CN101357314B - 一种应用于循环流化床的循环流率测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于循环流化床的循环流率测量装置，包括设置于循环流化床下降管上部分段内的隔板，该隔板上下两端分别活动连接有上丝网挡板和下丝网挡板，上丝网挡板另一端抵靠在上部分段内壁上，当处于待测状态时，下丝网挡板呈竖直状态或与上丝网挡板处于同侧设置，当处于测量状态时，所述上丝网挡板倾斜抵靠在上部分段内壁上，下丝网挡板另一端与上丝网挡板处于相异的一侧并抵靠于上部分段内壁上。本发明还提供了一种循环流率测量装置的测量方法，步骤为：将下丝网挡板置于与上丝网挡板异侧并与上部分段内壁抵靠，此时时间为t1；当颗粒累积到预定高度时，此时时间为t2；根据颗粒累积后的体积和t1、t2即可计算出颗粒的循环流率G。

Description

一种应用于循环流化床的循环流率测量装置及测量方法 

技术领域

本发明涉及一种应用于循环流化床的循环流率测量装置及测量方法。 

背景技术

循环流率是循环流化床一个重要的操作参数，准确测量循环流率可以便于工作人员操作和调节循环流化床的运行参数。 

目前循环流化床的循环流率测量方法有： 

1)直接观察法：在流化床内加入示踪粒子，通过观察紧贴下降管壁面的示踪粒子的下降速度来求颗粒循环流率，缺点在于测量不准。 

2)蝶阀测量法：在测量段加入蝶阀，测量时关闭蝶阀测量颗粒的堆积速度。缺点在于只能设置在比较细的测量段，高循环流率下堆积速度快，测量精度降低。 

3)伴床法：将循环下落颗粒突然切入另一收集颗粒的伴床，测量规定时间内收集的颗粒量，缺点在于会影响循环流化床的压力平衡。 

4)专利200580045711.X采用光传感器来测量下降管的颗粒堆积时间，从而换算颗粒循环量，缺点在于测量的时候为了堆积一定的颗粒量，必须停止下降管的供气，使下降管完全处于静止堆积状态，即中断循环过程。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种可实现循环流化床内颗粒循环流率定量测量的装置及方法。 

为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：一种应用于循环流化床的循环流率测量装置，所述循环流率测量装置包括有设置于循环流化床下降管上部分段内、并将该上部分段分隔为左右两部分的隔板，该隔板上下两端分别活动连接有上丝网挡板和下丝网挡板，该上丝网挡板另一端抵靠在上部分段内壁上，当处于待测状态时，所述下丝网挡板呈竖直状态或与上丝网挡板处于同侧设置，当处于测量状态时，所述上丝网挡板倾斜抵靠在上部分段内壁上，所述下丝网挡板另一端与上丝网挡板处于相异的一侧并抵靠于上部分段内壁上。 

隔板设置在下降管的上部分段内，一方面保证了在测量初始时刻收集到的是自循环流化床的旋风分离器分离下来的颗粒，而不是测量之前已经在下降管内沉积的颗粒，另一方面在测量的同时，保证下降管的下部分段有足够的颗粒维持循环不中断；丝网挡板在截流循环固体颗粒时，对下降管内的松动空气没有流通阻碍，使循环流率的测量操作不影响下降管的连续稳定运行，上丝网挡板可以阻止测量时颗粒由上丝网挡板一侧通道下落，这样能保证下丝网挡板收集到的颗粒是测量时间内的全部下落循环颗粒，使得测量精确。 

在测量状态时，为了使颗粒不在上丝网挡板上堆积，而尽可能落入下丝网挡板上，上丝网挡板的倾角应在大于颗粒的自然堆积角的前提下在上部分段允许空间内尽可能大，这样可保证颗粒滑落到下丝网挡板上。 

所述上丝网挡板和下丝网挡板为金属丝网。金属丝网制成的挡板不仅可以用于冷态测量而且可以用于热态的测量。 

所述下丝网挡板以水平方式抵靠于上部分段内壁上。下丝网挡板以水平方式抵靠在内壁上，相对于以倾斜角度设置在内壁上，避免了下丝网挡板与下降管管壁、隔板所围成的颗粒收集空间几何形状的不规则，降低了颗粒积累体积的计算难度。 

所述隔板以垂直平分下降管横截面的方式设置于上部分段内。通过平分的方式有利于下降管内隔板两侧的通道可交替切换测量，提高工作效率和装置可靠性，且隔板垂直设置结合下丝网挡板水平设置，使得收集颗粒的空间形状规则，进一步降低了颗粒积累体积计算的难度。 

