【正文】 air distribution is necessary to ensure the normal operation of fluidized bed. it will affect overall operation of fluidization bed whether air distribution is unreasonable, even fluidized bed stability can not be sustained. Therefore, reasonable and uniform air distribution is important to guarantee the normal flow and stable and secure operation of fluidized bed. This design is mainly for air distribution of a small fluidized bed reactor, and were introduced a preliminary presentation for fluidized bed principle and industrial applications. Air distributor belongs to important ponent in fluidized bed. This unit is consists of wind room, air distributor and air caps. This design choices ordinary flat air distributor and mushroomtype air caps. Calculating is necessary for the design. The purpose of this design catches the basic knowledge of fluidization and fluidized bed, and masters the method of the test equipment design through the fluidized bed reactor design of air distributor. Key words: fluidized bed。流化床布風(fēng)板是流化床中的重要部件之一，主要是由風(fēng)室、布風(fēng)板和風(fēng)帽構(gòu)成的流化床單元。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 摘 要 布風(fēng)系統(tǒng)是流化床中的核心系統(tǒng)之一，布風(fēng)的均勻性是保證整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的支柱，不合理的布風(fēng)會(huì)影響流化床整體的運(yùn)行，甚至根本不能實(shí)現(xiàn)流化床穩(wěn)定運(yùn)行。本文選擇普通的平板型風(fēng)帽布風(fēng)板和蘑菇型風(fēng)帽進(jìn)行設(shè)計(jì)。 air distributor。介紹了風(fēng)帽常用的類(lèi)型和風(fēng)帽形式對(duì)流化床性能的影響。因此合理 的設(shè)計(jì)布風(fēng)板裝置應(yīng)該是保證床內(nèi)床料濃度的均勻分布、顆粒的排放以及防止漏渣問(wèn)題的關(guān)鍵。但是目前對(duì)傾斜布風(fēng)板工作特性的研究相對(duì)較少，其傾斜角度對(duì)床內(nèi)顆粒流態(tài)特性的影響還不是十分清楚。根據(jù)已給出的流化流速 ～，從而了解有關(guān)流化床穩(wěn)定運(yùn)行的一系列的影響因素，能夠更好的掌握流化床的動(dòng)態(tài)特性和流化床在應(yīng)用中需要注意的一些問(wèn)題。 流化床原理 流化床的特征 流化床的定義：使顆粒通過(guò)與氣體或液體的接觸而轉(zhuǎn)變成類(lèi) 似流體的一種運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)顆粒處于流態(tài)化狀態(tài)時(shí)，作用在固體顆粒上的重力與氣體的曳力相互平衡，此時(shí)顆粒處于一種擬懸浮狀態(tài)，從而使流 化 床具有類(lèi)似于流體的性質(zhì)，因此流化床主要有以下幾點(diǎn)特性 [1]： （ 1）能使固體顆粒在裝置內(nèi)像液體般自由流動(dòng)。 （ 3）在氣泡的作用下流化床中的顆粒亦四而八方運(yùn)動(dòng)，類(lèi)似于攪拌狀態(tài)，這就使得床層內(nèi)溫度除 了 近床壁處外，基本均勻。 （ 7）由于顆粒的高熱容量及其返混，故能防止局部過(guò)熱或過(guò)冷，因此在爆炸范圍內(nèi)的氣體組成下操作或燃燒低熱值的物料就成為可能，且操作較穩(wěn)定。 （ 10）由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，故能勝任苛刻的反應(yīng)條件。流化氣體通 過(guò)布風(fēng)板的風(fēng)帽進(jìn)入爐床，與所給床料混合。流態(tài)化根據(jù)流化介質(zhì)和它們 各自 的性質(zhì)又可以分為散式流態(tài)化和聚式流態(tài)化 [2]。