流态化点火技术工艺的探索与实践(标准版)

发展历程
流态化技术自20世纪初被发现以来， 经历了从实验室研究到工业应用的漫 长过程，现已广泛应用于化工、能源 、环保等领域。
颗粒床层特性与流动状态
颗粒床层特性
颗粒床层是由固体颗粒堆积而成，具 有多孔性、可压缩性和渗透性等特性 。
流动状态
颗粒床层在气体或液体作用下可表现 为固定床、流化床和输送床等不同的 流动状态。
影响因素
流体速度、固体颗粒性质（如粒径、密度、形状等）、床层高度、温度、压力等都会对床层流型产生影响。
03
颗粒性质对流型影响研究
颗粒形状、大小及分布规律探讨
颗粒形状对流型的影响
球形颗粒在流化床中易于形成均匀流化，而非球形颗粒（ 如片状、纤维状）可能导致流化不均匀或产生沟流现象。
颗粒大小对流型的影响
摩擦力对流型的影响
摩擦力使颗粒间相互摩擦产生热量和磨损， 影响床层的稳定性和流动行为。高摩擦力可 能导致床层内局部温度升高和颗粒磨损加剧 ，进而影响整体流型。
04
气体参数对流型影响研究
气体速度、压力变化规律探讨
气体速度对流型的影响
随着气体速度的增加，流型从固定床逐渐过渡到流化床，床层膨胀度增加，颗粒间的相 互作用力减弱，流型变得更加均匀。
物料循环和排放控制
根据生产需求控制物料的循环量和排放量；在操作过程中 密切关注物料循环和排放情况，及时调整相关参数以保持 稳定的物料平衡。
提高设备性能，降低能耗措施
设备结构优化
操作参数优化
通过改进设备结构，如采用高效分布板、 优化旋风分离器结构等，提高设备的流化 效率和分离效率，降低能耗。
通过调整操作参数，如气体速度、温度和 压力等，使设备在最佳状态下运行，提高 设备性能并降低能耗。

流化床煤气化工艺技术0流化床煤气化概述所谓“流态化”是一种使固体微粒通过与气体或液体接触而转变成类似流体状态的操作。

当流体以低速向上通过微细颗粒组成的床层时，工艺条件和气化指标( 1 ）工艺条件①原料。

褐煤是流化床最好的原料，但褐煤的水分含量很高，一般在12 ％以上，蒸发这部分水分需要较多的热量（即增加了氧气的消耗量），水分过大，也会造成粉碎和运输困难，所以水分含量太大时，需增设干燥[wiki]设备[/wiki]。

煤的粒度及其分布对流化床的影响很大，当粒度范围太宽，大粒度煤较多时，大量的大粒度煤难以流化，覆盖在炉算上，氧化反应剧烈可能引起炉算处结渣。

如果粒度太小，易被气流带出，气化不彻底。

一般要求粒度大于10mm 的颗粒不得高于总量的5 % ，小于lmm 的颗粒小于总量的10 % - 15 ％。

由于流化床气化时床层温度较低，碳的浓度较低，故不太适宜气化低活性、低灰熔点的煤种。

②气化炉的操作温度。

高炉温对气化是有利的，可以提高气化强度和煤气质量，但炉温是受原料的活性和灰熔点的限制的，一般在900 ℃左右。

影响气化炉温度的因素大致有汽氧比、煤的活性、水分含量、煤的加人量等。

其中又以汽氧比最为重要。

③二次气化剂的用量。

使用二次气化剂的目的是为了提高煤的气化效率和煤气质量。

被煤气带出的粉煤和未分解的碳[wiki]氢[/wiki]化合物，可以在二次气化剂吹人区的高温[wiki]环境[/wiki]中进一步反应，从而使煤气中的一氧化碳含量增加、甲烷量减少。

( 2 ）气化指标褐煤的温克勒气化指标如表4 一10 所示。

由以上的叙述可知，温克勒气[wiki]化工[/wiki]艺单炉的生产能力较大。

由于气化的是细颗粒的粉煤，因而可以充分利用[wiki]机械[/wiki]化采煤得到的细粒度煤。

由于煤的干馏和气化是在相同温度下进行的，相对于移动床的干馏区来讲，其干馏温度高得多，所以煤气中几乎不含有焦油，酚和甲烷的含量也很少，排放的洗涤水对环境的污染较小。

