循環(huán)流化床的基本理論分解課件

1、循環(huán)流化床鍋爐設備及系統(tǒng)7/31/2022第二章 循環(huán)流化床的基本理論第一節(jié)循環(huán)流化床中的基本概念 第二節(jié)流態(tài)化及其典型形態(tài) 第三節(jié)循環(huán)流化床的流體動力特性 第四節(jié)臨界流化速度及床層阻力特性 7/31/2022循環(huán)流化床鍋爐燃燒特點 特殊氣固兩相流動體系高速度、高濃度、高通量的固體物料流態(tài)化循環(huán)高強度的熱量、質(zhì)量和動量傳遞7/31/2022第一節(jié)循環(huán)流化床鍋爐的燃料 一、循環(huán)流化床中的固體顆粒二、固體顆粒的物理特性 三、流化速度 四、顆粒終端速度 五、物料循環(huán)倍率 六、夾帶和揚析 7/31/2022一、循環(huán)流化床中的固體顆粒1.床料（1）定義（2）成分燃煤灰渣石灰石粉沙子、鐵礦石、石英砂（3）

2、靜止床料層厚度350600mm7/31/2022一、循環(huán)流化床中的固體顆粒2.物料（1）定義（2）成分（3）循環(huán)物料（4）廢料飛灰爐渣7/31/2022二、固體顆粒的物理特性1.堆積密度與顆粒密度d u0經(jīng)過一定的分離高度后重新返回床層細顆粒utut，顆粒夾帶量很大快速流化床甚至密相氣力輸送b. 結構特點：發(fā)生轉(zhuǎn)相過程，稀相成連續(xù)相，濃相顆粒絮狀聚集物成分散相7/31/20227/31/2022一、顆粒濃度分布1.各種流態(tài)化形態(tài)下的顆粒濃度分布（3）氣固兩相流局部流動不均a. 按顆粒運動速度分布劃分：底部加速區(qū)（顆粒在氣流曳力作用下垂直方向速度由零加速）和充分發(fā)展區(qū)（顆粒最終穩(wěn)定速度）b. 任

3、一床層截面，運行風速升高或顆粒循環(huán)流率減小，顆粒截面平均速度增大 7/31/2022一、顆粒濃度分布1.各種流態(tài)化形態(tài)下的顆粒濃度分布（4）顆?；旆担ü腆w物料內(nèi)循環(huán)）a. 小顆粒隨氣流上升，部分碰撞下落，總趨勢向上b. 大顆粒中心處上升，一定高度時在邊壁處下落c. 床層各截面上，顆粒平均速度沿軸向增大直至趨于恒定（床層足夠高）d. 若R一定，平均顆粒速度隨u0增大而增大；若風速一定，R對顆粒平均速度影響較小7/31/2022一、顆粒濃度分布2.顆粒濃度的軸向分布（三種基本類型）（1）單調(diào)指數(shù)函數(shù)分布特征：隨床層高度增加，軸向空隙率逐漸增大7/31/2022一、顆粒濃度分布2.顆粒濃度的軸向分布

4、（三種基本類型）（2）S型分布（典型形態(tài)）特征：床層底部為顆粒密相區(qū)，頂部為稀相區(qū)，濃稀相間存在拐點（受運行風速、R及整個循環(huán)回路存料量影響）7/31/2022一、顆粒濃度分布2.顆粒濃度的軸向分布（三種基本類型）（3）C型分布特征：出口處顆粒濃度軸向分布逆轉(zhuǎn)，呈現(xiàn)上濃下稀趨勢；遠離出口的下方呈上稀下濃分布；全床整體沿軸向出現(xiàn)中間空隙大、兩端空隙小的反C型分布原因：采用氣墊直角彎頭出口，對氣固兩相流產(chǎn)生較強約束效應氣體由垂直運動急轉(zhuǎn)成水平運動，顆粒在慣性作用下沖向氣墊封頭，受阻后折流向下，一部分被氣流帶出，另一部分沿床壁面向下，與向上顆粒碰撞后再與兩相流融合7/31/2022一、顆粒濃度分布3

