流化床基础知识汇总
流化床基本结构
流化床基本结构1. 引言流化床是一种广泛应用于化工、环保、能源等领域的重要反应器。
它具有高传热、高传质、高反应效率等优点，因此受到了广泛关注和研究。
本文将对流化床的基本结构进行全面详细、完整且深入的介绍。
2. 流化床的定义流化床是一种在气流或液流的作用下，固体颗粒呈流动状态的反应器。
在流化床中，固体颗粒由于气流或液流的作用，呈现出类似于液体的流动性质，形成了一个动态的床层。
3. 流化床的基本结构流化床的基本结构主要由以下几部分组成：3.1. 反应器本体反应器本体是流化床的主体部分，通常采用圆柱形或矩形的容器。
反应器本体内部设有气体或液体的进出口，用于引入和排出流体。
3.2. 床层床层是流化床中固体颗粒的集合体，是反应发生的主要区域。
床层的高度可以根据具体的反应需求进行调节。
床层内的固体颗粒通过气流或液流的作用，形成类似于液体的流动状态。
3.3. 气体或液体分配器气体或液体分配器位于床层底部，用于均匀分布气流或液流。
它通常由多孔板或多孔介质构成，可以有效地将气流或液流分散到整个床层中，保证床层内的固体颗粒充分流动。
3.4. 气体或液体进出口气体或液体进出口是流化床中气流或液流的出入口。
进口用于引入气体或液体，而出口则用于排出废气或废液。
3.5. 温度控制装置温度控制装置用于控制流化床内的温度。
在某些反应中，温度的控制非常重要，可以通过加热或冷却装置来实现。
4. 流化床的工作原理流化床的工作原理主要包括以下几个方面：4.1. 流体力学在流化床中，气体或液体通过分配器进入床层，与固体颗粒发生相互作用。
气流或液流的作用下，固体颗粒开始流动，并形成类似于液体的床层。
4.2. 传热与传质流化床具有高传热、高传质的特点。
固体颗粒的流动使得床层内的热量和物质能够充分混合和传递，从而提高了反应的效率。
4.3. 反应过程在流化床中，固体颗粒与气流或液流中的物质发生反应。
固体颗粒的流动和高传质性质使得反应速度加快，反应效果更好。
流化床基础知识
1、流动特性
把气-固相流化床分成密相或乳相和气泡相的模型称为流态化的两相模型。气泡的顶部成球形，底部则向里凹，气泡底部压力较附近略低，以致吸入部分颗粒，形成局部涡流，此区域称为尾涡。随着气泡的上升，部分被卷入的气体带着气泡中的气体由气泡顶部通过气泡边界层渗入乳相，在气泡周围向下运动的颗粒又借摩擦力将这部分气体向下带入尾涡，形成循环运动。气泡周围为循环气体所渗透的区域叫气泡晕。气泡上升时，相邻的小气泡凝聚成大气泡，气泡周围的气
大于厚度，但厚度至少要为平均直径的25~30倍。
流化床内气-固浓相界面以上的区域称为自由空域。由于气泡逸出床面时的弹射和夹带作用，一些颗粒会离开浓相床层进入自由空域。一部分自由空域内的颗粒在重力作用下返回浓相床，而另一部分较细小的颗粒则最终被气流带出流化床。
在气流的作用下，多粒级组成的颗粒物料由于各自的终端速度的差异而分级的现象称为扬析，不同终端速度的颗粒一次被气流带出床层进入流化床上方的自由空域。夹带是流化床中气泡在上升过程中逐渐长大而不稳定，到达床层表面时气泡破裂，其中所夹带的颗粒被喷入自由空域。在一定的气速下，能被扬析带出的颗粒尺寸和通量是一定的，颗粒的粒度不同使自由空域中固体浓度沿高度成递降分布。
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。
流化床的基本原理课件
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
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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
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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。
流化床基本原理及其工业应用
流化床基本原理及其工业应用流化床是一种重要的固体颗粒流动技术，具有广泛的工业应用。
本文将从流化床的基本原理和其工业应用两个方面进行介绍。
一、流化床的基本原理流化床是指在气体或液体的作用下，固体颗粒在床层内呈现出流动状态的现象。
它是通过将气体或液体从床层底部引入，使颗粒悬浮并形成流动状态。
在流化床中，颗粒之间的相互作用力是通过床层内流动的气体或液体介质传递的。
