【正文】 的停留時(shí)間分布變寬。 利用流化態(tài)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的流化床，其獨(dú)特的傳熱過程，熾熱的顆粒在流化介質(zhì)的作用下不停的運(yùn)動(dòng)，從而不斷地與被加熱工件進(jìn)行碰撞，由于顆粒的熱容量比氣體高的多，使得顆粒與工件之間的傳熱又快又均勻，正是流化床具有的這種加熱均勻、傳熱系數(shù)大、加熱速度等特點(diǎn)使得其有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。還有一種傾斜布風(fēng)板它可以實(shí)現(xiàn)床內(nèi)顆粒的合理排放。 本課題主要設(shè)計(jì)流化床布風(fēng)板，主要設(shè)計(jì)內(nèi)容是流化床布風(fēng)板上風(fēng)帽的類型、風(fēng)貌的開孔率和小孔流速的選擇。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。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)。介紹了風(fēng)帽常用的類型和風(fēng)帽形式對(duì)流化床性能的影響。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。 流化床原理 流化床的特征 流化床的定義：使顆粒通過與氣體或液體的接觸而轉(zhuǎn)變成類 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)。 （ 7）由于顆粒的高熱容量及其返混，故能防止局部過熱或過冷，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。流化氣體通 過布風(fēng)板的風(fēng)帽進(jìn)入爐床，與所給床料混合。此時(shí)，對(duì)于單個(gè)顆粒來講，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)顆粒可在床層中自由運(yùn)動(dòng)；就整個(gè)床層而言，具有了許多類似流體的性質(zhì)。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 渡的過程中，加壓流化燃煤技術(shù)也處在工業(yè)化過程。 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)過程。 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)。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。 高效脫硫和低 NOx排放。 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)在電廠鍋爐、工業(yè)鍋爐、窯爐等領(lǐng)域加速發(fā)展的世紀(jì)。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。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)板直接開孔或在其上設(shè)風(fēng)帽，風(fēng)帽開有小孔，一次風(fēng)從小孔中吹出，在布風(fēng)板上開有排渣孔，下接排渣管。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)板壓降狀況常見的要求。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 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。 然而，隨著流化床的大型化，許多問題也同時(shí)產(chǎn)生，漏渣就是中之一。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)。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)。 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。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)帽特有的結(jié)構(gòu)布置還可有效防止物料漏入風(fēng)室。 (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。