Типы псевдоожиженного слоя

Стационарный или барботажный псевдоожиженный слой подразделяется на две категории: кипящий слой и турбулентный слой. Когда над слоем больше не увеличивается падение давления, "избыточный воздух" начинает проходить через слой в форме пузырьков воздуха, создавая кипящий слой.

С повышением скорости воздушного потока увеличивается образование пузырьков, появляющихся и исчезающих в различных частях слоя. Такой слой называется турбулентным. При использовании в качестве топлива коры и щепы, имеющих низкую теплоту сгорания, охлаждать слой обычно не требуется. Зола удаляется вместе с отходящими газами и задерживается пылеуловителем.

Циркулирующий псевдоожиженный слой (CFB) – в данном слое газы имеют скорость достаточную для приостановки слоя частиц, из-за большей кинетической энергии жидкости. Таким образом, поверхность слоя менее гладкая, и из него могут уноситься крупные частицы, у неподвижных слоёв. Унесённые частицы рециркулируют через внешний контур обратно в слой реактора. В зависимости от процесса частицы могут быть классифицированы с помощью циклонного сепаратора и отделены от слоя или возвращены в него в зависимости от размера фракции [2].

В циркулирующем псевдоожиженном слое скорость воздушного потока возрастает до уровня, при котором топливные частицы выносятся за пределы слоя. Части угольной массы, которые не успевают полностью сгореть, отделяются и переносятся в нижнюю часть топки.

Таким образом, условия сжигания топлива в такой топке несколько отличаются от условий сжигания в кипящем слое – в основном по времени действия воздушного потока и степени перемешивания частиц, которое в этой топке происходит более эффективно.

Концентрация частиц в слое может изменяться в зависимости от параметров рециркулирующего потока. Это позволяет использовать различные виды топлива, так как управляемость этого слоя значительно выше, чем управляемость кипящего слоя.

Вибрационные псевдоожиженные слои аналогичны стационарным слоям, но добавляют механическую вибрацию к дополнительно возбуждают частицы для увеличения уноса.

Транспортный или мгновенный реактор (FR). При скоростях выше, чем в центробежном псевдоожиженном слое, частицы приближаются к скорости газа. Скорость скольжения между газом и твёрдым телом значительно снижается за счёт менее однородного распределения тепла.

Кольцевой псевдоожиженный слой (AFB). Большое сопло в центре пузырькового слоя вводит газ с высокой скоростью, достигая зоны быстрого перемешивания над окружающим слоем, сравнимой с той, которая обнаруживается во внешнем контуре центробежного.

Механически псевдоожиженный реактор (MFR). Механическая мешалка используется для мобилизации частиц и достижения свойств, аналогичных свойствам хорошо перемешанного псевдоожиженного слоя. Не требует псевдоожижающего газа.

Узкие псевдоожиженные слои (NFB). В этом случае соотношение между диаметрами трубы и зёрен равно или меньше. Динамика слоя тогда отличается от других типов псевдоожиженных слоёв из-за сильных эффектов удержания и наличия зернистых пробок.

При сжигании в нескольких псевдоожиженных слоях частицы топлива разных размеров располагаются последовательно над участком подачи воздуха. В первом слое сжигание топлива осуществляется при температуре 900-950 °С. Так называемое вторичное сжигание происходит при температуре около 850 °С во втором (верхнем) слое.

Первичный воздух, подаваемый для поддержания процесса горения, равномерно распределяется над слоем топлива с помощью охлаждающей плиты, расположенной на дне топки. После образования псевдоожиженного слоя в него подаётся топливо. Под воздействием газов, образующихся при сжигании топлива в первом слое, и потока вторичного воздуха, нагнетаемого через распределительное устройство подачи воздуха второго слоя, происходит флюидизация второго слоя. Несгоревшие частицы, увлекаемые отходящими газами первого слоя, захватываются вторым слоем для вторичного сжигания [2].