流化床的基本原理ppt课件
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流化床PPT课件
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7.2 流化床中的气、固运动 第7章 流化床反应器
⑵气泡的速度和大小 根据实测，流化床中单个气泡的上升速度ubr 为：
ubr0.57~0.85gdb12
一般取平均值计算如下：
ubr 0.711gdb12
在实际床层中，常是气泡成群上升，气泡群上升的速度ub一般用下式计算：
uuu b 0m f 0.711gdb12
7
.
7.1 概述
第7章 流化床反应器
综上所述，可以看到从临界流态化开始一直到气流输送 为止，反应器内装置的状况从气相为非连续相一直转变到 气相成为连续相的整个区间都是属于流态化的范围，因此 它的领域是很宽广的，问题也是很复杂的。
流态化技术之所以得到如此广泛的应用，是因为它有一 下一些突出的优点： 传热效能高，而且床内温度易于维持均匀。 大量固体颗粒可方便地往来输送。 由于颗粒细，可以消除内扩散阻力，能充分发挥催化剂的 效能。
(RRbc)2uubbrruuff
(RRbc)3uubrbr2uuf f
RC及Rb分别为气泡云及气泡的半径。这里所谓 的三维床就是一般的圆柱形床，而二维床则为 截面狭长的扁形床。 在气泡中，气体的穿流量q可以用下式表示:
q=4umfRb=4ufεmfRb (二维床) q=3umfπRb=3uf εmf πRb (三维床)
• 对于A类颗粒，最大气泡直径：
d R m a2 x u t2/g .................7 . ..2 ..).4 (..
• 小于床径一半时,按下式子计算膨胀比：
R L f/ L m 1 f u u m / u t f ... .. .7 . .2 . . ) . .5 . .. .. .(
第7章 流化床反应器
流化床的基本原理ppt课件
如果流体介质静止或者上升流速u1 ， u1<ut
up 0,即颗粒绝对速度方向向下，沉落而堆积在一起。
随着上升流体流量的增大，u1增大，当达到u1=ut时，颗粒的表观 速度up=0 。 当u1 稍微大于ut时，颗粒便会上升，发生由固定床 向流化床的转化。
3
保持固定床状态的最大空床气速 umax 床层形态由固定床向流化床转换的临界条件：
输送阶段。此时的流体表观速度u称
为带出速度。在带出状态下床截面上
的空隙率即认为是1.0 ，此时u=u1 。 显然，带出速度u数值上等于ut 。据 此原理，可以实现固体颗粒的气力输
送或液力输送。
流化床的操作范围： umf~ut
流体
很显然，如果将流体的流量（流速）逐渐减小，则将由流化床 转化为固定床。
8
13
理想流化床的特点:
1、有明显的临界流态化点和临 界流态化速度; 2、流态化床层的压降为一常数
3、有平稳的流态化界面; 4、流态化床层的空隙率在任何流速下,都具有一个代表 性的均匀值,不因床层内的位置而变化。
14
实际流化床的特点:
请同学们总结出实际流化床的特点？？？？ 临界流态化速度
固定床与流化床分界点所对应的流体表观流速。
二、悬浮颗粒的阻力系数
三、Reh气-固两相接触操作图
1、颗粒的阻力与颗粒的有效重力比值范围示意图 m<1，固定床/移动床 m=1，流化床 m>1，气流床/气力输送
2、Reh气固两相操作图
9
回顾与总结
1. 固定床
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 料层高度不变 实际流速线形增长 通风阻力随风速的平方关系增大
16
流化床的操作范围
up 0,即颗粒绝对速度方向向下，沉落而堆积在一起。
随着上升流体流量的增大，u1增大，当达到u1=ut时，颗粒的表观 速度up=0 。 当u1 稍微大于ut时，颗粒便会上升，发生由固定床 向流化床的转化。
3
保持固定床状态的最大空床气速 umax 床层形态由固定床向流化床转换的临界条件：
输送阶段。此时的流体表观速度u称
为带出速度。在带出状态下床截面上
的空隙率即认为是1.0 ，此时u=u1 。 显然，带出速度u数值上等于ut 。据 此原理，可以实现固体颗粒的气力输
送或液力输送。
流化床的操作范围： umf~ut
流体
很显然，如果将流体的流量（流速）逐渐减小，则将由流化床 转化为固定床。
8
13
理想流化床的特点:
1、有明显的临界流态化点和临 界流态化速度; 2、流态化床层的压降为一常数
3、有平稳的流态化界面; 4、流态化床层的空隙率在任何流速下,都具有一个代表 性的均匀值,不因床层内的位置而变化。
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实际流化床的特点:
请同学们总结出实际流化床的特点？？？？ 临界流态化速度
固定床与流化床分界点所对应的流体表观流速。
二、悬浮颗粒的阻力系数
三、Reh气-固两相接触操作图
1、颗粒的阻力与颗粒的有效重力比值范围示意图 m<1，固定床/移动床 m=1，流化床 m>1，气流床/气力输送
2、Reh气固两相操作图
9
回顾与总结
1. 固定床
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 料层高度不变 实际流速线形增长 通风阻力随风速的平方关系增大
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流化床的操作范围
流化床反应器ppt课件
