流态化技术PPT学习教案.pptx

会计学1流态化技术流态化技术(jsh)第一页，共55页。2023/2/72课程性质目的(md)和任务 本课程是面向热能与动力工程专业本科生的一门专业选修课，是流体力学、锅炉原理与技术、传热学和燃烧课程等的后继课程；也具有重要的节能环保意义，是能源工作的重要基础知识。通过本课程的学习，熟悉和掌握流态化技术的基本原理、特点与发展前景，掌握流化床的动力学基础及两相理论、传热分析和燃烧过程，对流态化装置设计(shj)也要有一定认识，了解流态化的应用。为拓宽学生的知识面，为培养科研人员和高级工程技术人才奠定基础。第1页/共55页第二页，共55页。2023/2/73参考书目流态化技术，江苏大学讲义(jingy)。吴占松等，流态化技术基础及应用，化学工业出版社。金涌，祝京旭等，流态化工程原理，清华大学出版社。第2页/共55页第三页，共55页。2023/2/74第一章第一章 流态化现象流态化现象(xinxing)(xinxing)与特征与特征第3页/共55页第四页，共55页。2023/2/75 自然界自然界：泥砂的夹带：泥砂的夹带(jidi)、飞沙走石、沙尘暴、飞沙走石、沙尘暴 定义：流态化是一种使固体颗粒定义：流态化是一种使固体颗粒(kl)通过与气通过与气 体或液体（流体）接触而转变成类似流体状态的体或液体（流体）接触而转变成类似流体状态的操作。操作。第4页/共55页第五页，共55页。2023/2/76 生活：生活：淘米淘米(to m)、扬簸谷物、淘金、扬簸谷物、淘金 第5页/共55页第六页，共55页。2023/2/77 工业：固体燃料工业：固体燃料(t rn lio)的燃烧、煤的气化、气固的燃烧、煤的气化、气固相催化反应、物料干燥、固体物料的输送相催化反应、物料干燥、固体物料的输送 定定义义：流流态态化化是是一一种种使使固固体体颗颗粒粒通通过过与与气气 体体或或液液体体（流流体体）接接触触而而转转变变成成类类似似(li s)流流体状态的操作。体状态的操作。第6页/共55页第七页，共55页。2023/2/78流化床流化床1921年最早出现于德国，年最早出现于德国，应用于粉煤气化。温克勒应用于粉煤气化。温克勒 (Fritz Winkler)的流化床粉煤的流化床粉煤气化，此法于气化，此法于1922年获得德国年获得德国专利。第一台煤气发生炉，高专利。第一台煤气发生炉，高13米截面积米截面积12平米平米,于于1926年顺利投入运行年顺利投入运行二战期间二战期间(qjin)应用于石油应用于石油催化裂化催化裂化后广泛应用于石油、化工、冶后广泛应用于石油、化工、冶炼、粮食、医药等部门炼、粮食、医药等部门第7页/共55页第八页，共55页。2023/2/79流化床干燥器（沸腾床干燥器）流化床干燥器（沸腾床干燥器）原理：流化床干燥器是流原理：流化床干燥器是流态化原理在干燥中的应用。态化原理在干燥中的应用。在流化床干燥器中，颗粒在在流化床干燥器中，颗粒在热气流中上下翻动，彼此碰热气流中上下翻动，彼此碰撞撞(pn zhun)和混合，气、和混合，气、固间进行传热、传质，以达固间进行传热、传质，以达到干燥目的。到干燥目的。加料加料 单层圆筒沸腾床干燥器单层圆筒沸腾床干燥器 至分离器至分离器出料出料热空气热空气分布盘分布盘第8页/共55页第九页，共55页。2023/2/710气体出口气体出口加料加料出料出料床内分离器床内分离器第一层第一层第二层第二层热空气热空气 多层流化床干燥器多层流化床干燥器 第9页/共55页第十页，共55页。2023/2/711第10页/共55页第十一页，共55页。2023/2/712第11页/共55页第十二页，共55页。