颗粒在床层内的流动速度受到介质流速和颗粒之间的相互作用力的影响。
流化床的基本原理可以总结为三个方面：1. 流体力学：气体或液体通过给床层施加一定的速度，使颗粒悬浮并呈现流动状态。
流体的作用力使颗粒之间产生剪切力，从而使颗粒流动。
2. 颗粒力学：颗粒之间的相互作用力包括颗粒之间的重力、静电力、摩擦力等。
这些力的平衡和不平衡决定了颗粒的运动状态和流动性质。
3. 热力学：流化床中的热传递是通过颗粒之间的碰撞和气体的对流传热来实现的。
热量的传递和分布对床层内颗粒的运动和反应过程都有重要影响。
二、流化床的工业应用流化床具有广泛的工业应用，涉及化工、石油、能源、环境等诸多领域。
下面将介绍其中几个典型的应用案例。
1. 催化反应流化床在催化反应中具有重要作用。
催化剂颗粒在流化床中悬浮并与流体接触，通过与流体中的反应物发生反应，实现催化反应。
流化床催化反应具有高传质速度、高反应效率和良好的温度控制等特点，广泛用于石油炼制、化工合成等领域。
2. 颗粒干燥流化床在颗粒干燥过程中也有广泛应用。
将湿颗粒引入流化床中，通过热空气对颗粒进行加热和干燥，使颗粒中的水分蒸发。
流化床干燥具有干燥速度快、热效率高、干燥均匀等优点，被广泛应用于食品、医药、化工等行业。
3. 固体分离流化床在固体分离过程中也有重要应用。
通过调节流化床中气体和颗粒的流速和密度，实现固体颗粒的分离和筛选。
流化床固体分离具有分离效率高、操作灵活、设备结构简单等优点，广泛应用于颗粒材料的分级、分离和回收等工艺。
流化床基础
（的4气）体在，故uum0f稀相6时段，气进体入组稀成相与段离的开气浓体相只段有的气气泡泡破中裂气而体逸组出成 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：
➢ 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 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
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。
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。
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
流化床基本原理及其工业应用
流化床基本原理及其工业应用1. 流化床的基本原理流化床是一种广泛应用于化工、石化、生化和能源等领域的重要设备，其基本原理是在气体流动的情况下，通过调节气体流速和颗粒物料的性质，使颗粒物料像流体一样表现。
流化床具有以下几个基本特点： - 颗粒物料在床内呈现流体化的状态；- 颗粒物料与气体之间存在有效的固、气两相传质和传热； - 颗粒物料间的运动由气体带动。
流化床的基本原理可归结为压力平衡原理、流体力学原理和传质传热原理。
1.1 压力平衡原理在流化床中，床层内气固两相之间存在一定的压力差，称为床层压降。
当气体向上流动时，床层的固体颗粒会因重力作用下沉，形成颗粒床；而当气体的速度增加，颗粒床会呈现流化的状态，颗粒床内颗粒的上升速度与气体的速度相等。
此时，气固两相的压降达到平衡，称为床层压降平衡，也即流化床的压力平衡。
1.2 流体力学原理流化床的流体力学原理主要包括床层内颗粒的运动规律和气固两相之间的相互作用。
颗粒的运动形式主要有下沉、上升和运动流动三种模式，其中上升和运动流动是流化床的两种基本状态。
气固两相之间的相互作用通过气体流速、颗粒物料的粒径、密度和形状等参数来调节，从而实现颗粒物料的流化。
1.3 传质传热原理在流化床中，气固两相之间的传质传热是流化床工艺中的重要问题。
颗粒床内的颗粒表面提供了大量的传质传热面积，这对传质传热过程非常有利。
此外，颗粒物料间的颗粒流动还可通过对流和扩散等现象加强传质传热作用。
传质传热的过程受到气体流速、颗粒物料性质和温度差等因素的影响，可以通过调节这些参数来优化传质传热效果。
2. 流化床的工业应用流化床由于其独特的性质和优势，在各个领域都有着广泛的工业应用。
以下是流化床的一些典型应用：2.1 颗粒物料的干燥在化工和制药等领域，颗粒物料的干燥是一个常见的工艺过程。
利用流化床的特点，可以将颗粒物料置于流化床中，通过在气体中加热和颗粒物料的流动，实现物料的快速干燥。
