流化床

流化床是指將大量固體顆粒懸浮於運動的流體之中，從而使顆粒具有流體的某些表觀特徵。這種流固接觸狀態稱為固體流態化，即流化床。其具有散式流化態與聚式流化態兩類流化狀態。

基本介紹

• 中文名：流化床
• 外文名：Fluid bed
• 固體流態化：流固接觸狀態稱為固體流態化
• 循環流化床：CFBC
• 特點：燃料適應性強，適合中、低硫煤

基本信息

形成

當流體通過床層的速度逐漸提高到某值時，顆粒出現鬆動，顆粒間空隙增大，床層體積出現膨脹。如果再進一步提高流體速度，床層將不能維持固定狀態。此時，顆粒全部懸浮於流體中，顯示出相當不規則的運動。隨著流速的提高，顆粒的運動愈加劇烈，床層的膨脹也隨之增大，但是顆粒仍逗留在床層內而不被流體帶出。床層的這種狀態和液體相似稱為流化床。其中，流化床的種類有：最小流化床，鼓泡流化床，騰湧流化床，湍動流化床，快速流化床，氣力運輸。

流化床主要特性

充分流態化的床層表現出類似於液體的性質。密度比床層平均密度小的流體可以懸浮在床面上；床面保持水平；床層服從流體靜力學關係，即高度差為L的兩截面的壓差△p=ρgL ；顆粒具有與液體類似的流動性，可以從器壁的小孔噴出；兩個聯通的流化床能自行調整床層上表面使之在同一水平面上。

上述性質使得流化床內顆粒物料的加工可以像流體一樣連續進出料，並且由於顆粒充分混合，床層溫度、濃度均勻使床層具有獨特的優點得以廣泛的套用。

兩者區別

散式流態化與聚式流態化

在床層內的流體和顆粒兩相運動中，由於流速、流體與顆粒的密度差、顆粒粒徑及床層尺寸的不同，可呈現出不同的流化狀態，但主要分為散式流化態與聚式流化態兩類。

散式流化態

顆粒均勻地分布在整個流化床內且隨著流速增加床層均勻膨脹，床內孔隙率均勻增加，床層上界面平穩，壓降穩定、波動很小。因此，散式流化態是較理想的流化狀態。一般流-固兩密度相差較小的體系呈現散式流態化特徵，如液-固流化床。

聚式流化態

顆粒在床層的分布不均勻，床層呈現兩相結構：一相是顆粒濃度與空隙率分布較為均勻且接近初始流態化狀態的連續相，稱為乳化相；另一相則是以氣泡形式夾帶少量顆粒穿過床層向上運動的不連續的氣泡相，因此又稱為鼓泡流態化。

聚式流化態出現在流-固密度差較大的體系，如氣-固流化床。在聚式流態化中，超過初始流化所需的大量氣體聚並成氣泡上升，在床面上破裂而將顆粒向床面以上空間拋送。這不僅造成床層界面的較大起伏、壓降的波動；更大的不利是以氣泡的形式快速通過床層的氣體與顆粒接觸甚少，而乳化相中的氣體因流速低，與顆粒接觸時間太長，由此造成了氣-固接觸不均勻。

燃燒技術

循環流化床燃燒技術

循環流化床燃燒（CFBC）技術系指小顆粒的煤與空氣在爐膛內處於沸騰狀態下，即高速氣流與所攜帶的稠密懸浮煤顆粒充分接觸燃燒的技術。

循環流化床鍋爐脫硫是一種爐內燃燒脫硫工藝，以石灰石為脫硫吸收劑，燃煤和石灰石自鍋爐燃燒室下部送入，一次風從布風板下部送入，二次風從燃燒室中部送入。石灰石受熱分解為氧化鈣和二氧化碳。氣流使燃煤、石灰顆粒在燃燒室內強烈擾動形成流化床，燃煤煙氣中的SO2與氧化鈣接觸發生化學反應被脫除。為了提高吸收劑的利用率，將未反應的氧化鈣、脫硫產物及飛灰送回燃燒室參與循環利用。鈣硫比達到2～2．5左右時，脫硫率可達90%以上。

循環流化床的一次風是經空氣預熱器加熱過的熱空氣，主要作用是流化爐內物料，同時提供爐膛下部密相區燃料燃燒所需要的氧量。一次風由一次風機供給，經布風板下一次風室通過布風板和風帽進入爐膛。

循環流化床的二次風除了補充爐內燃料燃燒所需要的氧氣並加強物料的摻混外，還能適當調整爐內溫度場的分布，起到防止局部煙氣溫度過高、降低NOX排放量的作用，二次風一般由二次風機供給，有的鍋爐一、二次風機共用。

流化床燃燒方式的特點是：

1．清潔燃燒，脫硫率可達80%～95%，NOx排放可減少50%；

2．燃料適應性強，特別適合中、低硫煤；

3．燃燒效率高，可達95%～99%；

4．負荷適應性好。負荷調節範圍30%～100%。

粉碎技術

流化床超微氣流粉碎技術

流化床超微氣流粉碎是將待粉碎物料放置在設備容器中，從設備容器下方通入空氣，進行粉碎。而循環流化床，則是將設備容器下方送入空氣的速度提高，使容器里的物料顆粒被吹起呈沸騰狀態懸浮粉碎。同時在容器的上部出口，通過高速分級裝置將超微粉收集。

循環超微氣流粉碎流化床技術是一項近幾年發展起來的環保粉碎技術。它具有粉碎適應性廣、粉碎效率高、粗顆粒夾帶少、低成本、負荷調節比大和負荷調節快等突出優點。循環流化床低成本實現了嚴格的超微粉碎指標，同時針對各種非金屬物料，在負荷適應性和超微粉綜合利用等方面具有綜合優勢，為超微氣流粉碎機的節能環保改造提供了一條有效的途徑。

乾燥技術

流化床乾燥技術

循環流化床乾燥技術是將待乾燥物質通過加料器加入流化床床體（註：流化床內已加有床料），從設備容器下方通入預熱空氣或者各種鍋爐廢氣，使流化床內的物料顆粒被吹起呈沸騰狀態懸浮粉碎。同時在流化床上部出口，將已乾燥物料收集起來。

該項技術已套用於污泥等乾燥的工程套用，東南大學熱能所申請專利，分別對生活污泥和工業污泥進行乾燥，可將含水率為85%的污泥乾燥為含水率為0~5%的0.5~1mm固體顆粒。並且已套用到工程實際，日處理量50噸。其主要影響因素有溫度、加料速度以及進風流量。