流化床的基本原理优秀PPT

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流化床反应器[优质PPT]

顶高度H4 流化床总高度
H=H0+H1+H2+H3+H4
四、内部构件的选择及参数的确定
（一）气体分布板的计算和预分布器的选择（二）挡板和挡网结构参数的确定（三）气固分离装置结构参数的确定
流化床反应器的内部结构
气体预分布器气体分布板挡板和挡网旋风分离器
弯管式预分布器
确定
一、流态化
（一）流态化的形成（二）散式流态化和聚式流态化（三）流化床中常见的异常现象（四）流化速度（五）膨胀比和空隙率（六）流化床的压力降
流态化
固体颗粒象流体一样进行流动的现象。散式流态化：
液～固系统，两者密度相差不大，流速增大时波动小，粒子分布均匀。聚式流态化：
观察并思考
1.固体颗粒在床层内怎样运动？ 2.流速由小到大产生什么现象？ 3.流态化现象可划分几个阶段？ 4.研究：流速－压力降的关系。 5.流体分别为气体和液体时，流化现象有何
不同？
第二节流化床内的生产原理
流态化流化床反应器的传热过程流化床反应器的计算内部构件的选择及参数的
流化床基本结构
结构分为：浓相段、稀相段、扩大
段、锥底。
内部构件：气体分布板、换热装置、
气固分离装置、挡板档网、气体预分布器等。
流化床反应器的特点
1.床层温度均匀，避免局部过热。 2.颗粒处于运动状态，表面更新，强化传质。 3.颗粒小，催化剂有效系数高。 4.流化状态，便于操作。 5.传热系数大，换热面积小。 6.生产强度大。 7.返混严重，一次转化率低。 8.颗粒磨损，要求催化剂强度大。 9.对设备磨损严重。
VoVs1Vs

循环流化床原理及设备课件

床层高度、阻力与气流变化速度的关系
临界流化风量的测定
冷态临界流化风量对热态运行的指导意义
•临界流化风速受温度影响，随温度的升高而增大; 临界流化风速受温度影响，温度的升高而增大; 临界流化风速受温度影响 •冷热态临界流化风量之比随温度升高而降低，运冷热态临界流化风量之比随温度升高而降低冷热态临界流化风量之比随温度升高而降低，行温度（900℃）时约为50% 50%，行温度（900℃）时约为50%，提示热态运行需冷态临界流化风量的一半即可达到临界流化状态；态临界流化风量的一半即可达到临界流化状态；
一背景介绍
• 1. 国外国外CFB锅炉发展：美国FW公司和法国GEC Alstom公司锅炉发展：锅炉发展
国外流化床的发展
• ALSTOM公司公司充分利用外置式换热器的优越性，主要致力于公司 CFB锅炉的大型化工作。通过大量的试验研究工作，率先在世界上完成了大型化CFB锅炉的开发应用工作，其代表作就是艾米录希电站（125MW）、Gardanne(Provence)电站 (250MW)。 • 芬兰奥斯龙兰奥斯龙(AHLSTROM)公司（后被美FW公司收购）也曾是一个重要的CFB锅炉的制造商，它的锅炉型式为Pyroflow型。它不采用带外置式换热器的设计方案。该公司应用蒸汽旁通调节汽温的技术，解决再热蒸汽的调温问题，即一部分再热蒸汽直接进入低温再热器，而另一部分再热蒸汽在两级再热器之间送入，来调节再热汽温，从而避免了喷水调温降低机组效率。
气固两相流基础理论
1．床料
燃煤、灰渣、石灰石、燃煤、灰渣、石灰石、砂子或铁矿石
2．物料
床料+煤石灰石石灰石）循环系统内燃烧或载热固体颗粒（床料煤+石灰石）

流化床原理讲课课件

循环流化床锅炉设备及运行第一讲：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１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。

流化床反应器ppt课件

mf 和 m 为临界状态和实际操作条件下床层的平
均密度。
颗粒带出速度 u ：
t 流化床中流体速度的上限，流体对粒子的曳
力与粒子的重力相等，粒子将被气流带走。
对于球形颗粒等速沉降时，可得出下式：
4 d p ( p f ) g
ut

f D
3

1
2
式中
D
过程原理
过程原理
过程原理
典型装置
壳体
气体分布装置
换热器
内部构件
催化剂的加入与卸
出装置
气固分离装置
流化床反应器的相关参数
流化过程床层压降变化
临界流化速度 u mf（起始流化速度，也称最低流化速度）：颗
粒层由固定床转化为流化床时流体的表现速度。
小颗粒
大颗粒
经验公式
umf
d ( p f ) g ( R 20 )
▪ 有气-固相流化床催化反应器和气-固相流化床
非催化反应器两种
▪ 以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称
为气-固相流化床催化反应器（常简称为流化
床），它是气-固相催化反应常用的一种反应器
▪ 而在气-固相流化床非催化反应器中，是原料气
直接与悬浮湍动的固体原料发生化学反应。
e

