CN103576704B - 流化床反应器中细粉扬析的监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流化床反应器中细粉扬析的监控方法。在流化床反应器、循环气压缩机、循环气冷却器、循环气管道等组成的密闭循环系统中设置声学传感器，接收系统内流体流动过程中发出的声波信号；通过对比实时声波信号与标准声波信号来确定细粉扬析量所处的水平，并与细粉扬析量控制值进行比较，判定细粉扬析量是否超过最大容忍量，以及时采取调控措施，防止细粉过量夹带。本发明不仅有助于避免循环系统结垢堵塞等问题，延长装置的运行周期；而且可以减少细粉的跑损，降低生产成本；同时兼具安全环保、绿色无污染等特点。

Description

流化床反应器中细粉扬析的监控方法

技术领域

本发明涉及流化床反应器的操作优化，更具体地涉及流化床反应器中细粉扬析的监控方法。

背景技术

细粉扬析是指气流从流化床反应器内由各种粒径的颗粒形成的床层中选择性地夹带出细粉的过程。在鼓泡/湍动流化床反应器中，一般都设计了较高的自由空间或加设扩大段供颗粒沉降，选择性地设计旋风分离器以进一步回收细粉。在循环流化床中，一般都设计了旋风分离器以回收细粉。然而，采用上述手段并不能完全消除细粉扬析，仍有一定数量的细粉被带出流化床反应器进入后系统。这部分细粉如果不能回收利用，一方面会导致生产成本的提高，另一方面会引发循环气冷却器换热效率降低、压降升高、甚至堵塞等一系列问题，严重影响装置的长周期稳定运行。

传统的气相流化床聚合反应工艺中流化床反应器、循环气压缩机、循环气冷却器、循环气管道等组成密闭循环回路。从流化床反应器出来的携带细粉的循环气在回路中循环运转，细粉可能粘附沉积在循环气管道、循环气冷却器、循环气压缩机等设备中。新型的多区循环聚合反应工艺具有类似的问题，构成密闭循环回路的多区循环反应器、循环气压缩机、循环气管道中同样存在细粉粘附沉积的可能。需要注意的是，这些细粉往往有一定的聚合活性，一般粒子愈细则活性愈高。高活性的细粉粘附后易熔融结块，使得循环气冷却器换热效率降低、压降升高，严重时甚至会导致循环气冷却器的堵塞。

当流化床聚合反应系统正常稳定运行时，大部分细粉都被循环气携带返回流化床反应器，细粉在循环系统中的累积量很小，循环系统只需要3个月或更长的时间清理一次。一般认为，流化床反应器的循环系统对细粉扬析量存在一个最大忍受量，当细粉扬析量低于最大忍受量时，清理循环系统所需的周期对工业生产而言是可以接受的；反之，当细粉扬析量高于最大忍受量时，聚合反应系统的运行周期将大为缩短，甚至导致非计划停车。不同的流化床聚合反应系统对细粉扬析的最大忍受量是不同的，对特定的聚合反应系统，需要结合实际操作经验确定合适的最大忍受量。

为了将流化床反应器的细粉扬析量控制在合理的水平，需要对细粉扬析量进行在线检测。细粉扬析量的检测属于气固两相流中固相流量检测的范畴。文献中提及的气固两相流中固相流量的检测方法包括静电法、光学法、电学法、微波法、声学法等，多是针对管道中固相流量的检测。例如，基于静电感应原理的静电流量计和基于超声波衰减原理的超声波流量计已经实现工业化应用。又例如，中国专利CN01126941.3通过检测透射光强的随机脉动程度得到煤粉密度、浓度、流速和流量等参数。中国专利CN98808828.2通过检测交变电场的频率偏移来确定两相流的气相中固体或液体的含量。欧洲专利EP0717269、EP0669522、美国专利US5177334和中国专利CN02827877.1使用微波测量系统来测量两相流的气相中固体或液体的含量。中国专利CN00125923.7通过侵入式地拾取管内流体粒子相互碰撞产生的声波来检测管道内介质流量。中国专利CN201210359840.8通过非侵入式地管内流体粒子相互碰撞产生的声波来检测管道内介质流量。中国专利CN201220349710.1采用Ｘ射线、γ射线等辐射源，通过测量射线通过流体的辐射强度衰减来获得气固两相流中颗粒的信息。但是，流化床聚合反应系统的细粉扬析检测具有被测对象直径大（>500mm）、气固两相流中固相含量低等特点，使用现有的检测方法不能实现对细粉扬析量地准确测量。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种流化床反应器中细粉扬析的监控方法。

