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

Принцип разделения веществ в кипящем слое

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 псевдожидкость с некоторой усреднённой плотностью . Частицы с более высокой плотностью, чем средняя плотность кипящего слоя будут опускаться вниз, а частицы, имеющие плотность меньшую средней плотности кипящего слоя, будут подниматься. То есть, кипящий слой можно рассматривать как жидкость, для которой справедлив закон Архимеда .

По мере того, как средняя плотность кипящего слоя может изменяться (путём изменения соотношения количества газообразной и твёрдой фазы), частицы с различной плотностью по сравнению со средней плотностью кипящего слоя будут подниматься или опускаться.

Применение

Кипящий слой используется как однородная плотная среда для разделения ( обогащения , классификации) минерального сырья, а также для обеспечения интенсивного тепло-массообмена (например, в печи кипящего слоя). В установках с кипящим слоем производится, например, цементация стальных заготовок .

Также 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 .

При производстве полиэтилена низкого давления в реакторах порошок полиэтилена находится в псевдоожиженном кипящем слое.