鼓泡流化床设计计算
摘要：
一、鼓泡流化床的概述
二、鼓泡流化床的设计计算方法
1.设计原则
2.设计参数
3.设计计算步骤
三、鼓泡流化床设计计算的应用
1.工业生产中的应用
2.环保领域的应用
四、鼓泡流化床设计计算的发展趋势
正文：
鼓泡流化床是一种重要的气固反应装置，广泛应用于化工、石油、冶金、环保等领域。本文将对鼓泡流化床的设计计算方法进行详细阐述。
一、鼓泡流化床的概述
鼓泡流化床是一种采用气体使固体颗粒物料呈流化状态的反应器。在鼓泡流化床中，气体从床底部通入，在上升过程中与固体颗粒物料充分接触，提高传质、传热效果。鼓泡流化床具有较高的气固接触效率、较宽的操作范围和较低的设备投资等优点。
二、鼓泡流化床的设计计算方法
1.设计原则
鼓泡流化床的设计应遵循以下原则：确保气固接触良好、传质传热效果高；合理选择床层高度，以兼顾气固反应效果和设备投资；合理设计气体分布器，以实现均匀的气体分布。
2.设计参数
鼓泡流化床的设计参数主要包括：床层高度、气体分布器形式、气体流量、固体颗粒粒径等。这些参数将影响鼓泡流化床的气固接触效果、反应性能和设备投资。
3.设计计算步骤
（1）确定设计原则和设计参数；
（2）根据床层高度、气体分布器形式等参数，进行床内气体流动模拟；
（3）根据气体流动模拟结果，分析气固接触效果和反应性能；
（4）根据分析结果，调整设计参数，直至满足设计要求。
三、鼓泡流化床设计计算的应用
1.工业生产中的应用
鼓泡流化床在工业生产中的应用广泛，如用于石油催化裂化、化肥生产、氧化铝生产等。通过鼓泡流化床设计计算，可优化生产过程，提高产品质量和产量。
2.环保领域的应用
鼓泡流化床在环保领域也有广泛应用，如用于废气处理、污水处理等。通过鼓泡流化床设计计算，可降低污染物的排放浓度，减轻环境污染。
四、鼓泡流化床设计计算的发展趋势
随着计算机技术的不断发展，鼓泡流化床设计计算将更加依赖于数值模拟
方法。此外，随着新型固体颗粒物料的开发，鼓泡流化床设计计算也将面临新的挑战。
·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 ·沟流；又称穿孔现象，指料层不均匀或气体介质分布不均匀时，在容器内固定床向流化床转化的初始阶段，气流可能从阻力较小的“沟道”处通过，形成气流短路的现象 ·腾涌：当床层内气泡汇合到大小接近床截面时，床内料层可能会分成几段，形成气塞，像活塞似地运动。当大气泡破裂时，大颗粒下落，细小的物料可能会被气流带走，这种现象就是腾涌，也叫节涌。 ·分层：当床内物料筛分范围较宽，组颗粒和细颗粒较多，中间大小的颗粒较少时，在气流作用下，细小物科颗粒被收到床层上部，粗大颗粒沉积在下部，形成物料的分层现象。 床料：锅炉启动前，布风板上先铺上一定厚度，一定粒度的“原料”，称为床料。 物料：主要是指循环流化床锅炉运行中，在炉膛及循环系统（分离器，料腿，回料阀等）内燃烧或载热的固体颗粒。 ·流化速度：流化速度是指床料或物料流化时动力流体的速度。 ·临界流化速度：临界流化速度就是床料开始流化时的动力流体流速。 ·颗粒分布；A类颗粒,粒度较细，一般为20～90μm. B类颗粒,具有中等粒度，粒度范围为90～650μm C类颗粒,粒度很细，一般均小于20μm D类颗粒,这类颗粒通常有较大的粒度和密度 ·循环倍率：物料循环倍率因炉型、系统以及研究方法的不同，有不同的定义。最简单通用的是由物料分离器捕捉下来且返回炉内的物料量与给进的燃料量之比。 流化床3大机构：炉膛，旋风分离器，反料装置。 流化床特点： （1) 不再有鼓泡流化床那样清晰的界面，固体颗粒充满整个上升段空间； (2) 有强烈的物料返混，颗粒团不断形成和解体，并且向各个方向运动； (3) 颗粒与气体之间的相对速度大，且与床层空隙率和颗粒循环流量有关； (4) 运行流化速度为鼓泡流化床的2～3倍；
第七章 流化床反应器 1.所谓流态化就是固体粒子像_______一样进行流动的现象。（流体） 2.对于流化床反应器，当流速达到某一限值，床层刚刚能被托动时，床内粒子就开始流化起来了，这时的流体空线速称为_______。（起始流化速度） 3.对于液—固系统的流化床，流体与粒子的密度相差不大，故起始流化速度一般很小，流速进一步提高时，床层膨胀均匀且波动很小，粒子在床内的分布也比较均匀，故称作_______。（散式流化床） 4.对于气—固系统的流化床反应器，只有细颗粒床，才有明显的膨胀，待气速达到_______后才出现气泡；而对粗颗粒系统，则一旦气速超过起始流化速度后，就出现气泡，这些通称为_______。（起始鼓泡速度、鼓泡床） 5.对于气—固系统的流化床反应器的粗颗粒系统，气速超过起始流化速度后，就出现气泡，气速愈高，气泡的聚并及造成的扰动亦愈剧烈，使床层波动频繁，这种流化床称为_______。（聚式流化床） 6.对于气—固系统的流化床反应器，气泡在上升过程中聚并并增大占据整个床层，将固体粒子一节节向上推动，直到某一位置崩落为止，这种情况叫_______。（节涌） 7.