流化床反应器中细粉扬析的调控方法的步骤如下：

步骤1：在包括流化床反应器、循环气压缩机、循环气冷却器、循环气管道的密闭循环回路系统中设置声学传感器，用于接收系统内流体流动过程中发出的声波信号A；

步骤2：将系统中细粉扬析量Q分为n个水平，Qi>Qi-1，i=1、2、……、n，n≥2，分别采集不同细粉扬析量水平下的声波信号作为标准信号，记为An；

步骤3：对系统运行过程中任一时刻采集的声波信号Ax，通过比较任一时刻采集的声波信号Ax与n个标准信号之间的距离rx,i的相对大小来确定任一时刻采集的声波信号Ax所对应的细粉扬析量Qx所处的水平；

步骤4：比较细粉扬析量Qx与细粉扬析量控制值Qset，如果Qx>Qset，则调节流化床反应器操作参数，并重复步骤3和步骤4，直至Qx<Qset；如果Qx≤Qset，则认为系统细粉扬析量在可忍受范围，不进行调控。

所述的将系统中细粉扬析量Q分为n个水平：其中，Q1=0或Q1=0，且Qn/QG≤ρb，QG为气固两相流的体积流量，ρb为流化床反应器中床层的最大松密度。

所述的将系统中细粉扬析量Q分为n个水平，其中当n为3时：Q1=0，Q2=Qset，Q3>Qset，Qset为流化床反应器中对细粉扬析的最大忍受量。

所述的步骤3为：

（1）分别计算任一时刻采集的声波信号Ax与n个标准信号之间的距离rx,i，其中，rx,i为Ax与第i个标准信号Ai的距离，i=1、2、……、n；

（2）计算标准信号之间的距离rx,i构成的数列中最小值所对应的序号j，j=1、2、……、n-1；

（3）按照下述规则判断细粉扬析量Qx所处的水平：

如果rx,j=0，则声波信号Ax所对应的细粉扬析量Qx=Qj；

如果rx,j>0，j=1，则声波信号Ax所对应的细粉扬析量Qx位于Q1和Q2之间；

如果rx,j>0，j>1，且rx,j-1>rx,j+1，则声波信号Ax所对应的细粉扬析量Qx位于Qj和Qj+1之间；

如果rx,j>0，j>1，且rx,j-1<rx,j+1，则声波信号Ax所对应的细粉扬析量Qx位于Qj-1和Qj之间。

所述的声波信号A是通过模数转换后得到数字信号，包含的点数为p，p≥1。

本发明提出的方法和装置适用于所有流化床反应器中细粉扬析的调控，包括但不限于鼓泡流化床、湍动流化床、循环流化床、多区循环反应器（由上升段、旋风分离器和下降段组成）。其能够快速、准确地判定流化床反应器中细粉扬析量是否超过最大容忍量，以及时采取调控措施防止细粉过量夹带导致的循环系统结垢堵塞等问题，延长装置的运行周期；同时，也有助于减少细粉的跑损，降低生产成本；此外，还具有安全环保、绿色无污染等特点。

附图说明

图1示意性显示了实施例1中根据本发明的用于流化床反应器中细粉扬析量调控装置的结构。

图2给出了实施例1调节过程中细粉扬析量随时间的变化趋势。

图3示意性显示了实施例2中根据本发明的用于流化床反应器中细粉扬析量调控装置的结构。

图4给出了实施例2调节过程中细粉扬析量随时间的变化趋势。

具体实施方式

流化床反应器中细粉扬析的调控方法的步骤如下：

步骤1：在包括流化床反应器、循环气压缩机、循环气冷却器、循环气管道的密闭循环回路系统中设置声学传感器，用于接收系统内流体流动过程中发出的声波信号A；

步骤2：将系统中细粉扬析量Q分为n个水平，Qi>Qi-1，i=1、2、……、n，n≥2，分别采集不同细粉扬析量水平下的声波信号作为标准信号，记为An；

步骤3：对系统运行过程中任一时刻采集的声波信号Ax，通过比较任一时刻采集的声波信号Ax与n个标准信号之间的距离rx,i的相对大小来确定任一时刻采集的声波信号Ax所对应的细粉扬析量Qx所处的水平；