2023/2/7131.1 流态化形成流态化形成(xngchng)的过程的过程一、流态化形成一、流态化形成(xngchng)的的过程过程聚式流化聚式流化(li hu)散式流化散式流化(li hu)第12页/共55页第十三页，共55页。2023/2/7141 1固定床阶段固定床阶段固定床阶段固定床阶段(jidun)(jidun)u 颗粒间仍保持紧密接触 u 床高Lm不变u气流(qli)对颗粒的曳力 +气流(qli)对颗粒的浮力 UcUUc后，被带出的物料后，被带出的物料后，被带出的物料后，被带出的物料l l 逐渐增多，大的颗粒逐渐增多，大的颗粒逐渐增多，大的颗粒逐渐增多，大的颗粒(kl)(kl)也被带出也被带出也被带出也被带出l l原有的床层上界面逐渐消失原有的床层上界面逐渐消失原有的床层上界面逐渐消失原有的床层上界面逐渐消失l l对应的料层阻力急剧减小。对应的料层阻力急剧减小。对应的料层阻力急剧减小。对应的料层阻力急剧减小。l l气流对颗粒气流对颗粒气流对颗粒气流对颗粒(kl)(kl)的曳力的曳力的曳力的曳力 +气流对颗粒气流对颗粒气流对颗粒气流对颗粒(kl)(kl)的浮力的浮力的浮力的浮力 颗粒颗粒颗粒颗粒(kl)(kl)受到的重力受到的重力受到的重力受到的重力 第16页/共55页第十七页，共55页。2023/2/718Umf 临界流化速度，是指刚刚能够使固体临界流化速度，是指刚刚能够使固体(gt)颗粒流化起来的气体空床流化速度，也称最小流化速度。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，固体带出速度，当气体速度超过这一数值时，固体(gt)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。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。流化流化(li hu)速度速度U第17页/共55页第十八页，共55页。2023/2/719操作速度、表观流速（操作速度、表观流速（U U）是指假想流体通过是指假想流体通过(tnggu)(tnggu)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 U表示。表示。U=V/A (m/s)式中：式中：VV通过流化床的流体体积通过流化床的流体体积(tj)(tj)流量，流量，m3/sm3/s；A A流化床的截面积，流化床的截面积，m m2 2。第18页/共55页第十九页，共55页。2023/2/720划分划分(hu fn)并不严格并不严格第19页/共55页第二十页，共55页。2023/2/721固体颗粒可以参加化学反应固体颗粒可以参加化学反应固体颗粒可以参加化学反应固体颗粒可以参加化学反应 ：气化、燃烧：气化、燃烧：气化、燃烧：气化、燃烧 不参加化学反应，如气相化学反应中的固体催化不参加化学反应，如气相化学反应中的固体催化不参加化学反应，如气相化学反应中的固体催化不参加化学反应，如气相化学反应中的固体催化剂剂剂剂 参与参与参与参与(cny)(cny)多种物理过程多种物理过程多种物理过程多种物理过程 ：热空气干燥粮食热空气干燥粮食热空气干燥粮食热空气干燥粮食 二、形成二、形成二、形成二、形成(xngchng)(xngchng)流态化的条件流态化的条件流态化的条件流态化的条件1.有固体颗粒有固体颗粒(kl)存在存在第20页/共55页第二十一页，共55页。2023/2/7222.2.