但氣流方向正對(duì)床層，易使床層形成溝流，小孔易于堵塞，停車時(shí)又易漏料。作為對(duì)于現(xiàn)有流化床的改造，其阻力如超過風(fēng)機(jī)的壓頭余量，將導(dǎo)致鍋爐帶不上負(fù)荷。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)說明書 14 性較好，流化性能較好，但存在著排渣不暢的問題 [3]。 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。相反，如果小孔風(fēng)速過于低的話，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。流體流動(dòng)帶給顆粒的曳力平衡了顆粒的重力，導(dǎo)致顆粒被懸浮，并且顆粒開始 進(jìn)入流化狀態(tài)，這個(gè)速度就是我們這里所要求的最小流化速度。若芯管側(cè)壁開有一排小孔，那么芯管小孔的開孔率相對(duì)較為有限，從而影響風(fēng)帽阻力系數(shù)的變化范圍；若芯管側(cè)壁開有三排 小孔，則風(fēng)帽結(jié)構(gòu)相對(duì)較為復(fù)雜，因此選擇在芯管側(cè)壁開有兩排小孔。對(duì)風(fēng)室的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足：有一定的強(qiáng)度和氣密性，在工作條件下不變形不漏風(fēng)；具有一定的容積并具有一定的穩(wěn)壓作用，消除進(jìn)口風(fēng)速對(duì)氣流速度分布不均勻性的影響；具有一定的導(dǎo)流作用，盡可能地避免形成死角與渦流區(qū)。 風(fēng)道是連接風(fēng)機(jī)與風(fēng)室所必需的部件。選擇冷渣管的直徑為 ld? 8mm，選擇的直徑太大會(huì)導(dǎo)致材料的浪費(fèi)，選擇的直徑太小會(huì)影響排渣管排渣不順暢。 2）對(duì)目前各類布風(fēng)板和風(fēng)帽做了分類敘述，對(duì)在流化床布風(fēng)板設(shè)計(jì)過程中所要考慮的參數(shù)選取，做 了比較詳盡的介紹。 在設(shè)計(jì)過程中，系里其他老師也給予了大量的指導(dǎo)和幫助，并對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容提出了寶貴的修改意見，在此表示深深的感謝。感謝那些在設(shè)計(jì)說明書完成過程中給予我?guī)椭c鼓勵(lì)同學(xué)。 3）對(duì)流化床布風(fēng)板設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的討論，其中小孔數(shù)、分布情況的確定，文中都給予了分析和計(jì)算。在這一點(diǎn)上，球型旋塞閥比普通旋塞閥優(yōu)越得多。這個(gè)壓降與布風(fēng)板的壓降不同，后者是為維持穩(wěn)定的流化狀態(tài)所必需的，而風(fēng)道壓降則完全是一種損失。這種風(fēng)室底部不是水平的，而是從風(fēng)室入口處逐漸向上傾斜，從而使風(fēng)室內(nèi)各點(diǎn)的水平速度大致相同。 通過以上所取的風(fēng)帽個(gè)數(shù)可以求得實(shí)際布風(fēng)板的氣體流量為： vfq nvA? 6 3 348 32 85 10 1 10 /ms??? ? ? ? ? ? 此時(shí)的操作實(shí)際的速度是 u = /ms。 已知設(shè)計(jì)的操作速度是 /v m s? ，從而可以求出雷諾數(shù) Re 。 vbq uA? ， 24b dA ?? 由已知 u =～ /ms， 1d =40mm ， 24b dA ??= 404? =1256 2mm 得 vbq uA? =u 24d? =（ 0。 這里根據(jù)已知的條件來確定通 過風(fēng)帽小孔的流體速度，也就是通常所說的速度v 。瑞典 Gotaverken Energy System 公司于 1988 年申請(qǐng)了蘑菇型風(fēng)帽專利 [13]，國(guó)內(nèi)也有相關(guān)的蘑菇型風(fēng)帽專利 [1416]，本設(shè)計(jì)的小風(fēng)帽結(jié)構(gòu)如上圖 32，由于風(fēng)帽一般都直接浸埋在高溫的床料里，因此風(fēng)帽采用需要耐熱的鑄鐵。風(fēng)帽的磨損不完全是風(fēng)帽材質(zhì)決定，風(fēng)帽附近的氣固流動(dòng)狀態(tài)也起著決定性作用。該鋼不用熱處理項(xiàng)，冷加工是唯一的強(qiáng)化手段，它的焊接性良好，可以采用各種焊接手段進(jìn)行焊接。