步骤4：比较细粉扬析量Qx与细粉扬析量控制值Qset，如果Qx>Qset，则调节流化床反应器操作参数，并重复步骤3和步骤4，直至Qx<Qset；如果Qx≤Qset，则认为系统细粉扬析量在可忍受范围，不进行调控。

本发明提出的一种流化床反应器中细粉扬析的调控装置包括：声学传感器、信号放大装置、信号采集装置、信号处理装置、输出显示装置和控制装置。声学传感器和信号放大装置相连，将声波信号转换为电信号传输到信号放大装置；信号放大装置和信号采集装置相连，将放大后的信号传输到信号采集装置；信号采集装置和信号处理装置相连，将采集到的信号进行分析处理；信号处理装置和输出显示装置相连，将分析结果显示出来；输出显示装置和控制装置相连，将分析结果和控制目标进行比较，控制装置调节系统操作参数以控制细粉扬析量。其中，信号处理装置为带信号处理软件的处理器。

所述的声学传感器有多种设置方案。一种优选的方案是将所述的声学传感器设置在流化床反应器、循环气压缩机、循环气冷却器、循环气管道等组成的密闭循环回路中除流化床反应器以外的任意位置，优选循环气管道。另一种优选的方案是将所述的声学传感器设置在流化床反应器内部。例如，所述的流化床反应器包括顺序连接的混合室、直筒段、扩大段、穹顶、和/或旋风分离器，在直筒段底部设置有分布板用于隔开混合室和直筒段，且运行过程中流化床反应器中存在明显的料面。则将所述的声学传感器置于料面、反应器外壁（和/或直筒段、扩大段）、穹顶之间构成的密闭空间内的任意位置，和/或分布板下方的混合室内的任意位置，和/或旋风分离器内的任意位置。

所述的声学传感器可以是所有已知的商用声学传感器，包括但不限于声发射传感器、振动传感器、传声器或其组合。所述的声学传感器数量至少为一个，优选方案是两个或多个，且分别置于所述的密闭循环回路中的不同位置。所述的声学传感器安装在系统内部和/或系统外部，优选方案是系统外部，更优选的方案是将声学传感器粘附在系统外壁上。此处的系统是指由流化床反应器、循环气压缩机、循环气冷却器、循环气管道等组成的密闭循环回路。声学传感器安装在系统内部是指将声学传感器置于设备或管道内部，是一种侵入式的安装方式；声学传感器安装在系统外部是指将声学传感器置于设备或管道外部，可以与设备或管道接触，也可以不与设备或管道接触，是一种非侵入式的安装方式。所述的声波信号A是通过模数转换后得到数字信号，包含的点数为p，p≥1，优选p≥1000。

细粉扬析量Qx的单位为kg/hr，气固两相流的体积流量QG的单位为m3/hr，则Qx对应的气固两相流中固体颗粒浓度Qx/QG的单位为kg/m3。已知流化床反应器中床层的最大松密度为ρb。所述的将系统中细粉扬析量Q分为n个水平：其中，Q1=0或Q1=0，且Qn/QG≤ρb，QG为气固两相流的体积流量，ρb为流化床反应器中床层的最大松密度。理论上，当Qn一定时，水平数n越大，得到的细粉扬析量Qx越精确。但是，发明人惊奇地发现，较少的水平数反而有利于流化床反应器中细粉扬析量的调控。因此，一种更优选的方案是将流化床反应器中细粉扬析量Q分为3个水平。所述的将系统中细粉扬析量Q分为n个水平，其中当n为3时：Q1=0，Q2=Qset，Q3>Qset，Qset为流化床反应器中对细粉扬析的最大忍受量。