流化床干燥设备具有干燥速度快、温度均匀、产品质量稳定等优点。
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。
流化床操作培训资料2
流化床操作培训资料2
·流态化：固体流态化的简称，即依靠流体流动的作用使固体颗粒悬浮于流体中一起流动的过程。
流态化技术的应用固体燃料的燃烧、气化与焦化；气固相催化反应；物料干燥、加热与冷却；吸附和浸取；物料输送。
气流对颗粒的曳力+气流对颗粒的浮力＝颗粒的重力。
此时，固体颗粒有可能在床层中自由浮沉。
压降ΔP＝单位截面积上床层物料的重量。
流态化过程:在垂直的管中装入固体颗粒气体自下而上通过颗粒层，随着气体流速逐渐增大，管中的固体颗粒将出现以下三种状态：固定、流态化和气力输送
·孔隙率：燃料和床料或物料堆积时，其粒子间空隙所占的体积份额为堆积空隙率。
·理想流态化特点：
①有确定的临界流态化点和临界流态化速度Umf，当流速达Umf以后，整个颗粒床层开始流化；
②流态化床层压降为一常数；
③具有一个平稳的流态化床层上界面；
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，不因床层的位置和操作时间而变化，但随流速的变大而变大。
·流态化过程特点：
①轻小的物料颗粒容易浮起；
②当容器倾斜时，流态化床层的上界面仍保持相对水平状态；
③气、固两相流体(运动着的固体粒子群也属于流体)容易变形、流动，没有固定的形状。
如在容器侧部开口，固体颗粒很容易自孔口流出；
④两个流态化容器并联相通时，两容器的上界面维持相同的高度不正常现象。
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。
流化床技术的概述
1. 流化床基础概念 2. 流化床主要类型 3. 流化床技术优势 4. 流化床未来发展趋势
流化床基础概念
流化床定义
• 固体颗粒流态化现象：描述固体颗粒在气体作用下转变为类似液体状态的过程，实现高效传 热与混合。
• 气固两相流动特性：阐述气体与固体颗粒在流化床中形成的特殊流动模式，及其对反应过程 的影响。
• 集成优化策略：结合新材料与智能化控制，形成综合优化方案，推动流化床技术的整体性能 提升，为工业生产带来革命性的变革。
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行业应用扩展
• 新能源领域：探讨流化床技术在新兴能源产业中的应用潜力，如生物质能源的高效转化。 • 化工生产优化：分析流化床技术如何提升化工过程效率，减少能耗和排放，推动绿色化工发
• 高速气流下的颗粒循环：介绍循环流化床中高速气流如何促进颗粒的循环流动，提高反应效 率。
• 热效率与污染控制：阐述循环流化床在提升热效率的同时，如何有效控制污染物排放，实现 环保目标。
• 大型电厂应用案例：展示循环流化床技术在大规模发电厂中的实际应用及其带来的经济与环 境效益。
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喷动床技术特点
流化床未来发展趋势
技术创新方向：流化床的未来之路
• 智能化控制系统：探索将先进的人工智能算法融入流化床控制中，实现对温度、压力等关键 参数的实时精准调节，提升操作的自动化水平。
• 新材料应用：研究新型耐高温材料在流化床内的应用，提高设备的耐用性和热效率，同时探 索催化剂的新型载体，增强反应活性与选择性。
• 应用领域广泛性：强调流化床技术在化工、能源、环保等多个领域的应用价值和重要性。
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流化床工作原理
• 气体分布器作用：均匀分配气体，确保颗粒流化均匀，提高流化床效率。 • 颗粒膨胀与混合机制：颗粒膨胀促进气固接触，混合机制增强热量和质量传递。 • 热量传递与质量传递特点：高效的热量交换和质量传递，适应性强，适用于多种化学反应。
流化床
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第四节 影响循环流化床锅炉燃烧的因素
一、燃烧特性 1. 挥发分含量对燃烧的影响 挥发分含量↑→燃烧速度↑ 2. 焦结性 弱焦结性→机械不完全燃烧损失↑ 3. 发热量 发热量低于设计煤种发热量→密相区温度↓→影响燃烧 4. 灰分 灰分↑→发热量↓影响燃烧 灰熔点↓→造成结渣→破坏流化状态、破坏燃烧 5. 燃煤颗粒粒径 粒径小→燃烧效率↑