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(1)局部沟流 (2)贯穿沟流
(3)引起沟流的主要原因有 :


布风装置设计不当，导致布风不均匀； 料层筛分不合理，粉末太多或太少； 料层过薄或水分较大，容易引起颗粒粘连； 气流速度偏小等
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AP LA(1 ) f g LA(1 ) s g
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流化速度U
Umf ——临界流化速度，是指刚刚能够使固体颗 粒流化起来的气体空床流化速度，也称最小流化 速度。 Ut ——带出速度，当气体速度超过这一数值时 ，固体颗粒就不能沉降下来，而被气流带走，此 带出速度也称最大流化速度。
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操作速度、表观流速（U）——是指假想流体 通过流化床整个截面（不考虑堆积固体粒子） 时的截面平均流速（也称空塔速度或空管速 度），用U表示。 U=V/A (m/s) 式中：V—通过流化床的流体体积流量，m3/s；
加料
出料
分布盘 热空气
单层圆筒沸腾床干燥器
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气体出口 床内分离器
加料 第一层
第二层
出料
热空气

流化床反应器利用气体流过固体颗粒床层时使固体颗粒悬浮并呈流态化状态，以实现气固 相反应。其特点包括良好的传热传质性能、均匀的温度分布和易于控制反应过程。
类型与结构
根据反应类型和需求，流化床反应器可分为多种类型，如固定床反应器、移动床反应器和 循环流化床反应器等。其结构通常包括反应器主体、气体分布器、固体颗粒循环系统和控 制系统等。
通过气体或液体以一定速度穿过 固体颗粒层，使颗粒之间产生相 互作用和能量传递，从而实现流 态化。
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气固流态化的重要性
与传统的间歇式生产方式相比， 气固流态化技术可降低能耗和生 产成本。
气固流态化技术不仅应用于化工 、冶金等领域，还可拓展到环保 、新能源等领域。
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提高生产效率 降低能耗
在气固流态化系统中，通过设置合适的分离 装置，可实现气体和固体颗粒的有效分离， 以满足不同工艺需求。
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催化剂再生
在石油化工等领域中，催化剂的再生是一个重要环 节。利用流态化技术可实现催化剂的高效再生和循 环利用。
粉体输送
利用气固流态化的原理，可实现粉体物料的 高效输送和分配，广泛应用于化工、冶金等 领域。
颗粒粘结
某些物料在流化床内可能发生粘结现象，形 成团聚体或结块。粘结可能导致床层塌落、 沟流以及传热和传质效率下降等问题。
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气体分布不均与沟流现象
气体分布不均
在气固流态化过程中，气体的不均匀分布是 一个常见问题。气体分布不均可能导致床层 内的温度和浓度梯度增大，从而影响产品质 量和收率。
强化传质方法
强化传质的方法包括增加气体流速、减小固体颗粒粒径、提高床层温度和压力等。此外 ，采用催化剂或添加反应促进剂等方法也可以提高传质效率。同时，优化流化床结构和

1、点火过程及方式循环流化床锅炉的点火是指通过某种方式将燃烧室内的床料加热到一定温度，并送风使床内底料呈流化状态，直到给煤机连续给进的燃料能稳定地燃烧。

循环流化床锅炉的点火与其它锅炉相比有所循环流化床锅炉的点火方式主要分为：固定床点火；床面油枪流态化点火；预燃室流态化油点火和热风流态化点火四种，其优、缺点比较见表1。