有流体介质有流体介质有流体介质有流体介质(jizh)(jizh)存在存在存在存在 n n 流体介质有：n n热空气(用于干燥(gnzo)物料或使物料散开等)n n一般空气(用于流态化燃烧、煤炭气化等n n加重介质(矸石与煤分层分选)；n n化产蒸气(如重碳氢化合物蒸气在固体催化剂作用下发生裂解反应等)。n n有时流体介质可能是一种以上。第21页/共55页第二十二页，共55页。2023/2/7233 3固体与流体介质在特定条件下发生固体与流体介质在特定条件下发生固体与流体介质在特定条件下发生固体与流体介质在特定条件下发生(fshng)(fshng)作用作用作用作用这些条件包括：这些条件包括：这些条件包括：这些条件包括：（1 1）固体颗粒有粒度限制，如一般鼓泡床沸腾燃烧锅炉要）固体颗粒有粒度限制，如一般鼓泡床沸腾燃烧锅炉要）固体颗粒有粒度限制，如一般鼓泡床沸腾燃烧锅炉要）固体颗粒有粒度限制，如一般鼓泡床沸腾燃烧锅炉要求入料粒度求入料粒度求入料粒度求入料粒度10mm10mm；循环流化床要求给煤粒度；循环流化床要求给煤粒度；循环流化床要求给煤粒度；循环流化床要求给煤粒度2mm2mm等。等。等。等。（2 2）流体介质应具有一定的温度、压力，保证正常流态化）流体介质应具有一定的温度、压力，保证正常流态化）流体介质应具有一定的温度、压力，保证正常流态化）流体介质应具有一定的温度、压力，保证正常流态化的实现及床内反应过程的正常进行。的实现及床内反应过程的正常进行。的实现及床内反应过程的正常进行。的实现及床内反应过程的正常进行。（3 3）固体颗粒与流体介质在一定的空间）固体颗粒与流体介质在一定的空间）固体颗粒与流体介质在一定的空间）固体颗粒与流体介质在一定的空间(kngjin)(kngjin)内互相内互相内互相内互相作用。作用。作用。作用。第22页/共55页第二十三页，共55页。2023/2/724三、流态化过程三、流态化过程三、流态化过程三、流态化过程(guchng)(guchng)具有的特点具有的特点具有的特点具有的特点l l轻小的物料颗粒容易浮起；轻小的物料颗粒容易浮起；l l当容器倾斜时，流态化床层的上界面仍保持相对当容器倾斜时，流态化床层的上界面仍保持相对水平状态水平状态 l l容易变形、流动，没有容易变形、流动，没有(mi y(mi y u)u)固定的形状固定的形状 l l连通器原理连通器原理1.类似类似(li s)液体的特性（物性液体的特性（物性参数）参数）第23页/共55页第二十四页，共55页。2023/2/7252.2.固体固体固体固体(gt(gt)颗粒的剧烈运动与迅速混合颗粒的剧烈运动与迅速混合颗粒的剧烈运动与迅速混合颗粒的剧烈运动与迅速混合 l l上下运动和左右运动上下运动和左右运动l l床层基本床层基本(jbn)(jbn)处于全混状态处于全混状态l l温度与浓度趋于均匀温度与浓度趋于均匀 3.强烈的碰撞强烈的碰撞(pn zhun)与摩擦与摩擦 l颗粒之间 l颗粒与容器壁之间 优点优点：有利对流传热的，颗粒表面的更新促进加热、冷却缺点缺点：磨损较严重 第24页/共55页第二十五页，共55页。2023/2/726单位单位单位单位(dnwi)(dnwi)体积的颗粒所具有的表面积体积的颗粒所具有的表面积体积的颗粒所具有的表面积体积的颗粒所具有的表面积 5.气体与颗粒的接触气体与颗粒的接触(jich)时间不均匀时间不均匀 4.4.颗粒颗粒颗粒颗粒(kl)(kl)比表面比表面比表面比表面积大积大积大积大 第25页/共55页第二十六页，共55页。