所述的步骤3为：

（1）分别计算任一时刻采集的声波信号Ax与n个标准信号之间的距离rx,i，其中，rx,i为Ax与第i个标准信号Ai的距离，i=1、2、……、n；

（2）计算标准信号之间的距离rx,i构成的数列中最小值所对应的序号j，j=1、2、……、n-1；

（3）按照下述规则判断细粉扬析量Qx所处的水平：

如果rx,j=0，则声波信号Ax所对应的细粉扬析量Qx=Qj；

如果rx,j>0，j=1，则声波信号Ax所对应的细粉扬析量Qx位于Q1和Q2之间；

如果rx,j>0，j>1，且rx,j-1>rx,j+1，则声波信号Ax所对应的细粉扬析量Qx位于Qj和Qj+1之间；

如果rx,j>0，j>1，且rx,j-1<rx,j+1，则声波信号Ax所对应的细粉扬析量Qx位于Qj-1和Qj之间。

本发明所述的计算声波信号Ax与标准信号Ai之间距离的算法包括但不限于欧氏距离、绝对距离、Minkowski距离、Chebyshev距离、方差加权距离、马氏距离、离差平方和距离。上述几种距离的计算公式如下所示。

欧氏距离 $r_{x,i}={\left[\underset{k=1}{\overset{p}{\mathrm{\&Sigma;}}}{(A_{\mathrm{xk}}-A_{\mathrm{ik}})}^2\right]}^{\frac{1}{2}}---\left(1\right)$

绝对距离 $r_{x,i}=\underset{k=1}{\overset{p}{\mathrm{\&Sigma;}}}|A_{\mathrm{xk}}-A_{\mathrm{ik}}|---\left(2\right)$

Minkowski距离 $r_{x,i}={\left[\underset{k=1}{\overset{p}{\mathrm{\&Sigma;}}}{(A_{\mathrm{xk}}-A_{\mathrm{ik}})}^m\right]}^{\frac{1}{m}}---\left(3\right)$

Chebyshev距离 $r_{x,i}=\underset{1\&le;k\&le;p}{\max }|A_{\mathrm{xk}}-A_{\mathrm{ik}}|---\left(4\right)$

方差加权距离 $r_{x,i}={\left[\underset{k=1}{\overset{p}{\mathrm{\&Sigma;}}}\frac{{(A_{\mathrm{xk}}-A_{\mathrm{ik}})}^2}{s_k^2}\right]}^{\frac{1}{2}}$ Sk是方差（5）

马氏距离 $r_{x,i}={\left[{(A_x-A_i)}^T{S}^{-1}(A_x-A_i)\right]}^{\frac{1}{2}}$ S是协方差矩阵（6）

本发明中如果使用多个声学传感器，则根据本发明提供的方法每个声学传感器都可以得到一个细粉扬析量所处的水平Qx。一种优选的方案是取多个细粉扬析量水平Qx组成的数列的最大值，与细粉扬析量控制值Qset进行比较以决定是否采取调控手段。对于声学传感器设置在流化床反应器中不同位置的情况，另一种优选的方案是对每个声学传感器设置一个细粉扬析量控制值Qset，这些细粉扬析量控制值Qset可以相同也可以不同。分别比较每个声学传感器的Qx与Qset，再通过信息融合以决定是否采取调控手段。信息融合可以采用任何已知的方法。例如，一种保守的方案是只要有一个声学传感器的Qx>Qset就采取调控手段。又例如，一种可选的方案是当所有声学传感器的Qx>Qset时才采取调控手段。

