新型流化床换热器的研讨

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1、第27卷第6期四川冶金Vo1．27No．62005年l2月SichuanMetallurgyDecember，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(Enginee

2、ringManagementDepartment，PangangGroupChengduI&SCo，Ltd．)[Abstract]Theheatexchangeroffluidized-bedisanewtypeheatexchangerasdevelopedontheba—sisofthetheoryofheatexchangeinfluidized—bed．whichisparticularlyapplicabletotheresidua1．heatutilizationundertheconditionofheavy—dustedgas—heat

3、exchange．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板的

4、气流作用下，使粒子处于激烈的搅拌状态，形状余热是重要节能途径之一。换热器的种类很多，但如“沸腾”，这时的粒子层称为流化床。如何设计一种高效、体积小、重量轻、传热好的新型粒子层所处的状态与粒子的物理性质以及气流换热器，仍是世界各国工程技术人员的共同愿望。速度有关，对于一定的粒子在不同的气流速度下有在不同的工况下应选用不同种类的换热器，当四种状态，如图1所示。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

5、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(a)(b)(c)(d)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，对换热器的材质图1不同速度下床层内粒子的运动状态要求较高，这就增加了换热器的制造成本。有鉴于(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此，本文将流化床技术巧妙地用于换热器中，研究和慢上升，粒子不产生运动，此时粒子层称为固定床，探讨了一种新型高效的换热器一流化床换热器。如图(a)；

6、当气流速度增加时，气流对粒子的作用力1流化床的原理和特点使粒子开始悬浮，床层发生膨胀，此时称为流化起始流化床是指在容器内的粒子层，通过底部布风第6期SichuanMetallurgy点，如图(b)，这时的气流速度叫最小流化速度(临界使床层温度均匀，避免了局部过热现象。流化速度)Umf；当气流进一步增加，粒子在气流的作第二：由于粒子的热容积比同体积气体的热容用下，处于激烈的搅拌状态，此时粒子的状态就叫流积大得多(约大1000倍左右)，粒子在流化床中的相化态，粒子层称为流化床，如图(c)；当气流速度超过间接触面积很大，并且由于两相表面不断更新，再加最小流化

7、速度若干倍时，粒子将随气流一起流动而上“沸腾”粒子的搅拌作用，破坏了边界层。因此，床逐渐被带走，此时称为气力输送状态，如图(d)此时内的传热效率很高，传热系数可达到300～700w／的气流速度称为终端速度u。m2K，是一般气体传热系数的8～l2倍。当粒子层为固定床时，床层阻力AP随流速的第三：流态化的粒子，其运动犹如流体，易于在增大而增大。当达到流化速度后，床层阻力基本保换热管之间“流动”，在气一液换热时，强化气体一侧持不变，阻力的大小等于粒子的重量。当流速达到传热尤为有利。终端速度u时，粒子逐渐被气流带走，床层阻力减2流化床换热器小，如图2所示。从以

8、上陈述及其它研究文献知，流化床具有良好的传热性能及温度场十分均匀，如果将流化床技术用于换热器中