗粒1/2()[]24.5p p mf d gU ρρρ-= （2）式中： p d 为颗粒的平均粒径；.p ρρ分别为颗粒和气体的密度； μ为气体的粘度。
本流化床雷诺数：ep R <20将已知数据代入公式（1），25235()(810)(1200 1.715) 2.210/16501650(2.110)p p mf d gU m s ρρμ----⨯⨯-===⨯⨯⨯558100.0022 1.715202.110p mf ep d U R ρμ--⨯⨯⨯==<⨯ 将mf U 代入弗鲁德准数公式 2mf mf p U F d g =作为判断流化形式的依据。
循环流化床基础知识
绝热 旋风筒 CFB 锅炉
Lugi CFB锅炉
Turrow电厂1，2，3号锅炉剖面 图
第二代技术
由于高温旋风筒的热稳定性差，FW公司 开发了蒸汽冷却圆形旋风筒，即为第二 代技术，第二代技术在循环床锅炉的可 靠性方面是一个突出的进步
第一代技术高温旋风筒技术（右）和 第二代蒸汽冷却圆形旋风筒技术（左）
循环流化床 燃烧装置设计的理念
循环流化床燃烧装置设计理念的构成
基本理论层次：
1 循环床气固两项流理论 2 循环床燃烧理论 3 循环床传热理论 4 循环床污染排放理论
设计理论层次（概念设计）
1 状态设计－定态设计理论 2 热力计算，烟风阻力计算，水动力学计算，脱硫· 计算 3 设计导则
施工设计层次： 1 部件设计规范
循环流化床燃烧装置定态设计理论
什么是定态设计
在设计循环流化床时均确定了一个流化状态作为满负荷计算的 参考。即在满负荷条件下的物料质量（指平均粒度 ds），循环 量，物料沿床高浓度分布是确定量。相应传热系数沿床高的分 布也是确定的。这就是所谓的定态设计原则。 能采取定态设计的基本理论根据在于，循环流化床内有一个人 为可调量－即床存量，可以在循环量或物料浓度发生漂移时调 整床存量而把流化状态调整回到设计态。 决定流态的关键参数是燃烧室截面烟气速度Vg和燃烧室上部单 位截面的物料携带率Gs，它取决于系统物料平衡能力和床存量。 床存量是非独立变量，但又是由操作者控制的可调参数。在 确定烟速下，由 于其它因素扰动影响了物料浓度分布偏离设计 值时可以调整床存量· 以恢复设计状态。
法国普罗旺斯配250MW机组的 700t/h亚临界压力循环流化床锅炉
3、德国巴高克（CIRCOFLUID）
循环流化床锅炉基础知识大全
循环流化床锅炉基础知识大全
循环流化床锅炉是一种新型的燃烧技术，它将燃料在流化床中进行流化燃烧，实现高效、清洁的燃烧过程。
以下是循环流化床锅炉的一些基础知识：
1. 工作原理：循环流化床锅炉采用流化技术，使燃料在流化床中与空气充分混合，形成流化态。
燃料在流化状态下燃烧，产生高温烟气，通过炉膛和烟道传递热量，产生蒸汽。
2. 优点：
高效燃烧：循环流化床锅炉能够实现燃料的高效燃烧，提高燃烧效率，降低能耗。
清洁环保：循环流化床锅炉采用低温燃烧技术，减少氮氧化物和二氧化硫等污染物的排放。
适应性强：循环流化床锅炉对燃料的适应性强，可以燃烧各种类型的燃料，包括劣质煤、生物质等。
3. 结构：
炉膛：炉膛是循环流化床锅炉的核心部分，燃料在其中进行流化燃烧。
分离器：分离器用于分离炉膛中的固体颗粒，将未燃尽的燃料和灰渣送回炉膛继续燃烧。
回料器：回料器将分离器分离出的固体颗粒送回炉膛，实现循环燃烧。
烟道：烟道用于排放燃烧产生的烟气。
4. 运行参数：
流化风速：流化风速是指流化床中燃料流化的速度，它影响燃料的流化状态和燃烧效率。
床温：床温是指流化床中的温度，它影响燃烧效率和污染物排放。
烟气含氧量：烟气含氧量反映燃烧过程中的空气供给情况，对燃烧效率和污染物排放有影响。
5. 控制系统：循环流化床锅炉通常配备复杂的控制系统，用于监测和控制燃烧过程中的各项参数，确保锅炉的安全、高效运行。