此時(shí)，對(duì)于單個(gè)顆粒來(lái)講，它不再依靠與其他鄰近顆粒的接觸而維持它的空間位置，相反地，在失去了以前的機(jī)械支撐后，每個(gè)顆?？稍诖矊又凶杂蛇\(yùn)動(dòng)；就整個(gè)床層而言，具有了許多類(lèi)似流體的性質(zhì)。 流化床的工業(yè)應(yīng)用 下面是流化床在工業(yè)上的一些應(yīng)用 [3]： 流化狀態(tài)下的固體顆粒具有液體的特性，可應(yīng)用于顆粒的管道運(yùn)輸，并已在水泥、糧食、純堿、樹(shù)脂等的輸送過(guò)程中被廣泛的采用。目前技術(shù)進(jìn)一步處于鼓泡流化床鍋爐向新型、高效、清潔的循環(huán)流化床鍋爐過(guò) 渡的過(guò)程中，加壓流化燃煤技術(shù)也處在工業(yè)化過(guò)程。此外，如石腦油氣相臨氫重整，處理重油的流化焦化，砂子爐裂解和以多產(chǎn)烯烴為目的的催化裂化技術(shù)都是流態(tài)化過(guò)程的典型應(yīng)用。 隨著生化技術(shù)向工業(yè)應(yīng)用的發(fā)展，流態(tài)化反應(yīng)裝置在這一領(lǐng)域也得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，如植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、單細(xì)胞蛋白的生產(chǎn)、發(fā)酵技術(shù)、生化法有機(jī)廢水的處理、都是很有發(fā)展前景的工業(yè)過(guò)程。英國(guó)是流化床在工業(yè)上應(yīng)用 的 前列的國(guó)家，相繼美國(guó)也開(kāi)始注重流化床在工業(yè)上的應(yīng)用，現(xiàn)在我國(guó)流化床的工業(yè)應(yīng)用也邁進(jìn)了一大步。 鍋爐是火力發(fā)電的三大主要設(shè)備之一，流化床鍋爐相比較其它方式的鍋爐而言，流化床鍋爐有著自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。 流化床燃燒的優(yōu)點(diǎn)我們總結(jié)如下幾點(diǎn) [4]。發(fā)展先進(jìn)的流化床燃燒鍋爐對(duì)于節(jié)約煤炭資源有重要作用。原煤入選率將不斷提高，細(xì)煤泥越來(lái)越多。 高效脫硫和低 NOx排放。發(fā)展我們稱(chēng)之為綠色能源的流化床燃燒技術(shù)，對(duì)于生態(tài)保護(hù)無(wú)疑有著重要的作用。 綜上所述：流化床技術(shù)是一種清潔燃燒技術(shù)、綠色燃燒技術(shù)；流化床燃燒設(shè)備是一種綠色節(jié)能的設(shè)備；這個(gè)世紀(jì)將是流化床鍋爐燃燒技術(shù)在電廠(chǎng)鍋爐、工業(yè)鍋爐、窯爐等領(lǐng)域加速發(fā)展的世紀(jì)。研究了布風(fēng)板上風(fēng)帽小孔流速的選取對(duì)流化床的工況的影響，怎 樣 取風(fēng)帽的風(fēng)速才能使得流化床運(yùn)行在最佳的狀態(tài)。如果僅從形成正常的流態(tài)化狀態(tài)考慮，那么最簡(jiǎn)單的流化床由以下兩部分構(gòu)成。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 7 布風(fēng)裝置 布風(fēng)裝置是流化床的重要組成部分。傳統(tǒng)的流化床爐的布風(fēng)方式是采用直孔型或風(fēng)帽式布風(fēng)板，這種布風(fēng)流化床是在水 平的布風(fēng)板直接開(kāi)孔或在其上設(shè)風(fēng)帽，風(fēng)帽開(kāi)有小孔，一次風(fēng)從小孔中吹出，在布風(fēng)板上開(kāi)有排渣孔，下接排渣管。在許多情況下，氣體布風(fēng)板還起到支撐流化顆粒的作用。布風(fēng) 裝置壓降大于整個(gè)床層壓降的 10%～ 30%是對(duì)布風(fēng)板壓降狀況常見(jiàn)的要求。傾斜式布風(fēng)板流化床便是針對(duì)以上困難提出的，它是由爐體、排渣、除塵、煙氣處理系統(tǒng)組成。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 第二章 布風(fēng)系統(tǒng) 布風(fēng)板基本組成 布風(fēng)板 是 位于流化床底部的一次風(fēng)布風(fēng)裝置 ， 對(duì)于流化床的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要的意義。 一般情況下，對(duì)布風(fēng)裝置的設(shè)計(jì)要求是 [7]： ，避免在布風(fēng)板上面形成停滯區(qū)。 然而，隨著流化床的大型化，許多問(wèn)題也同時(shí)產(chǎn)生，漏渣就是中之一。漏渣不僅造成流化床鍋爐內(nèi)床料的損失，而容易造成風(fēng)室壁面的磨損，嚴(yán)重時(shí)，風(fēng)室被漏渣填滿(mǎn)迫使流化床停運(yùn)。關(guān)于當(dāng)前風(fēng)帽及布風(fēng)板的實(shí)際應(yīng)用和研究進(jìn)展，國(guó)內(nèi)外己有大量文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)。 ③ 布風(fēng)管式：布有小孔的布風(fēng)管直接插入床層，這樣就不需要布風(fēng)板和風(fēng)箱。具體地講，當(dāng)布風(fēng)板下面的氣流靜壓分布不均勻時(shí)，具有一定阻力的布風(fēng)板產(chǎn)生一個(gè)均壓作用，使流過(guò)布風(fēng)板的氣流速度處處 相等，從而在爐內(nèi)產(chǎn)生均勻的流化狀態(tài)；當(dāng)爐內(nèi)流化著的床料隨機(jī)性地出現(xiàn)氣固流動(dòng)不穩(wěn)時(shí)，布風(fēng)板能依靠自身的阻力，及時(shí)消除爐內(nèi)不穩(wěn)定流化狀態(tài)。 布風(fēng)板的阻力特性是布風(fēng)板性能的核心。 風(fēng)帽 如前所述，目前在我國(guó)流化床中廣泛使用風(fēng)帽式布風(fēng)板。風(fēng)帽是流化床的重要部件，是爐內(nèi)高溫高磨損下的易損部件，風(fēng)帽的質(zhì)量直接影響的流化工況和燃燒的穩(wěn)定性，是流化床安全運(yùn)行的保證。該風(fēng)帽結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造、阻力設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但是布 置數(shù)量比較多，主要用于 200 t/h 及以下容量的流化床鍋爐，如上圖 a 所示。鐘罩式風(fēng)帽是蘑菇形風(fēng)帽的變形，該風(fēng)帽由內(nèi)管和外罩兩 部分組成，如圖 e 所示。鐘罩式風(fēng)帽特有的結(jié)構(gòu)布置還可有效防止物料漏入風(fēng)室。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 第三章 小型流化床布風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 流化床布風(fēng)系統(tǒng) 布風(fēng)板設(shè)計(jì)要點(diǎn) 在流化床的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)布風(fēng)板主要要求有以下幾點(diǎn) [10]： (1).采取布風(fēng)均勻等措施，在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)保證 均勻和穩(wěn)定的流化以及使得布風(fēng)板上的死區(qū)最小。 (5).具有足夠的強(qiáng)度和剛度，能支撐本身和床料的重量，壓火時(shí)防止風(fēng)板受熱變形，風(fēng)帽不燒損，并考慮到檢修清理方便。 流化床布風(fēng)裝置主要由布風(fēng)板、風(fēng)室和冷渣管組成。但氣流方向正對(duì)床層，易使床層形成溝流，小孔易于堵塞，停車(chē)時(shí)又易漏料。 圖 31 布風(fēng)板類(lèi)型 風(fēng)帽類(lèi)型的選擇 風(fēng)帽式布風(fēng)裝置由風(fēng)箱、多孔板 (也稱(chēng)花板 )、風(fēng)帽和隔熱層組成，一般來(lái)說(shuō)，風(fēng)帽上小孔的面積之和遠(yuǎn)小于布風(fēng)板的面積，通過(guò)風(fēng)帽上的小孔的氣流速度很大，高速氣流進(jìn)入床層的底部，對(duì)床層顆粒產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動(dòng)，并在風(fēng)帽周?chē)纬蓺饬鲏|層，氣固質(zhì)量交換強(qiáng)烈，這對(duì)于均勻床層和提高流化質(zhì)量都是非常重要的。作為對(duì)于現(xiàn)有流化床的改造，其阻力如超過(guò)風(fēng)機(jī)的壓頭余量，將導(dǎo)致鍋爐帶不上負(fù)荷。 在上一章節(jié)的介紹 中 ， 了解到 蘑菇形風(fēng)帽在我國(guó)大量使用。這種風(fēng)帽阻力較小，氣流的分布均勻內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 性較好，流化性能較好，但存在著排渣不暢的問(wèn)題 [3]。 風(fēng)帽小孔流速的選取 已知石英砂 粒徑分布 見(jiàn)表 31。 在之前人們大量的實(shí)驗(yàn)表明 ，對(duì)顆粒度為 0～ 10mm的燃料，一般取小孔風(fēng)速為 35～ 40m/s；而對(duì)于顆粒度為 0～ 8mm的燃料，一般取小孔風(fēng)速 30～ 35m/s是可行的。在這里已經(jīng)知道床料石英砂的平均粒徑為 pd ? ， 從以上的顆?？芍窃?0～ 8mm 的燃料，一般取小孔風(fēng)速為 30～ 35m/s。相反，如果小孔風(fēng)速過(guò)于低的話(huà)，可能造成低負(fù)荷時(shí)無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行而結(jié)渣甚至是滅火，這里選擇 v =32 /ms，因此考慮風(fēng)帽阻力不會(huì)太大，而使得床內(nèi)的流化特性比較穩(wěn)定。 0） ? 2 633 .1 4 4 0 1 0 /4 ms?? ? =(～ )? 3310 /ms? 已知 v =32 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