第12卷第3期 2012年6月
过程工程学报
The Chinese Joumal of Process Engineering
溢流管式多层气固流化床稳定操作气速范围的影响因素
许徐飞，，周琦1，，邹涛”，高士秋"，许光文[1.中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室，北京100190：
2.中国科学院研究生院，北京100049：3，中国矿业大学(北京)化学与环境T程学院，北京100083)
Vo.12 No.3 June 2012
摘要：在四段溢流管式多层流化床装置中研究了固体颗粒加料速率、分布板开孔率及孔径、溢流管内径、颗粒种类及粒径对多层流化床稳定操作气速范围的影响.结果表明，多层流化床最小稳定操作气速(Um)随颗粒加料速率、分布板开孔率及颗粒粒度增大而增大，随溢流管管径增大而减小，与分布板孔径大小本关：最大稳定操作气速(U)随分布板开孔率和孔径及颗粒粒度增大而增大，随溢流管管径增大而减小，石英砂和煤颗粒的最大稳定操作气速均先随
石英砂的最大与最小稳定操作气遂比(U/Uin)约是煤颗粒的3倍，表明石英砂比煤颗粒具有更大的操作弹性，可能是由于使用的褐煤含水量高、流动性差所致。
关键调：多层流化床：溢流管：稳定操作范国：气速：煤热解
中图分类号：TQ051.1 1前言
文赋标识码：A
文章编号：1009-606.X(2012)03036108
率可保持溢流管中颗粒为移动床状态；但超过某一气速时，颗粒变为流化床状态，
多层流化床能沿床高垂直地建立起浓度梯度和温度梯度，减小流化床中气体和颗粒沿轴向的返混，气体通过各层分布板的再分布可抑制气泡聚并和长大1,2]，有效降低扩散阻力，提高传热和传质速率，因此，多层流化床成为强化流化操作的一条重要途径，自前已不同规模地应用手催化裂化、铁矿石气体还原、数粒的慢烧与干燥、活性炭及碳纳米管的制造、离子交换及工厂排放废气的净化等领域310，高士秋等提出了多层流化床煤热解技术，使从多层流化床顶部加入的煤在床内形成逐级升温的温度梯度，实现多段分级热解，达到提高油气品质的目的
多层流化床主要有穿流式多层流化床和流式多层流化床2种穿流式多层流化床用多块多引.板将床层分成多层，层间无溢流管，床型结构简单，当床层较低时，操作比较稳定，但当床层较高时，操作稳定性差(0) 溢流管式多层流化床在层间分布板上设置垂直溢流管以使固体下料，可有效控制床层高度，一段操作弹性较大，且运转也较稳定，前人112-18对其进行了广泛的研究. Knowlton9分析了A，B两类颗粒在溢流管中可能的存在状态：(1)气固滑移速度(Uslip)小于最小流化速度(Umt) 时管中颗粒为移动床状态：(2)当Uslp>Umr时，管中颗粒为流化床状态.Eleftheriades等112]在两段流化床中发现，在一定气速范围内，随气速增加而逐渐增加颗粒加料速
收稿日期；20120322，修回日期，201204-19 基金项目：
与单层流化床相比，多层流化床的稳定操作区间变窄操作澄流管式多层流化床时，气速超过某一较小临界气速（U。)时，频粒才开始通过溢流管间下层流动，而气速超过另一较大临界气速(Us)时即会使颗粒通过溢流管向上一层反审，产生流化气短路、溢流管倒流、“固泛”(Flooding)等现象[18.20-2]Kannan等[20]在四段流化床(澄流管下端有锥形缩口)中发现，操作气速达到U。时流管中料柱最高，而操作气速增至U时，溢流管中料柱高度降至最低，并得到了Uc和Un的关联式
致床层中颗粒浓度降低，溢流管下端口暴露于流化气中，导致气体短路阻碍了颗粒下流；同时在三段流化床(溢流管下端有锥形缩口)中发现砂子比石灰有更高的“周泛”点气速.金涌等[22]采用下部侧向出料的不对称方锥形侧向溢流管，定性地描述了多层流化床的操作范围，同时观察到稀相空间较低时，在较高气速下产生的气泡在床面前破而颗粒弹溅并暂时吸附在上一层分布板下面，影响实际开孔率，从而影响操作，研究者们发现，在溢流管下端增设如孔板[24,25]、锥型堵头[26]、锥形缩口[17,18]等机械结构，或采用侧向溢流[22]及气控式[]措施，可有效减少气体审入溢流管，抑制节涌发生，保持操作稳定，同时可控制固体额粒的流率，但这些机械结构和措施增加了操作难度，同时给高温下或有粘结性的
(编号：51174283)：中国科学院战略性先导科技专项基金资助项日(编号：XDA07010100)
许徐飞(1987)，男，安徽省相城市人，硕士研究生，化学工程专业：高士枚许光文，通讯联系人，Tel:010-82544885，E-mail:sqgao@home.ipe.ac.cn，
作者简介；
gwxu@home.ipe.ac.cn. 方方数据