mf 和 m 为临界状态和实际操作条件下床层的平
均密度。
颗粒带出速度 u ：
t 流化床中流体速度的上限，流体对粒子的曳
力与粒子的重力相等，粒子将被气流带走。
对于球形颗粒等速沉降时，可得出下式：
4 d p ( p f ) g
ut
f D
3
1
2
式中
D
过程原理
过程原理
过程原理
典型装置
壳体
气体分布装置
换热器
内部构件
催化剂的加入与卸
出装置
气固分离装置
流化床反应器的相关参数
流化过程床层压降变化
临界流化速度 u mf（起始流化速度，也称最低流化速度）：颗
粒层由固定床转化为流化床时流体的表现速度。
小颗粒
大颗粒
经验公式
umf
d ( p f ) g ( R 20 )
▪ 有气-固相流化床催化反应器和气-固相流化床
非催化反应器两种
▪ 以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称
为气-固相流化床催化反应器（常简称为流化
床），它是气-固相催化反应常用的一种反应器
▪ 而在气-固相流化床非催化反应器中，是原料气
直接与悬浮湍动的固体原料发生化学反应。
e
1650 f
u
2
mf
2
p
d p ( p f ) g
( Re 1000 )
24.5 f
umf 0.00923
d
1.82
p
( p f )
0.88
f
0.06
均密度。
颗粒带出速度 u ：
t 流化床中流体速度的上限，流体对粒子的曳
力与粒子的重力相等，粒子将被气流带走。
对于球形颗粒等速沉降时，可得出下式：
4 d p ( p f ) g
ut
f D
3
1
2
式中
D
过程原理
过程原理
过程原理
典型装置
壳体
气体分布装置
换热器
内部构件
催化剂的加入与卸
出装置
气固分离装置
流化床反应器的相关参数
流化过程床层压降变化
临界流化速度 u mf（起始流化速度，也称最低流化速度）：颗
粒层由固定床转化为流化床时流体的表现速度。
小颗粒
大颗粒
经验公式
umf
d ( p f ) g ( R 20 )
▪ 有气-固相流化床催化反应器和气-固相流化床
非催化反应器两种
▪ 以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称
为气-固相流化床催化反应器（常简称为流化
床），它是气-固相催化反应常用的一种反应器
▪ 而在气-固相流化床非催化反应器中，是原料气
直接与悬浮湍动的固体原料发生化学反应。
e
1650 f
u
2
mf
2
p
d p ( p f ) g
( Re 1000 )
24.5 f
umf 0.00923
d
1.82
p
( p f )
0.88
f
0.06
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、煤化工、冶金、环保等领域的设备，其工作原理是将固体颗粒物料通过气体流体的作用形成类似液体的流动状态。
在流化床中，气体经过压缩后由床底进入床内，通过气体分布板均匀分布到床层中。
在气体的作用下，床层中的颗粒物料开始呈现流动状态，这种状态类似于液体的流动，因此被称为"
流化"。
同时，床层中的颗粒物料也会不断碰撞和摩擦，产生
剧烈的物理运动，这种运动状态被称为"流化床状态"。
在流化床状态下，颗粒物料之间的空隙增大，使得床层内部形成了大量的气固两相混合流，气体通过床层间隙的作用产生了一定的上升速度，同时也带走了颗粒物料表面附着的细小颗粒。
这种气固两相流的作用下，床层内的颗粒物料实现了较好的分散和搅拌，从而提高了颗粒物料之间传质和传热的效率。
此外，流化床还具有良好的剪切和混合效果，能够增强固体颗粒物料之间的接触和相互作用，从而实现固体物料的均一性和高效性。
总结来说，流化床工作原理是通过气体流体的作用，使固体颗粒物料呈现类似液体的流动状态，从而实现了颗粒物料间的均质搅拌、传质和传热，提高了工艺过程的效率和产品质量。
第二章 循环流化床的基本理论
义为TDH。
2020年4月2日
第二节 流态化及其典型形态
一、流态化
1. 流态化现象
固体颗粒在流体作用下表现出类似流体状态的现象（气体和液体 作为流化介质）
2. 流态化
由于固体颗粒群与气体（或液体）接触时固体颗粒转变成类似流 体的状态
3、气固流态化
在流化床锅炉燃烧中，流化介质为气体，固体煤颗粒及其燃烧后 的灰渣被流化
➢ （2）腾涌（节涌 —— 发生腾涌时，床面以某种有规律的频率上升、破裂， 风压剧烈波动，燃烧不稳定，在床料断层下部易引起结焦
2020年4月2日
第三节 循环流化床的流体动力特性
循环流化床装置
下部颗粒密相区和上部上升段稀相区的循环流化床、气固物料分离装置、 固体物料回送装置等三个部分组成的闭路循环系统
六、夹带和扬析
3. 夹带、扬析的重要性
➢ 合理组织燃烧和传热 ➢ 保证足够的循环物料 ➢ 烟气中灰尘达到排放标准
4. 输送分离高度（TDH，Transport Disengaging Height）
➢ 粗颗粒ut> u0 →经过一定的分离高度后重新返回床层 ➢ 细颗粒ut< u0 →被夹带出床体 ➢ 自由空域内所有粗颗粒都能返回床层的最低高度（高度从床层界面算起）定
2020年4月2日
一、颗粒浓度分布
1. 各种流态化形态下的颗粒浓度分布
➢ （4）颗粒混返（固体物料内循环） • a. 小颗粒随气流上升，部分碰撞下落，总趋
势向上 • b. 大颗粒中心处上升，一定高度时在边壁处
下落 • c. 床层各截面上，颗粒平均速度沿轴向增大
直至趋于恒定（床层足够高） • d. 若R一定，平均颗粒速度随u0增大而增大；