第一章绪论 第一节循环流化床锅炉的原理及组成
一、流化床燃烧技术 流化床燃烧的基本原理： 燃料在流化状态下进行燃 烧，粗颗粒在炉膛下部，细颗 粒在炉膛上部。 流化床分：鼓泡流化床 循环流化床 区别：循环流化床炉膛出 口安装 灰分离器，实现循环燃 烧。
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二、循环流化床锅炉系统及组成 1 .燃烧室(炉膛) • 侧面为水冷壁，底部为布风板 • 二次风口以下为还原气氛 • 二次风口以上为氧化气氛 2. 循环灰分离器 ① 高温旋风分离器：利用离心力将灰颗粒从气流中分离 出来，阻力大。 ② 惯性分离器：通过急速改变方向，使气流中的颗粒分 离出来，效率低。 3.飞灰回送装置（回料阀、返料阀） ---将循环分离器收集下来的飞灰送回流化床循环燃烧， 并起“止回阀”的作用。
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4.颗粒浓度的径向分布 中心颗粒浓度小，靠近壁面处颗粒浓度高 二、压力分布 床层底部压力梯度大，上部压力梯度小 三、气体速度分布 1.轴向分布 二次风的作用、床层截面变化的影响 2.径向分布 中心速度高 颗粒浓度越大，速度不均匀性越大
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二、固体体颗粒的物理特性 • 1.堆积密度与颗粒密度 • 堆积密度－固体颗粒自然堆放时单位体积的质量 • 颗粒密度－单个颗料的质量与其体积的比值 • 2.空隙率－床料或物料自然堆放时，颗粒间的空隙占总 • 体积的份额 • 3.颗料环形度－与颗粒有相同体积的球体表面积与颗粒 • 实际表面积之比 • 4.燃料筛分和燃料颗粒特性 • （1）燃料筛分 • 宽筛分－颗粒粒径粗细范围较大 • 窄筛分－颗粒粒径粗细范围较小 • 挥发分高的煤允许宽筛分 • （2）燃料颗粒特性（粒比度） • －燃料中各种粒径的颗粒占总质量份额之比
流化床总结
流化床依据床层的外形分类可分为圆筒形和圆锥形流化床。
圆筒形流化床反响器构造简洁，制造简洁，设备容积利用率高。
圆锥形流化床反响器的构造比较简单，制造比较困难，设备的利用率较低，但因其截面自下而上渐渐扩大，故也具有很多优点： 1、适用于催化剂粒度分布较宽的体系由于床层底部速度大，较大颗粒也能流化，防止了分布板上的堵塞现象，上部速度低，削减了气流对细粒的带出，提高了小颗粒催化剂的利用率，也减轻了气固分别设备的负荷。
这对于在低速下操作的工艺过程可获得较好的流化质量。
2、由于底部速度大，增加了分布板的作用床层底部的速度大，孔隙率也增加，使反响不致过分集中在底部，并且加强了底部的传热过程，故可削减底部过热和烧结现象。
3、适用于气体体积增大的反响过程气泡在床层的上升过程中，随着静压的削减，体积相应增大。
承受锥形床，选择肯定的锥角，可适应这种气体体积增大的要求，使流化更趋平稳。
依据床层中是否设置有内部构件分类可分为自由床和限制床。
床层中设置内部构件的称为限制床，未设置内部构件的称为自由床。
设置内部构件的目的在于增进气固接触，削减气体返混，改善气体停留时间分布，提高床层的稳定性，从而使高床层和高流速操作成为可能。
很多流化床反响器都承受挡网、挡板等作为内部构件。
对于反响速度快、延长接触时间不至于产生严峻副反响或对于产品要求不严的催化反响过程，则可承受自由床，如石油炼制工业的催化裂化反响器便是典型的一例。
依据反响器内层数的多少分类可分为单层和多层流化床。
对气固相催化反响主要承受单层流化床。
多层式流化床中，气流由下往上通过各段床层，流态化的固体颗粒则沿溢流管从上往下依次流过各层分布板，如用于石灰石焙烧的多层式流化床的构造。
按是否催化反响分类分为气固相流化床催化反响器和气固相流化床非催化反响器两种。
以肯定的流淌速度使固体催化剂颗粒呈悬浮湍动，并在催化剂作用下进展化学反响的设备是气固相流化床催化反响器，它是气固相催化反响常用的一种反响器。
流化床
固体流态化的基本概念
流化床反应器的结构
固体流态化的基本概念
流态化——固体粒子象流体一样进行流动的现象。除重力作用外， 一般是依靠气体或液体的流动来带动固体粒子运动的。 流态化的形成： 流体自上而下流过催化剂床层时，根据流体流速的不同，床层经 历三个阶段： 固定床阶段：u0＜umf时，固体粒子不动，床层压降随u增大而增大。 流化床阶段：umf≤u0≤ut时,固体粒子悬浮湍动,床层分为浓相段和 稀相段，u增大而床层压降不变。 输送床阶段：u0 ＞ ut 时,粒子被气流带走,床层上界面消失,u增大而 压降有所下降。