1650 f
u
2
mf
2
p
d p ( p f ) g
( Re 1000 )
24.5 f
umf 0.00923
d
1.82
p
( p f )

0.88
f

0.06

流化床的基本原理课件

特点
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
01
02
03
04
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
01
02
03
04
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。

流化床气化技术ppt课件

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
常压温克勒气化炉优点
优点：
温克勒气化工艺单炉的生产能力较大、煤气中无焦油，污染小。
由于气化的是细颗粒的粉煤，因而可以充分利用机械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，
① 对床层膨胀度的影响：当气流的质量流量不变时，随着压力的提高，床
层膨胀度急剧下降。为使膨胀度达到保证正常流化所需的值，则需提
高气体的线速度，即增加鼓风量（生产能力增加）。当负荷、粒度组成、膨胀度均相同的条件下，加
压下流化床可得到较均匀的床层，气泡含量很少，颗粒的往复运动均匀，并具有相当明显的上部界限。所以，加压流化床的工作状态比常压下稳定。
（2)压力的影响
采用加压流化床气化可改善流化质量，消除一系列常压流化床所存在的缺陷。
采用加压，增加了反应器中反应气体的浓度，在相同流量下减小，气流速度，增加了气体与原料颗粒间的接触时间。在提高生产能力的同时，可减少原料的带出损失。
在同样生产能力下，可减小气化炉和系统中各设备的尺寸。
压力的影响
常压温克勒气化法的工艺缺点，主要是由于操作温度和压力偏低造成的。为克服上述缺点，需提高操作温度和压力
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
1、基本原理
（1)温度的影响已知提高气化反应温度有利于二氧化碳还原和水
煤加氢气化炉
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统

流化床的基本原理 PPT课件

u=u1＜ut 故颗粒必然回落到界面上。
由此可见，流化床存在的基础是大量颗粒的群居。群居的大量颗粒可以通过床层的膨胀以调整空隙率，从而能够在一个相当宽的表观速度范围内悬浮于流体之中。这就是流化床之可能存在的物理基础。
流体
7
（3）颗粒输送阶段
如果流体（气体）流量继续增加，始终出现u1＞ut的关系，始终up＞0 ，则颗粒被带出床外，此时，称为颗粒输送阶段。此时的流体表观速度u称为带出速度。在带出状态下床截面上的空隙率即认为是1.0 ，此时u=u1 。显然，带出速度u数值上等于ut 。据此原理，可以实现固体颗粒的气力输送或液力输送。
3
保持固定床状态的最大空床气速 umax 床层形态由固定床向流化床转换的临界条件：
u1
u u 1,max
max f ixe d be d
u1,max u ut
umax为维持固定床状态的最大表观气速。
起始流化速度：
如u果mf是=均u一m的ax颗粒，其ut 可以计算出
气泡外形成一层不与乳相中流体相混合的区域。这一层为气泡云，在其中，气泡内的气体与固体颗粒获得了有效的接触，得到反应。气泡越大，气泡的上升速度越快，气泡云也就越薄，气泡云的作用也就减弱。21
气泡的作用
1、是床层运动的动力，加剧气-固两相相对运动；
2、造成床层内颗粒的剧烈搅拌，使流化床具有很高的颗粒与气体、床料与表面的换热速率，因此流化床具有等温的特征；
3、参与传质，使反应物：气泡相乳相；
产物：乳相
气泡相
4、降低流化床气固接触效率；
5、上升到床层表面破碎时，将大量颗粒抛入床层上
方，使流化床颗粒损失。
22
5.3.5 Geldart 颗粒分类