对于流化床反应器，当气速增大到某一定值时，流体对粒子的曳力与粒子的重力相等，则粒子会被气流带出，这一速度称为_______。（带出速度或终端速度） 8.对于流化床反应器，当气速增大到某一定值时，流体对粒子的_______与粒子的_______相等，则粒子会被气流带出，这一速度称为带出速度。（曳力、重力） 9.流化床反应器的mf t u u /的范围大致在10～90之间，粒子愈细，比值_______，即表示从能够流化起来到被带出为止的这一范围就愈广。（愈大） 10.流化床反应器中的操作气速0U 是根据具体情况定的，一般取流化数mf U U 0在_______范围内。（1.5～10） 11.对于气—固相流化床，部分气体是以起始流化速度流经粒子之间的空隙外，多余的气体都以气泡状态通过床层，因此人们把气泡与气泡以外的密相床部分分别称为_______与_______。（泡相、乳相） 12.气—固相反应系统的流化床中的气泡，在其尾部区域，由于压力比近傍稍低，颗粒被卷了进来，形成了局部涡流，这一区域称为_______。（尾涡） 13.气—固相反应系统的流化床中的气泡在上升过程中，当气泡大到其上升速度超过乳相气速时，就有部分气体穿过气泡形成环流，在泡外形成一层所谓的_______。（气泡云） 14.气—固相反应系统的流化床反应器中的气泡，_______和_______总称为气泡晕。（尾涡、气泡云） 15.气—固相反应系统的流化床中，气泡尾涡的体积W V 约为气泡体积b V 的_______。（1/3） 16.气—固相反应系统的流化床，全部气泡所占床层的体积分率b δ可根据流化床高f L 和起 始流化床高mf L 来进行计算，计算式为=b δ_______。（f mf f L L L -） 17.在气—固相反应系统的流化床中设置分布板，其宗旨是使气体_______、_______、_______和_______为宜。（分布均匀、防止积料、结构简单、材料节省） 18.在流化床中设计筛孔分布板时，可根据空床气速0u 定出分布板单位截面的开孔数 or N =_______。（or or u d u 20 4） 19.在流化床中设计筛孔分布板时，通常分布板开孔率应取约_______，以保证一定的压降。（1%） 20.在流化床中为了传热或控制气—固相间的接触，常在床内设置内部构件，以垂直管最为常用，它同时具有_______，_______并甚至_______的作用。（传热、控制气泡聚、减少颗粒
目录 一、基础数据和技术要求 1.1项目概况 1.2设计条件 二、设计依据及设计范围 2.1、设计条件 2.2、设计原则 2.3、设计范围 2.4、设计分界点 2.5、达标要求 三、脱硫工艺选择 3.1、双碱法脱硫工艺 3.2、脱硫剂用量 3.3、脱硫除尘系统性能、质量保证措施 3.4、工艺流程图 3.5、脱硫工艺分系统介绍 3.6、物料计算及分析 四、 NTL-75型湿式旋流加鼓泡板脱硫塔 4.1、NTL-75型湿式旋流加鼓泡板脱硫塔工作原理 4.2、脱硫塔结构主要技术参数 五、其它设备配置
5.1、烟气系统 5.2、制浆及再生系统 5.3、脱硫浆循环系统 5.4、废水处理系统 六、电气控制配置 七、主要设备清单 八、运行费用分析 九、售后服务承诺书 附件： 附件一：工艺方案图 附件二：系统设备布置总平面图
一、基础数据和技术要求 1.1项目概况 XXXXX6＃75t/h循环流化床燃煤锅炉的燃煤含硫量为0.6~0.8％，燃煤消耗量15t/h，烟气量160000m3/h，外排烟气已配置三电场静电除尘器作除尘处理。但锅炉外排烟气的二氧化硫没有设置处理，二氧化硫等有害气体对工厂大气及周边环境产生污染。为此业主决定为6＃锅炉配置湿式氨法烟气脱硫净化装置，保证锅炉外排烟气脱硫后能够达标排放。 我公司依据75t/h燃煤循环流化床锅炉的有关技术参数（建设单位提供），以及国家相关现行的环境保护设计规范、标准。作6＃75t/h循环流化床锅炉外排烟气脱硫除尘系统工程工艺方案设计。 我公司拟提供的炉外脱硫除尘系统，是已获国家专利（专利号为：200620052367.9）的旋流除尘脱硫设备（装置）塔，该塔结构合理、技术先，进、是成熟可靠的产品，整个生产过程符合ISO/9000质量保证体系。确保脱硫系统运行的安全、经济、可靠。 本工程工艺设计方案，适用于75t/h循环流化床锅炉的炉外脱硫系统，包括炉外脱硫系统、脱硫除尘设备塔主体及辅助设备的功能设计、结构、性能、控制、设备安装、调试等方面的技术要求，为交钥匙工程。 1.2 设计条件 表1: 锅炉烟气参数
