[科普中国]-输送分离高度

输送分离高度（Conveying separation height）又称夹带分离高度。流化床稀相区中绝大部分颗粒都已沉降下来的高度。流化床中颗粒的分布可分为浓相区和稀相区，在稀相区中的颗粒是受气流的冲击作用而向上运动的。达到一定高度后便会重新沉降下来在输送分离高度以上的颗粒被气流带出，需要采用旋风分离器分离。根据这个高度，可以决定旋风分离器的入口位置。1

流化床流化是一种通过与向上流动的气体或液体接触，将微细固体转变为流体状态的过程。这种接触方法有许多的特殊的特征。流化工程尝试利用这种特性的优点，在流化床焚化方法应用中，以空气代替液体为燃烧提供氧气和流化微细固体。

依据气流速度，固体物料与空气接触的各种模式见下图。

图中，表观气流速度从左至右增加。当空气以低流速向上流过微细颗粒床层时，由于气速不够高不能移动沙粒，因此气体只是从静止颗粒问空隙渗透。这种结构因为没有颗粒移动被认为是固定床。

当气流速度增加，颗粒移动分离并且有少量粒子会颤动并在有限范围移动。这种情况是接近流化的膨胀床，特点是比流化态要求的压降大。在高的气流速度下，就会达到这样一种平衡，此时全部的颗粒悬浮在上升气流中。在这时，颗粒和气体间的摩擦力与颗粒的重量平衡。结果，相邻颗粒之间压力的垂直分量消失。床层部分的压降近似等于在那部分中流体和粒子的重量。这时床层被认为是刚刚流化，并被看做最小或最低流化的床，但是其压降比流化之前低。最低流化态的气流速度称作最小流化气速。

当气流速度上升超过最小流化气流速度时，可观测到随气泡和气体通道的产生，床层明显不稳定。在高气流速度时，搅动变得更加剧烈，固体的移动更加活跃。此外，床层不会大量膨胀而远超过它在最小流化态时的体积。这种床层称为集态流化床，沸腾流化床或简称为流化床。

只要床层有一个明确的上界限制或表面，气体流化床就叫密相流化床。然而，当流体流动速度足够高，超过固体自由沉降速度，床层上表面消失，夹带明显变大，固体被气体带出床层外。这种状态称为分散、稀释或者稀相流化床，伴随有固体的气动传送。

概念提出输送分离高度（TDH）概念是由Zenz等于1958年提出的。他认为在床层表面气泡破裂的影响主要和两个因素有关，即床层线速和床层直径。床层线速提高，则气泡数量增多，气泡破裂时的动能增大。Zenz发现，夹带量对气速很敏感，大约正比于u12~u14，而TDH不那么敏感，大约气速增加一倍，TDH增加70%；床层直径增加，整个床层的不均匀性也会增加，因此，随着床层线速和床层直径的提高，所需的TDH也会增加。此外，TDH还随操作压力的增加而线性增大。TDH的估算式多用床径DT和操作气速uf来关联，如果已知在一气速下u1下的TDH，则在另一气速u2下的TDH还可用下式估算：2

输送分离高度示意图燃煤流化床锅炉中的人炉煤颗粒为宽筛分，一些终端速度大的颗粒也会被夹带向上，这些大的颗粒经过一定高度后将陆续返回床层，只有那些终端速度小于表观气流速度的粒子才会被继续夹带出去。聚集和碰撞的作用也会使一些颗粒回落。因此，存在一个分离高度，当达到颗粒浓度不再下降（即气流饱和携带状态，一般取饱和度为99%处）的高度称为输送分离高度（TDH），如下图所示。

在这一高度的颗粒夹带量为常数。流化床悬浮段高度应取为TDH，过高则加大制造成本，过低颗粒携带率增大。

本词条内容贡献者为:

蒲富永 - 教授 - 西南大学