第二章 循环流化床的基本理论.

2 与颗粒有相同体积的球 体表面积 d v ＝ 颗粒实际表面积 S
dv—等体积球直径（mm）；S——颗粒表面积（mm2）

（2）作用：表征颗粒的实际形状接近球形的程度
（3）特征：球形颗粒的球形度为φ＝1，φ值越大，颗粒形状越接近 于球形

2018年7月24日
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第一节 循环流化床锅炉的燃料

一、循环流化床中的固体颗粒 二、固体颗粒的物理特性


三、流化速度
四、颗粒终端速度 五、物料循环倍率 六、夹带和扬析



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一、循环流化床中的固体颗粒
1. 床料

（1）定义 （2）成分
燃煤 灰渣 石灰石粉 沙子、铁矿石、石英砂

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曳力

气体对颗粒表面的粘滞力在流动方向上的分力，与气体的黏性和固体 的表面性质有关

气体对颗粒的压力在流动方向上的分力，与颗粒的粒径和迎流横截面 积有关
→气体速度较低，气体以层流方式绕颗粒两侧，黏性力 流速大，漩涡，压力成为主导
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四、颗粒终端速度
4. 说明

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四、颗粒终端速度
3. 计算公式
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dp — 颗粒平均直径（m） ρg —流体密度（kg/m3）； CD —曳力系数，反映颗粒运动时流体对颗粒的曳力（或摩擦阻力）， 为雷诺数Ret的函数（Ret，μ为气体的动力粘度，单位为Pa· s），一般 用实验方法确定。 g—重力加速度（g = 9.81s/m2）
（1）经验性准则方程式确定CD（颗粒团运动具有随机性） （2）ut与umf间的关系 ut也可理解为当上升气流速度大到恰好能将固体颗粒浮起并维持静止不 动时的气流速度（尺寸和密度较大的颗粒具有较高的ut） （3）流态化操作：u0≤ut （4）ut/umf——流化床操作性能
大→流态化操作速度的可调节范围宽，改变u0不会明显影响流化床的稳定操作，同时 可供选择的操作速度范围也较宽，有利于获得最佳流态化操作气速 较小→操作灵活性较差 最大允许床高判据：流体通过床层存在ΔP，P低引起流速的增加→床层的Hmax就是底 部刚开始流化而顶部刚好达到ut时的床高。

（2）颗粒密度ρp（kg/m3） 单个颗粒的质量与其体积的比值
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二、固体颗粒的物理特性
2. 空隙率

（1）固定床空隙率ε0
床料或物料自然堆放时，在堆积总体积为Vm的颗粒体中，颗粒间的空 隙占总体积的份额 Vg Vg 0 1 d Vm Vg V p p

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三、流化速度
1. 流化速度u0（m/s）

（1）定义：床料流化时动力流体的速度 （2）空塔速度（表观速度） 假设床内没有床料时空气通过炉膛的速度u0

Q u0 A
Q—空气或烟气体积流量（m3/s）；A—炉膛截面积（m2）



（3）说明
一般给出的u0是床内空气速度（Q、A不变，u0可确定） 若无特别注明，u0指锅炉在热态时的气流速度 u0又称为烟气速度 运行中控制和调整风量→ u0→炉内物料流化状态
循环流化床锅炉设备及系统
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第二章 循环流化床的基本理论

第一节
第二节 第三节
循环流化床中的基本概念
流态化及其典型形态 循环流化床的流体动力特性



第四节
临界流化速度及床层阻力特性
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循环流化床锅炉燃烧特点



特殊气固两相流动体系 高速度、高浓度、高通量的固体物料流态化循环 高强度的热量、质量和动量传递



（3）静止床料层厚度 350～600mm
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一、循环流化床中的固体颗粒
2. 物料

（1）定义 （2）成分 （3）循环物料 （4）废料
飞灰 炉渣




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二、固体颗粒的物理特性
1. 堆积密度与颗粒密度——ρd <ρp

（1）堆积密度ρd（kg/m3） 固体颗粒不加任何约束自然堆放时单位体积的质量
பைடு நூலகம்


u0＞8m/s，ε=0.75～0.95 ——快速床
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四、颗粒终端速度
1. 受力分析

（1）重力

（2）浮力
→二者之差是使颗粒发生下落的动力

（3）摩擦阻力
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四、颗粒终端速度
2. 颗粒的终端速度（终端沉降速度、自由沉降速度）ut

固体颗粒在静止空气中作初速度为零的自由落体运动时，由于重力的 作用，下降速度逐渐增大，速度越大，阻力也就越大。当速度增加到 某一数值时，颗粒受到的阻力、重力和浮力将达到平衡，也即空气对 颗粒的阻力等于颗粒的浮重（重力与浮力之差）时，颗粒将以等速度 向下运动
二、固体颗粒的物理特性
4、燃料筛分和燃料颗粒特性


（1）燃料筛分
含义：燃料颗粒粒径大小的分布范围 分类及应用
宽筛分——V较高的煤 窄筛分——V较低的无烟煤、煤矸石

（2）燃料颗粒特性（燃料的粒比度）
燃料中各种粒径的颗粒占总质量的份额之比


（3）颗粒特性曲线
定义：原煤经过碎煤机破碎后各粒径大小是连续的，按着粒比度在坐标图上 作出的是一条连续的曲线 作用：比燃煤筛分、粒比度更确切，是选择制煤设备和锅炉运行的重要参数
（2）床层空隙率（流化床空隙率）ε
气固两相流系统中，气相所占的体积Vg与两相流体总体积Vm之比ε （Cv,p——两相流体中颗粒容积浓度）

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Vg Vm

Vm V p Vm
1 Cv, p
二、固体颗粒的物理特性
3、颗粒球形度φ

（1）定义：具有与某种任意形状颗粒相同体积的球体，其表面积与 该种颗粒表面积之比
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三、流化速度
2. 临界流化速度umf（m/s）

（1）定义 使颗粒床层从静止状态转变为流态化时的最低气流速度

（2）含义 当床层ΔP等于床层颗粒G时对应的流化速度
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u0、ε和流化状态间的关系
ε随u0大小的变化而变化

u0＜3m/s，ε≈0.45 ——鼓泡床 u0=4～7m/s，ε=0.65～0.75 ——湍流床




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五、物料循环倍率

1.
定义
由循环灰分离器捕捉下来并返送回炉内的物料量（循环物料量） 与新给入的燃料量之比。