本发明所述的调节流化床反应器操作参数，包括但不限于温度、压力、流化气速、料位、床层松密度、流化颗粒粒径分布、流化颗粒密度、或其组合。

实施例1：

如图1所示的流化床反应系统由流化床反应器1、循环气管道2、循环气压缩机3和循环气冷却器4组成密闭循环回路。其中，流化床反应器包括顺序连接的混合室、直筒段、扩大段、穹顶，在直筒段底部设置有分布板用于隔开混合室和直筒段；流化床反应器1、循环气压缩机3和循环气冷却器4之间通过循环气管道2相互连接。此流化床反应系统用于聚乙烯的生产，流化气体为乙烯、氮气、丁烯、己烯、氢气、异戊烷等组成的混合气体，流化颗粒为聚乙烯。其工艺流程简述如下：循环气体从流化床反应器1的底部进入混合室，并通过分布板进入直筒段，带动床内的聚乙烯颗粒流化；流化气速为0.7m/s，流化床反应器1内的流型为湍动流化，存在明显的料面；向上运动的气体夹带部分聚乙烯颗粒进入直筒段上方由料面、和/或直筒段、扩大段、穹顶组成的密闭空间，大部分颗粒在重力的作用下沉降返回直筒段，少量细粉被气体夹带从穹顶中间的出口进入循环气管道2，依次通过循环气压缩机3升压和循环气冷却器4冷却降温后进入流化床反应器1底部的混合室。

如图1所示的细粉扬析量检测调控装置由声学传感器5、信号放大装置6、信号采集装置7、信号处理装置8、输出显示装置9和控制装置10组成。其中，声学传感器和信号放大装置相连，将声波信号转换为电信号传输到信号放大装置；信号放大装置和信号采集装置相连，将放大后的信号传输到信号采集装置；信号采集装置和信号处理装置相连，将采集到的信号进行分析处理；信号处理装置和输出显示装置相连，将分析结果显示出来；输出显示装置和控制装置相连，将分析结果和控制目标进行比较，控制装置调节系统操作参数以控制细粉扬析量。

使用图1所示的细粉扬析量检测调控装置对流化床反应系统中的细粉扬析量进行检测和调控，具体步骤为：

步骤1：使用两个声发射传感器分别采集流化床反应器1中扩大段和循环气管线2中的声波信号；两个声发射传感器通过磁力吸附固定的方式分别安装在扩大段和循环气管线的外壁上；声波信号通过模数转换得到数字信号，信号采集装置的采样频率为600KHz，每次采样时间为1s，则每个声波信号A包含的点数为600000。

步骤2：将流化床反应器中细粉扬析量Q分为3个水平，Q1=0，Q2=Qset，Q3=1.5Qset。，其中，Qset为流化床反应系统对细粉扬析的最大忍受量。本实施例中Qset设定为75kg/hr，Q3=112.5kg/hr。调整流化床反应器的操作参数，分别采集3个细粉扬析量水平下的声波信号作为标准信号，记为A1、A2、A3。

步骤3：采集任一时刻扩大段和循环气管线中的声波信号Ax1和Ax2，采用式（2）所示的公式分别计算Ax1、Ax2与3个标准信号A1、A2、A3之间的绝对距离rx1,1、rx1,2、rx1,3和rx2,1、rx2,2、rx2,3；再找出（rx1,1，rx1,2，rx,13）及（rx2,1，rx2,2，rx,23）构成的数列中最小值所对应的序号j1和j2；最后按照下述规则判断声波信号Ax所对应的细粉扬析量Qx所处的水平。

规则1：如果rx,j=0，则声波信号Ax所对应的细粉扬析量Qx=Qj；

规则2：如果rx,j>0，j=1，则声波信号Ax所对应的细粉扬析量Qx位于Q1和Q2之间；

规则3：如果rx,j>0，j>1，且rx,j-1>rx,j+1，则声波信号Ax所对应的细粉扬析量Qx位于Qj和Qj+1之间；

规则4：如果rx,j>0，j>1，且rx,j-1<rx,j+1，则声波信号Ax所对应的细粉扬析量Qx位于Qj-1和Qj之间；

步骤4：取Qx1与Qx2之间的较大值与细粉扬析量控制值Qset进行比较：如果Qx>Qset，则调节流化床反应器操作参数，并重复步骤3和步骤4，直至Qx<Qset；如果Qx≤Qset，则认为系统细粉扬析量在可忍受范围，不进行调节。

