流态化原理及应用多媒体

化 1.2.2 流态化实现要素及特点
原 1、实现要素
理 及
✓固体颗粒的存在；
应
✓流体（气体或液体）的存在；
用
✓固体与潦体介质在特定条件下发生作用。
•固体颗粒粒度要求；
•具有合适的温度和压力，保证流态化的稳定；
•固体颗粒与流体在一定空间（流化床）内相互作 用
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流 态
1.2、 气固流态化的形成
应 ➢流化床阶段 用 ❖ 空隙率增大；
气体对颗粒的曳力＋浮力 ＝颗粒自身重力
❖床层高度增大；
❖床层压降在表观气速的增加时保持恒定不变。
➢气力输送阶段
❖ 空隙率进一步增大； ❖床层界面逐渐消失； ❖床层压降随表观气速的增加而减小。
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气体对颗粒的曳力＋浮力 >颗粒自身重力
流 态
1.2、 气固流态化的形成
普通应用于：
（1）固体燃料的燃烧
（2）煤的气化与焦化
（3）化工生产中的气固相催化反应
（4）物料干燥、加热与冷却
（5）吸附和浸取
（6）固体物料的输送等
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流 态
1.1.2 流态化的发展历史
化
原 理
•淘金、冶炼、淘米、扬簸等都可看成是流态化技术在生 产和生活中的应用。
及
应 •1922年： 用 Fritz Winkler(德国科学家）获得流态化气化炉的专利；
化 1.2.2 流态化实现要素及特点
原 2、特点
理
主要优点
及
主要缺点
应 ① 气固接触比表面积大，物理 与化学过程速率高；
用 ② 床内温度、浓度等参数非常
① 气固两相系统复杂，工程放大 难度高；
② 鼓泡床操作时产生的大气泡容
均匀稳定；
易形成气体的短路；
③ 由于具有流动性，非常容易 实现连续操作；
③ 床内返混明显，停留时间分布 对连续生产时提高转化率不利；
④ 床内传热传质速率高；
④ 容易造成设备的磨损；
⑤ 设备结构简单、造价低，运 行安全可靠。
⑤ 需具有效率较高的收尘装置。
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流 态
1.2、 气固流态化的形成
化 1.2.2 流态化实现要素及特点
原 2、特点之——类似流体的特性
理
及
应
用
（1）具有 象液体一 样的浮力
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（2）保持 表面水平
南京化学工业公司采用流态化技术焙烧黄铁矿生产SO2 并制造H2SO4。
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流
态 1.1.2 流态化的发展历史(续）
化
原 理
1957年：我国在辽宁葫芦岛采用流态化装置培烧精锌矿以生 产ZnO和SO2，获得成功。
及 50年代中期，采用新型的全沸腾风帽式流态化技术用于固
应 用
体煤颗粒的燃烧，获得良好的效果。在燃烧技术领域，往
原 固定床阶段
理 流态化阶段
及 气力输送阶段
应 用
介绍上述三个阶段前的几个概念：
1、空隙率
2、床层高度
——固定床或流化床内固体物料的高度。
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流
态 1.2、 气固流态化的形成
化 ➢固定床阶段
气体对颗粒的曳力＋浮力 <颗粒自身重力
原 ❖ 空隙率不变；
理 ❖床层高度不变；
及 ❖床层压降随表观气速（空塔速度）的增加而增大。
往称这种全风帽式沸腾燃烧炉为“第一代沸腾炉”。
1975年，原西德鲁奇Lurgi)公司在第一代风幅式全沸腾炉
(也称鼓泡床燃烧炉)的燃烧装置中引入炉外分离装置，使
燃烧效率大大提高，这就是第二代沸腾炉一循环床沸腾
燃烧锅炉。设置的分离装置可较好地实现气、固分离，
使未燃尽的固体颗粒得以重新回到沪内燃烧．因而燃烧
应 固氮效率、负荷调节宽度等方面均取得了惊人的成功，
用 解决了流态化燃烧装置的大型化问题，使流态化燃烧技
术成为较有前途的清洁、高效的固体燃料燃烧技术。
➢我国自1964年开始流态化燃烧技术的研究工作； ➢1965年开始工业应用；
➢80年代以来，我国也开始重视循环床燃烧技术的研究
工作；
➢ 1988年11月35t／h循环床沸腾沪在山东明水热电厂投运。
理 传统的固定床法(Houdry)生产。
及 第一台工业化规模的SOD—I型流化催化裂化装置于1942年
应 建成。该装置采用石油蒸气为流态化介质。使催化剂粒子
用
呈流态化运动，设备的传热效果明显改善，结构更为简化， 处理能力大大增加。
从40年代中期开始，美国和加拿大等地出现了流态化焙
烧装置，用于黄铁矿、石灰石等物料的焙烧或煅烧。 1955年
（3）象液 体一样流动
（4）连同 容器中表面 一致的趋势
流 态
1.2、 气固流态化的形成
化 1.2.3 流态床的基本结构
原
理 及
➢风室（预分布器）
应 ➢气体分布板
自由空间
用 ➢自由段和扩大段
➢旋风分离器和料腿
➢内部构件
换热装置
旋风分离器 扩大段
料腿 内构件 布风板
风室
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流化床结构示意图
流
态 化
流态化原理及应用
原 理 Principle and Application of Fluidization
及
应
用
主讲：周勇敏
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流
态
第一章 绪论
化
原 理 及
1.1、流态化的基本概念及发展历史
1.1.1 流态化（Fluidization)的基本概念:
应 ——固体流态化的简称，即依靠流体流动的作用使 用 固体颗粒悬浮在流体中或随流体一起流动的过程。
流 态
1.2、 气固流态化的形成
化 1.2.3 流态床的基本结构
效率大大提高。
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流
态 化
1.1.2 流态化的发展历史(续）
原 1979年，芬兰生产出第一台20t/h的商业化的循环流化床
理 及
锅炉．实现了循环流化床的工业应用。几乎同时，原西 德的鲁奇公司与拨伯葛(Babcock)公司联合研制的270t／h
循环流化床锅炉在燃料适应性、燃烧效率、脱硫效率、
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流 态
1.2、 气固流态化的形成
化 1.2.1 流态化过程
原
理
及
应
用
气力输送 Pneumatic Transport
ln Δp /ln H
（ ） （ ）
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固定床 Fixed Bed
来自百度文库
流化床 Fluidized Bed
umf
lnu
流 态
1.2、
气固流态化的形成
化 流态化形成的三个阶段：
•1926年：
Fritz Winkler在洛伊纳（Leuna）建成第一台实用的常压流 化床气化发生炉，用于煤的气化，实现了流态化的首次工 业化应用。
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流 态 1.1.2 流态化的发展历史(续）
化 上世纪40年代：美国麻省理工学院(MIT)和美孚石油公司
原 (SOD．Co.)率先推出了流态化催化裂化装置(FCC)以取代