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流化床氣體分裝置的作用

發布時間:2023-03-05 19:46:24

① 循環流化床的作用

流化床(fluidized bed)是一種工業技術,它把一堆固體顆粒用空氣等流體介質懸浮起來,使這堆固體具有流體的一些特性。這樣,就提供了理想的傳熱傳質和化學反應條件。這是一種先進的化工技術。它的用途非常廣泛:化工、冶金、生物化工、食品,甚至用它炒花生也比一般的爐子炒得香,是萬金油技術。

② 什麼是流化流化床

流化是固體顆粒在流體作用下表現出類似流體狀態的現象。

流化床是指將大量固體顆粒懸浮於運動的流體之中,從而使顆粒具有流體的某些表觀特徵。這種流固接觸狀態稱為固體流態化,即流化床。

流化床是鍋爐的一部分,其上面分布這無數個風嘴,煤在上面,風從下面吹入,使得料層流化燃燒,更加充分。在一個超微氣流粉碎設備中,將顆粒物料堆放好,當氣體由設備下部通入床層,隨著氣流速度加大到某種程度,固體顆粒在床層內就會產生沸騰狀態。

(2)流化床氣體分裝置的作用擴展閱讀:

充分流態化的床層表現出類似於液體的性質。密度比床層平均密度小的流體可以懸浮在床面上;床面保持水平;床層服從流體靜力學關系 ;顆粒具有與液體類似的流動性,可以從器壁的小孔噴出;兩個聯通的流化床能自行調整床層上表面使之在同一水平面上。

此性質使得流化床內顆粒物料的加工可以像流體一樣連續進出料,並且由於顆粒充分混合,床層溫度、濃度均勻使床層具有獨特的優點得以廣泛的應用。

③ 流化床反應器工作原理

流化床反應器是一種利用氣體或液體通過顆粒狀固體層而使固體顆粒處於懸浮運動狀態,並進行氣固相反應過程或液固相反應過程的反應器。在用於氣固系統時,又稱沸騰床反應器。流化床反應器在現代工業中的早期應用為20世紀20年代出現的粉煤氣化的溫克勒爐(見煤氣化爐);但現代流化反應技術的開拓,是以40年代石油催化裂化為代表的。目前,流化床反應器已在化工、石油、冶金、核工業等部門得到廣泛應用。
流化床反應器的結構有兩種形式:①有固體物料連續進料和出料裝置,用於固相加工過程或催化劑迅速失活的流體相加工過程。例如催化裂化過程,催化劑在幾分鍾內即顯著失活,須用上述裝置不斷予以分離後進行再生。②無固體物料連續進料和出料裝置,用於固體顆粒性狀在相當長時間(如半年或一年)內,不發生明顯變化的反應過程。

原理及應用:
流體(氣體或液體)以較高的流速通過床層,帶動床內的固體顆粒運動,使之懸浮在流動的主體流中進行反應,並具有類似流體流動的一些特性的裝置,稱為流化床反應器。
流化床反應器是一種有固體顆粒參與的反應器,這些顆粒系處於運動狀態,且其運動方向多種多樣,這是與固定床反應器的不同之處。流化床反應器內流體與固體顆粒所構成的床層猶如沸騰的液體,故又稱沸騰床反應器。這種床層具有與液體相類似的性質,又叫假液化層。
流化床吸附器多用於固體與氣體、液體與液體的反應,特點是氣體與固體接觸相當充分,氣流速度比固定床的氣速大三四倍以上,所以該工藝強化了生產能力,對於連續性、氣量較大的反應過程非常適合。流化床反應器可用於氣固、液固以及氣液固催化或非催化反應,是工業生產中較廣泛使用的反應器。典型的例子是催化裂化反應裝置,還有一些氣固相催化反應,如萘氧化、丙烯氨氧化和丁烯氧化脫氫等也採用此種反應器。流化床反應器也用於固相加工,如黃鐵礦和閃鋅礦的焙燒、石灰石的煅燒等。