采用上述方法和装置对图1所示的流化床反应器中的细粉扬析量进行调节。某次调节过程中细粉扬析量随时间的变化如图2所示。在第12min根据扩大段处声波信号计算得到的细粉扬析量Qx1=Q2，根据循环气管线处声波信号计算得到的细粉扬析量Qx2位于Q2与Q3之间。Qx1与Qx2之间的较大值为Qx2，高于设定值Qset（75kg/hr），此时根据预定程序，通过加快出料、降低反应器料位来调节细粉扬析量；由于调节系统的延迟，观测发现采取调节措施后，细粉扬析量先缓慢上升，到第15min达到最大值后持续下降；在第20min，根据扩大段处声波信号和根据循环气管线处声波信号计算得到的细粉扬析量Qx1、Qx2均位于Q1与Q2之间，低于设定值Qset（75kg/hr），此时停止调控，细粉扬析量继续下降一段时间后恢复平稳。

实施例2：

如图3所示的流化床反应系统由流化床反应器、循环气管道4、循环气压缩机5和循环气冷却器6组成密闭循环回路。其中，流化床反应器包括顺序连接的上升管1、旋风分离器2和下降管3。此流化床反应系统用于聚丙烯的生产，流化气体为丙烯、氮气、氢气等组成的混合气体，流化颗粒为聚丙烯。其工艺流程简述如下：循环气体从流化床反应器的底部进入上升管1，带动上升管1内的聚丙烯颗粒流化；流化气速为2.5m/s，上升管1内的流型为快速流化，不存在明显的料面；从上升管1出来的气固两相流体进入旋风分离器2，在旋风分离器2中进行气固分离；固体颗粒在重力的作用下进入下降管3并向下移动，最后进入上升管1的底部构成循环；旋风分离器2顶部出来的气体携带部分细粉进入循环气管道4，依次通过循环气压缩机5升压和循环气冷却器6冷却降温后进入上升管1的底部。

如图3所示的细粉扬析量检测调控装置由声学传感器7、信号放大装置8、信号采集装置9、信号处理装置10、输出显示装置11和控制装置12组成。其中，声学传感器和信号放大装置相连，将声波信号转换为电信号传输到信号放大装置；信号放大装置和信号采集装置相连，将放大后的信号传输到信号采集装置；信号采集装置和信号处理装置相连，将采集到的信号进行分析处理；信号处理装置和输出显示装置相连，将分析结果显示出来；输出显示装置和控制装置相连，将分析结果和控制目标进行比较，控制装置调节系统操作参数以控制细粉扬析量。

使用图3所示的细粉扬析量检测调控装置对流化床反应系统中的细粉扬析量进行和调控，具体步骤为：

步骤1：使用一个加速度传感器采集循环气管线4中的声波信号；加速度传感器通过磁力吸附固定的方式安装在循环气管线的外壁上；声波信号通过模数转换得到数字信号，信号采集装置的采样频率为100KHz，每次采样时间为1s，则每个声波信号A包含的点数为100000。

步骤2：将流化床反应器中细粉扬析量Q分为4个水平，Q1=0，Q2=0.5Qset，Q3=Qset，Q4=1.5Qset。，其中，Qset为流化床反应系统对细粉扬析的最大忍受量。本实施例中Qset设定为50kg/hr，则Q2=25kg/hr，Q4=75kg/hr。调整流化床反应器的操作参数，分别采集4个细粉扬析量水平下的声波信号作为标准信号，记为A1、A2、A3、A4。

步骤3：采集任一时刻循环气管线的声波信号Ax，采用式（1）所示的公式计算Ax与4个标准信号A1、A2、A3、A4之间的欧式距离rx,1、rx,2、rx,3、rx,4；并找出（rx,1、rx,2、rx,3、rx,4）构成的数列中最小值所对应的序号j；最后按照下述规则判断声波信号Ax所对应的细粉扬析量Qx所处的水平。

规则1：如果rx,j=0，则声波信号Ax所对应的细粉扬析量Qx=Qj；

规则2：如果rx,j>0，j=1，则声波信号Ax所对应的细粉扬析量Qx位于Q1和Q2之间；

规则3：如果rx,j>0，j>1，且rx,j-1>rx,j+1，则声波信号Ax所对应的细粉扬析量Qx位于Qj和Qj+1之间；

规则4：如果rx,j>0，j>1，且rx,j-1<rx,j+1，则声波信号Ax所对应的细粉扬析量Qx位于Qj-1和Qj之间；

步骤4：比较Qx与细粉扬析量控制值Qset：如果Qx>Qset，则调节流化床反应器操作参数，并重复步骤3和步骤4，直至Qx<Qset；如果Qx≤Qset，则认为系统细粉扬析量在可忍受范围，不进行调节。