2020年4月2日
2020年4月2日
第二节 流态化及其典型形态
一、流态化
1. 流态化现象
固体颗粒在流体作用下表现出类似流体状态的现象（气体和液体 作为流化介质）
2. 流态化
由于固体颗粒群与气体（或液体）接触时固体颗粒转变成类似流 体的状态
3、气固流态化
在流化床锅炉燃烧中，流化介质为气体，固体煤颗粒及其燃烧后 的灰渣被流化
➢ （2）腾涌（节涌 —— 发生腾涌时，床面以某种有规律的频率上升、破裂， 风压剧烈波动，燃烧不稳定，在床料断层下部易引起结焦
2020年4月2日
第三节 循环流化床的流体动力特性
循环流化床装置
下部颗粒密相区和上部上升段稀相区的循环流化床、气固物料分离装置、 固体物料回送装置等三个部分组成的闭路循环系统
六、夹带和扬析
3. 夹带、扬析的重要性
➢ 合理组织燃烧和传热 ➢ 保证足够的循环物料 ➢ 烟气中灰尘达到排放标准
4. 输送分离高度（TDH，Transport Disengaging Height）
➢ 粗颗粒ut> u0 →经过一定的分离高度后重新返回床层 ➢ 细颗粒ut< u0 →被夹带出床体 ➢ 自由空域内所有粗颗粒都能返回床层的最低高度（高度从床层界面算起）定
2020年4月2日
一、颗粒浓度分布
1. 各种流态化形态下的颗粒浓度分布
➢ （4）颗粒混返（固体物料内循环） • a. 小颗粒随气流上升，部分碰撞下落，总趋
势向上 • b. 大颗粒中心处上升，一定高度时在边壁处
下落 • c. 床层各截面上，颗粒平均速度沿轴向增大
直至趋于恒定（床层足够高） • d. 若R一定，平均颗粒速度随u0增大而增大；
2020年4月2日
流化床的基本原理课件
特点
流化床生物质燃烧可实现生物质的清洁燃烧，同时具有高燃烧效率、低污染排 放和能源利用效率高等优点，是当前生物质能利用领域的研究热点之一。
应用案例三：废弃物处理
原理
流化床废弃物处理是将废弃物破碎后，在流化床内与空气混 合燃烧的技术。
特点
流化床废弃物处理可实现废弃物的减量化、无害化和资源化 处理，同时具有处理量大、燃烧效率高和能源利用效率高等 优点，是当前废弃物处理领域的研究热点之一。
应用领域
流化床广泛应用于能源、 化工、环保等领域。
流化床的组成
床层
由固体颗粒组成，提供反应或 传热表面。
气体分布板
使气体均匀分布，避免形成沟 流。
气体和固体输送系统
用于向床层中加入或排出气体 和固体。
控制系统
监测和控制温度、压力等参数 。
流化床的工作原理
01
02
03
04
流态化现象
当气体或液体通过固体颗粒床 层时，颗粒会呈现类似流体状
对流传热
通过流体流动时与固体表面之间的摩擦作用，将 热能从流体的一部分传递到另一部分。
辐射传热
通过电磁波将热能从一个物体传递到另一个物体 。
流化床的传热过程
01
02
03
04
热气体通过流化床底部入口进 入，与床内固体颗粒充分混合
。
固体颗粒被加热到接近气体温 度，形成均匀温度分布。
热气体和固体颗粒之间的传热 导致固体颗粒被进一步加热。
05 流化床的应用与 案例分析
工业应用领域
能源领域
流化床在能源领域中有着广泛的应用，如煤燃烧、生物质燃烧等 ，可用于生产电力和热力。
环保领域
流化床技术也可用于废弃物处理，如生活垃圾、工业废弃物等，可 实现废弃物的减量化、无害化和资源化处理。
流化床生物质燃烧可实现生物质的清洁燃烧，同时具有高燃烧效率、低污染排 放和能源利用效率高等优点，是当前生物质能利用领域的研究热点之一。
应用案例三：废弃物处理
原理
流化床废弃物处理是将废弃物破碎后，在流化床内与空气混 合燃烧的技术。
特点
流化床废弃物处理可实现废弃物的减量化、无害化和资源化 处理，同时具有处理量大、燃烧效率高和能源利用效率高等 优点，是当前废弃物处理领域的研究热点之一。
应用领域
流化床广泛应用于能源、 化工、环保等领域。
流化床的组成
床层
由固体颗粒组成，提供反应或 传热表面。
气体分布板
使气体均匀分布，避免形成沟 流。
气体和固体输送系统
用于向床层中加入或排出气体 和固体。
控制系统
监测和控制温度、压力等参数 。
流化床的工作原理
01
02
03
04
流态化现象
当气体或液体通过固体颗粒床 层时，颗粒会呈现类似流体状
对流传热
通过流体流动时与固体表面之间的摩擦作用，将 热能从流体的一部分传递到另一部分。
辐射传热
通过电磁波将热能从一个物体传递到另一个物体 。
流化床的传热过程
01
02
03
04
热气体通过流化床底部入口进 入，与床内固体颗粒充分混合
。
固体颗粒被加热到接近气体温 度，形成均匀温度分布。
热气体和固体颗粒之间的传热 导致固体颗粒被进一步加热。
05 流化床的应用与 案例分析
工业应用领域
能源领域
流化床在能源领域中有着广泛的应用，如煤燃烧、生物质燃烧等 ，可用于生产电力和热力。
环保领域
流化床技术也可用于废弃物处理，如生活垃圾、工业废弃物等，可 实现废弃物的减量化、无害化和资源化处理。
流化床气化技术ppt课件
使用二次气化剂的目的是为了提高煤的气 化效率和煤气质量
常压温克勒气化炉优点
优点：
温克勒气化工艺单炉的生产能力较大、 煤气中无焦油，污染小。
由于气化的是细颗粒的粉煤，因而可 以充分利用机械化采煤得到的细粒度 煤。
由于煤的干馏和气化是在相同温度下 进行的，相对于移动床的干馏区来讲， 其干馏温度高得多，所以煤气中几乎 不含有焦油，酚和甲烷的含量也很少，
① 对床层膨胀度的影响： 当气流的质量流量不变时，随着压力的提高，床
层膨胀度急剧下降。 为使膨胀度达到保证正常流化所需的值，则需提