2023/2/727四、流化床的基本四、流化床的基本四、流化床的基本四、流化床的基本(jbn)(jbn)构构构构造造造造通常的流态化装置由以下几部分组成：通常的流态化装置由以下几部分组成：（1 1）流体分布装置）流体分布装置(这里仅介绍气这里仅介绍气-固流态化固流态化)（2 2）内部构件，如挡板、受热面、搅动机械）内部构件，如挡板、受热面、搅动机械(jxi)(jxi)等等（3 3）气）气-固分离装置，可设在床内或床出口以外固分离装置，可设在床内或床出口以外,使固体物重新回到床内；使固体物重新回到床内；（4 4）进料及排料装置。）进料及排料装置。第26页/共55页第二十七页，共55页。2023/2/728循环(xnhun)流化床锅炉第27页/共55页第二十八页，共55页。2023/2/729循环流化床锅炉的结构循环流化床锅炉的结构循环流化床锅炉的结构循环流化床锅炉的结构(jigu)(jigu)特点特点特点特点1、炉膛、炉膛(ltng)2、旋风分离器、旋风分离器 3、过热器、过热器 4、外置式换热器、外置式换热器 5、煤仓、煤仓 6、返料装置、返料装置 7、石灰石进料口、石灰石进料口 8、灰冷却器、灰冷却器 9、省煤器、省煤器 10、空气预热、空气预热 11、除尘器、除尘器 12、引风机、引风机 13、尾部烟道、尾部烟道 14、汽包、汽包 第28页/共55页第二十九页，共55页。2023/2/730典型典型典型典型(di(di nxng)nxng)流化床组成流化床组成流化床组成流化床组成（1 1）风室）风室 ，也称气体预分布器，也称气体预分布器 、等压风室、等压风室（2 2）布风板，又叫布风板或气体分布器）布风板，又叫布风板或气体分布器 作用作用 ：具有均匀分布气流的作用。具有均匀分布气流的作用。使流态化床有一个良好的起始流态化状态。使流态化床有一个良好的起始流态化状态。支撑支撑(zh chng)(zh chng)容器内固体颗粒重量，保证分布器不被堵塞和容器内固体颗粒重量，保证分布器不被堵塞和过快磨蚀。过快磨蚀。（3 3）容器）容器 ，对燃烧而言，就是燃烧室、炉子，对燃烧而言，就是燃烧室、炉子第29页/共55页第三十页，共55页。2023/2/731第30页/共55页第三十一页，共55页。2023/2/732第31页/共55页第三十二页，共55页。2023/2/733五、流态化过程五、流态化过程五、流态化过程五、流态化过程(guchng)(guchng)中的不正常现象中的不正常现象中的不正常现象中的不正常现象1 1沟流（沟流（channel flow)channel flow)定义：又称穿孔现象，指料层不均匀或气体介质分布不均匀定义：又称穿孔现象，指料层不均匀或气体介质分布不均匀时，在容器内由固定床向流化床转化的初始阶段，气流时，在容器内由固定床向流化床转化的初始阶段，气流(qli)(qli)可能从阻力较小的可能从阻力较小的“通道通道”处通过，形成气流处通过，形成气流(qli)(qli)短短路的现象路的现象 沟沟流流第32页/共55页第三十三页，共55页。2023/2/734(1)(1)局部沟流局部沟流局部沟流局部沟流(2)(2)贯穿沟流贯穿沟流贯穿沟流贯穿沟流 (3)(3)引起沟流的主要原因有引起沟流的主要原因有引起沟流的主要原因有引起沟流的主要原因有:布风装置设计不当布风装置设计不当布风装置设计不当布风装置设计不当(b dn(b dn)，导致布风不均匀；，导致布风不均匀；，导致布风不均匀；，导致布风不均匀；料层筛分不合理，粉末太多或太少；料层筛分不合理，粉末太多或太少；料层筛分不合理，粉末太多或太少；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；料层过薄或水分较大，容易引起颗粒粘连；料层过薄或水分较大，容易引起颗粒粘连；料层过薄或水分较大，容易引起颗粒粘连；气流速度偏小等气流速度偏小等气流速度偏小等气流速度偏小等第33页/共55页第三十四页，共55页。