采用上述方法和装置对图3所示的流化床反应器中的细粉扬析量进行调节。某次调节过程中细粉扬析量随时间的变化如图4所示。在第11min根据循环气管线处声波信号计算得到的细粉扬析量Qx位于Q3与Q4之间，高于设定值Qset（50kg/hr），此时根据预定程序，通过降低流化气速来调节细粉扬析量；由于调节系统的延迟，观测发现采取调节措施后，细粉扬析量先缓慢上升，到第13min达到最大值后持续下降；在第15min，根据循环气管线处声波信号计算得到的细粉扬析量Qx位于Q2与Q3之间，低于设定值Qset（50kg/hr），此时停止调控，细粉扬析量继续下降一段时间后恢复平稳。

上述实例表明，根据本发明的流化床反应器中细粉扬析的调控方法和装置，能够实现细粉扬析量的快速准确判断和调节，将细粉扬析量控制在可接受水平范围内，避免细粉过量夹带导致的循环系统结垢堵塞等问题，显著延长装置的运行周期。

虽然已经参考上述实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (4)

1.一种流化床反应器中细粉扬析的调控方法，其特征在于它的步骤如下：

步骤1：在包括流化床反应器、循环气压缩机、循环气冷却器、循环气管道的密闭循环回路系统中设置声学传感器，用于接收系统内流体流动过程中发出的声波信号A；

步骤2：将系统中细粉扬析量Q分为n个水平，Qi>Qi-1，i=1、2、……、n，n≥2，分别采集不同细粉扬析量水平下的声波信号作为标准信号，记为An；

步骤3：对系统运行过程中任一时刻采集的声波信号Ax，通过比较任一时刻采集的声波信号Ax与n个标准信号之间的距离rx,i的相对大小来确定任一时刻采集的声波信号Ax所对应的细粉扬析量Qx所处的水平；

步骤4：比较细粉扬析量Qx与细粉扬析量控制值Qset，如果Qx>Qset，则调节流化床反应器操作参数，并重复步骤3和步骤4，直至Qx<Qset；如果Qx≤Qset，则认为系统细粉扬析量在可忍受范围，不进行调控；

所述的步骤3为：

（1）分别计算任一时刻采集的声波信号Ax与n个标准信号之间的距离rx,i，其中，rx,i为Ax与第i个标准信号Ai的距离，i=1、2、……、n；

（2）计算标准信号之间的距离rx,i构成的数列中最小值所对应的序号j，j=1、2、……、n-1；

（3）按照下述规则判断细粉扬析量Qx所处的水平：

如果rx,j=0，则声波信号Ax所对应的细粉扬析量Qx=Qj；

如果rx,j>0，j=1，则声波信号Ax所对应的细粉扬析量Qx位于Q1和Q2之间；

如果rx,j>0，j>1，且rx,j-1>rx,j+1，则声波信号Ax所对应的细粉扬析量Qx位于Qj和Qj+1之间；

如果rx,j>0，j>1，且rx,j-1<rx,j+1，则声波信号Ax所对应的细粉扬析量Qx位于Qj-1和Qj之间。

2.根据权利要求1所述的一种流化床反应器中细粉扬析的调控方法，其特征在于，所述的将系统中细粉扬析量Q分为n个水平：其中，Q1=0或Q1=0，且Qn/QG≤ρb，QG为气固两相流的体积流量，ρb为流化床反应器中床层的最大松密度。

3.根据权利要求1所述的一种流化床反应器中细粉扬析的调控方法，其特征在于，所述的将系统中细粉扬析量Q分为n个水平，其中当n为3时：Q1=0，Q2=Qset，Q3>Qset，Qset为流化床反应器中对细粉扬析的最大忍受量。

4.根据权利要求1所述的一种流化床反应器中细粉扬析的调控方法，其特征在于，所述的声波信号A是通过模数转换后得到数字信号，包含的点数为p，p≥1。