④ 流化床反應器的氣體分布裝置對流化床的直接作用范圍有幾米

所謂流固相是指由一種流體與固體組成的體系,如果流體是氣體那麼這就是氣固體系,流體是液體自然就是液固體系。
流固相過程實際上在化工生產中存在是非常廣泛的,尤其是在精細化工中,涉及到固體物料與產品的情況遠多於大宗化學品合成,因此具有較為重大的意義。在化工過程中涉及氣固過程中的有:氣固催化反應,固體乾燥,固體燃燒等。涉及液固的過程有:固體溶解,液固反應等。
外擴散與內擴散對傳質過程的影響
流固相的傳遞過程主要包含兩個方面:氣體中的熱量與物質擴散到固體表面,固體的熱量或物質脫離固體表面進入氣體中。很自然地,流固相過程強化的原理實際上與氣液過程類似。其思路也是類似的,那就是我們要盡可能增大流體與固體的接觸面積,同時盡可能地增大固體與流體間的比表面積。這里我們舉一個固體乾燥的例子,當固體與氣流接觸的時候,固體顆粒越小乾燥速率越快。氣流經過固體的速度越高,固體乾燥的速度同樣能夠加快。
那麼在工業中我們如何實現這兩點呢,可以說對於流固相過程進行強化的思路比較有限,這主要是減小固體顆粒尺寸這一點在實際操作中不容易實現。破碎固體往往需要較高的能量與復雜的機械,這往往是在流固相接觸設備之外完成的,在設備本體中進行固體破碎的可行性不大。因此我們唯一可以做的就是盡可能加大氣固界面間的擾動。而在這方面實際上工業界已經在做了,那就是流化床。
流態化的原理非常簡單,那就是固體顆粒在氣流中會呈現懸浮狀態,這就是所謂流態化,大家可以稍微一計算一下,為了讓顆粒呈現流態化,那麼氣流的速度就會非常快,同時固體顆粒之間會劇烈地進行撞擊。這樣一來就加大的氣固界面之間的擾動,新成了氣固過程強化的作用。同時由於固體呈現流態化,固體顆粒之間的間距較大,變相增大了氣體與固體的接觸面積。因此以乾燥為例,流化床乾燥的時間會明顯比回轉窯甚至普通窯爐內的乾燥時間短。
此外流態化還有一個優點,那就是氣體有一定熱量攜帶能力,雖然氣體熱容較低,但是流化床中氣量是非常大的,這樣一來就可以及時移除系統的熱量。這一點在化學反應中用途非常大,比較經典的例子就是丙烯腈的合成,這個合成反應固體做催化劑,是一個強放熱的反應。如果採用固定床反應,即使在有冷卻介質的條件下,系統溫度也難以控制會發生飛溫,最後導致催化劑燒壞。因此這種情況下丙烯腈的合成採用的都是流化床反應器。
常用流化床反應器結構形式,主要有反應器本體,氣體分布板,旋風分離器組成,實際操作過程中可以有多種類型衍生,比如說旋風分離器外置等變形。
當然流化床的應用還是有局限性的,首先流化床的設計比較困難,目前除了幾個經典工藝以外,流化床的設計還是比較粗糙的,需要大量的設計經驗,有些又需要在調試中漸漸摸索。因此一般的中小型供應商由於經驗不足,經常導致設備無法形成流化,無法開機,這在很大程度上導致業主為避免技術風險寧可採用傳統的回轉窯等接觸設備。
另外現在流化床在一些特定領域中存在政策風險,流化床的特點就在於氣量大,這在一般乾燥過程中沒有問題,但是如果你乾燥的物料中含有揮發性的有機物,那麼流化床出口的氣體就是工業廢氣,需要嚴格處理,這樣一來就導致了額外的環境處理成本。
另外就是流化床的能耗,首先為了維持反應器內有一定溫度,就必須進行加熱,由於氣體的通過具有冷卻效應導致要對氣體的加熱消耗的熱量遠大於其他窯爐類型。
振動流化床乾燥機,用機械振動輔助流化,優點是設備高度可以降低,操作也比流化床靈活,現在已經是非常常見的設備了。
所以流化床現在的應用情況主要有幾點,強換熱的氣固催化反應,需要氣體帶走熱量。此外還可以進行流化床冷卻。有些反應過程產生的是高溫的粉體,這時候可以通過直接吹氣將粉體冷卻下來,這種情況反而有了一定的用途。在燃燒器方面也有用途,因為燃燒器往往對設備體積有要求,要求設備盡可能小所以在流化床上有點前途。但是在乾燥方面就非常尷尬了,乾燥在很多化工過程中屬於可以湊合的流程,設備打一點,效率低一些對廠家來說影響不大,但是廢氣處理成本以及能耗往往廠家比較關心。因此目前從乾燥角度來說,流化床要代替回轉窯等設備難度還是比較大的。

⑤ 循環流化床鍋爐各輔助設備的作用是什麼

鍋爐採用單鍋筒,自然循環方式,總體上分為前部及尾部兩個豎井。前部豎井為總吊結構,四周由膜式水冷壁組成。自下而上,依次為一次風室、密相區、稀相區,尾部煙道自上而下依次為高溫過熱器、低溫過熱器及省煤器、空氣預熱器。尾部豎井採用支撐結構,兩豎井之間由立式旋風分離器相連通,分離器下部聯接回送裝置及灰冷卻器。燃燒室及分離器內部均設有防磨內襯,前部豎井用敷管爐牆,外置金屬護板,尾部豎井用輕型爐牆,由八根鋼柱承受鍋爐全部重量。