高气体的线速度，即增加鼓风量（生产能力增加）。 当负荷、粒度组成、膨胀度均相同的条件下，加
压下流化床可得到较均匀的床层，气泡含量很少， 颗粒的往复运动均匀，并具有相当明显的上部界限。 所以，加压流化床的工作状态比常压下稳定。
（2)压力的影响
采用加压流化床气化可改善流化质量，消除一 系列常压流化床所存在的缺陷。
采用加压，增加了反应器中反应气体的浓度， 在相同流量下减小，气流速度，增加了气体与原 料颗粒间的接触时间。在提高生产能力的同时， 可减少原料的带出损失。
在同样生产能力下，可减小气化炉和系统中各 设备的尺寸。
压力的影响
常压温克勒气化法的工艺缺点，主要是由于操作 温度和压力偏低造成的。为克服上述缺点，需提 高操作温度和压力
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
1、基本原理
（1)温度的影响 已知提高气化反应温度有利于二氧化碳还原和水
煤加氢气化炉
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
常压温克勒气化炉优点
优点：
温克勒气化工艺单炉的生产能力较大、 煤气中无焦油，污染小。
由于气化的是细颗粒的粉煤，因而可 以充分利用机械化采煤得到的细粒度 煤。
由于煤的干馏和气化是在相同温度下 进行的，相对于移动床的干馏区来讲， 其干馏温度高得多，所以煤气中几乎 不含有焦油，酚和甲烷的含量也很少，
① 对床层膨胀度的影响： 当气流的质量流量不变时，随着压力的提高，床
层膨胀度急剧下降。 为使膨胀度达到保证正常流化所需的值，则需提
高气体的线速度，即增加鼓风量（生产能力增加）。 当负荷、粒度组成、膨胀度均相同的条件下，加
压下流化床可得到较均匀的床层，气泡含量很少， 颗粒的往复运动均匀，并具有相当明显的上部界限。 所以，加压流化床的工作状态比常压下稳定。
（2)压力的影响
采用加压流化床气化可改善流化质量，消除一 系列常压流化床所存在的缺陷。
采用加压，增加了反应器中反应气体的浓度， 在相同流量下减小，气流速度，增加了气体与原 料颗粒间的接触时间。在提高生产能力的同时， 可减少原料的带出损失。
在同样生产能力下，可减小气化炉和系统中各 设备的尺寸。
压力的影响
常压温克勒气化法的工艺缺点，主要是由于操作 温度和压力偏低造成的。为克服上述缺点，需提 高操作温度和压力
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
1、基本原理
（1)温度的影响 已知提高气化反应温度有利于二氧化碳还原和水
煤加氢气化炉
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
循环流化床锅炉原理ppt课件
料方式
给料装置指的是将经破碎后的煤和脱硫剂送入流化床的装置，通常包括皮带、链板、埋刮板、气力输送设备以及圆盘给料机和螺旋结料机（俗称绞笼）等。 循环流化床锅炉给料方式分正压给料和负压给料两种，正压给料就是给料口处炉膛内压力大于大气压，负压给料为小于大气压力
给料机结构图
循环流化床锅炉主要部件名称
循环流化床锅炉
循环流化床锅炉系统图
循环流化床锅炉外观图
220t/h循环流化床锅炉
135MW机组循环流化床锅炉
135MW机组循环流化床锅炉
模块三 循环流化床锅炉 主要设备及作用
燃烧设备 物料循环系统 燃煤制备系统 风烟系统 除渣、除灰系统
课题一 燃烧设备
课题五 除渣除灰系统
除渣系统 除灰系统
滚筒式冷渣器
风水联合冷渣器系统
国外典型机组
A.汽包 B.炉内槽型分离器 C.水冷耐火层 D.蒸发屏 E.水冷耐火层 F.分隔 G.煤包 H.重力给煤机 I.水冷耐火层 J.二次风喷嘴 K.给煤槽 L.冷渣器 M.过热器 N.外槽型分离器 O.飞灰斗 P.省煤器 Q.多管旋风分离器 R.管式空气预热器 S.再循环系统 T.鼓风机 U.床上燃烧器 V.一次风
课题三 燃煤制备系统
制煤设备 *钢棒滚筒磨 *锤击式破碎机 制煤系统 *两级破碎系统 *棒磨制煤系统 *锤击磨制煤系统
课题四 风烟系统
风系统的分类及作用 一次风、 二次风、 播煤风、 回料风、冷却风、石灰石输送风 送风系统的几种布置形式 中、小型锅炉风系统 容量较大锅炉的风系统
课题五 主要污染物排放控制
流化床燃烧对SO2的排放控制 脱硫的基本工作过程：给煤中的硫份在炉膛内反应生成SO2及其它的一些硫化物；同时一定粒度分布的石灰石被给入炉膛，这些石灰石被迅速加热，并发生燃烧反应，产生多孔疏松的CaO。SO2扩散到CaO的表面和内孔，在有氧参与的情况下， CaO 吸收SO2并生成CaSO4。 最佳脱硫温度一般为850~870℃。 流化床燃烧对NOX的排放控制
给料装置指的是将经破碎后的煤和脱硫剂送入流化床的装置，通常包括皮带、链板、埋刮板、气力输送设备以及圆盘给料机和螺旋结料机（俗称绞笼）等。 循环流化床锅炉给料方式分正压给料和负压给料两种，正压给料就是给料口处炉膛内压力大于大气压，负压给料为小于大气压力
给料机结构图
循环流化床锅炉主要部件名称
循环流化床锅炉
循环流化床锅炉系统图
循环流化床锅炉外观图
220t/h循环流化床锅炉
135MW机组循环流化床锅炉
135MW机组循环流化床锅炉
模块三 循环流化床锅炉 主要设备及作用
燃烧设备 物料循环系统 燃煤制备系统 风烟系统 除渣、除灰系统
课题一 燃烧设备
课题五 除渣除灰系统
除渣系统 除灰系统
滚筒式冷渣器
风水联合冷渣器系统
国外典型机组