流化床根底知识 一、流态化的定义 固体散料悬浮于运动的流体，颗粒之间脱离接触而具有类似于流体性能的过程，称为固体流态化。 二、流态化现象 根据流态化所使用流体介质的不同，固体流态化可分为液-固流态化、气-固流态化、与气-液-固三相流态化。 液体作流化介质时，液体与颗粒间的密度差较小，在很大的液速操作范围内，颗粒都会较均匀地分布在床层中，比拟接近理想流态化，称为散式流态化。 气体作流化介质时，会出现两种情况，对于较大与较重的颗粒如B 类〔100~600μm〕与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。对于较小与较轻的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局部以气泡的形式通过床层，但所形成的气泡一般远比B 类与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。
在聚式流化床中存在明显的两相：一相是气体中夹带少量颗粒的气泡相〔或称稀相〕，另一相是颗粒与颗粒间气体所组成的颗粒相〔或称密相〕，又称乳相。在低气速流化床中，乳相为连续相而气泡相为非连续相。 三、聚式流态化的三个流型 1、鼓泡流化床 当表观气速从散式流态化的操作速度进一步提高到起始鼓泡速度时，床层从底部出现鼓泡，压降波动明显增加。对于粒径及密度均较达的B类颗粒，床层并不经历散失流态化阶段，临界流化速度即起始鼓泡速度，产生的气泡数量不断增加，并且气泡在上升过程中相互聚并，尺寸不断长大，直至到达床层外表并开场破裂，颗粒的混合及床层压降波动非常剧烈。 气泡中所含颗粒约占颗粒总量的24%，气泡周围的密相或乳相中颗粒浓度很高。气泡的运动速度随气泡的大小而变，在上升途中，小气泡频繁地聚并而长大，过大而失稳时气泡那么破裂。 气泡上升的同时又有颗粒在密相中向下流动以补充向上流动的气泡中带走颗粒所造成的空缺。另一方面，由于气泡在床层径向截面上下不均匀分布，诱发了床内密相的局部以致整体的循环流动，气体的返混加剧。这种流型称为鼓泡流态化，气-固接触效率与流化质量比散式流态化低的多。气泡上升到床层外表时的破裂将局部颗粒弹出床面。在密相床上面形成一个含有少量颗粒的自由空域。一局部在自由空域内的颗粒在重力作用下返回密相床，而另一局部较细小的颗粒
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.
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。此时的流化速度一般为6-10m/So 气力输送状态：随着气流速度的增加，底料将最终会均匀的全部喷出床外，称喷流床或气力输送。 需要指出，循环流化床锅炉正常运行中，应处于湍流流化床、快速流化床状态，而在动态点火过程中，一般处于流动床和鼓泡床状态。国内流化床炉的密相区通常运行在湍流床状态中，虽然风速可能达到5m/s以上，因为我国的流化床炉选用宽筛分的煤不可能达到快速床状态，而稀相区则是运行在快速床状态。 3.流化床类似流体的性质主要有以下几点（湍流流化床、快速流化床）：
一简介 循环流化床锅炉开展至今已经是一种普遍采用的燃煤动力设备，其具有高效率和低污染的特点。 循环流化床锅炉是从鼓泡床沸腾炉开展起来的。它采用了比鼓泡床更高的流化速度，故不再象鼓泡床一样有一个明显的床面。大量物料被烟气夹带到炉室上部，经过布置于炉膛出口处的别离器，将物料烟气别离，并通过一种非机械式密封的回送机构将物料重新送回床内，这就是循环床的根本原理。 循环流化床和鼓泡床一样，具有很大的热容量，及床内物料混合良好，对燃料适应性强，包括各种劣质燃料都能很好运行。由于流化床中强烈湍流混合和循环，增加了停留时间，因此比鼓泡床有更高的燃烧效率。 循环流化床锅炉通常运行操作温度在850～950℃，这是一个理想的脱硫温度区间，在床中参加石灰石或脱硫剂，可以使SO2排放量大大降低。 循环流化床锅炉采用低温、分段送风燃烧，使燃烧始终在低过量空气系数下进展，从而大大抑制了NOx的生成和排放。 本次设计有如下特点： 1，采用全膜式壁构造 锅炉炉膛采用了全膜式壁构造，总体设计满足膨胀要求，锅炉的膨胀、密封得到了很好的解决。前墙水冷壁向后弯曲构成水冷布风板，与两侧墙组成水冷风室，为床下点火创造必要的条件。 2，采用“水冷旋风别离器〞
本锅炉布置了两个水冷式别离器，由管子加扁钢焊成膜式壁，内壁密布销钉，再浇铸~60mm厚的防磨内衬。旋风筒的外壁仅需按常规膜式水冷壁的保温构造既可。它与耐火砖加钢板外壳的热别离器相比，除有很高的别离效率外，耐火材料大大减少，由300～400mm降至~60 mm降低了维护费用，同时锅炉的启动不受耐火材料升温的限制，负荷调节快捷，冷态启动由～8小时缩短到～4小时，节省燃油。由于耐火材料得到可靠的冷却，在配适宜当的流速下，磨损的问题也得到了解决。旋风筒外壁按常规保温后，水冷别离器外壁外表温度由常规热旋风筒的～121℃降至45℃以下，辐射热损失少，提高了锅炉效率，降低了运行本钱。 水冷别离器的循环回路采用自然循环，因此其壁温和炉膛水冷壁一样，而又都是悬吊构造，膨胀差值很小〔仅因吊点标高不一样产生的差值〕。密封更为可靠。 由于旋风筒有水冷却，对其在别离器内出现的二次燃烧起着冷却作用而防止结渣与堵灰。配用这种别离器的循环流化床锅炉，具有燃烧效率高，热效率高，耐磨性好，运行稳定，负荷调节灵敏，不结渣的优良品质，且燃料的适应性也广。 旋风别离器尺寸是经大量实验验证过的优化设计，烟气切向进入别离器产生旋流，使绝大局部灰粒子被别离，下落到“J〞阀回料器形成循环灰。 3、过热器的布置 在炉膛上部沿炉膛高度在炉膛前侧设置有屏式过热器，它充分利用了换热量随循环量和燃烧室温度变化的特点，使锅炉负荷大范围变动时蒸汽参数保持稳定，在屏式过热器下部采用密集销钉＋特殊防磨措施进展防磨处理。在尾部竖井中布