以上是循环流化床锅炉的一些基础知识，循环流化床锅炉是一种复杂的设备，其运行和维护需要专业的技术人员进行操作。
循环流化床基础知识
循环流化床基础知识一、流化床锅炉涉及的概念和定义底料:锅炉启动前，布风板上先铺设有一定厚度、一定粒度的“原料”，称为底料或床料。
一般由燃煤、灰渣等组成。
物料：主要是指循环流化床锅炉运行中在炉膛内燃烧或载热的物质。
一般指燃煤、灰渣和脱硫剂。
流化速度：是指床料或物料流化时动力流体的速度。
这里的动力流体是指一次风。
临界流化速度与临界流量：临界流速是使床料开始流化时的一次风风速，此时的一次风风量就是临界流量。
物料循环倍率：通常是指由物料分离器捕捉下来且返送回炉内的物料量与给进的燃料量之比。
二、循环流化床基础理论1.流态化过程当流体向上流过颗粒床层时，其运动状态是变化的。
流速较低时，颗粒静止不动，流体只在颗粒之间的缝隙中通过。
当增加到某一速度之后，颗粒不再由分布板所支持，而全部由流体的摩擦力所承托。
每天学习锅炉知识，关注微信公众号锅炉圈，此时，对于单个颗粒来讲,它再现依靠与其它邻近颗粒的接触而维持它的空间位置，相反地，在失去了以前的机械支承后，每个颗粒可在床层中自由运动；就整个床层而言，具有了许多类似流体的性质。
这种状态就被称为流态化。
2.不同气流速度下固体颗粒床层的流动状态（绘图简单示意）随着气流速度的增加，固体颗粒分别呈现固定床、流动床、鼓泡流化床、湍流流化床、快速流化床、气力输送状态。
简单画图示意。
固定床：当空气流速不大时，空气穿过底料颗粒间隙而向上逸出，底料高度未发生变化。
流动床：当气流速度继续增加，底料开始膨胀，高度发生变化，扰动不强烈，未产生气泡。
鼓泡流化床：当气流速度又继续增加，底料将产生大量气泡，气泡不断上移，小气泡聚集成较大气泡穿过料层并破裂。
如果在鼓泡床的甚而上不断的继续加大空气流速，将依次出现以下三种状态。
湍流流化床：底料内气泡消失，气固两相混合更加剧烈，虽然存在密相区和稀相区，但是没有明显的界线。
此时的流化速度一般为4~5m/So快速流化床：随着气流速度的增加，底料上下浓度更趋于一致，但细小的颗粒将聚成小颗粒团上移，在上移过程中有时小颗粒团又聚集成较大颗粒团，较大颗粒团一般沿流动方向呈条状。
流化床的工作原理
流化床的工作原理
流化床是一种广泛应用于化工、制药、环保等领域的反应器，其工作原理基于
固体颗粒在气流的作用下呈现流体化状态。
在流化床中，固体颗粒在气体流体的作用下可以呈现类似液体的流动性质，具有较高的传质速度和热传递效率。
流化床的基本结构
流化床由床体、气体分配器、流化介质和进出料口等组成。
床体通常为圆柱形，底部设有气体分配器，用于向床体中通入气体。
流化介质则填充在床体内，固体颗粒在其中进行流体化。
进出料口用于将反应物料输入床体或将反应产物输出。
流化床的工作原理
流化床的工作原理基于气体通过气体分配器从床体底部通入，产生向上流动的
气流，使流化介质中的固体颗粒呈现流体化状态。
在流化 bed 中，固体颗粒受到
气流的作用，呈现搅拌和混合的状态，形成均匀的颗粒悬浮床。
当气体流速逐渐增大时，流化床内的固体颗粒开始呈现像液体一样的流动性质，此时固体颗粒之间的摩擦力和阻力较小，在床体内能够形成均匀的流态床。
固体颗粒在流态床中非常活跃，有利于传质和反应的进行。
流化床的应用
流化床广泛应用于化工、制药、环保等领域。
在化工反应中，流化床能够提高
反应速率，减少传质阻力，提高反应物料的利用率。
在制药工业中，流化床常用于制备药物晶体、胶囊填料等。
在环保领域，流化床被用于污染物的处理与清洁生产，减少废物排放。
流化床具有运行稳定、控制方便、传质快等优点，受到广泛关注。
总的来说，流化床利用气流将固体颗粒呈现流体化状态，提高了反应速率和传
质效率，并广泛应用于化工、制药、环保等领域，是一种高效、方便控制的反应器。
流化床工作原理
