Eine Wirbelschicht ist eine Mischung aus festen Partikeln zusammen mit Gas, Flüssigkeit oder Luft, die oft von unten freigesetzt wird. Die Mischung verhält sich im Allgemeinen wie eine Flüssigkeit unter dem Druck des jeweiligen Mediums, das während des Prozesses hinzugefügt wird. Typischerweise als Fluid mit Schwerkraft strömend, kann der Schwebstoff auch mit Flüssigkeitspumpen bewegt werden. Kohlekraftwerke verwenden häufig ein solches fluidisiertes Material für eine effiziente Wärmeübertragung und Verschmutzungskontrolle, und das Verfahren wird manchmal verwendet, um Gegenstände in der Herstellung und Lebensmittelverarbeitung zu beschichten. Der Wirbelschichtreaktor wurde erstmals in den 1920er Jahren entwickelt und in den 1960er Jahren industriell genutzt.
In einer Wirbelschicht kann Flüssigkeit über Feststoffpartikel und von unten freigesetztes Gas geleitet werden. Luft und Flüssigkeiten können auch unter einem Sicherheitsbehälter nach oben gedrückt werden. Am Boden befindet sich typischerweise eine Verteilerplatte, die eine Reihe von Löchern aufweist, aus denen Fluid strömt, um die Mischung zu suspendieren. Der minimale Fluidisierungspunkt ist die Geschwindigkeit, bei der die Masse der Feststoffpartikel suspendiert werden kann.
Die Geschwindigkeit ist abhängig vom gewünschten Druck auf den Schwebstoff sowie der Größe der Partikel. Es gibt vier allgemeine Gruppen, die auf der Größe basieren und in den 1970er Jahren entwickelt wurden und als Geldart-Gruppierung bezeichnet werden. Eine zirkulierende Wirbelschicht fügt dem Fluid typischerweise viel Energie hinzu, was dazu beiträgt, relativ große Partikel zu suspendieren. Die Körner können dann nach Größe getrennt werden. Andere Variationen umfassen ein stationäres Bett, das normalerweise einen konstanten Flüssigkeitsstrom aufweist; und Vibrationswirbelbetten zum mechanischen Manipulieren von Partikeln.
Wirbelschichtsysteme werden häufig in Kohlekraftwerken eingesetzt. Das Kohle-Gas-Gemisch ermöglicht eine Verbrennung bei niedrigeren Temperaturen als normalerweise zur Freisetzung von Stickoxiden führt. Auch schwefelhaltige Schadstoffe können abgeschieden werden, und ein solches System ermöglicht auch eine effizientere Verbrennung von Kohle. Es ist auch möglich, auf diese Weise Siedlungsabfälle zu verbrennen, da das System im Allgemeinen Schadstoffe effizient verbrennt und zurückhält.
Zur Pulverbeschichtung von Metallen kann je nach Ausführung eine Wirbelschicht eingesetzt werden. Ein siedendes Pulver-Luft-Gemisch kann über ein in eine Kammer getauchtes Metall verteilt werden. Lebensmittel wie geschnittenes Gemüse werden oft gefroren, wenn sie in eine kryogene Mischung gegeben werden, bevor sie verpackt und versendet werden. Der Gefriervorgang kann aufgrund des Kontakts zwischen den suspendierten Lebensmittelstücken und der gefrorenen Luft oder Masse in der Kammer beschleunigt werden.