A.汽包 B.炉内槽型分离器 C.水冷耐火层 D.蒸发屏 E.水冷耐火层 F.分隔 G.煤包 H.重力给煤机 I.水冷耐火层 J.二次风喷嘴 K.给煤槽 L.冷渣器 M.过热器 N.外槽型分离器 O.飞灰斗 P.省煤器 Q.多管旋风分离器 R.管式空气预热器 S.再循环系统 T.鼓风机 U.床上燃烧器 V.一次风
课题三 燃煤制备系统
制煤设备 *钢棒滚筒磨 *锤击式破碎机 制煤系统 *两级破碎系统 *棒磨制煤系统 *锤击磨制煤系统
课题四 风烟系统
风系统的分类及作用 一次风、 二次风、 播煤风、 回料风、冷却风、石灰石输送风 送风系统的几种布置形式 中、小型锅炉风系统 容量较大锅炉的风系统
课题五 主要污染物排放控制
流化床燃烧对SO2的排放控制 脱硫的基本工作过程：给煤中的硫份在炉膛内反应生成SO2及其它的一些硫化物；同时一定粒度分布的石灰石被给入炉膛，这些石灰石被迅速加热，并发生燃烧反应，产生多孔疏松的CaO。SO2扩散到CaO的表面和内孔，在有氧参与的情况下， CaO 吸收SO2并生成CaSO4。 最佳脱硫温度一般为850~870℃。 流化床燃烧对NOX的排放控制
《流化床反应器》课件
污染物排放。
04
流化床反应器的优缺点
优点
高转化率
高选择性
流化床反应器能够实现高转化率，使得反 应更加彻底，提高了生产效率和产品质量 。
通过优化反应条件，流化床反应器能够实 现高选择性，从而降低副产物的生成，进 一步提高了产品的纯度和质量。
操作简便
适应性强
流化床反应器的结构简单，操作方便，易 于维护和维修，降低了生产成本。
流化床反应器可用于生产塑料，如 聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，通 过聚合反应将单体转化为高分子聚 合物。
在能源领域的应用
燃烧发电
燃料电池
流化床反应器可用于燃烧煤炭、生物 质和垃圾等燃料，产生高温高压蒸汽 驱动发电机发电。
流化床反应器可用于燃料电池发电， 通过氢气和氧气的化学反应产生电能 。
核能利用
流化床反应器可用于核燃料循环，包 括核燃料溶解、分离、纯化和再处理 等过程，实现核能的可持续利用。
在氢能生产领域，流化床反应 器可用于水蒸气重整和光催化 产氢，为可再生能源的储存和 运输提供床反应器的发展趋势
高效能化 随着技术的不断进步，流化床反 应器的性能将得到进一步提升， 实现更高的转化率和产物收率。
多功能化 未来的流化床反应器将具备更加 丰富的功能，能够适应多种反应 类型和生产需求，提高生产效率 和灵活性。
THANKS
感谢观看
循环流化床反应器
总结词
一种高效、环保的流化床反应器类型。
详细描述
循环流化床反应器是一种高效、环保的流化床反应器，其特点是固体颗粒在反应器内循环流动。这种 反应器的优点在于能够实现高效能、高转化率和低能耗，同时减少废气和废水的排放。循环流化床反 应器在煤燃烧、废弃物处理等领域有广泛应用。
04
流化床反应器的优缺点
优点
高转化率
高选择性
流化床反应器能够实现高转化率，使得反 应更加彻底，提高了生产效率和产品质量 。
通过优化反应条件，流化床反应器能够实 现高选择性，从而降低副产物的生成，进 一步提高了产品的纯度和质量。
操作简便
适应性强
流化床反应器的结构简单，操作方便，易 于维护和维修，降低了生产成本。
流化床反应器可用于生产塑料，如 聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，通 过聚合反应将单体转化为高分子聚 合物。
在能源领域的应用
燃烧发电
燃料电池
流化床反应器可用于燃烧煤炭、生物 质和垃圾等燃料，产生高温高压蒸汽 驱动发电机发电。
流化床反应器可用于燃料电池发电， 通过氢气和氧气的化学反应产生电能 。
核能利用
流化床反应器可用于核燃料循环，包 括核燃料溶解、分离、纯化和再处理 等过程，实现核能的可持续利用。
在氢能生产领域，流化床反应 器可用于水蒸气重整和光催化 产氢，为可再生能源的储存和 运输提供床反应器的发展趋势
高效能化 随着技术的不断进步，流化床反 应器的性能将得到进一步提升， 实现更高的转化率和产物收率。
多功能化 未来的流化床反应器将具备更加 丰富的功能，能够适应多种反应 类型和生产需求，提高生产效率 和灵活性。
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循环流化床反应器
总结词
一种高效、环保的流化床反应器类型。
详细描述
循环流化床反应器是一种高效、环保的流化床反应器，其特点是固体颗粒在反应器内循环流动。这种 反应器的优点在于能够实现高效能、高转化率和低能耗，同时减少废气和废水的排放。循环流化床反 应器在煤燃烧、废弃物处理等领域有广泛应用。
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。
循环流化床锅炉原理完整ppt课件
节涌现象易在鼓泡床与湍流床之间的流化过程中产生。因此，通常把鼓泡 床与湍流床之间的流化状态称为不稳定流化状态。锅炉应尽可能避免在这一状 态下运行。不正常气泡和节涌的产生，主要与布风板、风帽设计不合理，床料 颗粒过粗、料层过薄等因素有关。
3、分层 床料在流化过程中，较粗较重的颗粒一般在底部，细而轻的颗粒悬浮于
当物料呈湍流床时，沿四周壁面的物料浓度较中心大，并沿壁面向下流动。 而中心区物料颗粒相对稀少(浓度低)，并随气流向上运动。当气流速度再增大 时，沿壁面明显下降的高浓度气—固两相流出现湍动，下降环流与上升中心流 发生掺混，在炉内产生循环。这种物料在炉内掺混循环，称为“内循环”（图 2－20）。
.