流化床工作原理流化床是一种广泛应用于化工、冶金、环保等领域的反应设备，其工作原理是利用气体对固体颗粒的流动和悬浮，形成类似液体的状态，从而实现高效的传质和传热。
流化床工作原理的理解对于正确操作和优化流化床反应器具有重要意义。
首先，流化床内的颗粒物料被气体流体化，形成了一种类似流体的状态。
在这种状态下，颗粒之间的接触面积增大，传质和传热效果得到显著提高。
此外，流化床内的颗粒可以在气流的作用下实现均匀的混合和搅拌，从而保证了反应过程的均匀性和稳定性。
其次，流化床内的颗粒受到气流的支撑，形成了一种动态平衡状态。
在这种状态下，颗粒的运动和停留是动态平衡的结果，颗粒之间的相互作用和碰撞对于传质和传热过程起着重要作用。
通过调控气流速度和颗粒物料的性质，可以实现对流化床内的颗粒运动和停留状态的控制，从而实现对反应过程的调控和优化。
另外，流化床内的气固两相具有良好的接触和传质性能。
气体通过颗粒床层时，与颗粒发生接触和传质，从而实现了气固两相之间的传质和传热过程。
在流化床内，气体与颗粒之间的接触面积大大增加，传质效果得到显著提高，这对于高效的反应过程具有重要意义。
最后，流化床具有良好的传热性能。
由于流化床内颗粒的动态状态和气体的流动状态，使得传热效果得到了显著提高。
颗粒之间的碰撞和摩擦产生了大量的热量，同时气体对颗粒的包裹和搅拌也有利于传热过程的进行。
因此，流化床在传热反应过程中具有显著的优势。
综上所述，流化床工作原理是基于气固两相流动和接触的基础上，实现了高效的传质和传热过程。
通过对流化床内颗粒物料和气体流动状态的控制和优化，可以实现对反应过程的调控和提高反应效率。
对于理解和掌握流化床工作原理，对于正确操作和优化流化床反应器具有重要意义。
流化床知识培训
（一）、正常的开车程序是： ）、正常的开车程序是： 正常的开车程序是
流化床设备知识培训
2009.6
第一章基础知识
一、流化床反应器概念： 流化床反应器概念： 一种利用气体或液体通过颗粒状固体 层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进 行气固相反应过程或液固相反应过程的反 气固相反应过程或液固相反应过程的 应器。在用于气固系统时，又称沸腾床反 应器。在用于气固系统时，又称沸腾床反 应器。
近年来，细颗粒和高气速的湍流流化 床及高速流化床均已有工业应用。在气 速高于颗粒夹带速度的条件下，通过固 体的循环以维持床层，由于强化了气固 两相间的接触，特别有利于相际传质阻 力居重要地位的情况。但另一方面由于 大量的固体颗粒被气体夹带而出，需要 进行分离并再循环返回床层，因此，对 气固分离的要求也就很高了。
1.气固相流化床催化反应器。 1.气固相流化床催化反应器。 一定的流动速度使固体催化剂颗粒呈悬浮湍 动，并在催化剂作用下进行化学反应的设备是 气固相流化床催化反应器，它是气固相催化反 应常用的一种反应器。 2. 气固相流化床非催化反应器。 原料直接与悬浮湍动的固体原料发生化学反 应。
四、流化床的操作与控制
高低并列式流化床1
高低并列式流化床2
（二）、按照床层的外形分类： ）、按照床层的外形分类： 按照床层的外形分类
1.圆筒形流化床。 1.圆筒形流化床。 圆筒形流化床 圆筒形流化床反应器结构简单，制造 容易，设备容积利用率高。
循环流化床锅炉基础知识
第一篇循环流化床锅炉部分1.循环流化床锅炉部分1.1.流化态定义？答：当流体向上流过颗粒床层时，其运动状态是变化的。
流速较低时，颗粒静止不动，流体只在颗粒之间的缝隙中通过；当流速增加到某一速度之后，颗粒不再由布风板所支持，而全部由流体的摩擦力所承托，此时，每个颗粒可在床层中自由运动，就整个床层而言，具有了许多类似流体的性质。
这种状态就被称之为流态化。
当固体颗粒群与气体或液体接触时，使固体颗粒转变成类似流体的状态。
1.2.什么是起始流化态点？答：当气体流速刚刚达到临界风速时，床层内只有乳化相，当流化速度增加时在乳化相中固体颗粒和气体的比例一直保持在开始流化那个临界状态，就称之为起始流化态。