2023/2/735第34页/共55页第三十五页，共55页。2023/2/736危害危害(wihi)：产生死床，造成催化剂烧结，降低催化剂使用寿命，降低转化率和生产能力：产生死床，造成催化剂烧结，降低催化剂使用寿命，降低转化率和生产能力消除消除(xioch)方法：加大气速；干燥颗粒；加内部构件；改善分布板。方法：加大气速；干燥颗粒；加内部构件；改善分布板。第35页/共55页第三十六页，共55页。2023/2/7372.腾涌腾涌（slugging)（1）定义：当床层内气泡汇）定义：当床层内气泡汇合到大小接近床截面时，床合到大小接近床截面时，床内料层可能会分成几段，形内料层可能会分成几段，形成气塞像活塞似地运动。当成气塞像活塞似地运动。当大气泡破裂时，大颗粒下落大气泡破裂时，大颗粒下落(xilu)，细小的物料可能会，细小的物料可能会被气流带走，这种现象就是被气流带走，这种现象就是腾涌，也叫节涌腾涌，也叫节涌（2）害处：气）害处：气固接触不良；固接触不良；器壁磨损加剧；器壁磨损加剧；设备振动设备振动（3）原因：）原因：布风板设计不良，如风帽布风板设计不良，如风帽尺寸不合适，风帽开孔率不尺寸不合适，风帽开孔率不当等；当等；流化床直径太小，流化床直径太小，（L/D)较大时，易产生腾涌。较大时，易产生腾涌。筛分不均匀等筛分不均匀等 腾涌腾涌(tn yn)第36页/共55页第三十七页，共55页。2023/2/738第37页/共55页第三十八页，共55页。2023/2/7393.3.分层分层分层分层 定义：当床内物料筛分范围较宽，粗颗粒和细颗粒较多，中间大小的定义：当床内物料筛分范围较宽，粗颗粒和细颗粒较多，中间大小的颗粒较少时，在气流作用下，细小颗粒较少时，在气流作用下，细小(xxi(xxi o)o)物料颗粒被吹到床层物料颗粒被吹到床层上部，粗大颗粒沉积在下部，形成物料的分层现象上部，粗大颗粒沉积在下部，形成物料的分层现象 主要原因主要原因 ：颗粒的筛分颗粒的筛分 容器设计不当容器设计不当 分层分层第38页/共55页第三十九页，共55页。2023/2/7404.4.气泡气泡气泡气泡(qpo)(qpo)缺点：气固间接触不好，使催化缺点：气固间接触不好，使催化缺点：气固间接触不好，使催化缺点：气固间接触不好，使催化(cu hu)(cu hu)反应或非催化反应或非催化反应或非催化反应或非催化(cu(cu hu)hu)的气固反应效率降低。的气固反应效率降低。的气固反应效率降低。的气固反应效率降低。床层高时，容易床层高时，容易(rngy)产生大气泡，在床层加设内部构件避免大产生大气泡，在床层加设内部构件避免大气泡。气泡。气泡气泡第39页/共55页第四十页，共55页。2023/2/741六、气六、气六、气六、气-固流化床的一般性评价固流化床的一般性评价固流化床的一般性评价固流化床的一般性评价(pngji)(pngji)1 1良好的床层均温性良好的床层均温性良好的床层均温性良好的床层均温性 上下或左右方向的温度梯度均在上下或左右方向的温度梯度均在上下或左右方向的温度梯度均在上下或左右方向的温度梯度均在10102020之内之内之内之内 固体固体固体固体(gt(gt)颗粒的热容量比相同体积气体的热容量颗粒的热容量比相同体积气体的热容量颗粒的热容量比相同体积气体的热容量颗粒的热容量比相同体积气体的热容量高高高高10010010001000倍倍倍倍 2 2较高的传热传质速率较高的传热传质速率较高的传热传质速率较高的传热传质速率 3 3输送能力大输送能力大输送能力大输送能力大 4 4可利用或加工粉末状物料可利用或加工粉末状物料可利用或加工粉末状物料可利用或加工粉末状物料 第40页/共55页第四十一页，共55页。