循环流化床锅炉原理ppt课件

料方式
给料装置指的是将经破碎后的煤和脱硫剂送入流化床的装置，通常包括皮带、链板、埋刮板、气力输送设备以及圆盘给料机和螺旋结料机（俗称绞笼）等。循环流化床锅炉给料方式分正压给料和负压给料两种，正压给料就是给料口处炉膛内压力大于大气压，负压给料为小于大气压力
给料机结构图
循环流化床锅炉主要部件名称
循环流化床锅炉
循环流化床锅炉系统图
循环流化床锅炉外观图
220t/h循环流化床锅炉
135MW机组循环流化床锅炉
135MW机组循环流化床锅炉
模块三循环流化床锅炉主要设备及作用
燃烧设备物料循环系统燃煤制备系统风烟系统除渣、除灰系统
课题一燃烧设备
课题五除渣除灰系统
除渣系统除灰系统
滚筒式冷渣器
风水联合冷渣器系统
国外典型机组
A.汽包 B.炉内槽型分离器 C.水冷耐火层 D.蒸发屏 E.水冷耐火层 F.分隔 G.煤包 H.重力给煤机 I.水冷耐火层 J.二次风喷嘴 K.给煤槽 L.冷渣器 M.过热器 N.外槽型分离器 O.飞灰斗 P.省煤器 Q.多管旋风分离器 R.管式空气预热器 S.再循环系统 T.鼓风机 U.床上燃烧器 V.一次风
课题三燃煤制备系统
制煤设备 *钢棒滚筒磨 *锤击式破碎机制煤系统 *两级破碎系统 *棒磨制煤系统 *锤击磨制煤系统
课题四风烟系统
风系统的分类及作用一次风、二次风、播煤风、回料风、冷却风、石灰石输送风送风系统的几种布置形式中、小型锅炉风系统容量较大锅炉的风系统
课题五主要污染物排放控制
流化床燃烧对SO2的排放控制脱硫的基本工作过程：给煤中的硫份在炉膛内反应生成SO2及其它的一些硫化物；同时一定粒度分布的石灰石被给入炉膛，这些石灰石被迅速加热，并发生燃烧反应，产生多孔疏松的CaO。SO2扩散到CaO的表面和内孔，在有氧参与的情况下， CaO 吸收SO2并生成CaSO4。最佳脱硫温度一般为850~870℃。流化床燃烧对NOX的排放控制

流化床的基本原理..26页PPT

谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔在使用得当时很少遇到抵抗。 ——塞 ·约翰逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感；权力不易确定之处始终存在着危险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金子可以拉着它的鼻子走。— —莎士比

流化床PPT课件

所谓临界流化速度指刚刚哪能使粒子流化起来的气体空床流速。可用测定空床层压降变化来确定。如图7-3。
11
.
7.2 流化床中的气、固运动第7章流化床反应器
7.2.1 流化床的流体力学流化床压降用下式计算：
pW A tL m f 1m f pg..............(7 1 )
从图中实线的拐点就可定出固定最小流化速率umf。起始流化速率可用下式子计算：
8
.
7.1 概述
第7章流化床反应器
但流化床也有一些不足之处：
混合剧烈，存在相当宽的停留时间分布。气泡通过床层，减少了气-固相接触机会，降低了转化率。剧烈的碰撞、磨擦，加速了催化剂的粉化。流动现象的复杂性，揭示其内在规律性较难。在出口，需要旋风分离设备，回收催化剂。
9
.
图
图
7.2 流化床中的气、固运动第7章流化床反应器 7.2.1 流化床的流体力学（1）临界流化速度（umf）
• 对于B类颗粒，由图7-8求X，图7-9求Y，然后按下式子求出R。
• R=1+XY………….（7-26）
18
.
7.2 流化床中的气、固运动 7.2.2 气泡及其行为
第7章流化床反应器
⑴气泡的结构人们常把气泡与气泡以外的密相床部分分别称作泡
相与乳相。气泡在上升途中，因聚并和膨胀而增大，同时不断与乳相间进行着质量的交换，所以气泡不仅是造成床层运动的动力，又是授受物质的储存库，它的行为自然就是影响反应结果的一个决定性因素。
1 .7 3 3 m 0 f f d p u mf d 3 p
p 2 g ..... 7 . .( 2 ) ..
12
.
7.2 流化床中的气、固运动第7章流化床反应器

