[发明专利]异重多尺寸均匀涨落颗粒床

说明书

技术领域：

本发明涉及一种流态化过程。由不同密度、不同粒径的床料构成颗粒床。随着流体质量流量增加，静止的床料均匀膨胀，床层高度线性增加。随着流体质量流量减少，所有床料按秩序降落，床层高度线性下降。理想球体构成的异重多尺寸均匀涨落流化床在流体增减过程中不出现颗粒之间的错位。 

背景技术：

流化床是各种反应器中成本低、历史长、理论相对完善的一种，在化工、能源动力、建材以及食品行业广泛应用。所有气-固或液-固流化床都是用流体吹动固体颗粒实现化学反应或质量传递，流化床工作过程都是在一定表观速度下连续进行。最有效的运行参数被选定为流化床连续运行参数，一旦这种最佳参数确定，除非发生意外或计划停止，流化床反应器将一直连续运行。所有气固流化床中，气体都是一个方向运动的。 

过滤是一个巨大的技术应用，全球过滤行业2004年已经形成200亿美元的技术市场(Graham Rideal，Filtration：the marketplace，Filtration+Separation September 2005)，其中包含了高温烟气的颗粒床过滤(Hot gases cleaning inbeds of granular solids)，高温烟气过滤(Hot gas filtration)被列为未来发展的重要方向。随着技术的发展，特别是联合发电、燃气轮机应用等，陶瓷过滤和纤维过滤成为炙手可热的新技术，早期开发的颗粒床过滤几乎被人遗忘。颗粒床除尘被认为是一种高效的过滤技术，科技部将其列入国家七五攻关项目，冶金部曾在湖南现场推荐。但经过两次国家行政部门的强力推荐后，颗粒床除尘器几乎失去了技术市场。取代颗粒床除尘器的是高温条件下使用的陶瓷过滤器和低温条件下使用的布袋除尘器。几乎没有收集到颗粒床除尘器淡出市场的技术报道。但陶瓷过滤和布袋过滤都有工作寿命和工作周期两大困扰(S.D.Sharma et al，2008)。 

很多工业领域都出现高温粉尘，特别是冶金过程，这些高温粉尘富含生产原料的主要化学元素，如高炉荒煤气粉尘含有大量的铁元素。由于技术进步，炼铁过程的湿法高温除尘被干法降温除尘(布袋过滤技术)所取代。但布袋过滤有致命的缺陷，怕高温、怕冲击、工作周期短、工作寿命有限。如果能用颗粒床过滤代替布袋过滤可能出现巨大的技术好处。固体颗粒可以耐受较高温度(天然石英砂可耐受350℃温度，如果采用人造颗粒，如氧化铝空心球或耐火材料烧制颗粒能耐受更高温度)，承受较高的温度和压力波动。 

虽然有众多的研究文献，包括学位论文，但几乎所有人都将同体颗粒床过滤看成是一种机械过滤。这种机械过滤的视角限制了人们对颗粒床的认识。特别是冶金行业，经冶金部的推动仍没有形成生产力，说明机械过滤认识对颗粒床的认识有所偏颇。