一、循环流化床锅炉的原理 （一）循环流化床的工作原理 1．流化态过程 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。当流速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。此时，对于单个颗粒来讲，它不再依靠与其他邻近颗粒的接触而维持它的空间位置，相反的，在失去了以前的机械支撑后，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。颗粒床层从静止转变为流态化时的最低速度，称为临界流化速度。 快速流态化流体动力特性的形成对循环流化床是至关重要的。 2．循环流化床锅炉的基本工作原理 高温炉膛的燃料在高速气流的作用下，以沸腾悬浮状态（流态化）进行燃烧，由气流带出炉膛的固体物料在气固分离装置中被收集并通过返料装置送回炉膛。一次风由床底部引人以决定流化速度，二次风由给煤口上部送人，以确保煤粒在悬浮段充分燃烧。炉内热交换主要通过悬浮段周围的膜式水冷壁进行。 （二）流化床燃烧设备的主要类型 流化床操作起初主要应用在化工领域，本世纪60年代开始，流化床被用于煤的燃烧。并且很快成为三种主要燃烧方式之一，即固定床燃烧、流化床燃烧和悬浮燃烧。流化床燃烧
过程的理论和实践也大大推动了流态化学科的发展。目前流化床燃烧已成为流态化的主要应用领域之一，并愈来愈得到人们的重视。 流化床燃烧设备按流体动力特性可分为鼓泡流化床锅炉和循环流化床锅炉，按工作条件又可分为常压和增压流化床锅炉。这样流化床燃烧锅炉可分为常压鼓泡流化床锅炉、常压循环流化床锅炉、增压鼓泡流化床锅炉和增压循环流化床锅炉。其中前三类已得到工业应用，增压循环流化床锅炉正在工业示范阶段。 循环流化床又可分为有和没有外部热交换器两大类。（如图a和b） （三）循环流化床锅炉的特点 1．循环流化床锅炉的主要工作条件 项目数值项目数值 温度（℃）850—950 床层压降（kPa）11—12 流化速度（m/s）4—6 炉内颗粒浓度 150—600（炉膛底部） （kg/m3） 床料粒度（μm）100—700 Ca/S摩尔比 1.5—4 床料密度（kg/m3）1800—2600 壁面传热系数[W/ 210—250 （m2·K）] 燃料粒度（mm）<12 脱硫剂粒度（mm）1左右 2．循环流化床锅炉的特点 循环流化床锅炉可分为两个部分。第一部分由炉膛（快速流化床）、气固物料分离设备、固体物料再循环设备和外置热交换器（有些循环流化床锅炉没有该设备）等组成，上述部分形成了一个固体物料循环回路。第二部分为对流烟道，布置有过热器、再热器、省煤器和空气预热器等，与常规火炬燃烧锅炉相近。 循环流化床燃烧锅炉的基本特点如下： （1）燃料适应性广，几乎可燃烧一切煤种；（2）低污染燃烧，脱硫效率高达90% （3）燃烧热强度大，炉膛体积比一般常规锅炉小得多；（4）床内传热系数高，可减少受热面的金属磨损，使受热面布置紧凑；（5）负荷调节性能好、范围大（30%－100%），低负荷下稳定燃烧特性好；（6）灰渣可综合利用；（7）循环流化床锅炉电耗比煤粉炉小10%；（8）只需将煤破
随着经济的发展,对能源的需求持续上升。在化石燃料的利用过程中,人们很少考虑CO2的温室效应对环境的影响。而化石燃料燃烧产生CO2尚无切实可行的解决办法,故减少化石燃料的使用是主要办法,也是我国能源与环境战略中一项十分重要的内容。 目前,各国都在开发各种新能源,试图使人类的能源利用走上可持续发展的道路,而生物质能的转化利用在整个新能源和可再生能源中占据着相当重要的地位。 1生物质燃料简介 生物质是指通过光合作用产生的有机物,在地球上储量及其丰富,它是一种可再生资源,当它们被利用时,构成生物的基本元素(C、O、H、N等)又为新生生物所用,而储存在其化学键中的能量被释放出来或转化成其他形式的能量。可谓取之不尽,用之不竭。和煤相比它具有含碳量少、挥发分高、密度小、含硫量低、含氮量低的特点。 我国是一个农业国家,生物质种类多,数量巨大,较常见的有薪材、稻壳、秸杆、锯末、甘蔗渣、生活垃圾等。据统计，我国农作物秸杆可收集量约为每年4.5亿t,折合标准煤1.8亿t;稻壳5000万t,折合标准煤2000万t;林业加工过程产生的木质废弃物约2400万m3,折合标准煤150万t;各种天然薪材的合理提供量为1.4亿t,折合标准煤0.74亿t。但与我国一次能源中的化石燃料的消费量相比,生物质能所占份额并不大,生物质占1998年一次能源比重约16%,而在商业用能结构中却不到1%。