【正文】 于顆粒度為 0～ 8mm的燃料，一般取小孔風速 30～ 35m/s是可行的。但是風帽小孔的風速太大的話，風帽阻力就會增加，所需的風機壓頭增大，將要增加電能的消耗。 風帽小孔流速的選取 已知石英砂 粒徑分布 見表 31。瑞典 Gotaverken Energy System 公司于 1988 年申請了蘑菇型風帽專利 [13]，國內(nèi)也有相關(guān)的蘑菇型風帽專利 [1416]，本設(shè)計的小風帽結(jié)構(gòu)如上圖 32，由于風帽一般都直接浸埋在高溫的床料里，因此風帽采用需要耐熱的鑄鐵。這種風帽阻力較小，氣流的分布均勻內(nèi)蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計說明書 14 性較好，流化性能較好，但存在著排渣不暢的問題 [3]?？梢砸慌呕螂p排均勻布置，小孔中心線成水平，也可向下傾斜 15 度，以利于風帽間粗顆粒床料的擾動。 在上一章節(jié)的介紹 中 ， 了解到 蘑菇形風帽在我國大量使用。風帽的磨損不完全是風帽材質(zhì)決定，風帽附近的氣固流動狀態(tài)也起著決定性作用。作為對于現(xiàn)有流化床的改造，其阻力如超過風機的壓頭余量，將導(dǎo)致鍋爐帶不上負荷。 流化不均將加劇局部漏渣、增加床層局部 結(jié)焦的危險、 升高局部上升流速加大床料量， 加重分離器分離壓力與回料器負擔。 圖 31 布風板類型 風帽類型的選擇 風帽式布風裝置由風箱、多孔板 (也稱花板 )、風帽和隔熱層組成，一般來說，風帽上小孔的面積之和遠小于布風板的面積，通過風帽上的小孔的氣流速度很大，高速氣流進入床層的底部，對床層顆粒產(chǎn)生強烈的擾動，并在風帽周圍形成氣流墊層，氣固質(zhì)量交換強烈，這對于均勻床層和提高流化質(zhì)量都是非常重要的。該鋼不用熱處理項，冷加工是唯一的強化手段，它的焊接性良好，可以采用各種焊接手段進行焊接。但氣流方向正對床層，易使床層形成溝流，小孔易于堵塞，停車時又易漏料。 布風板的選擇 這里設(shè)計的是小型的實驗室流化床布風板，所以只需采用平板型的布風板就可以滿足實驗要求，在其上開孔安裝風帽或者噴嘴的布風裝置即可，如圖 31。 流化床布風裝置主要由布風板、風室和冷渣管組成。否則布風板的自由膨脹就會受到一定程度的限制，甚至完全不膨脹。 (5).具有足夠的強度和剛度，能支撐本身和床料的重量，壓火時防止風板受熱變形，風帽不燒損，并考慮到檢修清理方便。 (3).保證各方面的密封良好，以使固體顆粒落入風箱的量最少。內(nèi)蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計說明書 12 第三章 小型流化床布風系統(tǒng)的設(shè)計 流化床布風系統(tǒng) 布風板設(shè)計要點 在流化床的設(shè)計過程中，對布風板主要要求有以下幾點 [10]： (1).采取布風均勻等措施，在整個運行范圍內(nèi)保證 均勻和穩(wěn)定的流化以及使得布風板上的死區(qū)最小。 (4)定向風帽。鐘罩式風帽特有的結(jié)構(gòu)布置還可有效防止物料漏入風室。另外，罩體水平方向開孔且孔徑較大，不易被顆粒堵塞。鐘罩式風帽是蘑菇形風帽的變形，該風帽由內(nèi)管和外罩兩 部分組成，如圖 e 所示。 S 形風帽是對密孔板形布風裝置的改進， S 形風帽的小彎管代替了內(nèi)蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計說明書 11 小直孔或錐形孔，增大了布風板阻力，提高了布風均勻性 ； 同時，也避免了細顆粒漏入風室，如上圖 d 所示。該風帽結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、阻力設(shè)計簡單，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。 圖 22 常見風帽的示意圖 [8] 如下為幾種典型的風帽以及它們各自的優(yōu)缺點 [9]： (1)蘑菇形風帽。風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，是流化床安全運行的保證。風帽的作用是使得進風產(chǎn)生第二次分流并 使氣流改向，同時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動以及產(chǎn)生阻力，從而維持床層流化穩(wěn)定。 風帽 如前所述，目前在我國流化床中廣泛使用風帽式布風板。研究布風板阻力特性時，需要在風帽的阻力特性的基礎(chǔ)上，考慮布風板上的風帽布置，包括風帽數(shù)量、風帽的布置方式等因素。 布風板的阻力特性是布風板性能的核心。布風板同時起到支承床料的作用。具體地講，當布風板下面的氣流靜壓分布不均勻時，具有一定阻力的布風板產(chǎn)生一個均壓作用，使流過布風板的氣流速度處處 相等，從而在爐內(nèi)產(chǎn)生均勻的流化狀態(tài)；當爐內(nèi)流化著的床料隨機性地出現(xiàn)氣固流動不穩(wěn)時，布風板能依靠自身的阻力，及時消除爐內(nèi)不穩(wěn)定流化狀態(tài)。例如帕埃爾迫伐公司采用的彎管型的噴嘴，該類型的布風裝置具有防止固體顆粒落入風室和易于清理的優(yōu)點。 ③ 布風管式：布有小孔的布風管直接插入床層，這樣就不需要布風板和風箱。 布風板的類型 布風從廣義上講可以被分成三類： ① 多孔板和直孔形：這種類型的布風板一般在柵格板上開直孔或用燒結(jié)板。關(guān)于當前風帽及布風板的實際應(yīng)用和研究進展，國內(nèi)外己有大量文獻報導(dǎo)。 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)濟地實現(xiàn)均勻布風、保證床料的均勻流化并避免漏渣等現(xiàn)象，是布風裝置設(shè)計中需解決的首要問題。漏渣不僅造成流化床鍋爐內(nèi)床料的損失，而容易造成風室壁面的磨損，嚴重時，風室被漏渣填滿迫使流化床停運。漏渣現(xiàn)象不僅與布風板上的風帽結(jié)構(gòu)有關(guān)，同時也與整個布板上風帽的布置方式有關(guān)。 然而，隨著流化床的大型化，許多問題也同時產(chǎn)生，漏渣就是中之一。 