前三种点火方式使用较多，后文将作详细介绍。

2、冷态特性试验循环流化床锅炉在安装或大修完毕后，在点火前应对燃烧系统包括送风系统，布风装置、料层厚度和飞灰循环装置进行冷态试验。

其目的在于：(1)鉴定鼓风机的风量和风压是否能满足流化燃烧的需要。

(2)测定布风板阻力和料层阻力。

(3)检查床内各处流化质量，冷态流化时如有死区应予以消除。

(4)测定料层厚度、送风量与阻力特性曲线，确定冷态临界流化风量，用以指导点火过程的调整操作，同时也为热态运行提供参数依据。

(5)检查飞灰系统的工作性能。

2.1床内料层流化均匀性的检查测定时在床面上铺上颗粒为3mm以下的料渣，铺料厚度约300－500mm，以能流化起来为准，流化均匀性可用两种方法检查。

一种是开启引风机和鼓风机，缓慢调节送风门，逐渐加大风量，直到整个料层流化起来，然后突然停止送风，观察料层表面是否平坦，如果很平坦，说明布风均匀，如果料层表面高低不平，高处表明风量小，低处表明风量大，应该停止试验，检查原因及时予以消除；另一种方法是当料层流化起来后，用较长的火耙在床内不断来回耙动，如手感阻力较小且均匀，说明料层流化良好，反之，则布风不均匀或风帽有堵塞，阻力小的地方流化良好，而阻力大的地方可能存在死区。

通过料层流化均匀性的检查，也可以确定流化状态所需的最低料层厚度。

这一数据对流化床点火十分重要，料层太薄，难以形成稳定的流化状态，锅炉无法点火和运行。

料层太厚，又会延长点火时间和造成点火燃料的增多。

布风均匀是流化床点火、低负荷时稳定燃烧、防止颗粒分层和床层结焦的必要条件。

流态化还原炼铁技术流态化(fluidization)是一种由于流体向上流过固体颗粒堆积的床层而使得固体颗粒具有一般流体性质的物理现象,是现代多相相际接触的工程技术。

使用流态化技术的流化床反应器因具有相际接触面积大,温度、浓度均匀,传热传质条件好,运行效率高等优点而应用于现代工业生产。

高炉炼铁技术在矿产资源受限和环保压力增大等形势下,将面临着前所未有的挑战。

铁矿石对外依存度过高、铁矿石粒度越来越小和焦炭资源枯竭等状况,迫使人们加快步伐探索改进或替代高炉工艺的非高炉型炼铁工艺。

以气固流态化还原技术为代表的非高炉炼铁工艺逐步受到重视。

新工艺的建立和发展需要理论研究作为支撑。

目前国内对于流态化还原炼铁过程中的气固两相流规律的认识还不够深入,特别是对不同属性铁矿粉的流态化特性、不同操作条件下的流态化还原特性,以及反应器结构对流态化还原过程的影响等相关研究还不够充分,基于流态化还原技术的新工艺要成熟应用于大规模工业生产还有明显距离。

发展流态化技术须重视基础研究流态化技术可以把固体散料悬浮于运动的流体之中,使颗粒与颗粒之间脱离接触,从而消除颗粒间的内摩擦现象,使固体颗粒具有一般流体的特性,以期得到良好的物理化学条件。

流态化技术很早就被引入冶金行业,成为非高炉炼铁技术气基还原流程中的一类重要工艺。

流态化技术在直接还原炼铁过程中主要有铁矿粉磁化焙烧、粉铁矿预热和低度预还原、生产直接还原铁的冶金功能。

我国从上世纪50年代后期开始流态化炼铁技术的研究。

1973年~1982年,为了开发攀枝花资源,我国进行了3次流态化还原综合回收钒钛铁的试验研究。

中国科学院结合资源特点对贫铁矿、多金属共生矿的综合利用,开展了流态化还原过程和设备的研究;钢铁研究总院于2004年提出低温快速预还原炼铁方法(FROL TS),并随后对工艺流程进行了探索,取得一定效果。