许多生物质在农村以直接燃烧的方式被低效率利用或直接丢弃,不仅浪费了宝贵的能源资源,同时也对环境造成了一定的污染。显然,如此巨量的能源如能充分加以利用,完全可以在很大程度上满足人类的能源需要。 生物质在传统的层状燃烧技术中转化利用存在种种的不足,而流化床燃烧技术作为一种新型清洁高效燃烧技术,具有燃烧效率高、燃料适应性广和有害气体排放量少等优点。中国、美国、德国、瑞典等许多国家非常注重流化床生物质能源化利用技术的开发和研究。美国从1979年就开始采用直接燃烧生物质燃料发电,近几年大力研制采用循环流化床技术的生物质能源化利用路线。瑞典生物质能的利用已占全国总能耗的16.1%,达到55亿kWh,瑞典利用生物质能的一个主要方式是采用联合循环,即将生物质送入循环流化床气化炉中进行气化,产生的燃气再通过燃气轮机发电。 2流态化技术简介 流态化现象是指固体颗粒在流体（气体或液体）的作用下悬浮在流体中跳动或随流体流动的现象。在自然界中，如河流的泥沙夹带，沙丘的自然迁移等，从广义上说都是一种自然界的流态化现象。流态化技术在工业中的应用更加广泛。能够实现流态化过程的设备称为流化床或沸腾床。 流态化现象可以有气体和固体颗粒，液体和固体颗粒以及气体与液体和固体颗粒形成，即所谓的气-固流态化，液-固流态化和气-液-固三相流态化。
前言1 第一章CFBB的起源和发展状况 3 第一节CFBB的起源 3 第二节循环流化床锅炉发展状况 3 一、流化床锅炉发展概况 3 二、国内CFB锅炉开发应用现状 5 第二章CFBB的原理及特点7 第一节CFBB的原理 7 一、循环流化床的工作原理7 二、循环流化床锅炉工作原理8 第二节CFBB的特点9 一、循环流化床燃烧锅炉的基本特点可概括如下：10 二、环流化床锅炉具有许多不替代的优点10 第三章CFBB的流体动力特性 12 第一节流态化原理12 第二节流态化的各种状态12 一、初始流态化12 二、鼓泡流化床13 三、节涌13 四、湍流床13 五、气力输送与快速床14 第三节循环流化床的流态14 第四章循环流化床的传热与传质16 第一节传热机理简介16 第二节影响传热的主要因素16 一、床层密度（床层物料浓度）16 二、流化速度17 三、平均粒径17 四、床温17 第三节流化床内颗粒与流体的传质17 第五章煤在循环流化床内的燃烧过程及燃烧特性18 第一节煤燃烧的各阶段18 第二节影响循环流化床燃烧的主要因素19 一、床温19 二、一二次风比例20 三、停留时间20 四、旋风分离器21 五、燃煤粒度21 六、流化风速和循环倍率21 第三节循环流化床燃烧方式的优点22 一、燃料适应性广22 二、负荷调节比大和负荷调节快22 第六章脱硫、脱氮机理及排放控制23 第一节脱硫机理及排放机理23
一、SO2的生成23 二、SO2的固定23 三、石灰石的有效利用24 四、影响脱硫效率的因素24 第二节循环流化床中脱氮机理及排放控制25 一、NOx的形成25 二、影响NOx生成和排放的因素26 第七章CFBB的结构、主要设备介绍27 第一节布风板27 第二节汽包27 第三节水冷壁28 第四节高温旋风分离器28 第五节固体物料回送装置29 第六节过热器、再热器及减温器29 第七节减温器30 第八节省煤器31 第九节空预器31 第十节燃烧器31 第十一节膨胀节32 第十二节安全阀32 第八章CFBB的辅机 33 第一节一次风机33 第二节二次风机33 第三节高压风机33 第四节引风机33 第五节除尘器33 第六节吹灰装置34 第七节给煤设备34 第八节给石灰石设备35 第九节排渣设备36 第九章CFBB的启停及运行37 第一节CFBB的启动前检查及启动过程 37 第二节锅炉停运41 第三节CFBB的运行 42 一、CFBB运行调整的主要任务 42 二、床温的控制与调整42 三、床压的调整43 四、燃烧的调整43 五、分析炉内结焦及其影响因素44 六、参数变化对CFBB运行的影响45 第十章CFBB控制与调节 47 第一节DCS功能说明：47 第二节控制回路简述47 一、锅炉主调节控制回路。47
流化床设计手册 【原创实用版】 目录 1.流化床设计手册概述 2.流化床的工作原理 3.流化床的类型与结构 4.流化床的设计要点 5.流化床的应用领域 6.流化床的未来发展趋势 正文 一、流化床设计手册概述 《流化床设计手册》是一本关于流化床技术领域的专业工具书。流化床技术广泛应用于化工、冶金、环保等多个行业，其核心是一种名为“流化床”的设备。本书旨在为广大工程技术人员提供流化床设计方面的理论依据和实践经验，帮助他们解决在设计过程中遇到的各种问题。 二、流化床的工作原理 流化床是一种利用气体或液体将固体颗粒悬浮并使其呈流态化的设备。在流化床中，颗粒物料在气体或液体的带动下，形成一种类似液体的流态化状态。这种状态下，颗粒物料的表面积增大，传热、传质效果得到显著提高。流化床根据气体或液体在床层内的流动状态，可分为鼓泡床、湍动床和快速床等类型。 三、流化床的类型与结构 1.鼓泡床：鼓泡床是一种常见的流化床类型，其特点是气体从床层底部引入，使颗粒物料呈鼓泡状流动。鼓泡床结构简单，操作方便，适用于