式流化床。
流化床中常见的异常现象
沟流 定义：气体通过床层时，其流速虽超过umf，但床内只形成一条 狭窄，大部分庆层仍处于固定状态，这种现象称为沟流。沟流分局部 沟流和贯穿沟流。 危害：产生死床，造成催化剂烧结，降低催化剂使用寿命，降 低转化率和生产能力。 造成原因： 颗粒太细、潮湿、易粘结；床层薄；气速过低或气 流分布不合理；气体分布板不合理。 消除方法：加大气速；干燥颗粒；加内部构件；改善分布板。
锥型侧缝分布板
气体预分布器
帽式分布器
同心圆锥壳式分布器
气体预分布器
充填式分布器
开口式分布器
弯管式分布器
内部构件： 包括档网、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
内部构件：
Байду номын сангаас
多旋挡板
内旋挡板
操作速度u0
带出速度ut
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
生物流化床知识总结
生物流化床一、简述生物流化床，也简称MBBR，也称移动床生物膜反应器。
因其兼有生物接触氧化法和传统的流化床技术的优点而得名。
MBBR工艺原理是：通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体，采用机械搅拌、曝气或者回流水作为动力，使流体内的载体流化，载体上附着大量微生物，这样微生物与水中的营养物质就能充分接触，从而达到高效率的去除的效果。
生物流化床工艺有两大技术点：反应器，填料。
二、生物流化床反应器MBBR根据生物膜特性可分为好氧和厌氧两大类；按循环方式分为内循环和外循环；按床内物相分为两相和三相。
1、厌氧生物流化床（AFB）厌氧生物流化床（AFB）与UASB同属于第二代厌氧反应器，依靠载体表面形成的生物膜来保留厌氧污泥，提高反应器内的生物量。
反应器内载体呈流化状态，可以有效避免滤料堵塞。
载体的流化状态可采用两种方式维持：①机械搅拌；②通过回流提高废水的上升流速。
缺点：①维持载体流化的能耗较大；②系统的设计及运行要求较高。
厌氧生物流化床工艺图2、好氧生物流化床——内循环式三相生物流化床关于好氧生物流化床目前开发和应用较多的是带导流筒的三相生物流化床反应器，也称内循环式三相生物流化床。
为规范其应用，环保部已经制定了内循环好氧生物流化床污水处理工程技术规范（HJ 2021-2012）。
三相生物流化床工艺流程图表1 内循环好氧生物流化床处理工艺的污染物去除率3、曝气生物流化池在固定床的基础上改变而来，所选用的固定微生物的载体平均密度与水十分接近，载体在水中呈悬浮状态。
该成果列入20XX年国家重大科技成果推广计划、20XX 年国家技术创新计划。
适用范围：炼油、化工、煤化工、印染、酿造波革和造纸等高浓度有机废水(合高中浓度有机物、氨氮、硫化物等污染物和城市生活污水处理、旧城市与工业污水厂出水水质不达标的改造以及河湖微污染水体的就地修复。
三、生物流化床反应器内构件目前，在废水处理过程中要尽可能地保留生物量、提高氧转移效率、改善流化质量是此领域的研究热点之一。
循环流化床基本结构知识介绍
1.给料形式
Hale Waihona Puke 2.高温段-- 屏式 过热器 汽温调节 自清洁，不易积灰 调节炉膛出口温度
屏式过热器
3.省煤器
•顺列 •大节距
4.卧式空气预热器
•卧式 •顺列 •大节距
5、循环流化床生物质锅炉选型 a、生物质散料：外循环流化床锅炉。 b、生物质成型颗粒、低参数：内循环流化 床锅炉。 c、生物质成型颗粒、高参数：外循环流化 床锅炉。
三、循环流化床锅炉特点 3、燃烧污染排放量低：循环流化床锅炉的床温保 持在800-900℃之间，而这一温度区间正是脱硫反应效 率最高的温度区间。因而在适当的钙硫比和石灰石粒 度下，可获得高达80%--90%的脱硫率。 由于较低的燃烧温度，采用分级送风，使循环流 化床锅炉燃烧时产生的氮氧化物也远低于煤粉炉。 因此，燃煤循环流化床锅炉的二氧化硫和氮氧化 物排放量都较低。
四、生物质燃料的燃烧特点 由于生物质燃料特性与煤不同，从而导致了 生物质燃料在燃烧过程中的燃烧机理、反应速 度以及燃烧产物的成分与煤都存在较大差别， 其燃烧过程的特点有： 1.生物质水分含量较多，燃烧需要较高的 干燥温度和较长的干燥时间，产生的烟气体积 较大，排烟热损失较高。 2.生物质燃料的密度小，结构比较松散，迎 风面积大，容易被吹起，悬浮燃烧的比例大。 3.由于生物质发热量低，炉内温度场偏低， 组织稳定的燃烧比较困难。
