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流化床锅炉的流态化特性
2010/10/20 11:10:17 来源:51网络采购 点击:404次
内容摘要:流化床锅炉的流态化特性
当气体连续向上流过堆积有固体颗粒的床层时,如流速较低,固体颗粒静止不动,床层高度保持不变,则这种流动状态称为固定床状态。随着气速增加,固体颗粒逐渐被上升气流悬浮起来,床层的空隙率增大,床层高度也随之升高。此时床层能呈现类似于流体的特性.例如床层上表面能保持基本水平,较轻的大物体能悬浮在床层表面,床层内的颗粒能从容器底部侧壁孔口喷出等现象。这种现象称为固体颗粒的流态化,这样的床层称为流化床。根据上升气速的不同,流化床具有不同的流态化状态,主要有鼓泡床状态、腾涌床状态、湍流床状态、快速床状态和最后达到的气力输送状态。
 流态化的不同状是以不同流化速度(指床层中的空截面流速)下的床层阻力特性为特征的, 如图8-85所示。当床层中的空截面流速(流化速度)>临界流化速度时,
床层膨胀,空隙率增加,所以单位床层高度的压降总是随气流速度增大呈下降趋势。

(1)鼓泡床状态  流化速度床层膨胀,床面高度和空隙率都明显增大。床内颗粒运动已不限于局部地区,而在整个床内循环翻腾,床内形成由气泡相(含颗粒很少)和
乳化相(充满颗粒的密柑)组成的两相状态。此时,有明显的床层分界面,但界面有波动。一般,保证鼓泡床内良好流化状态的流化速度约为的3.5~4.5倍,床层高度与静止料层高度之比(又称膨胀比)约为2。
(2)腾涌床状态   这是一种不正常的流态化状态,应该避免。其特征在于气沟聚合长大,甚至占据床层中的整个截面而形成大气泡层,像活塞一样,把颗粒推到床层表面上。到某一位置时,由于压力下降,气泡层破裂崩溃,这样循环重复,造成床面波动起伏十分剧烈,床层压降极不稳定。 一般在床径小、床层厚的鼓泡球中,当流化速度增加时容易出现腾涌状态。
 (3 )湍流床状态  当流化速度增大到足够高时,腾涌状态结束,床层压力波动减小并趋于比较平稳,流化床进入湍流床状态。其主要特征在于,床层中气泡相的尺寸不再随气速的增加而聚合长大,只是不断增多气泡的数量和分布密度。床层界面模糊,炉内形成上部颗粒浓度小的稀相区和下部颗粒浓度大的密相区。湍流床和鼓泡床状态下,其流化速度都处在临界流化速度和颗粒带出速度的范围内。
(4)快速床状态   当流化速度>颗粒带出速度后,大量颗粒被带出燃烧室,并随着气流速度的增加,颗粒带出量增大,可以说颗粒和气流全部充满了整个炉膛空间。流化床中已不存在定形的气泡相,只是部分颗粒均匀地分布在气流中形成稀的连续相,其余颗粒呈絮团状悬浮在连续的稀相中。炉膛上部和下部的颗粒浓度差别显著减少(见图8-86)。上部为浓度均匀的稀相区,服从气力输送规律。下部为密相区,中心部分为气固两相垂直向上流动,四周环形区为气固向下反流(见图8-87),其交界处的。最大颗粒浓度区发生在之间,床内颗粒内循环高。中心区与环流区颗粒交换和卷吸作用导致气固相之间的相对速度达到最大(见图8-88)。为维持快速床状态,必须把带出颗粒收集起来,再送回快速床内循环运动,这就是循环流化床。在循环流化床锅炉中,把单位时间内循环颗粒的质量与燃料消耗量的比值称为循环倍率。这是循环床锅炉的一个非常重要的特征参数。




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