02-第1章-流态化基础知识

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》课程讲义 -循环流化床燃烧技术 《洁净燃烧技术 洁净燃烧技术》 课程讲义气固流化床的特性 床内固体颗粒可以象液体一样，从底部或侧面的 孔口中排出。 密度高于床层表观密度的物体在床内会下沉，密 度小的物体会浮在床面上。例如，一个钢球会沉在床 底，而羽毛球会浮在床层表面。
》课程讲义 -循环流化床燃烧技术 《洁净燃烧技术 洁净燃烧技术》 课程讲义气固流化床的特性 当其它操作参数相同时，将两个不同床面高度的流化床 用一根连通管相连，床面较高的流化床中的固体颗粒会 自动流向床面较低的流化床中，直至两个流化床中的床 面高度相同。 床内颗粒混合良好，当加热床层时，整个床层的温 度基本上是均匀的。
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起始流态化的形成过程
起始流态化形成的基本条件： 1、底部具有能使气流均匀流入的布风 装置的容器（或炉膛）； 2、容器内或炉膛内有一定高度的粒径 及其粒径分布均匀的固体颗粒（或床 料）； 3、具有一定压力的空气；
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经典流化床
如果通过固定床的气体流量增加，气体通过 固定床而产生的压降会持续增大，直至达到一个 临界值――最小流化风速Umf为止。在此状态下， 颗粒似乎是“无重量”的，此时固定床转化为初始流 态化状态。在该状态下，固体颗粒呈液体的特性。 若继续增大流化风速，则根据不同的固体颗 粒特性和流化床结构，床内有可能呈现以下三种 流化状态中的一种： 1－鼓泡流化床，2－（准）散式流化床， 3－节（腾）涌流化床
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节（腾）涌流化床
当流化风速或床层 高度增加时，气泡尺寸 也随之增大。如果床截 面较小而又较深时，气 泡尺寸可能会增大到与 床直径或床宽度相差不 大的程度，此时气泡会 以节涌的形式（类似于 一个运动的活塞）通过 床层。
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》课程讲义 -循环流化床燃烧技术 《洁净燃烧技术 洁净燃烧技术》 课程讲义固定床（移动床）的特征 固体物料基本不随气体运动（极个别细粉除 外），固体颗粒之间没有相对运动。 当气体流经固体颗粒时，会产生压力损失。 且压力损失随流体速度增大而增加。 在移动床中，床层固体颗粒整体相对于器壁 产生移动，但床层颗粒之间没有相对运动。 立管（料脚）中颗粒的流动状态，就属于移 动床状态。
循环流化床锅炉的工作过程
[水、汽] 给水泵来水→锅炉房→省煤 器 13 （提高水温）→汽包 11 →下降管 →水冷壁／翼墙下联箱→水冷壁／翼 墙（吸热，变成汽水混合物）→回到 汽包 11 （进行汽水分离）→分离出的 蒸汽→对流烟道膜式壁过热器 12 →对 流过热器 10 （加热成过热蒸汽）→主 蒸汽管道→汽轮机。
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鼓泡流化床
其特征是超过临界流化风 速的空气以气泡形式流过床 层，床内存在明显的密相界面。 气泡从布风板处产生，在上升 过程中不断与其它气泡合并或 分裂，到达床面后气泡破裂并 飞溅，同时将少量床料颗粒抛 向床层上方的悬浮空间。类似 于沸腾着的开水。 这是工业应用中常见的一 种流化现象，也叫聚式流化床。
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第一节：流态化现象及其基本特征 流态化的类型 1－气固流态化； 2－液固流态化； 3－气液固三相流态 化；
》课程讲义 -循环流化床燃烧技术 《洁净燃烧技术 洁净燃烧技术》 课程讲义第一节：流态化现象及其基本特征
气、 液、 固 三 相 流 态 化
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（准）散式流化床
其特征是：当流化风速超过临界流化风速 后，床层会随流化风速增大而继续膨胀，床内基 本无气泡产生。一直到流化风速达到一个临界速 度Umb后，床内才产生气泡。 （准）散式流化床只存在于细颗粒组成的流 化床中。
循环流化床锅炉本体及系统的组成 二、锅炉辅助系统 1．给煤／给石系统 2．送风／排烟系统 3．给水系统 4．除渣／除灰系统 5．锅炉附件
循环流化床锅炉设备与技术 循环流化床锅炉的工作过程 [煤] 由煤场来煤经运输车间输煤皮带→ 碎煤机（一级或二级）→煤斗 1 →给煤 机6→炉膛2。 [风] 主要分为一次风、二次风和高压风 三种。 [一次风] 冷风→一次风机→空预器14→ 流化风室9和上一次风道20→炉膛2； [二次风] 冷风→二次风机→空预器14→ 二次风道19和播煤风道→炉膛2； [高压风] 冷风→高压风机→回料阀4
流化床中气泡运动
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冷态流 化特性曲 线，十分形 象地说明了 在起始流态 化过程中， 床层压降与 流化速度的 关系。它同 时也说明 了，流化床 中的不同流 化状态。
冷态流化特性曲线
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第一节：流态化现象及其基本特征 形成流态化现象的几个要素： 1－一定质量的固体颗粒； 2－流体均匀流过固体粒层； 3－固体颗粒的受力达到平衡；
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第一节：流态化现象及其基本特征 流态化的定义： 流体以一定速度 流过固体颗粒层， 流体对颗粒所产生 的曳力与颗粒所受 到的其它作用力相 平衡的状态，就叫 流态化。
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终端沉降速度