高温、高压下的气固反应。 2.湍动床：湍动床的特点是气体在床层内形成湍流，使颗粒物料呈湍动状态。湍动床的传热、传质效果较好，适用于快速反应和精细颗粒物料的处理。 3.快速床：快速床是一种高效流化床，其特点是气体在床层内流动速度很快，颗粒物料呈悬浮状态。快速床适用于高浓度、高湿度的物料处理，具有节能、环保等优点。 四、流化床的设计要点 在设计流化床时，需要考虑以下几个方面： 1.床层高度：床层高度是指流化床中颗粒物料的堆积高度。床层高度的合理设计可以保证颗粒物料的流态化状态，并使气体或液体在床层内均匀分布。 2.气体或液体流量：气体或液体流量是影响流化床工作效果的重要因素。流量过大或过小都会导致流化床的传热、传质效果降低。因此，在设计过程中需要合理选择气体或液体流量。 3.颗粒物料特性：颗粒物料的物理、化学特性直接影响流化床的工作效果。在设计过程中，需要充分考虑颗粒物料的密度、粒径分布、湿度等因素，以保证流化床的稳定运行。 五、流化床的应用领域 流化床技术在多个行业都有广泛应用，包括但不限于： 1.化工行业：流化床在化工行业中的应用主要包括催化剂生产、高分子材料制备等。 2.冶金行业：流化床在冶金行业中的应用主要包括矿石干燥、金属粉末制备等。 3.环保行业：流化床在环保行业中的应用主要包括废气、废水处理等。
鼓泡流化床设计计算 【实用版】 目录 1.鼓泡流化床的概念与特点 2.鼓泡流化床的设计要点 3.鼓泡流化床的计算方法 4.鼓泡流化床的应用案例与效果分析 5.鼓泡流化床的发展前景与挑战 正文 一、鼓泡流化床的概念与特点 鼓泡流化床是一种在颗粒床层中，通过引入气体使颗粒产生流化现象的设备。它是一种重要的固体颗粒处理装置，广泛应用于化工、冶金、建材、食品等行业。鼓泡流化床的主要特点包括：良好的流化性能、较高的传热系数、易于控制和操作、便于实现自动化等。 二、鼓泡流化床的设计要点 1.床层高度：床层高度是影响鼓泡流化床性能的重要因素。床层高度过低，气体分布不均匀，易产生偏流；床层高度过高，流体阻力增大，能耗增加。因此，设计时应根据具体条件选择合适的床层高度。 2.气体分布：鼓泡流化床的气体分布对流化效果和传热效果有很大影响。设计时应保证气体在床层内的分布均匀，以提高流化效果和传热系数。 3.床层材料：床层材料的选择关系到鼓泡流化床的性能和应用范围。一般要求床层材料具有良好的流化性能、传热性能、化学稳定性和耐磨性。 4.喷嘴设计：喷嘴是鼓泡流化床中气体引入的主要部件，其设计直接影响到流化效果和能耗。设计时应选择合适的喷嘴形式和布置方式，以保
证气体的均匀分布和低能耗。 三、鼓泡流化床的计算方法 鼓泡流化床的计算主要包括床层高度的计算、气体分布的计算、传热系数的计算等。计算时可以采用经验公式、数值模拟等方法。 四、鼓泡流化床的应用案例与效果分析 鼓泡流化床在化工、冶金、建材、食品等行业均有广泛应用。例如，在冶金行业中，鼓泡流化床可用于金属粉末的加热、干燥、烧结等过程；在建材行业中，鼓泡流化床可用于颗粒物料的干燥、热处理等过程。鼓泡流化床的应用效果主要表现在提高生产效率、降低能耗、改善产品质量等方面。 五、鼓泡流化床的发展前景与挑战 随着科学技术的进步和环保要求的提高，鼓泡流化床在今后的发展中将面临更多挑战，如提高能效、减少污染排放、实现自动化控制等。
鼓泡流化床设计计算 摘要： 一、鼓泡流化床的概述 二、鼓泡流化床的设计计算方法 1.设计原则 2.设计参数 3.设计计算步骤 三、鼓泡流化床设计计算的应用 1.工业生产中的应用 2.环保领域的应用 四、鼓泡流化床设计计算的发展趋势 正文： 鼓泡流化床是一种重要的气固反应装置，广泛应用于化工、石油、冶金、环保等领域。本文将对鼓泡流化床的设计计算方法进行详细阐述。 一、鼓泡流化床的概述 鼓泡流化床是一种采用气体使固体颗粒物料呈流化状态的反应器。在鼓泡流化床中，气体从床底部通入，在上升过程中与固体颗粒物料充分接触，提高传质、传热效果。鼓泡流化床具有较高的气固接触效率、较宽的操作范围和较低的设备投资等优点。 二、鼓泡流化床的设计计算方法 1.设计原则
鼓泡流化床的设计应遵循以下原则：确保气固接触良好、传质传热效果高；合理选择床层高度，以兼顾气固反应效果和设备投资；合理设计气体分布器，以实现均匀的气体分布。 2.设计参数 鼓泡流化床的设计参数主要包括：床层高度、气体分布器形式、气体流量、固体颗粒粒径等。这些参数将影响鼓泡流化床的气固接触效果、反应性能和设备投资。 3.设计计算步骤 （1）确定设计原则和设计参数； （2）根据床层高度、气体分布器形式等参数，进行床内气体流动模拟； （3）根据气体流动模拟结果，分析气固接触效果和反应性能； （4）根据分析结果，调整设计参数，直至满足设计要求。 三、鼓泡流化床设计计算的应用 1.工业生产中的应用 鼓泡流化床在工业生产中的应用广泛，如用于石油催化裂化、化肥生产、氧化铝生产等。通过鼓泡流化床设计计算，可优化生产过程，提高产品质量和产量。 2.环保领域的应用 鼓泡流化床在环保领域也有广泛应用，如用于废气处理、污水处理等。通过鼓泡流化床设计计算，可降低污染物的排放浓度，减轻环境污染。 四、鼓泡流化床设计计算的发展趋势 随着计算机技术的不断发展，鼓泡流化床设计计算将更加依赖于数值模拟