所述上丝网挡板和下丝网挡板分别通过转轴与隔板铰接连接，该转轴穿出所述下降管的管壁与转动手柄连接。上丝网挡板和下丝网挡板均通过铰链连接固定在隔板上，因此可以通过机械控制装置，根据测量状态的不同控制丝网挡板的位置，结构简单，操作方便。 

本发明还提供了一种应用于循环流率测量装置的测量方法，包括如下步骤： 

(1)将下丝网挡板置于与上丝网挡板异侧位置，并与上部分段内壁抵靠，此时时间设为t1，颗粒累积到下丝网挡板上； 

(2)当颗粒累积到预定高度h时，此时时间设为t2； 

(3)根据颗粒累积后的体积和t1，t2可计算出颗粒的循环流率G，设上部分段的半径为r，下丝网挡板与隔板及上部分段内壁壁面形成的颗粒堆积空间内的颗粒体积量为V，颗粒堆积密度为ρ，循环流化床的上升段的半径为R，颗粒堆积时间Δt＝t2-t1，则G＝ρV/(ΔtπR²)。 

所述隔板以垂直平分下降管横截面的方式设置于上部分段内，所述下丝网挡板以水平方式抵靠于上部分段内壁上，则V＝πr²h/2，循环流率 

$G=\mathrm{\ρV}/\left(\mathrm{\Δt\π}{R}^2\right)=\frac{1}{2}\mathrm{\ρh}{\left(\frac{r}{R}\right)}^2\frac{1}{\mathrm{\Δt}}.$

本发明与现有技术相比，具有如下优点：在下降管的上部分段内增加有隔板，隔板顶端和底端上活动连接有上丝网挡板和下丝网挡板，形成了一套可切换的循环流化床颗粒循环流率测量装置及方法，测量准确度高，计算公式简单、直观，而且不影响循环流化床的连续稳定运行，结构简单，操作方便。 

附图说明

图1为本发明装置结构示意图； 

图2为图1的D部分放大示意图(待测状态)； 

图3为图1的D部分放大示意图(测量状态)； 

附图标记说明：1、给风机，2、流化床布风室，3、循环流化床上升段，4、旋风分离器，5、循环流率测量装置，51、隔板，52、上丝网挡板，53、下丝网挡板，6、下降管，61、上部分段，7、返料器，8、转动手柄，81、转轴。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。 

实施例： 

请参阅图1所示，循环流化床结构主要由循环流化床上升段3、旋风分离器4、流化床布风室2、循环流化床下降管6和返料器7构成。由给风机1出来的空气分为Q1和Q2两部分，Q1作为循环流化床上升段3的流化介质，气体挟带固体颗粒经旋风分离器4发生气固分离，气体由旋风分离器4上部排出，颗粒由旋风分离器4进入循环流化床下降管6；Q2作为循环流化床下降管6的松动气，使颗粒经返料器7回到循环流化床上升段3，完成循环流动过程。 

在下降管6的上部分段61内设置有循环流率测量装置5，其包括有隔板51， 下降管6的上部分段61被隔板51平分为两半，在隔板51的上、下两端各链接有一块以金属杆为边框的细密金属丝网挡板(上丝网挡板52和下丝网挡板53)，为方便上丝网挡板52和下丝网挡板53的转动，本实施例上丝网挡板52和下丝网挡板53分别通过转轴81与隔板51铰接连接，该转轴81穿出下降管6的管壁与转动手柄8连接。该手柄8通过转轴81带动上丝网挡板52和下丝网挡板53绕隔板51转动，使得上丝网挡板52另一端抵靠在上部分段61内壁上，当下丝网挡板53呈竖直状态或与上丝网挡板52处于同侧设置时，该循环流率测量装置5为待测状态，也可通过手柄8转动下丝网挡板53，使得其另一端抵靠于上部分段61内壁上并与上丝网挡板52处于相异的一侧，从而进入测量状态。 

由于上丝网挡板52和下丝网挡板53对下降管6的松动气Q2无阻碍，所以即使循环流率测量装置5处于测量状态，循环流率测量装置5下面的循环颗粒仍可在松动气Q2的作用下经返料器7回到循环流化床上升段3，测量计时结束即转动下丝网挡板53回到待测状态。 

本发明提供一种循环流化床的颗粒循环流率测量方法，包括如下步骤：将上丝网挡板52置于上部分段61的壁面上，下丝网挡板53置于垂直状态，则循环流率测量装置5处于待测状态；然后转动手柄8，将下丝网挡板53旋转置于与上丝网挡板52异侧并与上部分段内壁抵靠，则颗粒开始在下丝网挡板53上积累，循环流率测量装置5处于测量状态，此时时间设为t1，当颗粒积累高度达到设定的高度h时停止计时，此时时间设为t2，根据颗粒累积后的体积和t1，t2计算出颗粒的循环流率，设上部分段61的半径为r，下丝网挡板53与隔板51及上部分段61内壁壁面形成的颗粒堆积空间内的颗粒体积量为V，颗粒堆积密度为ρ，循环流化床的上升段3的半径为R，颗粒堆积时间Δt＝t2-t1，则G＝ρV/(ΔtπR²)。 