1.3.什么是临界流化速度？答：颗粒床层从静止状态转变为流态化时的最低速度，称之为临界流化速度。
1.4.什么是空隙率？答：床层内气固两相中气相所占的体积份额。
空隙率：ε= V a / ( V a + V b) ；其中：V a ---气体体积；V b---颗粒所占体积。
1.5.循环流化床的主要组成部分？答：流化容器、布风装置、物料、旋风分离和回料装置。
1.6.流化床锅炉的分类？答：流化床燃烧锅炉可分为：常压鼓泡流化床锅炉、常压循环流化床锅炉、增压鼓泡流化床锅炉和增压循环流化床锅炉。
1.7.流化床燃烧过程的特点？答：（1）流化床本身是一个蓄热容量很大的热源，有利于燃料的迅速着火和燃烧；（2）床内燃料与空气相对运动强烈，混合良好，燃烧速度极快；（3）由于床内煤粒燃烧反应异常强烈，煤粒燃烧的实际化学反应过程的温度按普通方法所测得的床层平均温度高得多；（4）煤粒在床内有较长的停留时间；（5）流化床燃烧的一个重要特点就是减少大气污染，满足环保要求。
1.8.流化床中碳粒燃烧的机理？答：碳的燃烧过程是一种具有复杂物理化学过程的多相燃烧，主要是碳在空气中被氧化生成CO2和CO，以及CO2又被碳还原的两个反应过程，通常称为一次反应和二次反应。
循环流化床锅炉基础知识
1) 不再有鼓泡床那样清晰的界面，固体颗粒充面整个上升段空间。 2) 有强烈的物料返混。 3) 床层压降随流化速度和颗粒质量流量变化。 4) 强烈的颗粒返混，颗粒的外部循环和良好的横向混合, 使得整个上升段内温度分布均匀。 5) 通过上升段内的存料量，固体物料在床内的停留时间可在几分钟至数小时范围内调节。
第一节 点火启动方式原理及系统构成 第二节 循环流化床锅炉的点火启动
第三节 锅炉升压 第四节 锅炉并列 第五节 正常停炉 第六节 锅炉停炉后检查项目及措施
运行调整篇
…………………………一节 循环流化床锅炉的运行监视调整 第二节 循环流化床锅炉的燃烧调整 第二章 循环流化床锅炉的燃烧调整 第一节 循环流化床锅炉燃烧特点 第二节 循环流化床锅炉的燃烧过程 第三节 循环流化床锅炉的燃烧区域 第四节 循环流化床锅炉燃烧份额及一、二风配比 第五节 循环流化床锅炉对污染物排放控制 第六节 影响循环流化床锅炉燃烧的因素 第三章 循环流化床锅炉运行问题分析 第一节 运行经验及体会 第二节 运行中的问题分析
循环流化床锅炉基础知识 目录
基本原理篇
………………………………………………6
第一章 第一节 第二节 第三节
循环流化床锅炉的基本原理 流态化过程 循环流化床的基本原理 流化床燃烧的原理系统及组成
设备结构及工作原理篇
………………………………8
第一节 炉膛的结构 第二节 布风装置的结构及原理 第三节 旋风分离器结构及工作原理 第四节 返料器的结构及工作原理 第五节 燃料颗粒度与燃料制备系统 第六节 静电除尘器结构及工作原理
挥发份在炉膛内扩散不均匀，造成燃烧不充分和污染物过多。 二. 炉膛的高度 为保证燃料的完全燃烧，燃烧室的高度应满足以下要求: 1) 保证燃料完全燃烧。 2) 有足够的位置布置受热面。 3) 保证脱硫所需的气体最短停留时间。 4) 确保返料器有足够高的料腿高度，保证足够的循环物料正常回送。 5) 与尾部烟道受热面布置所需的高度相协调。 6) 采用自然循环时应保证锅炉在设计压力下有足够的汽水自然循环动力。 三. 炉膛下部燃烧室 1. 循环流化床锅炉采用两段燃烧，燃烧所需空气分为一、二次风分级供给，一次风通过底部 布风板送入炉内，做为流化介质并提供部分燃料燃烧所需要的氧气。二次风分二层由侧墙送 入提供完全燃烧所需要的氧气，并保证一定粒子夹带量。以二次风口为界以上为氧化气氛燃 烧区，以下为还原气氛燃烧区，通常在还原气氛燃烧区布置燃料，石灰石和循环物料入口以 及二次风喷嘴。 2. 