布风板的设计对鼓泡流化床气体分布的影响 摘要：本文研究了鼓泡流化床中气体的分布特性。二氧化碳作为示踪气体。风口出上大部分的喷嘴都是朝着相同的方向，相应的对着纵向的轴。由于床体内的水平气体喷嘴的动力颗粒运动在水平方向是增强的。 实验结果表明气体表观速度对气体混合的影响主要决定于布风板的类型。相比较开孔的布风板，应用水平的喷嘴分布板的床体有良好的混合气体性能。 关键词：气体分布；布风板类型；流化；鼓泡流化床 1.介绍 在一个气-固流化床中，认为气体混合是一个重要的性能。对于商业应用，高效率的流体-固体接触是最基本的要求。因此如何去加强气-固混合在一个流化态的运行受到很大的关注。通常的气体分布实验在鼓泡流化床被进行研究，通过注入一个示踪气体在流化床中不同的点连续采样。通常示踪气体以连续的蒸汽形式注入流化床。 Gilliland和Mason第一次在流化床反应器中研究气-固混合对转化速率影响。他们揭示对于高阶的反应气体混合的影响将起决定性作用。根据气体混合的方向，气体混合可以被分成轴向的或纵向的和水平的或横向的。另外，在这部分里轴向的混合由于气体返混，它通常可以作为单独的一个主题来研究。 Nguyen等人做了一个用1.22平方米的床去研究气体返混特性的实验。他们发现一个类似的关系在气体返混和固体颗粒的运动。因为流化气体通常缺少水平方向的动力，纵向的混合比水平方向的混合剧烈很多。因此，研究者把横向或水平向混合作为一个主题研究。Hiraki等人用氦和氟利昂作为示踪气体Kunii和Levenspiel的鼓泡流化床模型去研究横向分布系数。发现最小流化速度时水平向分布系数接近于分子扩散系数。 Atimtay和Cakaloz用溴盐作为示踪气体的特定脱色技术研究了气体横向混合。实验结果指出颗粒尺寸的重要影响。Van Deemter 给出一组关于大小不同直径的颗粒在流化床中混合的实验数据。他们得知在不同床料之间的区别和相似都归咎于流量的变化。Carmello等人在流化床布风板境内研究横向气体混合。它揭示横向混合随着流化速度的增加而增加，当接近锥形流化区域时达到最大值。在快速流化床和循环流化床中已经广泛的研究横向的气体混合。 D随着气体表观速度增加达到一个最大值，然后会Guo发现气体分布系数 e 逐渐的减少。Lee和Kim修正了横向气体分布系数在彼克列数的项目中的流化数
塔式鼓泡流化床内的涌渗流动特性 朱晓;沈来宏 【摘要】为强化气固接触,提出了一种新型塔式鼓泡循环床反应器,采用多个带有风帽的中间分布板、沿床层高度方向将反应器分隔成若干腔室,流化过程中形成一种特殊的涌渗(gushing)现象;依据连续拍照所得图像,基于快速傅里叶变换和小波包变换的方法,对床内压力脉动信号进行分析,研究涌渗产生和消亡条件,频率和能量大小,以期掌握涌渗的形成规律.结果表明,此反应器内流化数为3.47时涌渗产生明显,周期性寿命为1~2 s,频率分布于0.1~0.5 Hz区域;保持流化风速不变,改变反应器结构,加入一层中间分布板构成双腔室、调整下腔室高径比为3:1以及适当增大风帽开孔率时,涌渗主频明显,能量适中,涌渗效果得到优化.因此,塔式鼓泡流化床内的涌渗流动特性取决于流化风速以及塔式鼓泡床的几何结构.%In order to enhance the solid-gas contact, a new bubbling fluidized bed with tower reactor is designed. The fuel reactor is divided into several chambers along the bed height direction by internal air distributor with caps. In the period of fluidization, a special phenomenon is caused by slugging, which could be named "gushing". The forming and disappearing of gushing can be recorded on the basis of image with a digital video camera. By using fast Fourier transform (FFT) and wavelet packet transform methods, the pressure fluctuation signal is analyzed to investigate the characteristics on gushing, including fluidization conditions, dominant frequency and energy mode of gushing. The results showed that gushing fluidization appears under the fluidization number of 3.47 in this reactor. Its cycle period is lasting 1—2 s and dominant frequency is around 0.1—0.5 Hz. Changing of
