Кипящий слой

Кипя́щий слой создаётся в тех случаях, когда некоторое количество твёрдых частичек находится под воздействием восходящего потока газа (обычно воздуха) или смеси из газа и жидкости, благодаря чему твёрдые частички находятся в зависающем состоянии. Такая система ведёт себя подобно жидкости.

Принцип разделения веществ в кипящем слое

Схематический чертёж реактора с кипящим слоем, использующего свойство псевдоожижения.

Принцип разделения частиц в кипящем слое основан на использовании процесса псевдоожижения.

Кипящий слой представляет собой смесь жидкой и твёрдой фаз, которая имеет свойства, подобные свойствам жидкости. В частности, верхняя поверхность кипящего слоя является относительно горизонтальной, что аналогично поведению жидкостей, находящихся в покое. Кипящий слой можно рассматривать как неоднородную смесь жидкой и твёрдой фаз, которая может быть представлена как единая масса с единой плотностью. Частицы с более высокой плотностью, чем единая плотность кипящего слоя будут опускаться вниз, а частицы, имеющие плотность меньшую единой плотности кипящего слоя, будут подниматься. То есть, кипящий слой можно рассматривать как жидкость, подчиняющуюся закону Архимеда.

По мере того, как "единая плотность" кипящего слоя может изменяться (путём изменения либо количества жидкой фазы, либо количества твёрдой фазы), частички с разной плотностью по сравнению с "единой плотностью" кипящего слоя могут быть принуждены к тому, чтобы подниматься или опускаться.

Применение

Кипящий слой используется как однородная отяжелённая среда для разделения (обогащения, классификации) минеральной массы, а также для обеспечения интенсивного тепло-массообмена (печь кипящего слоя). Кипящий слой применяется, например, для цементации стали. В печи кипящего слоя проводят окислительный обжиг сульфидных руд, восстановительный обжиг концентратов и т. п.

Имеются широкие перспективы и действующие установки, где кипящий слой применяется как среда для сжигания твёрдых топлив, в том числе низкосортных, в топках энергетических котлов.

См. также

• Сжигание в кипящем слое
• Псевдоожижение
• Гравитационное обогащение полезных ископаемых
• Гидродинамика псевдоожиженного слоя и системный анализ