【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ① 氣體分布裝置（一般是氣 固流化床）； ② 床內(nèi)構(gòu)件，例如擋板、換熱器、攪動(dòng)機(jī)械等； ③ 氣 固分離裝置，可以設(shè)置在床內(nèi)或者是床出口以外，使固體物料重新回到床內(nèi)。 ④ 進(jìn)料及排料裝置 如果要維持流態(tài)化操作的正常進(jìn)行，還需要?jiǎng)恿υO(shè)備、完整的床層空間器或容器、床內(nèi)加入一定量及一定顆粒范圍、粒度形狀的固體顆粒物以及測(cè)控儀表等。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。 床體 床體即盛放固體物料的空間， 也就是所謂的 “床 ”。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。在燃燒技術(shù)中，床就是指鍋爐燃燒室，也 即 爐子。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 布風(fēng)裝置 布風(fēng)裝置是流化床的重要組成部分。在上面我了解到布風(fēng)板的基本作用是將流化空氣均勻地分布到床層 的 整個(gè)截面。其設(shè)計(jì)得是否合理，直接影響到床體的性能與出力。設(shè)計(jì)不佳的布風(fēng)裝置可能導(dǎo)致流化床的流化質(zhì)量差、結(jié)渣、磨損嚴(yán)重等。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。在運(yùn)行過程中爐渣定期的從排渣管排出。 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。它一般位于床層的底部。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)板的型式有多種多樣，比如多孔板式、微孔板式、多管式、泡罩式、浮閥式、多層板式等等。許多文獻(xiàn)中都有關(guān)于具體形式的詳細(xì)介紹，在 這 我們只是稍稍的了解一下。一般來說，布風(fēng)板需要有足夠的壓降才能夠保證氣體床 在 層截面上的均勻分布。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。但在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中，因?yàn)榇矊虞^高，為了減少壓頭損失，布風(fēng)板的壓降有時(shí)設(shè)計(jì)在全床壓降的 5%左右 [3]。 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。即使在設(shè)計(jì)流化床時(shí)，采用均勻布風(fēng)，但有時(shí)候 用于垃圾的焚燒，由于 垃圾物性的不均勻性，也很難保證均勻和穩(wěn)定的流化，因此，為了促進(jìn)垃圾在床內(nèi)的均勻分布 ，穩(wěn)定爐內(nèi)的流場(chǎng)，合理的設(shè)計(jì)布風(fēng)方式就顯得非常重要。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。爐體底部是 “V”字型布風(fēng)板 [6]，在布風(fēng)板上設(shè)有風(fēng)帽，風(fēng)帽頂部四周開設(shè)小孔，運(yùn)行時(shí)，一次風(fēng)從小孔中流出。由于采用 “V”字型布風(fēng)板，大塊、不易燃燒的物料，由于重力作用，很快沉積在布風(fēng)板上，實(shí)現(xiàn)大塊物料的快速排除，穩(wěn)定爐內(nèi)工況。 但是本設(shè)計(jì)針對(duì)的是一個(gè)小型的實(shí)驗(yàn)室布風(fēng)板的，所以 V 字型的布風(fēng)板在這里有點(diǎn)兒復(fù)雜，在此選擇一個(gè)結(jié)構(gòu)易于加工 而且滿足要求 的布風(fēng)板是 本設(shè)計(jì) 的宗旨，選擇水平布 置的風(fēng)帽式布風(fēng)板，選此布風(fēng)板的原因在此不再贅述， 第三 章節(jié)會(huì)詳細(xì)介紹。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。目前在我國(guó)流化床使用最廣泛的是風(fēng)帽式布風(fēng)裝置。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。圖 21示出了典型的風(fēng)帽式布風(fēng)裝置結(jié)構(gòu)。 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)。 動(dòng)和混合，要求風(fēng)帽小孔出口流具有較大的動(dòng)能。 圖 21 典型的風(fēng)帽式布風(fēng)裝置 ，但又需要一定的阻力。 ，能支承本身和床料的重量，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。 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。漏渣指的是爐膛內(nèi)部布風(fēng)板上的床料通過布風(fēng)板漏進(jìn)風(fēng)室，造成風(fēng)室內(nèi)部堆積床料。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)。隨流化床的爐膛布風(fēng)板面積的不斷增 大，保證床料均勻流化的難度越來越大，漏渣的可能性也越來越大。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)室被漏渣填滿迫使流化床停運(yùn)。為了避免布風(fēng)不均勻和漏渣現(xiàn)象，通常采用阻力較高的風(fēng)帽，而在流化床實(shí)際運(yùn)行中，又不能一味采用高阻力的風(fēng)帽，如果風(fēng)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 帽阻力過大，將增加煙風(fēng)系統(tǒng)的阻力，進(jìn)而增加流化床鍋爐運(yùn)行的風(fēng)機(jī)電耗，影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。 因此，在流化床大型化發(fā)展、床 體 面積相應(yīng)增大的情況下，如何經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)均勻布風(fēng)、保證床料的均勻流化并避免漏渣等現(xiàn)象，是布風(fēng)裝置設(shè)計(jì)中需解決的首要問題。