CN107389971A - 一种循环流化床物料循环流率的在线测量装置 - Google Patents

一种循环流化床物料循环流率的在线测量装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107389971A
CN107389971A CN201710617167.6A CN201710617167A CN107389971A CN 107389971 A CN107389971 A CN 107389971A CN 201710617167 A CN201710617167 A CN 201710617167A CN 107389971 A CN107389971 A CN 107389971A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluidized bed
lever
loopback
recirculating
target piece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710617167.6A
Other languages
English (en)
Inventor
杨海瑞
李辉
肖雨杰
吕俊复
张缦
刘青
岳光溪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN201710617167.6A priority Critical patent/CN107389971A/zh
Publication of CN107389971A publication Critical patent/CN107389971A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/02—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Abstract

本发明公开的一种循环流化床物料循环流率的在线测量装置，包括：一设置在循环流化床的物料回送阀的下降段下部的靶片，所述靶片的受力方向与颗粒流动方向一致；一杠杆，所述杠杆的一端延伸入所述物料回送阀内并与所述靶片连接，其另一端位于所述物料回送阀外；一压力传感器，所述压力传感器的测量端与所述杠杆位于所述物料回送阀外的那一端连接；以及一压力信号转换及显示单元，所述压力信号转换及显示单元与所述压力传感器连接，其接收所述压力传感器采集的压力信号并将该压力信号进行处理，转化成物料循环流率数据并进行显示。本发明采用测量靶片受力的方式，适用不同温度，可以连续测量，不干扰循环流化床的运行状态。