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5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 5.3.5
流态化的基本特征最小流态化速度最小鼓泡速度流态化气泡特征 Geldart颗粒分类
11
5.3.1 流态化的基本特征
1、床层物料具有很高的颗粒表面积 2、床层内有大量的不同尺寸的气泡 3、颗粒损失大 4、容易实现连续控制
流态化曲线——床层孔隙率（或床层高度）、压降与流体表观流速的关系曲线。
12
流体通过流化床的阻力
流体通过颗粒床层的阻力与流体表观流速（空床流速）之间的关系可由实验测得。
图是以空气通过砂粒堆积的床层测得的床层阻力与空床气速之间的关系。由图可见，最初流体速度较小时，床层内固体颗粒静止不动，属固定床阶段，在此阶段，床层阻力与流体速度间的关系符合欧根方程；当流体速度达到最小流化速度后，床层处于流化床阶段，在此阶段，床层阻力基本上保持恒定。
度ut （设是层流状态，并规定重力的方向为正。）
ut
dp2
p 18
g
与流体介质运动与否没有关系。
如果流体介质静止，则颗粒垂直向下的运动速度就是 ut 。
1
如果颗粒邻近的流体介质以方向向上的流速 u1 运动起来，则颗粒的绝对速度（表观速度）（以固定点为参照点）up (规定向上的方向为正）为
二、悬浮颗粒的阻力系数
三、Reh气-固两相接触操作图
1、颗粒的阻力与颗粒的有效重力比值范围示意图 m<1，固定床/移动床 m=1，流化床 m>1，气流床/气力输送
2、Reh气固两相操作图
9
回顾与总结
1. 固定床
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料层高度不变实际流速线形增长通风阻力随风速的平方关系增大
如果流体介质静止或者上升流速u1 ， u1<ut
up 0,即颗粒绝对速度方向向下，沉落而堆积在一起。
随着上升流体流量的增大，u1增大，当达到u1=ut时，颗粒的表观速度up=0 。当u1 稍微大于ut时，颗粒便会上升，发生由固定床向流化床的转化。
3
保持固定床状态的最大空床气速 umax 床层形态由固定床向流化床转换的临界条件：
up u1 ut
颗粒空隙中流体的实际流速u1 。颗粒的绝对运动速度 up ，床层表观流速u ，即空床流速。其关系：
考察单位床层截面上流体的体积流量：
空隙率即等于横截面上空隙面积的分率。
qv 1 u u1
u
qV
D2
4
u
u1
u1
ut
流体
2
（1）固定床阶段
up u1 ut
颗粒的直径一定，在流体介质中的沉降速度ut 一定。
u=u1＜ut 故颗粒必然回落到界面上。
由此可见，流化床存在的基础是大量颗粒的群居。群居的大量颗粒可以通过床层的膨胀以调整空隙率，从而能够在一个相当宽的表观速度范围内悬浮于流体之中。这就是流化床之可能存在的物理基础。
流体
7
（3）颗粒输送阶段
如果流体（气体）流量继续增加，始
终出现u1＞ut的关系，始终up＞0 ，则颗粒被带出床外，此时，称为颗粒
u1
u u 1,max
max f ixe d be d
u1,m1,max ut
umax为维持固定床状态的最大表观气速。
起始流化速度：umf=umax
如果是均一的颗粒，其ut 可以计算出
umf ut fixedbed
u
4
（2）流化床
u1
起始流化速度：umf=umax 此时 u1=ut
流化床的基本原理
将大量固体颗粒悬浮于运动的流体之中，从而使颗粒具有类似于流体的某些表观特性，这种流固接触的状态称为固体流态化。这种床层称为流化床。反应器、焙烧炉、干燥器等
为什么颗粒能够悬浮于流体中呢？这要从颗粒的沉降速度、流体的运动速度分析起。
重力场中，颗粒处于流体介质中，颗粒与介质之间的相对速
输送阶段。此时的流体表观速度u称
为带出速度。在带出状态下床截面上
的空隙率即认为是1.0 ，此时u=u1 。显然，带出速度u数值上等于ut 。据此原理，可以实现固体颗粒的气力输
送或液力输送。
流化床的操作范围： umf~ut
流体
很显然，如果将流体的流量（流速）逐渐减小，则将由流化床转化为固定床。
8
化床。注意：u
因此，在流化床的范围内，每一个表观气速u对应一个空隙率，
表观气速越大，空隙率也越大。只要颗粒悬浮状态，表明流体
通过空隙时的实际速度u1不变，始终为颗粒的ut 。
6
（2）流化床
需要特别指出的是，流化床原则上应有一个明显的上界面。在此界面之下的颗粒，u1=ut 。
假设某个悬浮的颗粒由于某种原因离开了床层而进入界面以上的空间，在该空间中（ε=1.0）该颗粒的表观速度u即为其真实速度u1
如为均匀颗粒，其ut 已知 umf ut fixedbed
ut
当流体的空床流速u>umf时，则出现u1>ut ,即up＞0 ，则颗粒向上运动。同时引起床层空隙率的改变（增加）。床内的颗粒将
“浮起” ，颗粒层将“膨胀”，床内空隙率ε增大。
u
u1
u 5
（2）流化床
u
u1
又可能出现u1 ut
up u1 ut 0
出现暂时的颗粒回落现象，又出现床层空隙率减小。
随着流体流量的增加和空隙率的减小，又出现 u1 ut
u
u1
颗粒再次上升，床层又膨胀，空隙率再次增大。当床层膨胀到一定程度，空隙率稳定在某一数值上，空隙中流体的流速u1 稳定于颗粒的ut 时，颗粒悬浮于流体中，便形成了流
2. 流化床
颗粒不再由布风板所支持，而全部由流体的摩擦力所承托。此时，对于单个颗粒来讲，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—流态化。此时：
料层膨胀，床高增加颗粒间实际空气流速保持不变
10
料层阻力变化不大，由托起的颗粒质量决定
5.3 流态化特征与Geldart颗粒分类
13
理想流化床的特点:
1、有明显的临界流态化点和临界流态化速度; 2、流态化床层的压降为一常数
3、有平稳的流态化界面; 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,不因床层内的位置而变化。
14
实际流化床的特点:
请同学们总结出实际流化床的特点？？？？临界流态化速度
固定床与流化床分界点所对应的流体表观流速。