终端沉降速度： 固体颗粒在静止空气中，自由下落时，所能达到的最大 速度。 终端沉降速度值的意义： 颗粒被气流带走的最小速度。 即：气流速度达到颗粒终端沉降速度，则颗粒将随气流 一起流动，并不会重新落入床内。
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》课程讲义 -循环流化床燃烧技术 《洁净燃烧技术 洁净燃烧技术》 课程讲义第二节：广义流态化 气固流动状态可分为： 1－固定床（移动床）； 2－鼓泡流化床；包括： 鼓泡流化床； （准）散式流化床； 节（腾）涌流化床； 3－循环流化床； 4－密相气力输送； 5－稀相气力输送；
》课程讲义 -循环流化床燃烧技术 《洁净燃烧技术 洁净燃烧技术》 课程讲义固定床（移动床） 固体颗粒组成的床层静止于一个多孔的网格 上（比如，层燃锅炉的炉排），气体通过这个多 孔网格上行，床料基本不随气体运动（极个别细 粉除外），固体颗粒之间没有相对运动。这种床 层称之为固定床。 当气体流经固体颗粒时，它对颗粒产生曳力 （颗粒对气体产生磨擦阻力），因此气体流经床 层时会产生压力损失。 移动床也是与固定床的气固流动特性基本相 同的一种流化床。在移动床中，床层固体颗粒整 体相对于器壁产生移动，但床层颗粒之间没有相 对运动。
》课程讲义 -循环流化床燃烧技术 《洁净燃烧技术 洁净燃烧技术》 课程讲义气固流化床的特性 由固体颗粒和流过固体颗粒层的气体组成的气固流化 床，具有类似于静止状态的液体的基本性质。 床内任一高度的静压，近似等于在此高度上单位床截 面内固体颗粒的重量； 当流化床本体发生倾斜时，床表面总是保持水平，床 内气固混合物的总体形状也保持流化床容器的形状。
循环流化床锅炉设备与技术 循环流化床锅炉的工作过程 [烟] 煤粒与空气在炉膛2中燃烧成高温 烟气→加热水冷壁→翼墙受热面→对 流过热器 10 →再热器→省煤器 13 →空 气 预 热 器 14 → 电 除 尘 器 15 → 引 风 机 16→烟囱17→排向大气。 [ 灰 ] 燃烧后生成的灰渣，主要分为底 渣（较粗）和飞灰（较细）两部分； [ 底渣 ] 从炉膛 2 底部排出→冷渣器 8 → 渣库→送往灰场； [飞灰] 被烟气从炉膛2带出→电除尘器 15→飞灰库→送往灰场；
沟流现象
如果进入流化床内 的气流，集中在某一个 很小的床截面内快速通 过床层，就形成沟流现 象。 沟流是一种不正常的流 化现象。 当布风板阻力太小时， 就会产生沟流现象。
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循环流化床
在循环流化床锅炉中，循环流化床状态 包括 湍流床、快速流化床和密相气力输送 ；
冷态流化特性曲线
三个重要的特性 参数： 1－临界流化速度 2－床层压降 3－终端沉降速度
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临界流化速度
临界流化速度： 确保床内刚好达到起始流态化 时的流化速度。 临界流化速度的重要性： 决定了循环流化床锅炉运行风 速的下限值。 临界流化风速与气－固密度差、 固体颗粒密度、颗粒平均直径 有关。
冷态流化特性试验（1）
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冷态流化特性 试验（2）
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第二节：广义流态化
广义流态化，包括了气固系统中所有的气固 流动状态。这些气固流动状态，按固体颗粒的运 动状态划分，就是从固定状态到气力输送的全范 围。 循环流化床锅炉燃烧设备及辅助系统中，包 括了多种气固流动状态，因此有必要在经典流态 化的基础上，学习掌握更多的气固流动状态特性。
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床层压降
床层压降： 在布风板之上测得的流化床的压降，称为床层压降。它与 流化速度和颗粒浓度有关。 在鼓泡流化床内，由于超过临界流化风量的气体以气泡 形式通过床层，使流过颗粒间隙的流速基本不变，从而床层 压降不随流化风量而变。 床层压降值的重要性：是判断锅炉是否应该排渣的依 据；也是表征炉内流化质量的依据。 床层压降的测量方法： 1－测风室压力；2－测炉膛压力；
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湍流床
当床内达到鼓泡流化状态后，随着流化 风速继续增大，气泡产生、合并和破裂都相 应增大，床内呈现较强烈的气固运动，气固 接触良好；床层表面有大量的气泡破裂，床 层的压力降快速地脉动，大量床料颗粒被抛 入床层上方的悬浮空间，床层仍有表面但已 相当弥散，这种床层称之为湍流流化床。 湍流床的运行风速会高于细颗粒的终端 沉降速度，而低于粗颗粒的终端沉降速度。
2013-6-26
重庆大学动力工程学院
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第一节：流态化现象及其基本特征 第二节：广义流态化 第三节：几个重要的流态化参数 第四节：流态化技术在燃煤锅炉上 的应用
》课程讲义 -循环流化床燃烧技术 《洁净燃烧技术 洁净燃烧技术》 课程讲义第一节：流态化现象及其基本特征 流态化现象及其定义 在一个开口容器 中，放入一定质量的固 体颗粒，使流体（液体 或气体）从容器底部均 匀地流入容器中，当流 体速度达到一个临界值 后，容器中的固体颗粒 就会在容器中漂浮起 来，处于一种拟悬浮状 态，呈现出一种上下翻 腾的现象，这种现象就 叫流态化现象。
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第一章 流态化基础知识 循环流 化床锅 炉的组 成和工 作过程
循环流化床锅炉本体及系统的组成 一、锅炉本体设备 1、汽水系统： 汽包、下降管、水冷壁、过热器、再热器、省煤器、联箱。 2、燃烧系统： 燃烧室（炉膛）、分离器、回料系统、空气预热器 3、炉墙和构架