.
二、床内压力波动 在鼓泡流化床床层内，压力波动主要是由气泡运动所致。在早期的
一般地说，沿高度方向，整个循环流化床会同时呈现鼓泡流态化、 湍流流态化、快速流态化和气力输送流动型态，然而要正确地划分其界 限是困难的。目前，有关循环流化床锅炉在采用大颗粒和高温时的流体 动力特性研究结果尚很欠缺，有待进一步深化研究。
.
三、影响临界流化风速的主要因素分析 临界流化风速与床料粒径、密度和流化气体的物性参数有关。
(3)高强度的热量、质量和动量传递过程。循环流化 床锅炉的热量主要靠高速度、高浓度、高通量的 固体物料来实现循环的，炉内的热量、质量和动 量的传递交换非常迅速，从而使整个炉膛内温度 分布很均匀。
.
循环流化床锅炉的典型结构
.
流化床锅炉的原理：
流化床锅炉是一种可燃用劣质燃料及 添加脱硫剂来产生蒸汽的装置。锅炉的燃 烧室运行在一种特殊的流体动力特性下， 细颗粒以超过平均粒径终端速度的气流输 送离开流化床，并存在着大量物料的返混 ，以保证流化床的温度分布均匀及足够大 的热容量。离开流化床的大部分颗粒通过 炉膛进入到旋风分离器被捕捉下来并以足 够的速度经返料装置重新送回到炉膛,。
3、分层 床料在流化过程中，较粗较重的颗粒一般在底部，细而轻的颗粒悬浮于
当物料呈湍流床时，沿四周壁面的物料浓度较中心大，并沿壁面向下流动。 而中心区物料颗粒相对稀少(浓度低)，并随气流向上运动。当气流速度再增大 时，沿壁面明显下降的高浓度气—固两相流出现湍动，下降环流与上升中心流 发生掺混，在炉内产生循环。这种物料在炉内掺混循环，称为“内循环”（图 2－20）。
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二、床内压力波动 在鼓泡流化床床层内，压力波动主要是由气泡运动所致。在早期的
一般地说，沿高度方向，整个循环流化床会同时呈现鼓泡流态化、 湍流流态化、快速流态化和气力输送流动型态，然而要正确地划分其界 限是困难的。目前，有关循环流化床锅炉在采用大颗粒和高温时的流体 动力特性研究结果尚很欠缺，有待进一步深化研究。
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三、影响临界流化风速的主要因素分析 临界流化风速与床料粒径、密度和流化气体的物性参数有关。
(3)高强度的热量、质量和动量传递过程。循环流化 床锅炉的热量主要靠高速度、高浓度、高通量的 固体物料来实现循环的，炉内的热量、质量和动 量的传递交换非常迅速，从而使整个炉膛内温度 分布很均匀。
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循环流化床锅炉的典型结构
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流化床锅炉的原理：
流化床锅炉是一种可燃用劣质燃料及 添加脱硫剂来产生蒸汽的装置。锅炉的燃 烧室运行在一种特殊的流体动力特性下， 细颗粒以超过平均粒径终端速度的气流输 送离开流化床，并存在着大量物料的返混 ，以保证流化床的温度分布均匀及足够大 的热容量。离开流化床的大部分颗粒通过 炉膛进入到旋风分离器被捕捉下来并以足 够的速度经返料装置重新送回到炉膛,。
生物流化床ppt课件
YK s
, i )
Ks
Rv
Ks max
Q
g
2
( V
max
, b Las
YKs
, i )
Ks
因为直接求ρ e／ρi和Rv的解析比较困难。Atkinson采用图解法求 值
Your company slogan
该图反应的是无量纲 进水浓度ρi ／ Ks的 值为100的条件下， g1函数所反映的残余 函数率ρe ／ρi对无 量纲停留时间倒数Q ／Vμmax的变化关 系。
Your company slogan
生物流化床的优缺点
生物流化床的优点： 1、有机物容积负荷高，抗冲击负荷能力强。 2、微生物活性强，处理效率高。 3、占地少，投资省。
生物流化床的缺点： 1、设备的磨损比固定床严重，载体颗粒在流动过程中会磨损变
小。 2、设计时还存在着生产放大方面的问题，如防堵塞、曝气方法、
以空气为氧源，往往需要采用较大的回流比，动力消耗较大，回流比r 值确定后还应观察在此流速条件下生物载体是否流化。
Your company slogan
三相生物流化床
三相生物流化床是气、液、固三相直接在流化床内进行生化反应， 不另设充氧设备和脱膜设备，载体表面的生物膜依靠气体的搅动 作用，使颗粒之间剧烈摩擦而脱落。三相流化床又称气动流化床。 三相生物流化床的设计应该注意防止气泡在床内合并成大气泡影 响充氧效率。充氧方式有减压释放空气充氧和射流曝气充氧等形 式。由于可能有少量载体被带出床体，因此通常有载体回流。
Si Se Qi Qe
(1 r)Q(Qi Qe ) Q(Si Se )D
r (Si Se ) 1 Qi Qe
分别为进水和出水BOD5浓度，mg ／L。 分别为进水和出水的溶解氧浓度， mg ／L。
, i )
Ks
Rv
Ks max
Q
g
2
( V
max
, b Las
YKs
, i )
Ks
因为直接求ρ e／ρi和Rv的解析比较困难。Atkinson采用图解法求 值
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该图反应的是无量纲 进水浓度ρi ／ Ks的 值为100的条件下， g1函数所反映的残余 函数率ρe ／ρi对无 量纲停留时间倒数Q ／Vμmax的变化关 系。