除此之外,还有针对铁矿及铁氧化物微粉的低温还原特性的研究,探索了小粒径矿粉进行流态化还原的技术特点。

催化裂化的反应热
强吸热反应：分解、脱氢反应，热效应很大 放热反应：氢转移、缩合、异构化是放热反应，但
其热效应很小
催化裂化反应总是表现为吸热反应
影响催化裂化反应的主要因素
• 催化剂活性
(1) 提高催化剂活性，反应速度提高
提高转化率 (其它条件不变)
提高处理能力 (转化率提高)
提高催化剂的活性还有利于促进氢转移反应和异构化反
分解等反应生成气体、汽油等小分子产物 催化裂化反应
缩合反应生成焦炭
催化裂化
反应：吸热过程 再生：放热过程
催化裂化的发展可以分成以下几个阶段
几个阶段：
1．天然白土和固定床催化裂化 2．合成硅铝催化剂和移动床催化裂化
① 移动床催化裂化 ② 流化床催化裂化 3．分子筛催化剂和提升管催化裂化
催化裂化的总体工艺流程
① 反应温度提高，在其他条件不变的情况下，转化率提高 ② 反应温度的改变可改变热裂化和催化裂化反应的比例 ③ 反应温度对各类反应的影响不同(影响产品分布)
催化裂化是平行-顺序反应，可简化为：
一般情况下，kt2> kt1> kt3，故提高反应温度，反应速度增大的程度为：
△V2>△V1>△V3源自影响催化裂化反应的主要因素
从大分子分解为较小的分子
主要依靠分解反应（热加工和催化反应）
从低H/C的组成转化成较高H/C的组成
脱 碳（溶剂脱沥青、催化裂化、焦炭化等） 加 氢（加氢裂化）
催化裂化的原料
催化裂化是目前石油炼制工业中最重要的二次加工过程，
也是重油轻质化的核心工艺，是提高原油加工深度、增 加轻质油收率的重要手段
气固流化床中颗粒的粒度和颗粒的表观密度与气体密度之差对流化特性 有显著的影响。Geldart(1973)在大量实验的基础上，提出了具有实用意 义的颗粒分类法——Geldart颗粒分类法。这种分类方法只适用于气固体 系。如下图所示，根据不同的颗粒粒度及气固密度差，颗粒可分为A、B、 C、D 4种类型。

（） １点火 时 间长 、燃料 消 耗 大 。床 上 流 点 火 油 枪 组 成 。 热 烟 气 发生 器安 装示 意 图 态 化 点 火 要 求 点 火 油 枪 应 有 足 够 的 容 量 ， 见 图 １ 。 热 烟 气发 生 器 的 出 口热 烟 气 斜 向进 入 流 化 床 锅 炉 的 点 火 是 指 通 过 某 种 方 式 而 且 喷 出 的 火 焰 要 求 有 一 定 的 射 程 和 刚 将 底 料 由冷 态加 热 升 温 至 投 入 燃料 运 行 所 度 ， 使 火 焰 能 穿 透料 层 ， 覆 盖 ２ ３以上 炉 下 均 压 风 箱 ， 主 风 遭 冷 风 进 行 混 合 、 以 并 ／ 与 降温 ， 以避 免 高 温 烟 气 直 接进 入均 压风 箱 ， 需 要 的最 低 温 度 ， 至 最 终 投 入 燃 料 进 入 的 点 火 床 面 。 直 产 正 常 运 行 。 流 化 床 锅 炉 点 火 的 时 间 长短 以 （） ２ 点火 风 量 控 制 要 求 高 。 点 火 时 风量 过 高 的烟 温使 布风 板 受 热 变 形 ， 生挠 曲。
１ １ 床 上静态 点火 方式 ．
１ ３ 床 下流态 化点 火方 式 ． 应无异 物填塞 。 床 下 流 态 化 点 火 方 式 是 通过 布 置 在 风 （ ） 点 火 油 枪 进 行 标 定 ， 录 油 枪 额 ２对 记 床 上静 态 点 火 方 式 是 我 国 小容 量 工 业 室 或 风 道 上 的热 烟 气发 生 器 产 生 的 高 温 烟 定 出力 下 的 油 压 及 最 小 雾 化 油 压 。
型
：
Ｓ ｉ ｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ｎ ｏ ａ ｉｎ Ｈｅ ａ ｄ ｃ ｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ Ｉ ｖ ｔｏ ｒ ｌ 煤浆流化床锅炉 中的应用

