CN102166495A - 流化床外循环系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种流化床外循环系统，该流化床外循环系统包括可视化粒度分选器、进气电控阀、进粒电控阀和气源；可视化粒度分选器为透明玻璃结构，包括本体，本体的内部设有上部空腔、下部空腔以及连通上部空腔和下部空腔的流道，本体的上部设有与上部空腔连通的进粒口，本体的下部设有与下部空腔连通的出粒口；可视化粒度分选器中的进粒口和出粒口分别通过管道与流化床连接，进粒口与流化床之间的管道上设置有进粒电控阀，进气电控阀的一端与出粒口与流化床之间的管道连接，另一端与气源连接。本发明结构简单，在流化床进行顶喷、底喷、切线喷时，都可以将流化颗粒取出和送回，从而对流化床制粒的效果进行实时监测。
Description
技术领域
本发明涉及一种流化床的外循环系统。
背景技术
当固体颗粒中有流体通过时，随着流体速度逐渐增大，固体颗粒开始运动，且固体颗粒之间的摩擦力也越来越大，当流速达到一定值时，固体颗粒之间的摩擦力与重力相等，每个颗粒可以自由运动，固体颗粒表现出类似流体状态的现象，称为流态化。流化床就是基于以上机理用来实现物料完成流态化的设备。流化床具有气固两相接触充分、传热传质均匀、床层温度均匀等特点而广泛的应用于能源、化工、环保和冶金等诸多行业。
在利用流化床进行化学反应、燃烧发电、干燥等过程时，流化颗粒的大小与均匀程度直接影响着传热传质与化学反应的效果；而在利用流化床进行制粒的过程中，对设备内部的粒子状况也要进行取样分析，从而进行流化颗粒的分级和筛选。在目前条件下，大部分的取样装置都是在流化床下部设置取样口，利用重力作用将取样的流化颗粒取出，流化床颗粒的取出和送回仍然无法实时进行。
中国专利文献CN1296018公开了一种《流化床气相聚合反应系统的取样装置》，是利用流化床气相反应装置对具有危险性的气体进行取样。中国专利文献CN2655219公开了一种《负压式颗粒状物料取样装置》，采用封闭的取样室，利用真空系统产生负压，并将取样管做成伸缩式，实现对设备内部不同位置的多点取样，同时在取样系统中引入惰性气体，对管内的气体进行置换。
但是上述专利文献中提出的取样方法，均不能实时进行取样，并且结构复杂难以实现。
发明内容
本发明针对现有流化床技术不能实时取样的问题，提供一种结构简单、能够实现实时取样并送回的流化床外循环系统。该系统对外界环境和内部工艺参数不产生影响。
为实现上述目的，本发明的流化床外循环系统采用如下技术方案：
该流化床外循环系统包括可视化粒度分选器、进气电控阀、进粒电控阀和气源；可视化粒度分选器为透明玻璃结构，包括本体，本体的内部设有上部空腔、下部空腔以及连通上部空腔和下部空腔的至少两条流道，本体的上部设有与上部空腔连通的进粒口，本体的下部设有与下部空腔连通的出粒口；可视化粒度分选器中的进粒口和出粒口分别通过管道与流化床连接，进粒口与流化床之间的管道上设置有进粒电控阀，进气电控阀的一端与出粒口和流化床之间的管道连接，另一端与气源连接。
可视化粒度分选器中的上部空腔呈沿流化颗粒流动方向向下倾斜的状态，从而对流化颗粒的流动进行引导。
可视化粒度分选器中的各条流道的宽度沿流化颗粒流动方向逐渐增加，每一条流道的宽度与通过该流道的流化颗粒粒径一致。这样，进入任一流道的流化颗粒尺寸大于或小于进入相邻流道的流化颗粒，在实时监测流化颗粒状况的同时对流化颗粒进行分级。
可视化粒度分选器中的每条流道的上部两侧高度沿流化颗粒的流动方向前侧高度大于后侧高度。这样，不同宽度的流道内堆积大小不同的流化颗粒，利于观察和对比。
上述流化床外循环系统的工作原理如下：
将进气电控阀和进粒电控阀与电脑进行连接，以通过控制软件来实现对两者阀门的开合，避免手动开启阀门，利于操作。通过操作程序打开进气电控阀，此时气源内的气体以一定流速通入管道；然后打开进粒电控阀，流化床内的流化颗粒进入可视化粒度分选器内，先由进粒口进入上部空腔，并通过各条流道进入下部空腔，然后从出粒口排出，流回流化床中。流化颗粒在该外循环系统内形成一个顺时针流动循环。关闭进气电控阀后，该外循环系统仍然持续循环状态。
本发明结构简单，在流化床进行顶喷、底喷、切线喷时，都可以将流化颗粒取出和送回，从而对流化床制粒的效果进行实时监测；减少了手动取出和送回的步骤，避免挥发性物质对人体的伤害和环境的污染，具有环保性能，并且不影响内部工艺参数。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中所示A处的局部放大示意图。
图3是图1中所示A处另一种结构的局部放大示意图。
图4是本发明中可视化粒度分选器的结构示意图。
