流化床
流化床(fluidized bed)是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态,并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器。在用于气固系统时,又称沸腾床1。
流化床主要用于对物料进行干燥,通过风机输送空气经流化床上的进气管输送至反应塔内,将反应塔内的物料冷却2。
基本信息
- 中文名
流化床
- 固体流态化
流固接触状态称为固体流态化
- 循环流化床
CFBC
- 特点
燃料适应性强、适合中、低硫煤
- 外文名
fluidized bed
- 别名
沸腾床
- 应用
矿物加工
- 类别
散式流化床、聚式流化床
功能用途
主要用途
采用该方法生产颗粒状多晶硅的公司主要有:挪威可再生能源公司(REC)、德国瓦克公司(Wacker)、美国HemLock和M E M C 公司等。
挪威R E C 公司是世界上惟一一家业务贯穿整个太阳能行业产业链的公司,是世界上最大的太阳能级多晶硅生产商。该公司利用硅烷气为原料,采用流化床反应炉闭环工艺分解出颗粒状多晶硅,且基本上不产生副产品和废弃物。这一特有专利技术使得R E C 在全球太阳能行业中处于独一无二的地位。REC还积极致力于新型流化床反应器技术(FBR)的开发,该技术使多晶硅在流化床反应器中沉积,而不是在传统的热解沉积炉或西门子反应器中沉积,因而可极大地降低建厂投资和生产能耗。在过去几年中,REC进行了该技术的试产。2006年计划新建利用该技术生产太阳能级多晶硅的工厂,预计2008年达产,产能6500t。此外,REC正积极开发流化床多晶硅沉积技术(Fluidized bed polysilicon deposition,预计2008年用于试产)和改良的西门子- 反应器技术(Modified Siemens-reactor technology)。
德国瓦克公司开发了一套全新的粒状多晶硅流体化反应器技术生产工艺。该工艺基于流化床技术(以三氯硅烷为给料),已在两台实验反应堆中进行了工业化规模生产试验,瓦克公司最近投资了约2亿欧元,在德国博格豪森建立新的超纯太阳能多晶硅工厂,年生产能力为2500t,加上其它扩建措施,新工厂的投产将使瓦克公司在2008年达到9000t的年生产能力,最终于2010年达到11 500t的产能。
美国Hemlock公司将开设实验性颗粒硅生产线来降低硅的成本,Helmlock公司计划在2010年将产能提高至19 000t。MEMC公司则计划在2010年底其产能达到7000t左右。
循环流化床燃烧技术
循环流化床燃烧(CFBC)技术系指小颗粒的煤与空气在炉膛内处于沸腾状态下,即高速气流与所携带的稠密悬浮煤颗粒充分接触燃烧的技术。
循环流化床锅炉脱硫是一种炉内燃烧脱硫工艺,以石灰石为脱硫吸收剂,燃煤和石灰石自锅炉燃烧室下部送入,一次风从布风板下部送入,二次风从燃烧室中部送入。石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳。气流使燃煤、石灰颗粒在燃烧室内强烈扰动形成流化床,燃煤烟气中的SO2与氧化钙接触发生化学反应被脱除。为了提高吸收剂的利用率,将未反应的氧化钙、脱硫产物及飞灰送回燃烧室参与循环利用。钙硫比达到2~2.5左右时,脱硫率可达90%以上。
循环流化床的一次风是经空气预热器加热过的热空气,主要作用是流化炉内物料,同时提供炉膛下部密相区燃料燃烧所需要的氧量。一次风由一次风机供给,经布风板下一次风室通过布风板和风帽进入炉膛。
循环流化床的二次风除了补充炉内燃料燃烧所需要的氧气并加强物料的掺混外,还能适当调整炉内温度场的分布,起到防止局部烟气温度过高、降低NOX排放量的作用,二次风一般由二次风机供给,有的锅炉一、二次风机共用。
流化床燃烧方式的特点是:
1.清洁燃烧,脱硫率可达80%~95%,NOx排放可减少50%;
2.燃料适应性强,特别适合中、低硫煤;
3.燃烧效率高,可达95%~99%;
4.负荷适应性好。负荷调节范围30%~100%。
流化床干燥技术
循环流化床干燥技术是将待干燥物质通过加料器加入流化床床体(注:流化床内已加有床料),从设备容器下方通入预热空气或者各种锅炉废气,使流化床内的物料颗粒被吹起呈沸腾状态悬浮粉碎。同时在流化床上部出口,将已干燥物料收集起来。
该项技术已应用于污泥等干燥的工程应用,东南大学热能所申请专利,分别对生活污泥和工业污泥进行干燥,可将含水率为85%的污泥干燥为含水率为0~5%的0.5~1mm固体颗粒。并且已应用到工程实际,日处理量50吨。其主要影响因素有温度、加料速度以及进风流量。