新型流态化技术的研发
随着科技的不断发展，新型流态化技术也不断涌现，如气固 流态化技术、液固流态化技术等，这些新型流态化技术具有 更高的效率和更好的应用前景。
新型流态化技术的研发需要不断探索和尝试，通过实验和模 拟等方式，不断优化和完善技术参数和工艺条件，提高技术 的应用效果和可靠性。
智能化与自动化的提升
进一步拓展。
技术局限
颗粒大小限制
固体流态化技术对固体颗粒的大小有 一定要求，过小的颗粒可能导致技术 效果不佳。
操作参数敏感
该技术的操作参数较为敏感，需要精 确控制以获得最佳效果。
高成本
固体流态化技术的设备成本较高，增 加了应用成本。
稳定性问题
在某些情况下，固体流态化技术的稳 定性有待提高。
技术挑战与前景
01
化工
用于反应、分离、混合等工艺过 程，如石油化工、化学反应工程 等。
02
03
能源
环保
用于煤炭、生物质等固体燃料的 燃烧、气化、热解等过程，提高 能源利用效率。
用于固体废弃物的处理、处置和 资源化利用，如城市垃圾焚烧、 工业废弃物处理等。
02
固体流态化技术的原 理
基本原理
固体流态化技术的基本原理是利用流 体对固体颗粒进行作用，使固体颗粒 呈现出流体的某些特性，从而实现固 体颗粒的流动和运输。
04
固体流态化技术的优 缺点
技术优势
高效性
固体流态化技术能够实现连续 、大规模的物质处理，提高了
生产效率。
节能环保
该技术能够降低能耗，减少环 境污染，符合绿色发展理念。
灵活性
固体流态化技术适用于多种不 同性质的固体颗粒，应用范围 广泛。
可扩展性

109m2锌精矿流态化焙烧炉及制酸系统的生产实践作者：岳凤洲， 柳兴龙， 戴西民， YUE Feng-zhou， LIU Xing-long， DAI Xi-min作者单位：陕西锌业有限公司商洛炼锌厂,陕西,商州,726007刊名：中国有色冶金英文刊名：CHINA NONFERROUS METALLURGY年，卷(期)：2010,39(6)被引用次数：2次1.张富兵.杜新玲.ZHANG Fu-bing.DU Xin-ling锌精矿沸腾焙烧炉冷却装置的改进实践[期刊论文]-济源职业技术学院学报2010,09(4)2.王建芳.杨和平.王正民.周玺.WANG Jian-fang.YANG He-ping.WANG Zheng-min.ZHOU Xi商洛炼锌厂焙烧制酸系统的设计及生产实践[期刊论文]-湖南有色金属2011,27(2)3.施群.SHI Qun葫芦岛锌业股份有限公司ISP烟气制酸系统的设计[期刊论文]-中国有色冶金2008(6)4.林伟.潘庆洋.刘伟.LIN Wei.PAN Qing-yang.LIU wei锌冶炼烟气制酸系统的改造实践[期刊论文]-中国有色冶金2007(1)5.刘风林.金作美.王励生.LIU Feng-lin.JIN Zuo-mei.WANG Li-sheng高硅硫化锌精矿氧化焙烧中硅酸锌生成反应的动力学[期刊论文]-中国有色金属学报2001,11(3)6.朱连勇.李科立锌精矿的粒度对氧化焙烧的影响[期刊论文]-有色矿冶2002,18(5)7.丁双玉.DING Shuang-yu冶炼烟气制酸转化工艺流程探讨[期刊论文]-中国有色冶金2010,39(5)8.胡泽亚.HU Ze-ya株冶锌Ⅱ制酸系统生产改造实践[期刊论文]-湖南有色金属2009,25(3)9.袁富明.YUAN FU-ming鲁奇式大型焙烧炉的参数分析与结构改进[期刊论文]-湖南有色金属2010,26(6)10.唐光其.倪恒发.TANG Guang-qi.NI Heng-fa流态化焙烧炉稳定运行的生产实践[期刊论文]-中国有色冶金2009(6)1.岳凤洲,陈超,崔晓阳,张建康,刘琳氧化锌脱硫技术在炼锌企业的改进与应用[期刊论文]-硫酸工业 2015(01)2.高飞商洛炼锌厂180 kt/a锌冶炼烟气制酸装置设计与生产实践[期刊论文]-硫酸工业 2013(02)引用本文格式：岳凤洲.柳兴龙.戴西民.YUE Feng-zhou.LIU Xing-long.DAI Xi-min109m2锌精矿流态化焙烧炉及制酸系统的生产实践[期刊论文]-中国有色冶金 2010(6)。