鍋爐採用床下點火(油或煤氣),分級燃燒,一次風比率佔50-60%,飛灰循環為低倍率,中溫分離灰渣排放採用乾式,分別由水冷螺旋出渣機、灰冷卻器及除塵器灰斗排出。爐膛是保證燃料充分燃燒的關鍵,採用湍流床,使得流化速度在3.5-4.5m/s,並設計適當的爐膛截面,在爐膛膜式壁管上鋪設薄內襯(高鋁質磚),即使鍋爐燃燒用不同燃料時,燃燒效率也可保持在98-99%以上。

高溫分離器入口煙溫在800℃左右,旋風筒內徑較小,結構簡化,筒內僅需一層薄薄的防磨內襯(氮化硅磚)。其使用壽命較長。循環倍率為10-20左右。

循環灰輸送系統主要由回料管、回送裝置,溢流管及灰冷卻器等幾部分組成。

床溫控制系統的調節過程是自動的。在整個負荷變化范圍內始終保持濃相床床溫850-950℃間的某一恆定值,這個值是最佳的脫硫溫度。當自動控制不投入時,靠手動也能維持恆定的床溫。保護環境,節約能源是各個國家長期發展首要考慮的問題,循環流化床鍋爐正是基於這一點而發展起來,其高可靠性,高穩定性,高可利用率,最佳的環保特性以及廣泛的燃料適應性,特別是對劣質燃料的適應性,越來越受到廣泛關注,完全適合我國國情及發展優勢。

⑥ 流化床主要用途是什麼啊

利用氣體或液體通過顆粒狀固體層而使固體顆粒處於懸浮運動狀態,並進行氣固相反應過程或液固相反應過程的反應器。

優點:傳熱效能高,而且床內溫度易於維持均勻。大量固體顆粒可方便地往來輸送。由於顆粒細,可以消除內擴散阻力,能充分發揮催化劑的效能。

缺點:操作彈性低,對特定固體顆粒,液體或氣體向上流動的速度只能在較窄的范圍內變化,否則,固體不是被吹跑,就是吹不起來。

固體損耗大,顆粒在反應器內上限翻滾,顆粒之間,顆粒和反應器內壁,顆粒和流動介質之間不斷碰撞摩擦產生粉末被吹走,引起較大的同體損失。因此,如果固體顆粒強度不高,或者固體顆粒比較貴重,流化床反應器可能不是最佳選擇。

與固定床相比,在同樣的生產能力下,流化床體積較大,可達10倍之多。這是因為固體沸騰起來需要較大的空間,加上擴展段,增加的體積很可觀。所以,流化床反應器比固定床占據更多的空間,製作成本也較高。

流化床的控制比固定床復雜,因為操作彈性低,操作條件不能有太大的變化,對控制系統提出了更高的要求。


特徵

若將氣固流化床比擬為沸騰中的液層,則處於流化狀態的顆粒群便相當於沸騰中的液體本身,而穿過床層上升的氣泡便相當與於沸騰液中的蒸汽泡,因此,此種流化床存在著一個特殊兩相物系。處於流化狀態的顆粒群是連續的,為連續相,又稱密相。

氣泡是分散的,稱為分散相,又稱稀相。只要床層有明顯的上界面,便有稀密兩相共存,但一般稱此狀態的流化床為密相流化床。若氣速加大則床層上界面不存在,則稱此狀態的流化床為稀相流化床。在正常的氣固相流化床密相中氣體流動很慢,幾乎為層流。

氣泡與密相接觸的界面上則發生顆粒的猛烈沖擊,使泡內、外的氣體都發生很大的湍動,因而加強了氣固間的接觸,有利於熱量與質量傳遞。這是氣泡帶來的好處,但氣泡也會造成兩種不利的情況,即溝流和騰涌現象。