四、生物质燃料的燃烧特点
由于生物质燃料特性与煤不同，从而导致 了生物质燃料在燃烧过程中的燃烧机理、反应 速度以及燃烧产物的成分与煤都存在较大差别， 其燃烧过程的特点有： 1.生物质水分含量较多，燃烧需要较高的 干燥温度和较长的干燥时间，产生的烟气体积 较大，排烟热损失较高。 2.生物质燃料的密度小，结构比较松散， 迎风面积大，容易被吹起，悬浮燃烧的比例大。 3.由于生物质发热量低，炉内温度场偏低， 组织稳定的燃烧比较困难。
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。
流化床操作培训资料
流化床操作培训资料1.床面油枪流态化点火（床上油点火）床上油点火与床下油点火一样，整个启动过程也在流态化下进行，其操作上较固定床点火容易，也不象床下油点火那样危险性较大。
缺点是点火油耗量较大，温升速度较慢，油燃料的热利用率低。
同时，由于油枪加热的不均匀性，使得床料的温度在点火期间不均匀，控制不好容易出现局部超温现象。
点火操作步骤如下：点火时，首先将油枪点燃，然后启动鼓、引风机，调整送风量，使底料处于临界流化状态。
在流化的状态下，利用油枪燃烧产生的高温烟气和火焰来加热底料，当底料温度上升到400℃时，可以撒入点火引子煤。
引子煤的挥发份在此温度下析出并燃烧，此热量将进一步加热床层底料，床温将会平稳上升，当达到煤的着火温度后，可开启给煤机投煤。
床温升到700℃后，关闭油枪，调节风、煤配比，投入正常运行。
2.预燃室流态化油点火（床下油点火）床下油点火是流态化点火，整个启动过程均在流态化下进行。
它的基本原理是燃油雾化后在预燃室内完全燃烧，产生的高温烟气及火焰（1500℃）与鼓风机供给的冷风均匀混合成850℃左右的热烟气，通过风室、风帽进入床内，加热床料。
这种点火方式不会出现低温或高温结焦。
点火用油一般采用轻柴油，目前有机械雾化和压力空气雾化两种，点火也分为火把点火和高能点火器自动点火两种。
其点火操作步骤如下：(1)床上铺放一定粒径和厚度的底料（与固定床点火相同）。
(2)启动空压机（空气雾化）和油泵，将空气压力和流量、点火油压力和流量调整到点火正常值。
(3)油枪在首次使用前应先作雾化实验，方法是将油枪从预燃室中抽出，插入一容器内，开启雾化风门和油枪阀门，观察油枪雾化情况，记录最好雾化效果时的空气压力和流量及点火油压力、流量，以此作为点火时的依据参数。
(4)启动引风机、鼓风机，关闭送风档板，将油枪点燃，然后打开送风门，调整送风量，使底料尽快处于临界流化状态。
这一点对于床下油点火从安全角度讲十分的重要，这样不会。
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辅助教材（二）循环流化床专题知识锅炉设备及运行目录第一讲：循环流化床锅炉及其优缺点 (3)第二讲：CFB的空气和烟气量 (7)第三讲CFB的热损失 (8)第四讲炉膛及传热 (9)第五讲床温 (10)第六讲床压 (11)第七讲给煤系统 (11)第八讲风系统 (12)第九讲石灰石系统 (13)第十讲渣系统 (14)第十一讲炉内耐火、耐磨和保温材料 (15)第十二讲锅炉的启动、运行及停运 (16)第一讲：循环流化床锅炉及其优缺点一.流化床锅炉（CFB）1.流化：（1）颗粒分类：C类颗粒：颗粒的粒度很细，一般d＜20μm，颗粒间互相作用力很大，属难以流化的颗粒。
因此气流通过此床层时，往往会出现沟流现象。
A类颗粒：颗粒的粒度较细，d = 20～90μm，如化工流化床常用的催化裂化剂，这类颗粒通常很容易流化，并且从开始流化到开始形成气泡之间一段很宽的气速范围内，床层能均匀散式膨胀（粒子均为分散）。
B类颗粒：中等颗粒，d =90～650μm，具有良好的流化性能，此种颗粒在流化速度达到临界流速时即发生鼓泡现象，循环流化床锅炉启动时常用的沙子就属于此类颗粒。
D类颗粒：这种颗粒具有较大的粒度和密度，颗粒的范围较大，属于宽筛分，大部分燃煤流化床锅炉的炉内颗粒属于此类。
（ABC类均属窄筛分）。
（2）流态化：当流体向上流过具有一定粒径的颗粒床层时，床层的运动状态随流体的流速的变化而改变：①当流体的流速较低时，颗粒静止不动，流体只能从颗粒之间的缝隙中通过，所有颗粒互相接触，并座落在布风板上，这就是固定床；②当流体的流速增加到某一速度后，所有颗粒不再由布风板支持，而全部由流体的摩擦力承托。