5、.顆粒濃度軸向分布的影響因素（1）運行風速 u0，指數(shù)型分布向S型分布轉(zhuǎn)變，拐點位置，分布均勻稀相氣力輸送（2）循環(huán)物料量R R，顆粒顆粒間碰撞和相互作用顆粒上升速度床層下部顆粒濃度（3）顆粒物性（直徑、密度） 顆粒直徑或密度床層底部顆粒加速較慢，濃度較大，頂部受顆粒物性影響較?。?）床截面尺寸影響明顯床層直徑，邊壁效應凸顯，顆粒向上速度，顆粒濃度，沿軸向分布不均勻性（5）床體結構（入口、出口結構狀態(tài)）a. 入口（蝶閥）：循環(huán)流率控制b. 出口弱約束（直接噴射式、45擋板短彎頭式） 強約束（直角彎頭出口），較大氣速下影響顯著 呈單調(diào)指數(shù)下降或反C型分布7/31/2022一、顆粒濃度分布4.顆粒

6、濃度的徑向分布a. 壁面摩擦效應使床層中心區(qū)較大，壁面處較小b. 氣速增加，床層截面平均固體顆粒濃度下降，徑向變化變小7/31/2022二、壓力分布1.床內(nèi)P的軸向分布反映床內(nèi)固體顆粒的滯留量及氣固間動量交換（1）不同流態(tài)化形態(tài)軸向P分布與顆粒濃度軸向分布類似：床層底部壓力梯度較大，上部區(qū)域較?。?）鼓泡床沿軸向存在明顯的密相區(qū)和稀相區(qū)7/31/2022二、壓力分布2.P（1）Ergun包含層流和湍流的床層P綜合表達式（2）床層內(nèi)任意兩點間的P計算式：已知軸向顆粒濃度分布，即可知P沿床層的分布規(guī)律（3）相同Gs，P和u0成反比關系相同氣速，Gs與床層P近似線性增加7/31/2022三、氣體速度

7、分布1.氣體速度的軸向分布（1）二次風的加入和床層截面變化的影響（2）固體顆粒濃度沿軸向變化，氣體在顆粒間隙中的實際速度造成軸向不均2.氣體速度的徑向分布（1）有利于研究顆粒的橫向運動、濃度徑向分布和磨損（2）顆粒濃度和u0增大都造成氣速徑向分布不均（3）壁面對氣流作用以及沿壁面下降的顆粒流作用，使得氣體局部速度在徑向上不均勻（超過軸向）（4）二次風加入形式及送入位置的影響7/31/2022第四節(jié)臨界流化速度及床層阻力特性 一、臨界流化速度1.umf定義（最小流化速度）床料從固定態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱骰瘧B(tài)時，按布風板通流面積計算的空氣流速當床層P等于顆粒重量時所對應的流體速度（氣體對固體顆粒產(chǎn)生的曳力等于

8、顆粒在氣體中的浮重）結合Ergun公式推導出umf公式，反映了umf與顆粒和流體的物性以及流動狀態(tài)間的定量關系2.確定umf的方法 理論計算試驗測定（最好）7/31/2022一、臨界流化速度3.影響umf的因素（較復雜）（1）固體顆粒的粒度和密度（umf隨之增大）（2）流化氣體的密度和黏度（3）浙江大學應用于層燃爐和流化床鍋爐設計和計算公式4.臨界流化風量（重要運行參數(shù)） 由于燃煤為寬篩分，大顆粒不易流化，為防止其沉積結渣，須保證料層均處于流化態(tài)，因此實際流化風速為umf為的23倍7/31/2022二、床層阻力特性1.定義：P-u0特性曲線流化氣體通過料層的P與按床截面計算的冷態(tài)u0間關系7/31/2022二、床層阻力特性2.特性分析一 均勻顆粒組成的床層 氣速低，固定床狀態(tài)；u0增加，P正比例增加；u0達到一定值，P達到最大值（略高于相應床料重量）；繼續(xù)增加u0，“解鎖”，壓降近似等于床料重量，此時u0即為umf；u0超過umf，出現(xiàn)膨脹或鼓泡現(xiàn)象，鼓泡床狀態(tài)；繼續(xù)增加u0，P幾乎不變7/31/2022二、床層阻力特性3.特性分析二 寬篩分顆粒組成的床層 u0增加，細顆粒在大顆粒空隙間起潤滑作用，促使大顆粒松動；床層整體尚未流