風帽分布板

風帽分布板是在流化床內部的流通截面上布置一塊花板，花板上開有很多均勻分布的小孔（多為等邊三角形分布），然後有與之配套的錐形風帽安裝在小孔上，風帽側邊開有小孔或者側縫。

風速在經過該種分布板時，其運動方法首先是垂直向上，然後經過彎折從風帽側孔（側縫）水平衝出，在堆料的情況下，氣流會在風帽與花板之間形成氣墊，將料層均勻托起。

基本介紹

• 中文名：風帽分布板
• 外文名：tuyere distributor
• 領域：化工

簡介

風帽分布板是氣體分布器的一種。分布板上安裝有許多乖直通氣管，管的上方罩以一個風帽，防止顆粒落在通氣管內把氣管堵塞，另一方面風帽上方有出氣口或氣孔，可以控制氣體噴出的方向，使氣體從水平方向或向下斜向噴出。風帽頂部要有一定角度，以防止顆粒體積在它的上面形成死區。

風帽分布板作為氣體分布板的一種，主要有三方面的作用：一是均勻布氣，對流化床內部欲通過布風板的氣流施加一定阻力，在流化床徑向截面上對氣流均勻分布，使得氣流在進入固體顆粒床層前擁有良好的起始流化條件；二是支撐物料；三是保持流化的穩定，流化床床料層一般由寬篩分顆粒組成，很多因素都將造成料層流化的不穩定，床料自我調整能力不足，需要由布風板提供阻力平衡料層阻力的局部變化，保持良好的流化質量。

風帽分布板是流化床反應器內部最佳化流場的主要構件，同時是流化床系統中阻力損失最大的部件。因此，風帽分布板的設計和製造是否合理是流化床性能是否優良的關鍵因素。

風帽分布板的特點

（1）氣流經過多次彎折，然後在風帽的側向流出，可使氣流在流通截面上均勻分布，同時其形成的氣墊也能防止流化床經常發生的死區和燒結現象；

（2）風帽加工成錐形，其傾斜角大於物料的堆積角，固體顆粒不會在帽頭堆積形成死區，同時由於錐形風帽的均勻布置，因此在局部會形成為數眾多的小錐床，創造出良好的流化條件。

（3）風帽及花板都採取機械加工的形式，氣體分布板各部分均能得到精確的尺寸，故安裝、使用和維護都比較方便。

由於上述優點，風帽分布板具有直流型布風板無法比擬的優勢，被公認為是目前效果較好的布風板之一，因此得到了廣泛的使用。但是由於氣流在此種布風板中過多彎折，同時為了保持局部風帽的活性採用較大的設計風速，導致阻力損失較大，需要採用大流量高壓頭的風機，造成了很大的能耗。

風帽分布板的設計和要求

設計花板採用目前廣泛使用的矩形花板（其有效設計流通界面尺寸為270mmx160mm），採用厚度為10mm的鋁合金製成，花板上的開孔（即風帽的排列）以均勻分布為原則，開孔節距為等邊三角形，節距的大小約為風帽帽頭直徑的1.5倍。如圖一所示。

成功的風帽分布板的設計，需滿足以下要求

（1）能滿足產生均勻而平穩的流態化的要求；

（2）能滿足顆粒床層中固體物料磨損儘可能小的要求；

（3）應能防止流化床反應器在正常操作期間固體顆粒的倒流；

（4）當系統工況小幅波動時，流化床應具有防止顆粒床層擾動的能力。

風帽分布板存在的問題以及改進方向

存在的問題

（1）無法兼顧阻力損失和穩定性的要求

現有流化床的布風板均勻布風和穩定流場的原理均是利用布風板對通過氣體產生的極大阻力來平衡氣流在流通截面上不同區域的動壓，從而重新分布氣體，布風板下的氣體速度分布愈不均勻，使氣流重新取得均勻分布的阻力也就要求愈大。

（2）操作彈性較小

傳統的布風板對阻力的變化相當敏感，要求通過布風板的氣體流速的操作彈性（即氣體流速的變化範圍）較小。

（3）耗能較大

沒有具體的理論來衡量經驗型結論的精確性，因此在分布板實際的使用中常常採用較保守的設計，這也進一步增加了阻力損失和流化床反應器的能耗。

改進方向

（1）滿足氣流通過該布風板時能耗低，即具有較低的阻力損失。

（2）能夠對通過該布風板的氣體進行均勻分布；

（3）布風穩定且保證流化床反應器具有有較大的操作彈性（較大的氣速及固體顆粒進料調整範圍）。

風帽分布板和三維孔網布分布板的比較

作為傳統的氣體分布器的風帽分布板與新型的氣體分布器三維孔網布分布板在試驗中比較得出的結論：

（1）操作流量增加使得通過風帽分布板的氣流速度增加，風帽分布板的阻力隨著流量的增加以二次函式的型式增長；三維孔網型氣體分布板的阻力也隨著操作流量的增加而增加，其空板阻力與操作氣速之間呈現出一次函式的關係。

（2）在操作彈性範圍內，新型的三維孔網布風板流化床反應器和傳統的風帽分布板流化床反應器均能達到良好的流化效果，同時能夠調整不規整床料帶來的影響。而在操作彈性以外，當實驗風速小於操作彈性內的最小流化風速時，兩種型式的氣體分布板均出現流化死區，且不能調整不規整料層帶來的影響；當實驗風速大於操作彈性內的最大風速時，會造成大量的床料帶出床外。