2023/2/742不足：（1）固体物料的停留时间不均匀（2）气流分布不均会影响气-固接触效率（3）颗粒磨损(m sn)与设备磨损(m sn)严重 第41页/共55页第四十二页，共55页。2023/2/7431.2 流态化的状态流态化的状态(zhungti)及其它流态化形式及其它流态化形式 一、流态化状态与判别(pnbi)准则聚式流态化聚式流态化aggregative fluidization散式流态化散式流态化dispersed fluidization1聚式流态化（不均匀聚式流态化（不均匀(jnyn)流化床，气体流化床）水流化床，气体流化床）水-铅铅气泡相气泡相bubble phase：就是内部几乎没有固体颗粒，仅在其边壁：就是内部几乎没有固体颗粒，仅在其边壁或或 外表面外表面 有固体颗粒环绕的运动空间有固体颗粒环绕的运动空间 乳化相乳化相emulsion phase：指的是固体颗粒与气体介质的：指的是固体颗粒与气体介质的 混合区域混合区域第42页/共55页第四十三页，共55页。2023/2/7442散式流态化（均匀流化床，液散式流态化（均匀流化床，液体流化床）体流化床）当液当液-固系统流态化介质固系统流态化介质的流动速度超过流态化对应的临的流动速度超过流态化对应的临界速度以后，床层可以连续膨胀界速度以后，床层可以连续膨胀(png zhng)，以致固体颗粒间，以致固体颗粒间的距离几乎平均或同步增加，形的距离几乎平均或同步增加，形成颗粒与介质均匀分布的状态。成颗粒与介质均匀分布的状态。这就是散式流态化。这就是散式流态化。气气-固系统的散式流态化固系统的散式流态化：颗粒密度低、粒度较小，流速：颗粒密度低、粒度较小，流速不高，气体量也不是很大不高，气体量也不是很大 空气空气-多孔树脂多孔树脂第43页/共55页第四十四页，共55页。2023/2/745第44页/共55页第四十五页，共55页。2023/2/7463 3流态化类型流态化类型流态化类型流态化类型(lixng)(lixng)的判别的判别的判别的判别(1)(1)方法方法方法方法(fngf(fngf)一：威海姆一：威海姆一：威海姆一：威海姆(Wilhelm)(Wilhelm)和郭慕孙和郭慕孙和郭慕孙和郭慕孙(Cuo Mosun)(Cuo Mosun)方法方法方法方法(fngf(fngf)。第45页/共55页第四十六页，共55页。2023/2/747郭慕孙郭慕孙郭慕孙郭慕孙 中国科学院院士中国科学院院士中国科学院院士中国科学院院士 广东潮州人。广东潮州人。广东潮州人。广东潮州人。19201920年年年年5 5月月月月9 9日日日日 化学工程学家。化学工程学家。化学工程学家。化学工程学家。19431943年毕业于沪江大学。年毕业于沪江大学。年毕业于沪江大学。年毕业于沪江大学。19451945年年年年5 5月赴美国普林斯顿大学研究生院进修化工，月赴美国普林斯顿大学研究生院进修化工，月赴美国普林斯顿大学研究生院进修化工，月赴美国普林斯顿大学研究生院进修化工，19461946年年年年1010月获硕士学位。在普林斯顿，他在月获硕士学位。在普林斯顿，他在月获硕士学位。在普林斯顿，他在月获硕士学位。