流化床技术问答 循环流化床锅炉技术600问 目录 循环流化床锅炉基础知识- 3 - 1、流态化的基本定义是什么？- 3 - 2、循环流化床物料的主要流动方式有哪几种？颗粒状态如何？-3 - 3、什么是气固流态化？- 4 - 4、什么是柱塞流态化？- 4 - 5、什么是湍流流态化？- 5 - 6、影响物料与受热面换热的因素有哪些？- 5 - 7、什么是颗粒终端速度？- 5 - 8、什么是空塔速度？- 5 - 9、什么是耐火浇注料的重烧变化率？- 6 - 10、什么是物料的循环倍率K？物料的循环过程由哪些过程组成？ - 6 - 11、什么叫钙硫摩尔比？- 6 - 12、什么是流化床的阻力特性？- 6 -
13、什么是空床阻力特性试验？- 7 - 14、什么是临界流化速度？临界流化风量是如何确定的？- 7 - 15、影响临界流化速度的因素有哪些？- 7 - 16、流化床锅炉受热面的磨损形式主要有哪几种？其机理各是什么？ - 7 - 17、什么是扬析？- 8 - 18、流化床颗粒扬析的机理有哪些？- 8 - 19、什么是夹带？- 8 - 20、产生夹带的原因有哪些？- 9 - 21、循环流化床锅炉流化料层类似流体的性质有哪些？- 9 - 22、固定床的特征是什么？- 10 - 23、湍流床的特征是什么？- 10 - 24、什么是密相气力输送？其特征是什么？- 11 - 25、什么是稀相气力输送？其特征是什么？- 11 - 26、什么是异重流化床？其特点是什么？- 11 - 27、什么是快速流化床？- 11 - 28、什么是循环流化床锅炉？- 11 - 29、循环流化床锅炉的特点是什么？- 11 - 30、循环流化床锅炉在运行中要遇到哪几种流态？- 12 - 31、什么叫起始流态化？- 13 - 32、什么叫流化极限风速？- 13 - 33、什么是流化料层的阻力特性？- 13 -
城镇污水处理厂污泥干化焚烧工艺设计与运行管理指南 （征求意见稿） 中国计划出版社 年
前言 根据中国工程建设标准化协会[2018]建标协字第15号文《关于印发2018年第一批协会标准制订、修订计划的通知》，制订本指南。 污泥焚烧作为城镇污水处理厂污泥处理的主流技术之一，可集约、高效地实现污泥的减量化、稳定化和无害化，焚烧灰渣可填埋或资源利用，适合经济较发达、人口稠密、土地成本较高的地区；污泥热干化可有效去除污泥水分、提高污泥热值，常常作为预处理技术与污泥焚烧、工业窑炉协同处置、以及污泥热解、碳化等高温热处理技术联用。《城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南》(试行) (HJ-BAT-002)将干化焚烧与土地利用共同作为污泥处置污染防治的最佳可行技术。《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策》(试行) (建城[2009]23号)也推荐经济较为发达的大中城市采用污泥焚烧工艺，并鼓励采用干化焚烧联用的方式，提高污泥的热能利用效率。 近年来，污泥热干化和焚烧技术在我国越来越多的城市得到工程化应用，呈现出快速发展的势头。污泥热干化和焚烧工艺属于热化学领域，流程和设备较复杂，对设计和运行维护的要求较高。国内已发布的标准仅有中国工程建设协会标准《城镇污水污泥流化床干化焚烧技术规程》CECS 250-2008和机械行业标准《城镇污水处理厂污泥焚烧处理工程技术规范》JB/T 11826-2014，对污泥流化床干化和污泥焚烧在设计、建设、运行和管理方面的核心性技术要求作出了规定。本指南旨在进一步深化对污泥热干化、污泥焚烧技术原理和工艺过程的理解，协同已发布的技术规程，指导和规范我国污泥干化焚烧的工艺设计和运行管理。本指南编制过程中，梳理、借鉴了国内外相关技术文件，调查、研究了国内典型工程案例，总结、吸纳了国内外理论和实践认知。 本指南的主要内容包括：总则、术语和定义、污泥热干化工艺、污泥热干化的辅助系统、污泥热干化的运行维护、污泥焚烧工艺、焚烧余热利用、焚烧烟气处理、焚烧飞灰处理和处置、污泥流化床焚烧的运行维护、污泥干化焚烧厂区的安全管理。 本指南由中国工程建设标准化协会城市给水排水专业委员会归口管理，由上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司负责技术解释。请各单位在使用过程中，总结实践经验，提