图5是流道两侧高度的示意图。
其中：1、流化床，2、可视化粒度分选器，3、进气电控阀，4、进粒电控阀，5、压力表，6、气源，7、本体，8、进粒口，9、出粒口，10、上部空腔，11、流道，12、下部空腔。
具体实施方式
如图1所示，本发明的流化床外循环系统连接在流化床1的外部，其结构包含可视化粒度分选器2、进气电控阀3、进粒电控阀4和气源6。可视化粒度分选器2的进粒口8和出粒口9(参见图4)分别通过管道与流化床1连接，进粒口8与流化床1之间的管道上设置有进粒电控阀4。进气电控阀3的一端与出粒口9与流化床1之间的管道连接，一端与气源6连接，以便为管道内输送气体，具体是在出粒口9与流化床1之间的管道上设置三通接口，进气电控阀3的一端与三通接口连接，一端与气源6连接，三通接口的结构如图2所示，与进气电控阀3连接的接口和另两个呈直线的接口之间为锐角。打开进气电控阀3后气体流动的方向为左前方，如图2中虚线箭头所示，这样在接口处右侧管路形成负压，流化颗粒按照顺时针方向流动。也可以按照图3所示，在三通接口内设置一个引导臂，对气体的流动进行引导，从而更有效的形成负压，保证流化颗粒的流动。关闭进气电控阀3后，管道内的颗粒流体继续流动，保持循环状态的继续。除此之外，可视化粒度分选器2与流化床1的连接管道上还可以连接压力表5，这样在取料的过程中，同时测量管道内的压力。可将进气电控阀3和进粒电控阀4与电脑进行连接，以通过控制软件来实现对两者阀门的开合，避免手动开启阀门，利于操作。
可视化粒度分选器2是一个耐高温的玻璃制品，其结构如图4所示，包括本体7，本体7的内部设有上部空腔10和下部空腔12，上部空腔10和下部空腔12之间设置有多条连通两者的流道11，流道的数量不小于2条，图4所示的流道数量为8条。本体7的上部设有与上部空腔10连通的进粒口8，本体7的下部设有与下部空腔12连通的出粒口9。上部空腔10呈沿流化颗粒流动方向向下倾斜的状态，从而对流化颗粒的流动进行引导。本体7可由两块结构对称的透明玻璃板扣合连接而成。流化颗粒由进粒口8进入上部空腔10，并通过各条流道11进入下部空腔12，然后从出粒口9排出。每一条流道11的宽度与通过该流道的流化颗粒粒径一致，各条流道的宽度是不一致的，由进粒口8向出粒口9的方向(即沿流化颗粒水平流动方向)流道的宽度逐渐增加，这样，进入任一流道的流化颗粒尺寸大于或小于进入相邻流道的流化颗粒，在实时监测流化颗粒状况的同时对流化颗粒进行分级。如图5所示，每条流道11的上部两侧高度不相同，沿流化颗粒的流动方向前侧高度大于后侧高度。以第i和i+1条流道为例：用hi表示第i条流道左右两侧高度之差，Di表示第i条流道宽度，两者之间的关系为：Di+1/2＞hi＞Di/2。较高的侧壁可以对流化颗粒形成一定的阻挡，半径小于hi/2的粒子进入流道中，半径大于hi/2的粒子则继续流动并进入其他的流道。这样，不同宽度的流道内堆积大小不同的流化颗粒，利于观察和对比。
本发明具有以下技术效果和优点：
1.利用本发明的外循环系统，在流化床进行顶喷、底喷、切线喷时，都可以将流化颗粒取出和送回，从而对流化床制粒的效果进行实时监测；
2.减少了手动取出和送回的步骤，避免挥发性物质对人体的伤害和环境的污染，具有环保性能，并且不影响内部工艺参数；
3.直接连接气源，可以迅速的形成流动循环，操作简单；
4.可视化粒度分选器的加工简单方便，容易实现；
5.可视化粒度分选器为耐高温的玻璃制品。玻璃的透明性保证了可以通过仪器直接观察内部颗粒的分布情况。
Claims (4)
1.一种流化床外循环系统，包括可视化粒度分选器、进气电控阀、进粒电控阀和气源；其特征是：可视化粒度分选器为透明玻璃结构，包括本体，本体的内部设有上部空腔、下部空腔以及连通上部空腔和下部空腔的至少两条流道，本体的上部设有与上部空腔连通的进粒口，本体的下部设有与下部空腔连通的出粒口；可视化粒度分选器中的进粒口和出粒口分别通过管道与流化床连接，进粒口与流化床之间的管道上设置有进粒电控阀，进气电控阀的一端与出粒口和流化床之间的管道连接，另一端与气源连接。
2.如权利要求1所述的流化床外循环系统，其特征是：所述可视化粒度分选器中的上部空腔呈沿流化颗粒流动方向向下倾斜的状态。
3.如权利要求1所述的流化床外循环系统，其特征是：所述可视化粒度分选器中的各条流道的宽度沿流化颗粒流动方向逐渐增加，每一条流道的宽度与通过该流道的流化颗粒粒径一致。
4.如权利要求1所述的流化床外循环系统，其特征是：所述可视化粒度分选器中的每条流道的上部两侧高度沿流化颗粒的流动方向前侧高度大于后侧高度。
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