——谨以此作为科普入门,专业人士请多修正! 流化床作为一种设备常用来处理气固非均相反应。日常工作中,人们常提到的流化床主要有以下几种:流化床、鼓泡(流化)床、湍动(流化)床、快速(流化)床、循环(流化)床、喷动(流化)床。下面将一一定性区分这些 “ 床 ” 。 首先是流化床。流化床( Fluidized bed )这一概念的提出是为了区别于固定床( Fixed/Packed bed )。然而,本质上讲两者可以是同一个设备,即圆筒中架设一块气体分布板(可以透气,但不允许颗粒通过),板上堆积一定高度的颗粒,气体自下而上依次穿过气体分布板和颗粒层。当操作气速(亦称表观气速, U g )小于床中所装颗粒的最小流化速度( U mf )时,人们将这个设备称为固定床;而当 U g 大于 U mf 时,人们将这个设备称为流化床。 流化床实际上是一个笼统的概念,根据 U g 的不同,又可以细分为 鼓泡(流化)床、湍动(流化)床、快速(流化)床、密相输送床和稀相输送床。传统意义上的流化床通常特指鼓泡流化床或者湍动流化床,属于经典流态化范畴,颗粒不会被气体吹出而损失。 鼓泡(流化)床( Bubbling fluidized bed , BFB ) —— 当 U g 介于 U mb (颗粒的最小鼓泡流化速度)和 U c (颗粒的湍动流化速度,此时一般不加前缀 “最小” 两字),流化床可以被具体地叫做鼓泡流化床,一般简称鼓泡床。鼓泡床是一个相对准确的概念,一提起鼓泡床,专业人士脑海中会有具体而鲜明的图像与之对应:床中会不断涌现气泡,非常像水沸腾的样子,因此鼓泡床还有一个形象的“野”名字:沸腾床。 鼓泡流化床动图,请用IE浏览器打开.gif 湍动(流化)床( Turbulent fluidized bed ) —— 当 U g 介于 U c 和 U t (颗粒的终端速度)时,流化床可以被具体地叫做湍动流化床,一般简称湍动床。相比于鼓泡床,湍动床要难形容的多,很难在人的脑海中形成一个清晰的物理图像。当 U g 介于 U mb 和 U c 时,随 U g 增大,床中鼓泡越来越剧烈,气泡尺寸越来越大。但是当 U g 超过 U c 后,随 U g 增加,气泡尺寸反而呈现减小的趋势。 快速(流化)床( Fast fluidizedbed ) —— 当 U g 超过 U t 时,流化床可以被具体地叫做快速流化床,简称快速床、快床。此时,由于气速较高,颗粒会被气体吹出床体,如果没有颗粒补给,床中颗粒很快就会被吹空。在实验室中,如果想长时间观察到这一状态,必须在床体下部设置颗粒补给系统,及时补充被气体吹走的颗粒。 密相(稀相)输送床 —— 这两者实际上是快速床的两个极限特例。一般情况下,快速流化床中颗粒补给速率适中,颗粒呈现上稀下浓的分布状态,下部称为密相段或浓相段,而上部称为稀相段。而当颗粒补给相当给力时,整个快速床中只有浓相段,没有稀相段,此时的快速床即可称为密相输送床。另一个极端,当颗粒补给非常不给力时,整个快速床中只有稀相段,没有浓相段,此时的快速床即可称为稀相输送床。颗粒补给给力的程度可以与当前气速的饱和夹带量比较进行评判。 ( 注:描述不涉及噎塞之类定量现象,只是定性描述。)
开发了一种颗粒模型用于流化床中市政固体废弃物焚烧,包括固体废弃物颗粒燃烧以及重金属挥发。基于一个先前的简化的,非等温版本,该模型包含了一个 asymptotic combustion (渐近)模型用于含碳固体燃烧以及一个 shrinking-core 模型用来描述重金属挥发现象,颗粒在该模型当中被认为是非等温过程。本文的参数研究显示了温度对金属挥发过程的影响。简化的非等温模型的模拟结果和来自于一个实验室规模的流化床燃烧器获得的实验数据进行对比。结果显示颗粒传导会强烈的影响挥发速率和时间的变化关系,目前版本的模型可以很好的拟合床温条件下 the shape of the plots 以及最大重金属挥发速率。