关 键 词 ：循 环 流 化 床 锅 炉 ；冷 态 流 化 试 验 ； 点 火
中 图分 类号 ：ＴＫ ２ ． ２９６
文献标 识码 ：Ｂ
文章 编 号 ：１ ７ －３ ０ ２ ０ ） ３０ ２ —４ ６ １０ ２ （０ ６ ０ —０ ６０
１ 锅 炉点 火 及点 火方 式
循 环流 化床 锅炉 的点火 是指 通过 某种 方式将 燃 烧 室 内的床 料加 热到一 定 温度 ，并送 风使 床 内底 料 呈 流化 状态 ，直 到给煤 机连 续给 进 的燃 料 能稳 定地 燃 烧 。循环 流化 床锅炉 的点 火 与其它 锅炉 相 比有 所 不 同 ，一直 是该炉 运行 中 的一个 难点 问题 ，尤其 是 对 循环 流化床 的燃 烧特 性不 太熟 悉 的人 ，在点 火过 程 中，常易 引起床 料结 焦或 灭火 。 循 环流化 床锅 炉 的点火 方式 主要 分为 固定床 点 火 和床下 油枪 流态 化点 火 。其优 缺点 比较 见表 １ 。
李 彦 茹 ， 罗 华 ，孙 银 行
（ 南锅 炉 集 团有 限公 司 ， 山 东 济 南 ２ ０ ２ ） 济 ５ ０ ３
摘 要 ：循 环 流 化 床 锅 炉 的 点 火 一 直 是 运 行 中 的 一 个 难 点 。 对 于 那 些 对 循 环 流 化 床 的 特 性 不 太 熟 悉
的人 ，在 点过程 中，常 易引起床 料 结焦 或灭 火。详 尽叙 述 了主要 点 火方 式 ，以及 点火 前的冷 态 流 化试验 等 准备 工作 。
阻 力 。布风 板阻力 由风Fra bibliotek室进 口端 的局 部阻 力 、风 帽
作 者 简 介 ：李彦 茹 （ ９ ５） 女 ， 蒙 古 人 乌 盟 人 ． ０ ０年 毕 业 于 内 １７一 ， 内 ２０ 蒙 古 工业 大 学 热 能 工 程 专 业 ， 理 工 程 师 ； 助 罗 华 （ ９ ３） 男 ． 蒙 古 乌 兰 察 布 人 ，０ ０年 毕 业 于 １７ 一 ， 内 ２０ 内 蒙 古 工业 大学 热 能 工 程 专 业 ， 理 工 程 师 ； 助

科技成果——流态化焙烧高效节能炉窑技术适用范围有色金属行业有色金属等行业的焙烧工序行业现状目前氧化铝工业焙烧80%以上产量采用GSC炉及相关技术，世界水平为TAO能耗3.1-3.3GJ。