燃烧室内水冷壁由耐火材料敷盖，形成卫燃带结构。一方面，减少水冷壁的吸热，为燃料 燃烧提供良好的温度区域，另一方面，有利于防止水冷壁的腐蚀和磨损。 3. 为保证有足够的流化速度，确保锅炉在低负荷下也能良好的床内流化质量。燃烧室底部截 面设计的较小，采取向上渐扩的结构，以防止底部粗颗粒的沉积，减少床料分层和结渣的可 能性，二次风布置在渐扩段内，分二层经 11 个喷嘴送入炉膛。 4. 燃料及循环物料都进入燃烧室内密相区 1) 在炉前沿炉膛宽度方向布置三台螺旋给煤机?325×10，由调速电机带动，落煤口上方设置 了播煤风，由一次风充当。 2) 该炉采取双旋风分离器，两个返料器将循环灰由两个返料口送入下部密相区。 四. 炉膛出口 循环流化床锅炉炉膛出口，对炉膛内气固两相的流体动力特性有很大影响，采用直角转弯型 式的出口，以增加转弯对固体颗粒的分离。 出口烟窗的布置左.右各一个，出口上升管部分采用两联箱在出口固定，左右各有两根立管相 连构成出口部分上升管，留出烟窗的位置，两联箱及出口部分水冷壁由耐火浇注料敷盖，防 止磨损，及烟气短路。
流化床操作流速
流化床操作流速深度解析流化床操作流速，这一关键词在化工、制药、能源等多个领域中具有广泛的应用。
本文将对其进行深度解析，探讨流速对流化床操作的影响、优化方法以及实际应用中的挑战与前景。
一、流化床操作基础流化床是一种重要的气固或液固接触装置，广泛应用于化工、石油、冶金、能源、原子能及环保等工业部门。
流化床操作是指通过流体的作用使固体颗粒处于悬浮状态，形成类似于流体的状态，从而实现气固或液固之间的充分接触和传质传热。
二、流速对流化床操作的影响流速是流化床操作中的关键参数之一。
适宜的流速能够使固体颗粒处于良好的悬浮状态，提高传质传热效率；而流速过高或过低，都可能导致流化床操作的不稳定，甚至引发床层塌陷或沟流等问题。
因此，对流速的精确控制是流化床操作的关键。
三、流速优化方法为实现流速的优化，需要对流化床操作进行深入研究。
首先，要确定合适的流速范围，这通常需要通过实验或模拟来获得。
其次，可以通过调整操作条件，如温度、压力、固体颗粒的性质等，来优化流速。
此外，选择合适的流化床结构、床层高度和颗粒分布等也能够有效改善流速。
四、实际应用中的挑战与前景在实际应用中，流速的控制面临着诸多挑战，如床层的不稳定性、传质传热效率的波动等。
为解决这些问题，研究者们不断尝试新的流化床结构和操作方式，如循环流化床、振动流化床等。
同时，随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，流化床操作的模拟和优化也取得了显著的进展。
展望未来，随着环保和能源领域的需求不断增长，流化床操作将在更多领域得到应用。
同时，流速作为流化床操作中的关键参数，其优化和控制方法也将得到进一步的研究和发展。
结语流化床操作流速是影响流化床性能的重要因素之一。
通过深入研究流速对流化床操作的影响和优化方法，我们可以更好地掌握流化床技术的核心，为实际应用中的挑战提供解决方案。
随着科技的不断进步，我们有理由相信，流化床操作将在未来发挥更大的作用，为工业发展和人类社会的进步贡献力量。
流化床基础
一、什么是循环流化床对于循环流化床首先要明白2个概念第一：流化态当固体颗粒中有流体通过时，随着流体速度逐渐增大，固体颗粒开始运动，且固体颗粒之间的摩擦力也越来越大，当流速达到一定值时，固体颗粒之间的摩擦力与它们的重力相等，每个颗粒可以自由运动，所有固体颗粒表现出类似流体状态的现象，这种现象称为流态化。
对于液固流态化的固体颗粒来说，颗粒均匀地分布于床层中，称为“散式”流态化。
而对于气固流态化的固体颗粒来说，气体并不均匀地流过床层，固体颗粒分成群体作紊流运动，床层中的空隙率随位置和时间的不同而变化，这种流态化称为“聚式”流态化。
循环流化床锅炉属于“聚式”流态化。