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生物流化床的优缺点
生物流化床的优点： 1、有机物容积负荷高，抗冲击负荷能力强。 2、微生物活性强，处理效率高。 3、占地少，投资省。
生物流化床的缺点： 1、设备的磨损比固定床严重，载体颗粒在流动过程中会磨损变
小。 2、设计时还存在着生产放大方面的问题，如防堵塞、曝气方法、
以空气为氧源，往往需要采用较大的回流比，动力消耗较大，回流比r 值确定后还应观察在此流速条件下生物载体是否流化。
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三相生物流化床
三相生物流化床是气、液、固三相直接在流化床内进行生化反应， 不另设充氧设备和脱膜设备，载体表面的生物膜依靠气体的搅动 作用，使颗粒之间剧烈摩擦而脱落。三相流化床又称气动流化床。 三相生物流化床的设计应该注意防止气泡在床内合并成大气泡影 响充氧效率。充氧方式有减压释放空气充氧和射流曝气充氧等形 式。由于可能有少量载体被带出床体，因此通常有载体回流。
Si Se Qi Qe
(1 r)Q(Qi Qe ) Q(Si Se )D
r (Si Se ) 1 Qi Qe
分别为进水和出水BOD5浓度，mg ／L。 分别为进水和出水的溶解氧浓度， mg ／L。
流化床工作原理
流化床工作原理
流化床是一种常用的物料处理设备，其工作原理基于将固体颗粒物料与气体进行充分混合，并在流体力学条件下使颗粒物料表现出流体性质。
流化床通常由一个底部气体分布板和一个上部物料层组成。
当气体从底部通过气体分布板注入流化床时，底部的气体速度逐渐增加，直到达到一定的微动速度。
这个速度被称为最小流化速度，此时床层开始呈现流化态，颗粒物料被气体悬浮并形成类似于液体的状态。
在流化床中，颗粒物料与气体之间产生了明显的固液两相流。
气体从底部通过底部分布板进入床层，并在床层中形成上升气固两相流。
由于颗粒物料的密度远大于气体的密度，颗粒物料受到床层中气体上升的冲击力，呈现出向上运动的趋势。
同时，由于颗粒物料之间有一定的摩擦力，床层上部的颗粒物料形成了一个稳定的流化床表面。
在表面上，颗粒物料以类似于液滴的形式存在，被称为床层剧状。
流化床工作时，气体和颗粒物料之间发生了大量的气固反应、传质和传热过程。
床层剧状提供了巨大的表面积，促进了气体和颗粒物料之间的有效接触。
这使得床层中的化学反应得以进行，并且传质和传热效果也得到了显著的提升。
此外，由于床层剧状的存在，流化床具有良好的物料混合性和均匀性，减小了温度和浓度梯度对反应的影响，提高了反应的稳定性和效率。
总之，流化床通过气流将颗粒物料悬浮并形成床层剧状，提供了大量的气固接触面积，促进了化学反应、传质和传热过程。
其工作原理的核心是利用气流的作用将颗粒物料悬浮并形成流体化状态，从而实现了高效的物料处理。
生物流化床-PPT
e i
g1(VQ max， YbK La ss ,K is)
KsR vm axg2(VQ m ax,Y bK La ss,K is)
因为直接求ρ e／ρi和Rv的解析比较困难。Atkinson采用图解法求 值
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该图反应的是无量纲 进水浓度ρi ／ Ks的 值为100的条件下， g1函数所反映的残余 函数率ρe ／ρi对无 量纲停留时间倒数Q ／Vμmax的变化关 系。
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1.只要ρbLas／YKs﹥0就不会出现冲出现 象。
2. ρbLas／YKs 的增加会引起残余浓度率 ρe ／ρi 和Rv／Ksμmax的增加。 3. ρe ／ρi 随ρi ／ Ks 的增加而增加。 4当ρbLas／YKs 和流量都较大时， Rv／ Ksμmax接近最大值，与流量大小无关。
4)脱膜装置：可以及时脱除老化的生物膜，使生物膜保持一定的活性。 （通常用于二相生物流化床，三相生物流化床一般不需要。
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生物流化床常用载体及参数
载体
聚苯乙烯 球 活性炭
焦炭 无烟煤 细石英砂
粒径 （mm）
载体高度 相对密度
（m）
0.5~0.3 1.005
0.7
Φ
50
100 50
100 50
100
56
强度大
价格低
77
易饱和
53
吸附能力强
性质稳定
62
价格偏高
21.60 机械强度高 使用周期长
Your4co0mpany slo吸gan附能力弱
生物流化床的一些参数
生物流化床的填料：一般为粒径0.2~1.0mm的砂、焦炭、活性炭或陶 粒。 一般将填料层膨胀率为5%的上升流速称为临界流化速度，将上升流速等 于填料颗粒的自由沉降速度称为冲出速度。流化床的回流比应使流化床中 的空床上升流速处于临界流化速度和冲出速度之间。
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如果是均一的颗粒，其ut 可以计算出
umf ut fixedbed
u
4
（2）流化床
u1
起始流化速度：umf=umax 此时 u1=ut
如为均匀颗粒，其ut 已知 umf ut fixedbed
ut
当流体的空床流速u>umf时，则出现u1>ut ,即up＞0 ，则颗粒向 上运动。同时引起床层空隙率的改变（增加）。床内的颗粒将
