新型流化床换热器的研讨VIP免费

第27卷第6期2005年l2月四川冶金SichuanMetallurgyVo1．27No．6December，2005新型流化床换热器的研讨黄正胜(攀成钢工程管理部)【摘要】流化床换热器是基于流化床热交换理论所研究的一种新型换热器，此种换热器特另I】适用于烟气申的粉尘较多且为气一液换热的余热回收。文中介绍了流化床的原理和特点，流化床换热器的换热原理以及流化床换热器的换热系数的计算方法等等。【关键词】流化床换热器流态化流化速度换热系数STUDYONNEWHEATEXCHANGEROFFLUIDIZED．BEDHuangZhengsheng(EngineeringManagementDepartment，PangangGroupChengduI&SCo，Ltd．)[Abstract]Theheatexchangeroffluidized-bedisanewtypeheatexchangerasdevelopedontheba—sisofthetheoryofheatexchangeinfluidized—bed．whichisparticularlyapplicabletotheresidua1．heatutilizationundertheconditionofheavy—dustedgas—heatexchange．Introducedinthearticlearetheworkingprincipleandcharacteristicoffluidized．bed，andtheworkingprincipleandcalculationmethodofheadexchangefactorofthefluidized．bedheatexchanger．[Keywords]fluid-bed，heatexchanger，fluidity，fluidspeed，heatexchangecoefficient利用换热器充分回收燃料燃烧后产生的废气的余热是重要节能途径之一。换热器的种类很多，但如何设计一种高效、体积小、重量轻、传热好的新型换热器，仍是世界各国工程技术人员的共同愿望。在不同的工况下应选用不同种类的换热器，当燃料为煤，用大于800℃的烟气来预热液体介质时选用普通管式换热器，其换热效率很低，不能满足要求。主要因为：第一：在气一液换热器中，由于烟气侧和液体介质侧两边的热阻极不匹配，烟气侧的换热系数远远小于液体介质侧的换热系数，这使换热器的综合换热系数不大，传热效果很不好；第二：由于燃煤的烟气中含尘量很大，灰尘很容易聚积在换热管的烟气侧，使传热效果明显下降；第三：由于烟气温度很高，使换热器壁面温度较高，对换热器的材质要求较高，这就增加了换热器的制造成本。有鉴于此，本文将流化床技术巧妙地用于换热器中，研究和探讨了一种新型高效的换热器一流化床换热器。1流化床的原理和特点流化床是指在容器内的粒子层，通过底部布风板的气流作用下，使粒子处于激烈的搅拌状态，形状如“沸腾”，这时的粒子层称为流化床。粒子层所处的状态与粒子的物理性质以及气流速度有关，对于一定的粒子在不同的气流速度下有四种状态，如图1所示。(a)(b)(c)(d)图1不同速度下床层内粒子的运动状态(a)固定床；(b)流化起始点；(c)流化床；(d)气力输送当气流速度很低时，气体通过粒子层的间隙缓慢上升，粒子不产生运动，此时粒子层称为固定床，如图(a)；当气流速度增加时，气流对粒子的作用力使粒子开始悬浮，床层发生膨胀，此时称为流化起始维普资讯http://www.cqvip.com第6期SichuanMetallurgy点，如图(b)，这时的气流速度叫最小流化速度(临界流化速度)Umf；当气流进一步增加，粒子在气流的作用下，处于激烈的搅拌状态，此时粒子的状态就叫流化态，粒子层称为流化床，如图(c)；当气流速度超过最小流化速度若干倍时，粒子将随气流一起流动而逐渐被带走，此时称为气力输送状态，如图(d)此时的气流速度称为终端速度u。当粒子层为固定床时，床层阻力AP随流速的增大而增大。当达到流化速度后，床层阻力基本保持不变，阻力的大小等于粒子的重量。当流速达到终端速度u时，粒子逐渐被气流带走，床层阻力减小，如图2所示。图2不同流速下粒子层的阻力床层与传热面之间的换热系数a与许多因素有关，最主要的是气流速度u和粒子直径dS，如图3、4所示。图3气流速度与流化床内传热系数的关系图4粒径与最大传热系数的关系由3、4图可知，当气流速度u增加，开始时换热系数a随气流速度u的增大而增大，在最佳流速u叩下，流化床具有最大的换热系数a一，之后换热系数a随气流速度u的增大反而减小，一般最佳流化数N=Uop／umf=2～5左右。粒子直径越细，a一越大，urnf越低，单位床层面积允许通过的气量也越少。因此，在设计时，要同时考虑气流速度和传热系数两个方面，选择最佳的粒子直径。流化床的特点：...