固体颗粒（床料）、流体（流化风）以及完成流态化过程的设备称为流化床临界流化风速：对于由均匀粒度的颗粒组成的床层中，在固定床通过的气体流速很低时，随着风速的增加，床层压降成正比例增加，并且当风速达到一定值时，床层压降达到最大值，该值略大于床层静压，如果继续增加风速，固定床会突然解锁，床层压降降至床层的静压。
如果床层是由宽筛分颗粒组成的话，其特性为：在大颗粒尚未运动前，床内的小颗粒已经部分流化，床层从固定床转变为流化床的解锁现象并不明显，而往往会出现分层流化的现象。
颗粒床层从静止状态转变为流态化进所需的最低速度，称为临界流化速度。
随着风速的进一步增大，床层压降几乎不变。
循环流化床锅炉一般的流化风速是2－3倍的临界流化速度。
第二：循环循环流化床锅炉与鼓泡床锅炉两者之间既有联系，也有差别。
两者结构上最明显的区别是循环流化床锅炉在炉膛出口安装了气固分离器，可以将烟气中的固体颗粒收集起来，送回炉膛继续燃烧，一次未燃尽而飞出炉膛的颗粒可以参与循环燃烧，大大提高了燃尽率，循环流化床锅炉的“循环”一词因颗粒循环燃烧而得名。
二、循环流化床锅炉的结构和特点第一：循环流化床锅炉的结构循环流化床锅炉，燃料及石灰石脱硫剂经破碎至合适粒度后，由给煤机和给料机从流化床燃烧室布风板上部给入，与燃烧室内炽热的沸腾物料混合，被迅速加热，燃料迅速着火燃烧，石灰石则与燃料燃烧生成的SO2反应生成CaSO4,从而起到脱硫作用。
流化床的工作原理
流化床的工作原理
流化床是一种常见的物质处理设备，其工作原理是通过气体或液体在床内的操作条件下使固体颗粒悬浮起来，并产生类似液体的流体化状态。
具体来说，流化床工作原理包括以下几个步骤。
首先，将待处理的固体颗粒物料放入床内。
这些固体颗粒通常具有一定的粒径和密度，可能是颗粒状或颗粒状。
接下来，通过气体或液体的进料，床内增加流体速度。
流体可以是气体（例如空气、氮气）或液体（例如水、有机溶剂）。
进料的速度和压力会控制床内的流动性。
当流体速度达到一定程度时，床内固体颗粒开始从静止状态逐渐悬浮起来。
在此过程中，固体颗粒与流体之间的相互作用力会逐渐平衡。
悬浮的固体颗粒表现出类似液体的行为，可以自由流动，并能在床内均匀分布。
此外，流化床还具有良好的热传递和混合特性。
当流化床内加热或加冷时，固体颗粒可以有效地传递热量，并实现均匀的温度分布。
最后，在流化床内进行物质处理的过程中，固体颗粒可以与流体进行有效的接触。
这使得物质转移、反应或分离等操作更加
高效。
总的来说，流化床的工作原理是通过控制流入床内的气体或液体速度，使固体颗粒悬浮并实现类似液体的流动行为，从而达到物质处理的目的。
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散式流化态与聚式流化态
散式流化态：颗粒均匀地分布在整个流化床内且随着流速增加床层均 匀膨胀，床内孔隙率均匀增加，床层上界面平稳，压降稳定、波动很 小。因此，散式流化态是较理想的流化状态。一般流-固两相密度差较 小的体系呈现散式流态化特征，如液-固流化床。
腾涌床：床高与床径比大，气泡在上升过程中可能聚并增大甚至达到 占据整个床层，固体粒子一节节的往上柱塞式的推动，直到达到某一 位置崩落为止，这种现象称为腾涌或者节涌。 腾涌时床层高度起伏很大，器壁被颗粒磨损加剧，容易引起设备 震动，损伤床内构件。
工业生产中常见流化床反应器形式
工业生产中常见流化床反应器形式
工业生产中常见流化床反应器形式
锥型侧缝分布板
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锥型侧孔分布板
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原则：气体分布方式很多，以分布 均匀，防止积料，结构简单和材料 节省为宜。
为保证流化均匀，稳定，分布板要 有足够压降，一般选分布板压降 Pb 为床层压降 Pd 的10%～20%，开孔 率约1%。