風(fēng)帽及布風(fēng) 板是布風(fēng)裝置中最為關(guān)鍵的部分，優(yōu)化風(fēng)帽及布風(fēng)板設(shè)計(jì)對(duì)于流化床鍋爐的正常安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有很重要的意義。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)。 布風(fēng)板 布風(fēng)板是流化床的一個(gè)重要的部件，床料在其上進(jìn)行流化，流化氣體需要通過布風(fēng)裝置才能使得流化床的運(yùn)行得以進(jìn)行，所以它決定著流化床運(yùn)行質(zhì)量的好壞。 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。 ② 風(fēng)帽形或噴嘴型：空氣首先進(jìn)入噴嘴，然后通過水平或垂直向下的小孔， 使其分散進(jìn)入床層。 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。 除了以上的幾種類型外，有幾家公司成功地采用了其他形式噴嘴的布風(fēng)裝置。例如帕埃爾迫伐公司采用的彎管型的噴嘴，該類型的布風(fēng)裝置具有防止固體顆粒落入風(fēng)室和易于清理的優(yōu)點(diǎn)。 布風(fēng)板的作用 布風(fēng)板的主要作用是：依靠布風(fēng)板自身阻力，使布風(fēng)板上下兩側(cè)氣流分布均勻，使流化空氣均勻地流入爐內(nèi)并在爐內(nèi)產(chǎn)生均勻的流化狀態(tài)。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)。即當(dāng)爐內(nèi)某處出現(xiàn)溝流時(shí)，由于溝流處的流動(dòng)阻力很小，大量的氣流會(huì)從溝流處短路穿過床層，若布風(fēng)板具有一定的阻力，則會(huì)隨氣流增大，溝流處布風(fēng)板阻力急劇上升，從而阻止更多氣流從溝流處短路并最終導(dǎo)致溝流現(xiàn)象消失。布風(fēng)板同時(shí)起到支承床料的作用。尤其是當(dāng)正常運(yùn)行的流化床送風(fēng)機(jī)突然跳閘時(shí)， 這時(shí) 布風(fēng)板的床料可達(dá)近百噸之重，因此布風(fēng)板必須要有一定的強(qiáng)度。 布風(fēng)板的阻力特性是布風(fēng)板性能的核心。布風(fēng) 板阻力特性的與風(fēng)帽阻力特性的研內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 究方法類似，都是首先進(jìn)行布風(fēng)板阻力特性冷態(tài)實(shí)驗(yàn)，之后通過相似理論由冷態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推導(dǎo)熱態(tài)工況下布風(fēng)板的阻力特性。研究布風(fēng)板阻力特性時(shí)，需要在風(fēng)帽的阻力特性的基礎(chǔ)上，考慮布風(fēng)板上的風(fēng)帽布置，包括風(fēng)帽數(shù)量、風(fēng)帽的布置方式等因素。由于我們的條件有限在此就不對(duì)布風(fēng)板的阻力特性進(jìn)行詳細(xì)的討論。 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。而風(fēng)帽作為布風(fēng)板上最重要的部分，其結(jié)構(gòu)、尺寸以及在布風(fēng)板上的布置方式等，直接影響到流化床的運(yùn)行情況 。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。 要考察一種類型的風(fēng)帽是否能夠更好的應(yīng)用于流化床，就應(yīng)該從阻力特性、防漏渣性能等幾方面考慮。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。風(fēng)帽類型如圖 22 所 示 [8]。 圖 22 常見風(fēng)帽的示意圖 [8] 如下為幾種典型的風(fēng)帽以及它們各自的優(yōu)缺點(diǎn) [9]： (1)蘑菇形風(fēng)帽。蘑菇形風(fēng)帽在我國(guó)大量使用。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。 (2)S 形風(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。 (3)大直徑鐘罩式風(fēng)帽。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。通過合理設(shè)計(jì)外罩開孔尺寸及數(shù)量，控制好風(fēng)帽出口速度，可降低風(fēng)帽的磨損情況。另外，罩體水平方向開孔且孔徑較大，不易被顆粒堵塞。風(fēng)帽采 用耐熱鋼精鑄而成，使用壽命長(zhǎng)；同時(shí)，風(fēng)帽數(shù)量少，相對(duì)來說易于檢修。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。鐘罩式風(fēng)帽已經(jīng)出現(xiàn)了很多變形 ，如逆流式、內(nèi)嵌式（上圖 f 所示）等 。 (4)定向風(fēng)帽。定向風(fēng)帽在爐底形成的氣流流向可以將粗顆粒床料吹向排渣口，有利于渣的定向流動(dòng)，能盡快將帶有石塊或其他雜質(zhì)的床料排出；定向風(fēng)帽的口徑較大，出口向下傾斜，不易堵渣。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 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。 (2).空氣通過布風(fēng)板的阻力損失不能太大，但又需要一定的阻力；給布風(fēng)板打耐磨材料以使床料磨損最小。 (3).保證各方面的密封良好，以使固體顆粒落入風(fēng)箱的量最少。 (4).能使布風(fēng)板上的床料與空氣產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動(dòng)和混合，要求風(fēng)帽小孔出口氣流具有較大的動(dòng)能。 (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。 這里設(shè)計(jì)的流化床裝置一般都是在高溫條件下運(yùn)行