否則布風(fēng)板的自由膨脹就會(huì)受到一定程度的限制，甚至完全不膨脹。 (4)定向風(fēng)帽。 S 形風(fēng)帽是對(duì)密孔板形布風(fēng)裝置的改進(jìn)， S 形風(fēng)帽的小彎管代替了內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 小直孔或錐形孔，增大了布風(fēng)板阻力，提高了布風(fēng)均勻性 ； 同時(shí)，也避免了細(xì)顆粒漏入風(fēng)室，如上圖 d 所示。風(fēng)帽的作用是使得進(jìn)風(fēng)產(chǎn)生第二次分流并使氣流改向，同時(shí)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及產(chǎn)生阻力，從而維持床層流化穩(wěn)定。布風(fēng)板同時(shí)起到支承床料的作用。 布風(fēng)板的類型 布風(fēng)從廣義上講可以被分成三類： ① 多孔板和直孔形：這種類型的布風(fēng)板一般在柵格板上開直孔或用燒結(jié)板。漏渣現(xiàn)象不僅與布風(fēng)板上的風(fēng)帽結(jié)構(gòu)有關(guān)，同時(shí)也與整個(gè)布板上風(fēng)帽的布置方式有關(guān)。風(fēng)帽式布風(fēng)裝置是由風(fēng)室、花板、風(fēng)帽和隔熱層組成的，通常把花板和風(fēng)帽合稱為布風(fēng)板。 目前的常規(guī)水平布置布風(fēng)板式的流化床爐，如果只考慮在布風(fēng)板上開大口徑的排渣孔，將會(huì)導(dǎo)致局部流化質(zhì)量惡化直接 導(dǎo)致 出現(xiàn)結(jié)焦，甚至擴(kuò)大到整個(gè)床面的危險(xiǎn)，同時(shí)對(duì)灰渣的冷卻、床料的分選回送系統(tǒng)造成很大的壓力。 布風(fēng)板也又名為氣體分布器，它的主要作用是將流化氣體均勻地分布在整個(gè)截面上。容器內(nèi)盛有合適顆粒度、密度的固體顆粒，在經(jīng)分布裝置通入氣體介質(zhì)，這就可以實(shí)現(xiàn)氣體介質(zhì)與固體的彼此擾動(dòng)、混合、上下左右的劇烈運(yùn)動(dòng)，成為流態(tài)化床。非機(jī)械閥、布風(fēng)板和氣固分離器是流化床的三大主要部件，是流化床必備的部件，高溫顆粒連續(xù)地在這些部分中流動(dòng)，因此對(duì)這三大部件的研究設(shè)計(jì)應(yīng)該引起足夠的重視。 2CO 總排放量 的 85%，年排放量?jī)H次于美國(guó)，占居世界第二位。南方劣質(zhì)煤居多。但其大型化以后也隨即帶來了不少急待解決的難題。都是在技術(shù)上有競(jìng)爭(zhēng)能力的工業(yè)過程。 催化裂化流化床反應(yīng)器是工業(yè)最早的流態(tài)化反應(yīng) 再生系統(tǒng)，近年來技術(shù)不斷完善， 20世紀(jì) 60年代開發(fā)成功的提升管反應(yīng)器把流態(tài)化技術(shù)的應(yīng)用推到一個(gè)新的技術(shù)高度。 固體顆粒原本沒有流動(dòng)性，但若采取某種措施，使作用在固體顆粒上的重力和氣流的曳力相互平衡，從而使顆粒也能像流體一樣呈現(xiàn)流動(dòng)狀態(tài)。床料在床層上強(qiáng)烈混合，從而進(jìn)行劇烈的擾動(dòng)和傳熱過程。如為多孔性顆粒則因顆粒 小，微孔短，孔內(nèi)擴(kuò)散較易，因而內(nèi)表面的利用率很高。目前每個(gè)小時(shí)運(yùn)輸量在百噸以上的裝置亦非罕見。 風(fēng) 帽也是本文主要設(shè)計(jì)的部件之一，它的作用是增加氣流速度以及均勻布風(fēng)，最主要的作用就是風(fēng)帽產(chǎn)生的阻力能夠使流化床穩(wěn)定運(yùn)行。 布風(fēng)裝置是流化床的主要部件，布風(fēng)板工作性能直接影響流化床的設(shè)計(jì)、顆粒混合、流動(dòng)和化學(xué)反應(yīng)過程，以及設(shè)備的安全運(yùn)行。 本設(shè)計(jì)的目的是通過 小型流化床反 應(yīng)器布風(fēng)板的設(shè)計(jì)， 領(lǐng)會(huì)流態(tài)化和流化床的基本知識(shí)，掌握試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)方法。因此，合理、均勻的布風(fēng)是保證流化床正常流化、穩(wěn)定安全運(yùn)行的關(guān)鍵。 air caps內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)