国内一般能耗水平在3.5GJ左右，能耗水平偏高、炉衬磨损严重，Al2O3质量受到影响。

目前该技术可实现节能量13万tce/a，减排约34万tCO2/a。

成果简介1、技术原理GSC炉衬从原料选用到制造全部国产化。

以热能工程学理论优化和改造焙烧炉耐火炉衬材料及结构设置，优化和完善现有施工技术、烘炉技术、初投运技术。

2、关键技术通过优化炉衬结构设计、优化施工、烘炉、初投运工程化技术及炉衬维护修理技术，实现节能、减排、降耗、高产的焙烧目标。

主要技术指标GSC炉用新型耐磨耐火浇注料系列，热震稳定性>40（次）（1100℃水冷），耐磨性2.98cm3，烧后线变化率0%-0.2%。

烘干、烧后耐压强度>100MPa，烘干、烧后抗折强度10-15MPa，各项理化指标均超过进口浇注料。

最突出的特色是导热率<1.26W/m/K。

技术水平该技术通过中国有色金属工业协会鉴定，已先后在我国最大的1850t/d及1400t/d、1300t/d、180t/d等不同类型的GSC炉推广。

典型案例典型用户：中国铝业河南分公司、洛阳香江万基铝业公司、中铝中州分公司、广西分公司、贵州黄果树铝业有限公司等。

典型案例1：中铝河南分公司建设规模：年产65万tAl2O3（1850t/d）气态悬浮焙烧炉。

主要改造内容：（1）国产化GSC炉耐火材料设置（定型、不定形、保温耐火材料）；（2）GSC炉炉衬耐火材料结构设计；（3）优化工程施工、烘炉、初投运、维护工程技术及标准化。

节能技改投资额约740万元，建设期约2个月。

项目年节能22162tce，取得节能经济效益2550万元，提高产能11万tAl2O3，增加产值4.18亿元（07年不变价），投资回收期约4个月。

综述专论化工科技,2006,14(5):66～69SCIENCE &TECHNOLO GY IN CHEMICAL INDUSTR Y收稿日期:2006205206作者简介:廖　聪(1981-),男,硕士研究生,主要研究流态化技术在环境工程方面的应用。

33通讯联系人。

3广东省科技计划重大专项项目(B2302714)。

流态化技术在废气处理中的应用3廖　聪,张小平33(华南理工大学环境科学与工程学院,广东广州510640)摘　要:流态化技术作为一种新型的污染治理手段日益受到重视,笔者概述了流态化光催化降解技术、流态化吸附与吸收技术以及循环流化床脱硫技术在废气处理领域中的应用。

关键词:流态化;光催化;烟气脱硫中图分类号:TQ 051;X 701 文献标识码:A 文章编号:100820511(2006)0520066204 对流态化技术的研究始于1922年,当时Winkler 发明了流化床,并应用于煤的气化[1]。

二战期间,流态化技术首次大规模应用于石油催化裂化,受到工程界、学术界的广泛重视,逐渐发展成一门新技术。

迄今,它已渗透到环保处理和能源工业、煤的燃烧和转化、金属的提取和加工以及固体处理等多个领域,成为工程学科的研究热点之一。

1　流态化光催化降解技术1976年John H Catey 等首次提出应用TiO 2光催化降解联苯和氯代联苯,开辟了半导体光催化技术在环保方面应用的新领域[1]。

近年来,TiO 2光催化应用于环境污染物的治理,特别是降解空气中的有机污染物,已成为环境科学研究的热点。

光催化反应是光化学反应与传统催化反应的融合,可充分发挥二者所长使热力学上难以完成的过程得到实现。

实验研究表明:与液相光催化相比,气相光催化反应速率更快,光利用效率更高;气相条件下,即使是难降解有机物也能被光催化降解为无机物[2,3]。

有关使用TiO 2进行气2固复相流态化光催化已研究过醛[4]、酮[5]、卤代物[6]和NO x [7,8]等,其主要目的是:设计合适的反应器、寻找理想的反应条件(如光源、水蒸气浓度等)或使用特制的TiO 2复合型光催化剂,以提高光催化降解效率;还有对光催化反应的中间产物进行鉴定,探讨光催化反应动力学,推导速率方程。