以上內容參考:網路-流化床技術、網路-流態化床

⑦ 什麼是流化床

流化床

當流體通過床層的速度逐漸提高到某值時,顆粒出現松動,顆粒間空隙增大,床層體積出現膨脹。如果再進一步提高流體速度,床層將不能維持固定狀態。此時,顆粒全部懸浮與流體中,顯示出相當不規則的運動。隨著流速的提高,顆粒的運動愈加劇烈,床層的膨脹也隨之增大,但是顆粒仍逗留在床層內而不被流體帶出。床層的這種狀態和液體相似成為硫化床。其中,流化床的種類有:最小流化床,鼓泡流化床,騰涌流化床。
循環流化床燃燒技術
循環流化床燃燒(CFBC)技術系指小顆粒的煤與空氣在爐膛內處於沸騰狀態下,即高速氣流與所攜帶的稠密懸浮煤顆粒充分接觸燃燒的技術。 循環流化床鍋爐脫硫是一種爐內燃燒脫硫工藝,以石灰石為脫硫吸收劑,燃煤和石灰石自鍋爐燃燒室下部送入,一次風從布風板下部送入,二次風從燃燒室中部送入。石灰石受熱分解為氧化鈣和二氧化碳。氣流使燃煤、石灰顆粒在燃燒室內強烈擾動形成流化床,燃煤煙氣中的SO2與氧化鈣接觸發生化學反應被脫除。為了提高吸收劑的利用率,將未反應的氧化鈣、脫硫產物及飛灰送回燃燒室參與循環利用。鈣硫比達到2~2.5左右時,脫硫率可達90%以上。 流化床燃燒方式的特點是:1.清潔燃燒,脫硫率可達80%~95%,NOx排放可減少50%;2.燃料適應性強,特別適合中、低硫煤;3.燃燒效率高,可達95%~99%;4.負荷適應性好。負荷調節范圍30%~100%。
[編輯本段]流化床超微氣流粉碎技術
流化床超微氣流粉碎是將待粉碎物料放置在設備容器中,從設備容器下方通入空氣,進行粉碎。而循環流化床,則是將設備容器下方送入空氣的速度提高,使容器里的物料顆粒被吹起呈沸騰狀態懸浮粉碎。同時在容器的上部出口,通過高速分級裝置將超微粉收集。 循環超微氣流粉碎流化床技術是一項近幾年發展起來的環保粉碎技術。它具有粉碎適應性廣、粉碎效率高、粗顆粒夾帶少、低成本、負荷調節比大和負荷調節快等突出優點。循環流化床低成本實現了嚴格的超微粉碎指標,同時針對各種非金屬物料,在負荷適應性和超微粉綜合利用等方面具有綜合優勢,為超微氣流粉碎機的節能環保改造提供了一條有效的途徑。

流化床反應器

一種利用氣體或液體通過顆粒狀固體層而使固體顆粒處於懸浮運動狀態,並進行氣固相反應過程或液固相反應過程的反應器。在用於氣固系統時,又稱沸騰床反應器。 流化床反應器在現代工業中的早期應用為20世紀20年代出現的粉煤氣化的溫克勒爐(見煤氣化爐);但現代流化反應技術的開拓,是以40年代石油催化裂化為代表的。目前,流化床反應器已在化工、石油、冶金、核工業等部門得到廣泛應用。

按流化床反應器的應用可分為兩類:一類的加工對象主要是固體,如礦石的焙燒,稱為固相加工過程;另一類的加工對象主要是流體,如石油催化裂化、酶反應過程等催化反應過程,稱為流體相加工過程。 流化床反應器的結構有兩種形式:①有固體物料連續進料和出料裝置,用於固相加工過程或催化劑迅速失活的流體相加工過程。例如催化裂化過程,催化劑在幾分鍾內即顯著失活,須用上述裝置不斷予以分離後進行再生。②無固體物料連續進料和出料裝置,用於固體顆粒性狀在相當長時間(如半年或一年)內,不發生明顯變化的反應過程。

與固定床反應器相比,流化床反應器的優點是:①可以實現固體物料的連續輸入和輸出;②流體和顆粒的運動使床層具有良好的傳熱性能,床層內部溫度均勻,而且易於控制,特別適用於強放熱反應;③便於進行催化劑的連續再生和循環操作,適於催化劑失活速率高的過程的進行,石油餾分催化流化床裂化的迅速發展就是這一方面的典型例子。然而,由於流態化技術的固有特性以及流化過程影響因素的多樣性,對於反應器來說,流化床又存在粉明顯的局限性:①由於固體顆粒和氣泡在連續流動過程中的劇烈循環和攪動,無論氣相或固相都存在著相當廣的停留時間分布,導致不適當的產品分布,陣低了目的產物的收率;②反應物以氣泡形式通過床層,減少了氣-固相之間的接觸機會,降低了反應轉化率;③由於固體催化劑在流動過程中的劇烈撞擊和摩擦,使催化劑加速粉化,加上床層頂部氣泡的爆裂和高速運動、大量細粒催化劑的帶出,造成明顯的催化劑流失;④床層內的復雜流體力學、傳遞現象,使過程處於非定常條件下,難以揭示其統一的規律,也難以脫離經驗放大、經臉操作。 近年來,細顆粒和高氣速的湍流流化床及高速流化床均已有工業應用。在氣速高於顆粒夾帶速度的條件下,通過固體的循環以維持床層,由於強化了氣固兩相間的接觸,特別有利於相際傳質阻力居重要地位的情況。但另一方面由於大量的固體顆粒被氣體夾帶而出,需要進行分離並再循環返回床層,因此,對氣固分離的要求也就很高了。(見流態化、流態化設備)

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