流化床的原理及流化床技术的具体应用

流化床的原理及流化床技术的具体应用

流化床定义

流化床是指将大量固体颗粒悬浮于运动的流体之中，从而使颗粒具有流体的某些表观特征。这种流固接触状态称为固体流态化，即流化床。其具有散式流化态与聚式流化态两类流化状态。

基本信息

当流体通过床层的速度逐渐提高到某值时，颗粒出现松动，颗粒间空隙增大，床层体积出现膨胀。如果再进一步提高流体速度，床层将不能维持固定状态。此时，颗粒全部悬浮于流体中，显示出相当不规则的运动。随着流速的提高，颗粒的运动愈加剧烈，床层的膨胀也随之增大，但是颗粒仍逗留在床层内而不被流体带出。床层的这种状态和液体相似称为流化床。其中，流化床的种类有：小流化床，鼓泡流化床，腾涌流化床，湍动流化床，快速流化床，气力运输。

流化床流化床主要特性

充分流态化的床层表现出类似于液体的性质。密度比床层平均密度小的流体可以悬浮在床面上；床面保持水平；床层服从流体静力学关系，即高度差为L的两截面的压差△p=ρgL ；颗粒具有与液体类似的流动性，可以从器壁的小孔喷出；两个的流化床能自行调整床层上表面使之在同一水平面上。 上述性质使得流化床内颗粒物料的加工可以像流体一样连续进出料，并且由于颗粒充分混合，床层温度、浓度均匀使床层具有独特的优点得以广泛的应用。

散式流态化与聚式流态化 在床层内的流体和颗粒两相运动中，由于流速、流体与颗粒的密度差、颗粒粒径及床层尺寸的不同，可呈现出不同的流化状态，但主要分为散式流化态与聚式流化态两类。

流化床散式流化态

颗粒均匀地分布在整个流化床内且随着流速增加床层均匀膨胀，床内孔隙率均匀增加，床层上界面平稳，压降稳定、波动很小。因此，散式流化态是较理想的流化状态。一般流-固两密度相差较小的体系呈现散式流态化特征，如液-固流化床。

流化床聚式流化态

颗粒在床层的分布不均匀，床层呈现两相结构：一相是颗粒浓度与空隙率分布较为均匀且接近初始流态化状态的连续相，称为乳化相；另一相则是以气泡形式夹带少量颗粒穿过床层向上运动的不连续的气泡相，因此又称为鼓泡流态化。 聚式流化态出现在流-固密度差较大的体系，如气-固流化床。在聚式流态化中，初始流化所需的大量气体聚并成气泡上升，在床面上破裂而将颗粒向床面以上空间抛送。这不仅造成床层界面的较大起伏、压降的波动；更大的不利是以气泡的形式快速通过床层的气体与颗粒接触甚少，而乳化相中的气体因流速低，与颗粒接触时间太长，由此造成了气-固接触不均匀。

具体应用

燃烧技术

循环流化床燃烧技术 循环流化床燃烧技术系指小颗粒的煤与空气在炉膛内处于沸腾状态下，即高速气流与所携带的稠密悬浮煤颗粒充分接触燃烧的技术。 循环流化床锅炉脱硫是一种炉内燃烧脱硫工艺，以石灰石为脱硫吸收剂，燃煤和石灰石自锅炉燃烧室下部送入，一次风从布风板下部送入，二次风从燃烧室中部送入。石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳。气流使燃煤、石灰颗粒在燃烧室内强烈扰动形成流化床，燃煤烟气中的与氧化钙接触发生化学反应被脱除。为了提高吸收剂的气流粉碎机的节能环保改造提供了一条有效的途径。

干燥技术

流化床干燥技术 循环流化床干燥技术是将待干燥物质通过加料器加入流化床床体（注：流化床内已加有床料），从设备容器下方通入预热空气或者各种锅炉废气，使流化床内的物料颗粒被吹起呈沸腾状态悬浮粉碎。同时在流化床上部出口，将已干燥物料收集起来。 该项技术已应用于污泥等干燥的工程应用，东南大学热能所申请专利，分别对生活污泥和工业污泥进行干燥，可将含水率为85%的污泥干燥为含水率为0~5%的0.5~1mm固体颗粒。并且已应用到工程实际，日处理量50吨。其主要影响因素有温度、加料速度以及进风流量。