圖 21 典型的風帽式布風裝置 ，但又需要一定的阻力。 一般情況下，對布風裝置的設(shè)計要求是 [7]： ，避免在布風板上面形成停滯區(qū)。風帽式布風裝置是由風室、花板、風帽和隔熱層組成的，通常把花板和風帽合稱為布風板。內(nèi)蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計說明書 8 第二章 布風系統(tǒng) 布風板基本組成 布風板 是 位于流化床底部的一次風布風裝置 ， 對于流化床的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行具有重要的意義。由于采用 “V”字型布風板，大塊、不易燃燒的物料，由于重力作用，很快沉積在布風板上，實現(xiàn)大塊物料的快速排除，穩(wěn)定爐內(nèi)工況。傾斜式布風板流化床便是針對以上困難提出的，它是由爐體、排渣、除塵、煙氣處理系統(tǒng)組成。 目前的常規(guī)水平布置布風板式的流化床爐，如果只考慮在布風板上開大口徑的排渣孔，將會導(dǎo)致局部流化質(zhì)量惡化直接 導(dǎo)致 出現(xiàn)結(jié)焦，甚至擴大到整個床面的危險，同時對灰渣的冷卻、床料的分選回送系統(tǒng)造成很大的壓力。布風 裝置壓降大于整個床層壓降的 10%～ 30%是對布風板壓降狀況常見的要求。許多文獻中都有關(guān)于具體形式的詳細介紹，在 這 我們只是稍稍的了解一下。在許多情況下，氣體布風板還起到支撐流化顆粒的作用。 布風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截面上。傳統(tǒng)的流化床爐的布風方式是采用直孔型或風帽式布風板，這種布風流化床是在水 平的布風板直接開孔或在其上設(shè)風帽，風帽開有小孔，一次風從小孔中吹出，在布風板上開有排渣孔，下接排渣管。其設(shè)計得是否合理，直接影響到床體的性能與出力。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計說明書 7 布風裝置 布風裝置是流化床的重要組成部分。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)，這就可以實現(xiàn)氣體介質(zhì)與固體的彼此擾動、混合、上下左右的劇烈運動，成為流態(tài)化床。如果僅從形成正常的流態(tài)化狀態(tài)考慮，那么最簡單的流化床由以下兩部分構(gòu)成。通常的流化床的基本裝置有以下幾部分組成 [3]： 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、攪動機械等； 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)。研究了布風板上風帽小孔流速的選取對流化床的工況的影響，怎 樣 取風帽的風速才能使得流化床運行在最佳的狀態(tài)。非機械閥、布風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，因此對這三大部件的研究設(shè)計應(yīng)該引起足夠的重視。 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；這個世紀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。我國人均耕地和世界上平均值相比落后很多。發(fā)展我們稱之為綠色能源的流化床燃燒技術(shù)，對于生態(tài)保護無疑有著重要的作用。 2CO 總排放量 的 85%，年排放量僅次于美國，占居世界第二位。 高效脫硫和低 NOx排放。發(fā)展流化床燃燒技術(shù)，因地制宜利用這些劣質(zhì)燃料無疑有十分重要的意義。原煤入選率將不斷提高，細煤泥越來越多。南方劣質(zhì)煤居多。發(fā)展先進的流化床燃燒鍋爐對于節(jié)約煤炭資源有重要作用。煤產(chǎn)量的 70%用于電站鍋爐、工業(yè)鍋爐以及窯爐。 流化床燃燒的優(yōu)點我們總結(jié)如下幾點 [4]。但其大型化以后也隨即帶來了不少急待解決的難題。 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和優(yōu)勢。例如城市固體垃圾的焚燒、熱解細煤泥等。英國是流化床在工業(yè)上應(yīng)用 的 前列的國家，相繼美國也開始注重流化床在工業(yè)上的應(yīng)用，現(xiàn)在我國流化床的工業(yè)應(yīng)用也邁進了一大步。都是在技術(shù)上有競爭能力的工業(yè)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，如植物細胞和動物細胞培養(yǎng)、單細胞蛋白的生產(chǎn)、發(fā)酵技術(shù)、生化法有機廢水的處理、都是很有發(fā)展前景的工業(yè)過程。以及百菌清等多種農(nóng)藥的生產(chǎn)也是用到流化床催化反應(yīng)器。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)化過程的典型應(yīng)用。 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 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)用推到一個新的技術(shù)高度。目前技術(shù)進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。 流態(tài)化技術(shù)還應(yīng)用于鐵礦石的直接還原、貧鐵礦的磁化焙燒、有色金屬的氯化、氟化焙燒、礦物及焙燒的 流態(tài)化 浸取和浸取液從礦物表面及空隙中的 洗 滌等都是 流態(tài)化 工業(yè)過程。 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)用于顆粒的管道運輸，并已在水泥、糧食、純堿、樹脂等的輸送過程中被廣泛的采用。 固體顆粒原本沒有流動性，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