在普林斯顿，他在RR威廉（威廉（威廉（威廉（WilhelmWilhelm）教授指导下进行流态化研究，共同撰文固体颗粒的流态化，发表）教授指导下进行流态化研究，共同撰文固体颗粒的流态化，发表）教授指导下进行流态化研究，共同撰文固体颗粒的流态化，发表）教授指导下进行流态化研究，共同撰文固体颗粒的流态化，发表(fbi(fbi o)o)于于于于19481948年美国化工进展。这篇论年美国化工进展。这篇论年美国化工进展。这篇论年美国化工进展。这篇论文对液文对液文对液文对液-固和气固和气固和气固和气-固体系进行了共同关联，指出两体系截然不同的行为，命名为固体系进行了共同关联，指出两体系截然不同的行为，命名为固体系进行了共同关联，指出两体系截然不同的行为，命名为固体系进行了共同关联，指出两体系截然不同的行为，命名为“散式散式散式散式”和和和和“聚式聚式聚式聚式”，并列出了大量实验数据。长期以，并列出了大量实验数据。长期以，并列出了大量实验数据。长期以，并列出了大量实验数据。长期以来，此文在流态化领域中被广泛引用。来，此文在流态化领域中被广泛引用。来，此文在流态化领域中被广泛引用。来，此文在流态化领域中被广泛引用。为中国科学院化学部学部委员。曾任中国科学院化工冶金研究所研究员、所长、名誉所长为中国科学院化学部学部委员。曾任中国科学院化工冶金研究所研究员、所长、名誉所长为中国科学院化学部学部委员。曾任中国科学院化工冶金研究所研究员、所长、名誉所长为中国科学院化学部学部委员。曾任中国科学院化工冶金研究所研究员、所长、名誉所长 第46页/共55页第四十七页，共55页。2023/2/748(2)(2)方法方法方法方法(fngf(fngf)二：约翰逊二：约翰逊二：约翰逊二：约翰逊(Johnson)(Johnson)和罗迈洛和罗迈洛和罗迈洛和罗迈洛(Romero)(Romero)稳定性方程判别法稳定性方程判别法稳定性方程判别法稳定性方程判别法 第47页/共55页第四十八页，共55页。2023/2/749【例【例1-1】试确定用高压饱和蒸气做流化】试确定用高压饱和蒸气做流化(li hu)介质时，煤粉所形介质时，煤粉所形成的流态化的形态。成的流态化的形态。已知：已知：【解解】查表得：查表得：p=210.54105Pa时，饱和蒸汽时，饱和蒸汽(zhn q)密度密度第48页/共55页第四十九页，共55页。2023/2/750说明压力很高的情况下，气体是可以形成散式流态化的。但是，在通说明压力很高的情况下，气体是可以形成散式流态化的。但是，在通常情况下常情况下p/t很大很大,导致导致 ,一般一般(ybn)情况下大于情况下大于100,所以在常压情况下所以在常压情况下,气体流化床很难气体流化床很难形成散式流态化形成散式流态化.第49页/共55页第五十页，共55页。2023/2/751二、其它二、其它二、其它二、其它(qt)(qt)流态流态流态流态化系统化系统化系统化系统1 1喷流态化系统喷流态化系统喷流态化系统喷流态化系统(spout-fluid bed)(spout-fluid bed)即在流化床的下部，单独设一喷动气体管路，由该管即在流化床的下部，单独设一喷动气体管路，由该管即在流化床的下部，单独设一喷动气体管路，由该管即在流化床的下部，单独设一喷动气体管路，由该管路喷出的气体在剧烈运动的流化床中犹如一处中心路喷出的气体在剧烈运动的流化床中犹如一处中心路喷出的气体在剧烈运动的流化床中犹如一处中心路喷出的气体在剧烈运动的流化床中犹如一处中心喷泉或射流，使固体物料形成围绕喷泉或射流，使固体物料形成围绕喷泉或射流，使固体物料形成围绕喷泉或射流，使固体物料形成围绕“喷泉喷泉喷泉喷泉”翻滚而有翻滚而有翻滚而有翻滚而有规律的循环规律的循环规律的循环规律的循环(xnhun)(xnhun)运动。运动。运动。