对单个颗粒而言，它不再依靠与其相邻的颗粒接触而维持它的空间位置，相反在失去了机械支撑后，每个颗粒可以在床层中自由运动。
就整个床层而言，无数个自由运动的颗粒组成的床层具有了许多类似流体的性质，这种状态称为流态化。
（3）临界流化速度：颗粒床层从静止状态变成流态化时的最小速度。
（4）流态化的类型：①散式流态化：一般液固两相流的流态化就属于散式流态化，颗粒均匀分布于床层中。
②聚式流态化：气固两相流的流态化就属于聚式流态化，颗粒并不是均匀地流过床层，一部分气体形成气泡经床层短路逸出，颗粒被分成群体做喘流运动，床层中的空隙率随时间和位置不同而变化，就称为聚式流态化，燃煤锅炉的流态化就属于这种流态化。
（5）流态化类似流体的性质主要有：①在任何一高度的静压近似等于此高度以上单位截面上固体颗粒的重量。
（床压是反映炉内存料量的唯一指标，上、中、下三组测压点相距2米，下层床压与中层床压的差值应同中层床压与上层床压的差值近似相等，若三层床压差值相差过大，说明床料粒度过粗；若三层床压近似相等，说明床料粒度过细。
）②无论床层如何倾斜，床层的表层总是保持水平的，床层的形状也保持容器的形状，当停止供风时，床层静止后如水面一样平。
以此可判断布风板的布风是否均匀以及床层底部是否有大颗粒的堆积。
床内固体颗粒可以象流体一样从底部或侧面的孔排出。
③密度高于床层表观密度的固体颗粒在床内会下沉，密度小于床层表观密度的固体颗粒会浮在床面上（假设气体流速为5m/s时，刚好能使d=1mm、ρ=2000Kg/m3粒子流化，那么ρ=2000Kg/m3就称为此时的表观密度）。
所以应控制大于表观密度的固体颗粒进入炉膛。
④炉内颗粒混合良好。
因此当加热床层时，整个床层的温度基本是均匀的。
（6）异常的流化状态：①气泡过大：含气泡是气体流化床的基本特性，但气泡过大或过于集中向上涌时，床层表面会出现大的波浪起伏，运行不稳定，因此是一种异常的流化状态。
引起气泡过大和分布不均匀的因素有：a.床层太薄；b.布风板结构不良；c.床料颗粒过大；d.表观速度过高。
②当气泡直径大到接近床层宽度尺寸时，床层被大气泡分隔成几段并形成气塞，在大气泡之间的颗粒层将以活塞的形式向上运动，达到一定高度后，颗粒层崩裂成单个颗粒或较小的颗粒团，此时大颗粒和颗粒团将穿过上升的气流，象雨淋般的下落，而较小的颗粒工颗粒团则被气流带走，这种现象称节涌。
发生节涌时能听到“扑通”声。
节涌现象将造成沿炉膛高度床料分布不均，而且引起床层阻力的激烈波动，能量损失很大，飞灰增加，影响流化和燃烧的稳定性。
这种现象如不及时处理，将导致大颗粒底料沉积面结焦。
造成节涌的原因与气泡过大是相同的，因为，节涌是气泡过大的进一步发展。
③沟流：在空气速度未达到临界流化速度，整个床层处于固定床时，大量气体有可能从床层阻力最小的“沟道”穿过，这种现象称沟流或局部穿孔。
沟流分贯穿沟流和局部沟流两种。
贯穿沟流沟道自下而上贯穿整个床层，这时风速增加到超过正常的临界流化速度床层也不流化。
局部沟流：沟道未贯通的部分仍然可以流化。
产生沟流的原因有：a.床层过薄；b.布风板结构不良，布风不均匀；c.颗粒组成不均匀。
局部或大部分床层的大颗粒堆积，多出现在风速较低时，如启动和压火。
因此，在空床启动时，最好采用送风后添加床料的方式，以避免沟流现象的发生。
（底料≤0.6mm、炉渣≤0.3mm）；d.分层：由于流化床燃用的是宽筛分的燃料，颗粒的粒径粗，差值大，而且配比又不一定合适，特别是在燃料中还混有少量大块的石头，或粒径虽然不大但密度很大的金属，因此在这种床料的流化过程中，特别是表观速度较低时，往往出现细粒子在上面，粗粒子和重粒子在下面的现象，这种现象叫分层。
在分层比较严重时甚至会出现一种难以察觉到的假沸腾现象——细粒子在上面流化的很好，有明显的波浪，而大颗粒沉入底部，仅作轻微的跳动或似动非动的状态，这时如不及时处理，则产生结焦而被迫停炉。
产生分层流化的原因是床料的粒度粗且在底部堆积以及表观速度低，特别是大渣堆积的区域，阻力大，表观速度更低。
判断大渣的堆积主要有两点：a.床压：如某处堆积，该处床压不波动甚至到零；b.下部床温：如果下部床温不断下降，则说明出现了大渣堆积。
解决办法：排除大渣和提高表观速度。
（7）CFB不同区域中固体颗粒所处的流动状态：2.循环：（1）名词解释：①颗粒终端速度：a.当一个颗粒在无限静止的介质中，在重力的作用下作自由落体运动时，颗粒在重力的作用下加速，而浮力和流体的摩擦力则阻碍其加速，当颗粒加速直至达到一稳定速度时，该速度称为该颗粒的终端速度。