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cP P P Nu 0.0751 Re Pr cP
1 2
流化床层与竖放的换热器器壁之间给热系数计算式 为
2 0.23 0.43 cP P Nu 1.844 10 C 1 Re Pr c P 0.8
流化床中的气、固运动
产生气泡云，形成循环气流
Uf
Uf
尾涡夹带颗粒上升床面 上气泡破裂，颗粒下降。 形成颗粒的大循环。 小循环：乳相内，颗粒的无规则运动。
床层中气泡行为
当气体通过床层时一部分气体与颗粒之间组成乳 化相，其余气体以气泡形式通过乳化相。由于气 体上升速度与乳化相速度不同，存在明显的速度 差异，气泡在上升过程中必然会挟带气泡周围一 定量的乳化相物质。气泡在上升时其尾部形成负 压，将吸入部分乳化相物质随其上升，这部分称 尾涡。 气泡上升时气泡外侧一定厚度的乳化相将随气泡 一起上升，这部分被称为气泡云。尾涡与气泡云 统称为气泡晕。
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挡板
档网、档板和填充物等。 作用：破碎气体在床层中产生的大气泡，增大g-s相间的接触机会， 减少返混，从而增加反应速度和提高转化率。
外旋挡板
多旋挡板
内旋挡板
换热装置
蛇管式换热器
套管式换热器
横排管束换热器
气固分离器
作用：回收上升气流中不仅带的细粒和粉尘，并 避免带出的粉尘影响产品的纯度
流化床的热传递
u0 6 （4）在 u mf 时，进入稀相段的气体只有气泡破裂而逸 出的气体，故稀相段气体组成与离开浓相段的气泡中气体组 成相同。
内部构件 为了传热或控制气——固间接触， 常在床内设置内部构件。 气体预分布器 挡板 气体分布板 旋风分离器
气体预分布器和气体分布板。其作用是使气体 均匀分布，以形成良好的初始流化条件，同时 支承固体颗粒。以下为常见形式：
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气体预分布器
帽式分布器
同心圆锥壳式分布器
充填式分布器
开口式分布器
弯管式分布器
气体分布板与内部构件
1.分布板：
单层筛板
直形筛板
凹形筛板
多层筛板
夹层填料
管栅分布器：
泡帽板
侧缝锥帽
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泡帽侧缝分布板
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直孔泡帽分布板
♂
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浓相段 锥底
流化床反应器结构
锥底：一般锥角为90°或60°
作用：对进入气体起预分布作用、卸催化剂。
床层（浓相段）：床高与催化剂的装填量、气速有关，是 反应器的有效体积。通常催化剂填充层的静止高度与流化 床直径的比值很少超过1，一般接近于1。
分离段: 固体颗粒沉降
扩大段：降低气流速度以便有利于气固分离
聚式流化态：颗粒在床层的分布不均匀，床层呈现两相结构：一相是 颗粒浓度与空隙率分布较为均匀且接近初始流态化状态的连续相，称 为乳化相；另一相则是以气泡形式夹带少量颗粒穿过床层向上运动的 不连续的气泡相，因此又称为鼓泡流态化。 聚式流态化出现在流-固密度差较大的体系，如气-固流化床。在 聚式流态化中，超过初始流化所需的大量气体聚并成气泡上升，在床 面上破裂而将颗粒向床面以上空间抛送。这不仅造成床层界面的较大 起伏、压降的波动；更大的不利是以气泡的形式快速通过床层的气体 与颗粒接触甚少，而乳化相中的气体因流速低，与颗粒接触时间太长， 由此造成了气-固接触不均匀。