运动。喷动喷动-流化床示意图流化床示意图 第50页/共55页第五十一页，共55页。2023/2/752优点：优点：优点：优点：克服流化床分层或腾涌的缺点，能够在很宽克服流化床分层或腾涌的缺点，能够在很宽克服流化床分层或腾涌的缺点，能够在很宽克服流化床分层或腾涌的缺点，能够在很宽的流速的流速的流速的流速(li s)(li s)范围以及高径比较大的床层条范围以及高径比较大的床层条范围以及高径比较大的床层条范围以及高径比较大的床层条件下实现良好的物料循环运动件下实现良好的物料循环运动件下实现良好的物料循环运动件下实现良好的物料循环运动 应用：应用：目前已在煤的气化及油的蒸气裂解目前已在煤的气化及油的蒸气裂解(li ji)等方面应用等方面应用 已有的试验研究表明，在喷动已有的试验研究表明，在喷动流态化床中单位体积的原油处理量比一般流化床原油裂解流态化床中单位体积的原油处理量比一般流化床原油裂解(li ji)反应器高反应器高20一一40倍。因而这是一种很有前途的气倍。因而这是一种很有前途的气固或液固或液固接触方法固接触方法第51页/共55页第五十二页，共55页。2023/2/7532多层流态多层流态化床化床 定义：定义：在传统在传统(chuntng)的单层气的单层气-固流态化系统的基固流态化系统的基础上，在床内不同高度设置多块气体布风板，将础上，在床内不同高度设置多块气体布风板，将床层分成多段区域，这就构成了多层流态化床床层分成多段区域，这就构成了多层流态化床 l 该床既可以保持原单层床的诸多优点该床既可以保持原单层床的诸多优点(如床层均温如床层均温 性、传热性性、传热性能优越等能优越等)l 在一定程度上抑制床内气体与颗粒的混合，改善气、固相的滞在一定程度上抑制床内气体与颗粒的混合，改善气、固相的滞留时间分布留时间分布l 可借助流化介质的再分布，使大气泡变小可借助流化介质的再分布，使大气泡变小(bin xio)，降低扩，降低扩散阻力，提高传质、传热速率。散阻力，提高传质、传热速率。优点优点(yudin)：第52页/共55页第五十三页，共55页。2023/2/7543快速快速(kui s)流态化流态化定义定义(dngy)：在普通的气在普通的气-固鼓泡或聚式流态化床的基础上，固鼓泡或聚式流态化床的基础上，将固体颗粒的给料粒度控制在比较小的范围将固体颗粒的给料粒度控制在比较小的范围适当提高气体介质的操作速度适当提高气体介质的操作速度将床的高径比增大将床的高径比增大介质夹带的固体颗粒量较大介质夹带的固体颗粒量较大 这就形成快速流态化。这就形成快速流态化。第53页/共55页第五十四页，共55页。2023/2/755特点：特点：用于快速流态化操作的固体颗粒一般粒度较细；平均粒径在用于快速流态化操作的固体颗粒一般粒度较细；平均粒径在 100um以下，以下，A类颗粒类颗粒操作气速较高，可达到颗粒自由操作气速较高，可达到颗粒自由(zyu)沉降速度沉降速度Ut的的515倍；倍；操作气速很高，固体的夹带量很大，然而由于颗粒返回床层的再循环量也很大、因而床层仍可保持较高的床密度；操作气速很高，固体的夹带量很大，然而由于颗粒返回床层的再循环量也很大、因而床层仍可保持较高的床密度；快速流态化床中不存在鼓泡床中的定形气泡，因为沿整个横截面床密度分布均匀，气相返混小或不返混，并且气快速流态化床中不存在鼓泡床中的定形气泡，因为沿整个横截面床密度分布均匀，气相返混小或不返混，并且气团接触良好，因此可严格控制反应时间，是快速加工过程中较理想的操作状态。团接触良好，因此可严格控制反应时间，是快速加工过程中较理想的操作状态。第54页/共55页第五十五页，共55页。