度ut （设是层流状态，并规定重力的方向为正。）
ut
dp2
p 18
g
与流体介质运动与否没有关系。
如果流体介质静止，则颗粒垂直向下的运动速度就是 ut 。
1
如果颗粒邻近的流体介质以方向向上的流速 u1 运动起来， 则颗粒的绝对速度（表观速度）（以固定点为参照点）up (规 定向上的方向为正）为
输送阶段。此时的流体表观速度u称
为带出速度。在带出状态下床截面上
的空隙率即认为是1.0 ，此时u=u1 。 显然，带出速度u数值上等于ut 。据 此原理，可以实现固体颗粒的气力输
送或液力输送。
流化床的操作范围： umf~ut
流体
很显然，如果将流体的流量（流速）逐渐减小，则将由流化床 转化为固定床。
8
二、悬浮颗粒的阻力系数
三、Reh气-固两相接触操作图
1、颗粒的阻力与颗粒的有效重力比值范围示意图 m<1，固定床/移动床 m=1，流化床 m>1，气流床/气力输送
2、Reh气固两相操作图
9Leabharlann 回顾与总结1. 固定床
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 料层高度不变 实际流速线形增长 通风阻力随风速的平方关系增大
u=u1＜ut 故颗粒必然回落到界面上。
由此可见，流化床存在的基础是大量颗粒的群 居。群居的大量颗粒可以通过床层的膨胀以调 整空隙率，从而能够在一个相当宽的表观速度 范围内悬浮于流体之中。这就是流化床之可能 存在的物理基础。
流体
7
（3）颗粒输送阶段
如果流体（气体）流量继续增加，始
终出现u1＞ut的关系，始终up＞0 ， 则颗粒被带出床外，此时，称为颗粒
2. 流化床
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， 对于单个颗粒来讲，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—流态化。此时：
料层膨胀，床高增加 颗粒间实际空气流速保持不变
10
料层阻力变化不大，由托起的颗粒质量决定
5.3 流态化特征与Geldart颗粒分类
化床 。 注意：u
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 。
6
（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
up u1 ut
颗粒空隙中流体的实际流速u1 。颗粒的绝对 运动速度 up ，床层表观流速u ，即空床流速。 其关系：
考察单位床层截面上流体的体积流量：
空隙率即等于横截面上空隙面积的分率。
qv 1 u u1
u
qV
D2
4
u
u1
u1
ut
流体
2
（1）固定床阶段
up u1 ut
12
流体通过流化床的阻力
流体通过颗粒床层的阻力与流体表观流速（空床流速）之间的关系 可由实验测得。
图是以空气通过砂粒堆积的床层测得的床层阻力与空床气速之间 的关系。由图可见，最初流体速度较小时，床层内固体颗粒静止不 动，属固定床阶段，在此阶段，床层阻力与流体速度间的关系符合 欧根方程；当流体速度达到最小流化速度后，床层处于流化床阶段， 在此阶段，床层阻力基本上保持恒定。
13
理想流化床的特点:
1、有明显的临界流态化点和临 界流态化速度; 2、流态化床层的压降为一常数
3、有平稳的流态化界面; 4、流态化床层的空隙率在任何流速下,都具有一个代表 性的均匀值,不因床层内的位置而变化。
5.3.1 流态化的基本特征 5.3.2 最小流态化速度 5.3.3 最小鼓泡速度 5.3.4 流态化气泡特征 5.3.5 Geldart颗粒分类
11
5.3.1 流态化的基本特征
1、 床层物料具有很高的颗粒表面积 2、床层内有大量的不同尺寸的气泡 3、颗粒损失大 4、容易实现连续控制
流态化曲线——床层孔隙率（或床层高度）、压降与流体表观流 速的关系曲线。
流化床的基本原理
将大量固体颗粒悬浮于运动的流体之中，从而使颗粒具有 类似于流体的某些表观特性，这种流固接触的状态称为固体流 态化。这种床层称为流化床。 反应器、焙烧炉、干燥器等
为什么颗粒能够悬浮于流体中呢？这要从颗粒的沉降速度、 流体的运动速度分析起。
重力场中，颗粒处于流体介质中，颗粒与介质之间的相对速
颗粒的直径一定，在流体介质中的沉降速度ut 一定。
如果流体介质静止或者上升流速u1 ， u1<ut
up 0,即颗粒绝对速度方向向下，沉落而堆积在一起。
随着上升流体流量的增大，u1增大，当达到u1=ut时，颗粒的表观 速度up=0 。 当u1 稍微大于ut时，颗粒便会上升，发生由固定床 向流化床的转化。
“浮起” ，颗粒层将“膨胀”，床内空隙率ε增大。
u
u1
u 5
（2）流化床
u
u1
又可能出现u1 ut
up u1 ut 0
出现暂时的颗粒回落现象，又出现床层空隙率减小。
随着流体流量的增加 和 空隙率的减小，又出现 u1 ut
u
u1
颗粒再次上升，床层又膨胀，空隙率再次增 大。当床层膨胀到一定程度，空隙率稳定在 某一数值上，空隙中流体的流速u1 稳定于颗 粒的ut 时，颗粒悬浮于流体中，便形成了流
3
保持固定床状态的最大空床气速 umax 床层形态由固定床向流化床转换的临界条件：
u1
u u 1,max
max f ixe d be d
u1,max ut
up 0
ut
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