b. 对于一定密度和一定颗粒的固体粒子，能把它带到任一高度的最小速度叫颗粒的终端速度。
②表观（流化、运行、操作）速度：W=V/F m/s：V——气体流量（不包括固体颗粒所占的体积）m3/s：F——炉膛横截面积m2③杨析：当气流穿过由各种颗粒组成的流化床层时，一些终端速度小于床层表观速度的细粒子，将陆续被上升气流带走，这一过程称为杨析。
④夹带：燃煤流化床锅炉是典型的聚式流化系统，床内存在着大量的气泡，由于气泡在床层表面爆破而将许多粒子抛掷向上，并被上升气流夹带上行，其中一些终端速度大于表观速度的粒子，经过一定的分离高度后将陆续返回床层或被带出炉膛，称为夹带。
产生夹带的原因：a.由于气泡内的压力高于床层表面压力，当气泡到达床层表面时因破裂将气泡顶部的一层颗粒喷入悬浮空间内；b.由于气泡的尾涡夹带着相对滞后的颗粒群与周围气泡一起以比周围介质高的速度上升，气泡到达床层表面爆破后，这部分尾涡颗粒被抛到自由空间；c.对于两个处于纵向合力的气泡，当其上部气泡逸出床层表面爆破后，下部气泡尾涡颗粒也抛至自由空间。
对于燃煤的CFB，密相区处于聚式喘流流化的状态，因此存在大量气泡，在气泡上升至床层表面爆破时，将大量的终端速度大于表观速度的粒子抛掷向上至自由空间，在重力的作用下，经过一定的高度后粒子将陆续返回床层，对相同密度的粒子，粒径越大，上升的高度越低，因此随高度增加，颗粒的滞留量（固气比）逐渐减小。
只有那些终端速度低于表观速度的粒子才能被带到任意高度，因此存在一个输送分离高度TDH，在此高度以上，气流中的粒子浓度将不再变化。
对于燃用宽筛分燃料的CFB，其炉膛出口高度通常低于TDH，因此进入分离器的粒子，杨析和夹带粒子共存（但杨析量要多的多）。
⑤颗粒团：由于细粒子的表面能较大，若干个细粒子粘合在一起，形成颗粒团，颗粒团不断的形成，也不断的解体。
⑥固气比：在标准状况下，单位体积的气体含固体粒子的重量。
Kg/Nm3。
⑦空隙率：流体所占的体积v g与整个两相流流体总体积v m之比。
g = v g / v m（2）内循环：①终端速度大于表观速度的粒子将沿炉膛四壁不同高度返回床层，粒子越大，飞的越低。
②大量终端速度小于表观速度的粒子不断的相互碰撞，形成颗粒团；终端速度大于表观速度的颗粒团也将沿炉膛四壁返回床层。
因此对于终端速度大于表观速度的粒子和颗粒团，在气固两相流的上升过程中，陆续的沿炉膛四壁返回床层，这一过程称为内循环。
在CFB中，气流速度是不均匀的，总的说来，壁面因存在摩擦，所以气流上升速度较小；而炉膛中部上升气流速度较大，床料被中部高速气流带走，然后大颗粒的粒子，沿炉壁四周下降。
沿炉壁四周下降的粒子与上升的气流混合，在固体颗粒的带动下，近壁气流也会向下流。
床料颗粒的内循环的运行结果造成了纵向大规模的混合，称为返混。
（3）外循环：①对于终端速度小于表观速度的粒子和颗粒团被气流以杨析的形式带出炉膛。
②对于一些终端速度大于表观速度的粒子和颗粒团被气流以夹带的形式带出炉膛。
被烟气以杨析和夹带的形式带出炉膛的粒子和颗粒团，进入分离器进行离心分离，分离下来的粒子经回料腿和回料阀返回炉膛，这一过程称为外循环。
没有分离下来的粒子随烟气进入尾部烟道，以飞灰的形式排除炉膛。
（4）循环倍率KK= 内外循环的燃料量G÷给入的燃料量g1（g2 g3）式中：g1=煤+石灰石K1=G/ g1g2 =煤K2=G/ g2g3=煤中灰+石灰石K3=G/ g3K1＞K2＞K3二．CFB的优缺点：1.优点：（1）燃料的适应性广，从广义上说，CFB可以燃用煤粉炉不能燃用的任何燃料：生活垃圾、石油焦、煤矸石；从狭义上说，燃料变化太大，会影响设备性能和寿命。
所以燃料性质变化范围也是有限制的，但燃料性质允许变化范围较煤粉炉大。
（2）负荷调节比大：负荷调节比的大小主要取决于在不投油助燃的情况下，能保证燃料的燃烧和燃尽。
对于CFB，在炉内存在着有较大蓄热量的床料，只要床温高于不同燃料的着火温度就可以保证燃料的燃烧稳定性。
其稳定性决定了锅炉最低允许负荷（投煤温度：烟煤=600～650℃；贫煤650～700℃；无烟煤700～750℃）。
对于CFB，床温一般都高于炉膛出口烟气温度，负荷越低，两者差值越大。
当负荷较低，虽然床温高于煤的着火温度，不至于造成炉膛灭火，但当炉膛出口烟气温度低于760℃，就不能保证炉膛上部碳粒子的燃尽，使飞灰含碳量增加。