水平管的给热系数比垂直管低5－15％，因此倾 向于使用垂直管。 颗粒的导热系数和床高对给热系数影响不大； 给热系数随颗粒比热的增大而增大，随粒径的增 大而降低； 流体的导热系数对给热系数hw起最主要的影响， hw与n成正比，n=1/2-2/3。 床层直径的影响难于判定； 床内管径小时给热系数大；
流化床类似液体的性状
轻的物体浮起； 表面保持水平； 固体颗粒从孔中喷出； 床面拉平； 床层重量除以截面积等于压强差
流化床的优点
1 颗粒流动类似液体，易于处理，控制； 2 固体颗粒迅速混合，整个床层近似等温 （传热效率高）； 3 颗粒可以在两个流化床之间流动、循环， 使大量热、质有可能在不同床层之间传递； 4 宜于固体的大规模操作； 5 气体和固体之间的热质传递较其它方式 高； 6 流化床与床内构件的给热系数大。
流 化 床 反 应 器
气固相催化反应 流化床反应器
流态化现象：使固体微粒通过与气体或
液体接触而转变成类似流体状态的操作。 固体颗粒层与流体接触的不同类型：
固 定 床
初 始 流 态 化
气体 聚式流态化 散式流态化 液体 流体流速增加 腾涌 稀相流态化
流化床的基本概念
当通过床层的流体流量较小时，颗粒受到的升力 （浮力与曳力之和）小于颗粒自身重力时，颗粒 在床层内静止不动，流体由颗粒之间的空隙通过。 此时床层称为固定床。 随着流体流量增加，颗粒受到的曳力也随着增大。 若颗粒受到的升力恰好等于自身重量时，颗粒受 力处于平衡状态，故颗粒将在床层内作上下、左 右、前后的激烈运动，这种现象被称为固体的流 态化，整个床层称为流化床。
流化床的缺点
1气体的流动状态难以描述，容易偏离平推 流，气泡使颗粒发生沟流，接触效率下降； 2颗粒停留时间分布不均匀（产品质量不一） 3脆性颗粒易粉碎被气流带走（需分离）； 4颗粒对设备磨损严重； 5对高温非催化操作，颗粒易于聚集和烧结。
流态化现象的利用
1. 固体粒子输送：比自来水、煤气管困难 沸腾床焙烧FeS矿； 沸腾床烧煤粉（出灰方便） 2. 细颗粒催化剂的方便使用 消除内扩散，增加气体原料同固体催化剂的接触面。 3. 强放热反应（快速冷却）
流化床反应器的结构
流化床反应器类型
按固体颗粒是否在系统内循环分 （1）单器流化床 （2）双器流化床 按床层的外型分 (1)圆筒形 (2)圆锥形 按床层中是否置有内部构件分 (1)自由床 (2)限制床 按反应器内层数的多少分 (1)单层 (2)多层
流化床反应器结构
反应器主体
扩大段 分离段
流化床的理想鼓泡床模型
鼓泡床模型对流化床运动形态作如下简化: （1）认为床层主体部分气泡大小均一且均匀分布于床层之 中。 （2）床层中乳化相处于起始流化状态，超过起始流化态的 气体将以气泡形式通过床层。 （3）床层可分为气泡、气泡晕及乳化相三部分。在气泡、 气泡晕和乳化相之间的传质过程是一个串联过程。
流化床的热量传递过程大体可分为：固体 颗粒之间的热量传递；气体与固体之间的 热量传递；床层与床壁（包括换热器）之 间的热量传递。 由于流化床中颗粒处于高度运动状态，而 固体的导热系数较大，因此传热速率很快。 床层中温度基本上可以认为是一致的。
流化床层与器壁的给热系数直到目前为止仍只 能通过将实验数据归纳成准数方程而获得。
P
0.66
是有单位的，其单位为s.cm-2 床层与横放的换热器器壁之间传热时，给热系数计 算式为 0.44 1 0.44 0.3 P Nu 0.66 Re Pr
氧化反应：萘氧化剂制苯酐需熔盐冷却；
丙烯氨氧化法制丙烯腈
流态化的不正常现象
沟流：在流固系统或气液系统中，由于不均匀 的流动，流体打开了一条阻力很小的通道，形 成所谓沟，以极短的停留时间通过床层。这种 现象称为沟流。它较多发生在流固系统中。如 沟贯穿于整个床层称为贯穿沟流，如仅发生于 局部则称为局部沟流。 形成沟流会降低传质 效率。 在大型鼓泡床中，气泡聚合后沿几条捷径上升， 而严重的鼓泡集中可使气泡沿着捷径上升而形 成短路，此现象称为沟流。