分布板压降计算:
或
式中: u0 —ξ—= Cd分2 布阻板力小系孔数气（速当开孔率≤10 % 查图 6-12 P334）
为了增大△P干, 工业上常在开孔率一定下（0.4~1.4 %）, 采用小孔布 气
2. 内部构件: 3. 型式: 挡网、档板 4. 作用: ① 抑制气泡成长和产生大气泡（“腾涌流化”） 5. ② 减小返混程度 6. ③ 增强两相接触 7. 粒度分布: 8. 主要影响临界流化速度umf及操作弹性比ut /umf，床层膨胀比L /Lmf及床层压降△P 9. 因此: 工业中常用小直径且粒径分布较宽的颗粒进行流化作业，粉粒可在其中起“润滑”
, ut , dp表示事出颗粒最小粒 径
3. 操作范围: （ut/umf）—— 亦可称操作弹性 比对于微细颗粒: 当 Rep<1 时，
对于大颗粒: 当 Re>1000 时，ξ = 0.44
1-4. 流化过程的主要影响因素 1. 分布板结构形式（开孔率、孔径等）作用: ① 支承颗粒、防止漏料 ② 使气体均匀分布 ③ 分散气流，形成小气泡 要求: 分布板的干板压降足够大(≥3.5Kpa)以保障气体的均布(或△P干 / △P总≥10 %)
关系: 气体的放（吸）热 = 固体颗粒吸（放） 热
在微分床层高度dH内: 故:
即: 以
对H作图, 由斜率
G —— 质量流速 Kg/m2·s at —— 单位体积床层颗粒比表面
可求得α值
b.非定态法 假定: ① 任一时刻床层中气体温度等于其离开床层时温度（Tf离 = Tf1）
② 床层中任一时刻τ的颗粒温度Ts分布均匀，但随时间变化。 ③ 无热损失。（床层表面不散失热量）
第八章 固体流态化
第一节 流化（固体流态化）

《洁净燃烧技术》课程讲义-循环流化床燃烧技术 洁净燃烧技术》课程讲义-
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 ；
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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。
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固定床（移动床） 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。
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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。
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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19:35:30
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
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：
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
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 （1）风室
理
作用：就是使气体介质压力均匀稳定，实现气体介
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。
19:35:30
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
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；

循环流态化焙烧技术在复杂难处理金矿矿石预脱硫中的应用研究引言：复杂难处理金矿矿石的预脱硫是精选金矿过程中的关键步骤。

循环流态化焙烧技术作为一种新型的预处理手段，在提高金矿资源综合利用率，减少环境污染方面具有潜在的应用价值。

本文旨在探讨循环流态化焙烧技术在复杂难处理金矿矿石预脱硫中的应用研究进展。

一、复杂难处理金矿矿石预脱硫的现状复杂难处理金矿矿石由于其含金量低，矿石结构复杂，有时还伴有其他有害元素的存在，传统的浸取工艺往往效率低下且造成环境污染。

传统的化学浸取方法在复杂金矿中的应用受到了严峻的挑战。

二、循环流态化焙烧技术的基本原理循环流态化焙烧技术是一种利用焙烧反应改变矿石结构的方法。

它通过控制气体流速和温度，使矿石在循环流态化床内不断循环，从而发生氧化还原反应，达到脱硫的目的。

该技术具有反应效率高、操作简便、产物易分离等优势，因此在金矿矿石预脱硫方面具有广泛的应用前景。

三、循环流态化焙烧技术在金矿矿石预脱硫中的应用研究进展1. 循环流态化焙烧参数优化研究在金矿矿石预脱硫过程中，循环流态化床内的气体流速、温度和物料浓度是影响反应效率和产物品质的关键因素。

通过对不同参数的优化研究，可以提高预脱硫的效果和产物的质量。

2. 循环流态化焙烧与其他技术的联合应用研究循环流态化焙烧技术与其他技术的联合应用可以进一步提高预脱硫效果。

例如，与化学浸取技术相结合，可以同时去除金矿矿石中的硫和其他有害元素，提高金的回收率。

与氧化技术相结合，可以使难处理金矿矿石中的金更易于溶解，提高金的提取效率。

3. 循环流态化焙烧床内反应机理研究研究循环流态化床内的反应机理有助于进一步优化循环流态化焙烧技术的参数和工艺。

通过微观和宏观的实验和模拟研究，可以深入了解焙烧反应的速率和热力学特性，为工业应用提供理论依据。

4. 循环流态化焙烧技术的工程应用研究循环流态化焙烧技术的工程应用是将其推广应用于实际生产中的关键。

通过建设大规模的循环流态化焙烧装置，并进行工艺优化和经济分析，可以验证该技术的可行性和经济效益，以促进其在金矿矿石预脱硫中的应用。