循环流化床的基本理论课件

1、循环流化床锅炉设备及系统7/31/2022第二章 循环流化床的基本理论第一节循环流化床中的基本概念 第二节流态化及其典型形态 第三节循环流化床的流体动力特性 第四节临界流化速度及床层阻力特性 7/31/2022循环流化床锅炉燃烧特点 特殊气固两相流动体系高速度、高浓度、高通量的固体物料流态化循环高强度的热量、质量和动量传递7/31/2022第一节循环流化床锅炉的燃料 一、循环流化床中的固体颗粒二、固体颗粒的物理特性 三、流化速度 四、颗粒终端速度 五、物料循环倍率 六、夹带和扬析 7/31/2022一、循环流化床中的固体颗粒1.床料（1）定义（2）成分燃煤灰渣石灰石粉沙子、铁矿石、石英砂（3）

2、静止床料层厚度350600mm7/31/2022一、循环流化床中的固体颗粒2.物料（1）定义（2）成分（3）循环物料（4）废料飞灰炉渣7/31/2022二、固体颗粒的物理特性1.堆积密度与颗粒密度d u0经过一定的分离高度后重新返回床层细颗粒utut，颗粒夹带量很大快速流化床甚至密相气力输送b. 结构特点：发生转相过程，稀相成连续相，浓相颗粒絮状聚集物成分散相7/31/20227/31/2022一、颗粒浓度分布1.各种流态化形态下的颗粒浓度分布（3）气固两相流局部流动不均a. 按颗粒运动速度分布划分：底部加速区（颗粒在气流曳力作用下垂直方向速度由零加速）和充分发展区（颗粒最终稳定速度）b. 任

3、一床层截面，运行风速升高或颗粒循环流率减小，颗粒截面平均速度增大 7/31/2022一、颗粒浓度分布1.各种流态化形态下的颗粒浓度分布（4）颗粒混返（固体物料内循环）a. 小颗粒随气流上升，部分碰撞下落，总趋势向上b. 大颗粒中心处上升，一定高度时在边壁处下落c. 床层各截面上，颗粒平均速度沿轴向增大直至趋于恒定（床层足够高）d. 若R一定，平均颗粒速度随u0增大而增大；若风速一定，R对颗粒平均速度影响较小7/31/2022一、颗粒浓度分布2.颗粒浓度的轴向分布（三种基本类型）（1）单调指数函数分布特征：随床层高度增加，轴向空隙率逐渐增大7/31/2022一、颗粒浓度分布2.颗粒浓度的轴向分布

4、（三种基本类型）（2）S型分布（典型形态）特征：床层底部为颗粒密相区，顶部为稀相区，浓稀相间存在拐点（受运行风速、R及整个循环回路存料量影响）7/31/2022一、颗粒浓度分布2.颗粒浓度的轴向分布（三种基本类型）（3）C型分布特征：出口处颗粒浓度轴向分布逆转，呈现上浓下稀趋势；远离出口的下方呈上稀下浓分布；全床整体沿轴向出现中间空隙大、两端空隙小的反C型分布原因：采用气垫直角弯头出口，对气固两相流产生较强约束效应气体由垂直运动急转成水平运动，颗粒在惯性作用下冲向气垫封头，受阻后折流向下，一部分被气流带出，另一部分沿床壁面向下，与向上颗粒碰撞后再与两相流融合7/31/2022一、颗粒浓度分布3

5、.颗粒浓度轴向分布的影响因素（1）运行风速 u0，指数型分布向S型分布转变，拐点位置，分布均匀稀相气力输送（2）循环物料量R R，颗粒颗粒间碰撞和相互作用颗粒上升速度床层下部颗粒浓度（3）颗粒物性（直径、密度） 颗粒直径或密度床层底部颗粒加速较慢，浓度较大，顶部受颗粒物性影响较小（4）床截面尺寸影响明显床层直径，边壁效应凸显，颗粒向上速度，颗粒浓度，沿轴向分布不均匀性（5）床体结构（入口、出口结构状态）a. 入口（蝶阀）：循环流率控制b. 出口弱约束（直接喷射式、45挡板短弯头式） 强约束（直角弯头出口），较大气速下影响显著 呈单调指数下降或反C型分布7/31/2022一、颗粒浓度分布4.颗粒

6、浓度的径向分布a. 壁面摩擦效应使床层中心区较大，壁面处较小b. 气速增加，床层截面平均固体颗粒浓度下降，径向变化变小7/31/2022二、压力分布1.床内P的轴向分布反映床内固体颗粒的滞留量及气固间动量交换（1）不同流态化形态轴向P分布与颗粒浓度轴向分布类似：床层底部压力梯度较大，上部区域较小（2）鼓泡床沿轴向存在明显的密相区和稀相区7/31/2022二、压力分布2.P（1）Ergun包含层流和湍流的床层P综合表达式（2）床层内任意两点间的P计算式：已知轴向颗粒浓度分布，即可知P沿床层的分布规律（3）相同Gs，P和u0成反比关系相同气速，Gs与床层P近似线性增加7/31/2022三、气体速度

7、分布1.气体速度的轴向分布（1）二次风的加入和床层截面变化的影响（2）固体颗粒浓度沿轴向变化，气体在颗粒间隙中的实际速度造成轴向不均2.气体速度的径向分布（1）有利于研究颗粒的横向运动、浓度径向分布和磨损（2）颗粒浓度和u0增大都造成气速径向分布不均（3）壁面对气流作用以及沿壁面下降的颗粒流作用，使得气体局部速度在径向上不均匀（超过轴向）（4）二次风加入形式及送入位置的影响7/31/2022第四节临界流化速度及床层阻力特性 一、临界流化速度1.umf定义（最小流化速度）床料从固定态转变为流化态时，按布风板通流面积计算的空气流速当床层P等于颗粒重量时所对应的流体速度（气体对固体颗粒产生的曳力等于

8、颗粒在气体中的浮重）结合Ergun公式推导出umf公式，反映了umf与颗粒和流体的物性以及流动状态间的定量关系2.确定umf的方法 理论计算试验测定（最好）7/31/2022一、临界流化速度3.影响umf的因素（较复杂）（1）固体颗粒的粒度和密度（umf随之增大）（2）流化气体的密度和黏度（3）浙江大学应用于层燃炉和流化床锅炉设计和计算公式4.临界流化风量（重要运行参数） 由于燃煤为宽筛分，大颗粒不易流化，为防止其沉积结渣，须保证料层均处于流化态，因此实际流化风速为umf为的23倍7/31/2022二、床层阻力特性1.定义：P-u0特性曲线流化气体通过料层的P与按床截面计算的冷态u0间关系7/31/2022二、床层阻力特性2.特性分析一 均匀颗粒组成的床层 气速低，固定床状态；u0增加，P正比例增加；u0达到一定值，P达到最大值（略高于相应床料重量）；继续增加u0，“解锁”，压降近似等于床料重量，此时u0即为umf；u0超过umf，出现膨胀或鼓泡现象，鼓泡床状态；继续增加u0，P几乎不变7/31/2022二、床层阻力特性3.特性分析二 宽筛分颗粒组成的床层 u0增加，细颗粒在大颗粒空隙间起润滑作用，促使大颗粒松动；床层整体尚未流