为方便计算颗粒累积后的体积，本实施例将隔板51以垂直平分下降管6横截面的方式设置于上部分段61内，下丝网挡板53以水平方式抵靠于上部分段61内壁上，这样下丝网挡板53与隔板51及上部分段61内壁壁面之间形成了规则的几何容积，有利于计算的方便。 

上述颗粒体积量V＝πr²h/2，则  $G=\mathrm{\ρV}/\left(\mathrm{\Δt\π}{R}^2\right)=\frac{1}{2}\mathrm{\ρh}{\left(\frac{r}{R}\right)}^2\frac{1}{\mathrm{\Δt}},$ 单位为kg/(m²s)，由于上部分段61的半径、上升段3的半径，颗粒的密度ρ均为已知 或方便测量，因此测量颗粒循环流率时只需控制颗粒堆积的高度h，以及开始测量和结束测量的时间段即可方便测出循环流率G。 

本实施例中，冷态循环流化床上升段半径R＝0.14m，上部分段的半径r＝0.14m，以ρ＝178kg/m³木粉颗粒为循环流动介质，测得颗粒堆积高度h＝0.2m对应的时间Δt＝23s，计算得到颗粒循环流率G＝0.77kg/(m2s)。 

当隔板51是以倾斜角度或虽垂直但非平分方式设置于下降管6的上部分段61内，下丝网挡板53也是以一定倾斜角度而非以水平方式抵靠于上部分段61内壁上时，这样下丝网挡板53与隔板51及上部分段61内壁壁面之间形成了不规则的几何容积，相对于上述规则的几何容积的计算上比较繁琐，但总体原理是相同的，在此不再详述。 

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (7)

1.一种应用于循环流化床的循环流率测量装置，其特征在于：所述循环流率测量装置包括有设置于循环流化床下降管(6)上部分段(61)内、并将该上部分段(61)分隔为左右两部分的隔板(51)，该隔板(51)上下两端分别活动连接有上丝网挡板(52)和下丝网挡板(53)，该上丝网挡板(52)另一端抵靠在上部分段(61)内壁上，当处于待测状态时，所述下丝网挡板(53)呈竖直状态或与上丝网挡板(52)处于同侧设置，当处于测量状态时，所述上丝网挡板(52)倾斜抵靠在上部分段(61)内壁上，所述下丝网挡板(53)另一端与上丝网挡板(52)处于相异的一侧并抵靠于上部分段(61)内壁上。

2.如权利要求1所述的应用于循环流化床的循环流率测量装置，其特征在于：所述上丝网挡板(52)和下丝网挡板(53)为金属丝网。

3.如权利要求2所述的应用于循环流化床的循环流率测量装置，其特征在于：当处于测量状态时，所述下丝网挡板(53)以水平方式抵靠于上部分段(61)内壁上。

4.如权利要求3所述的应用于循环流化床的循环流率测量装置，其特征在于：所述隔板(51)以垂直平分下降管(6)横截面的方式设置于上部分段(61)内。

5.如权利要求1到4中任一所述的应用于循环流化床的循环流率测量装置，其特征在于：所述上丝网挡板(52)和下丝网挡板(53)分别通过转轴(81)与隔板(51)铰接连接，该转轴(81)穿出所述下降管(6)的管壁与转动手柄(8)连接。

6.一种应用于权利要求1循环流率测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将下丝网挡板置于与上丝网挡板异侧位置，并与上部分段内壁抵靠，此时时间设为t1，颗粒累积到下丝网挡板上；

(2)当颗粒累积到预定高度h时，此时时间设为t2；

(3)根据颗粒累积后的体积、t1和t2可计算出颗粒的循环流率G，设上部分段的半径为r，下丝网挡板与隔板及上部分段内壁壁面形成的颗粒堆积空间内的颗粒体积量为V，颗粒堆积密度为ρ，循环流化床的上升段的半径为R，颗粒堆积时间Δt＝t2-t1，则G＝ρV/(ΔtπR²)。

7.如权利要求6所述的测量方法，其特征在于：所述隔板(51)以垂直平分下降管(6)横截面的方式设置于上部分段(61)内，所述下丝网挡板(53)以水平方式抵靠于上部分段(61)内壁上，则V＝πr²h/2，循环流率

$G=\mathrm{\ρV}/\left(\mathrm{\Δt\π}{R}^2\right)=\frac{1}{2}\mathrm{\ρh}{\left(\frac{r}{R}\right)}^2\frac{1}{\mathrm{\Δt}}.$

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