Description

一种循环流化床物料循环流率的在线测量装置
技术领域
本发明涉及循环流化床技术领域，尤其涉及一种循环流化床物料循环流率的在线测量装置。
背景技术
循环流化床是一种常用的反应装置，广泛应用于能源、石油、化工、冶金等行业。循环流率表示循环流化床内单位时间，单位时间的固体颗粒流率，是循环流化床的重要参数之一。一方面，循环流率的大小是判断炉膛内气固两相流动状态的重要参数，只有循环流率达到饱和夹带率的条件下，炉膛内的气固流动才能达到快速流态化的状态，而且超过饱和夹带率时可以处于不同的快速床状态，所以循环物料流率的大小也是表征不同快速床状态的判断依据。另一方面，在循环流化床锅炉内循环流率的大小影响外置换热床的换热能力。因此，循环流化床的测量对于循环流化床运行和传热燃烧均具有重要的意义。
目前在各种冷态或热态循环流化床实验台上已有的循环流率测量方法有很多，但常见的主要是冷态环境下进行的循环流率测量，例如通过短时间关断循环流化床下降料腿，测量物料在有限短时间内(不足以影响燃烧室物料的流动状态)在关断阀门上的物料累计量方式计算循环物料流率。但是，这种方式只可能在冷态透明材料的料腿条件下间断进行。此外，还有一种冲击式流量计，该装置将一倒置V型盘悬挂在冷态CFB(循环流化床)装置下的下降管中，测量颗粒下落中对盘的作用力。但是，该方法受到不稳定的自由下降颗粒流影响，测量误差极大，而且也受下降管口径的影响，不具备通用性。另外，文献也曾报道过在循环流化床循环回路中的分离器部位，利用物料循环量与分离器阻力的关联性测量物料循环量的研究。但是，由于气体携带的颗粒流率与分离器的阻力呈非单调关系，加之必须同时测量气体流量，所以该方法并未成功。
又例如，专利号为200810117401.X的中国专利公开了循环流化床物料循环流率测量方法，包括如下步骤：步骤1，来自旋风分离器被分离的物料连续下落通过翻板阀，经垂直管垂直落入缓冲罐；步骤2，物料计量段下部碟阀关闭，当翻板阀的翻板打开时，垂直管的垂直下落通道随之关闭，物料经翻板导入分支管的物料计量段；步骤3：在翻板打开的瞬间，手柄连杆释放计时器联动开关按钮，联动开关闭合，计时器开始同步计时；步骤4，当物料计量段内物料堆积至2/3高度，关闭翻板，手柄连杆压迫联动开关按钮同步断开，计时器同步停止计时；步骤5，读取计量段料位高度，计时器时间，根据标定的计量段内物料高度与物料质量的关系，循环床的面积，算出循环流率；步骤6，打开碟阀，让物料计量段内的物料落入缓冲罐，计时器清零，准备下次测量。
再例如，专利号为200810198396.X的中国专利公开了一种用于循环流化床的循环流率测量装置及其测量方法，该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。其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、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)。
以上方法虽有各自的优缺点，但依旧停留在冷态循环流化床系统领域进行流率的测量，在实际生产情况中的850℃高温环境中，以上方法并不适用。因此，研究一种在常温以及在850℃～900℃高温热态环境下能够正常工作的循环流率连续测量方法对循环流化床锅炉的运行监控，以及冷态循环流化床装置流化态基础研究有着非常重要的意义。为此，申请人进行了有益的探索和尝试，找到了解决上述问题的办法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有技术的不足而提供一种能够适用于循环流化床在冷态或热态(850℃～900℃)条件下连续测量物料循环流率的循环流化床物料循环流率的在线测量装置。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种循环流化床物料循环流率的在线测量装置，包括：
一设置在循环流化床的物料回送阀的下降段的下部且处于粘附滑移流动或鼓泡床流动状态的颗粒床层内的靶片，所述靶片的受力方向与颗粒流动方向一致；
一杠杆，所述杠杆的一端延伸入所述物料回送阀内并与所述靶片连接，其另一端位于所述物料回送阀外；
一压力传感器，所述压力传感器的测量端与所述杠杆位于所述物料回送阀外的那一端连接；以及
一压力信号转换及显示单元，所述压力信号转换及显示单元与所述压力传感器连接，其接收所述压力传感器采集的压力信号并将该压力信号进行处理，转化成物料循环流率数据并进行显示。
在本发明的一个优选实施例中，还包括一套设在所述杠杆外周上的保护套筒，所述保护套筒的一端与所述靶片与杠杆的连接处齐平，以保证颗粒流作用在固定截面的靶片上，其另一端固定在所述压力传感器的外壳上。
在本发明的一个优选实施例中，所述保护套筒与杠杆之间的间隙应保证所述杠杆在受力形变后不会触碰到所述保护套筒的内壁，以免影响所述杠杆的受力传导。
在本发明的一个优选实施例中，所述靶片、杠杆以及保护套筒采用耐热合金钢制成。
在本发明的一个优选实施例中，还包括一吹扫器，所述吹扫器的吹扫进气端与高压空气源连接，其吹扫出气端连接在所述保护套筒上，高压空气源产生的高压空气通过吹扫器将所述保护套筒内的高温物料颗粒吹回到物料回送阀的下降段内，使得所述保护套筒和杠杆之间没有过多物料颗粒阻碍。
在本发明的一个优选实施例中，在所述保护套筒位于循环流化床的物料回送阀外侧的外筒面上设置有一冷却结构。
本发明的在线测量装置利用循环流化床物料循环系统中，在稳定运行状态下各点的物料循环流率均相等的特点，选定在循环回路中的物料回送阀的下降端的位置测量物料循环流率，该位置的物料流动处于稳定的粘附滑移流态或有微量气泡的鼓泡床状态，测量循环物料流的位置如图1所示。
由于处于粘附滑移流或微鼓泡的鼓泡床状态的下降物料流具备近似流体54-的特性。在不同管径的下降腿内的流化物料稳定流动近似遵守稳定管流动规律。在管内不同径向位置的流速分布符合流体在圆管内的速度分布规律。因此，测定任一点的颗粒流体的下降速度可以解析出管内径向截面上的物料流率，其前提是粘附滑移流或鼓泡床内的气固两相流的密度已知。
对所有循环流化床循环物料的粒度分布集中于一个比较窄的范围，可以视为一个代表性粒度的颗粒流动，该颗粒的初始流化状态的两项流密度仅为温度和流化气体的函数，是可预测和可测定的参数。测量点的物料流速分布如图2所示，截面速度分布符合流体分布规律。
本发明的在线测量装置采用一个靶片放置于循环流化床的物料回送阀的下降段位置处，借用靶片在流体中受力的公式：
F＝CDAPU2/2
其中，F——靶板上受阻力的作用力；
CD——物件阻力系数；
P——工况下介质密度；
U——介质在测量管中的平均流速；
A——靶板对测量管轴向投影面积。
假定粘附滑移流的物性近似为液体，则上述公式近似成立。求取靶片所对应的测量点的物料流体速度后即可解算出物料回送阀的下降段径向截面的物料流率。
本发明的在线测量装置与现有的冷态循环流化床系统流率测量装置相比，其区别在于：在循环流化床的物料回送阀的下降段测量物料循环量，代表了物料循环系统任意位置的物料流动循环量，位置颗粒处于粘附滑移流状态，状态稳定，测量简单。本发明采用测量靶片受力的方式，适用不同温度，可以连续测量，不干扰循环流化床的运行状态。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的循环流化床物料循环流率测量的选取示意图。
图2是本发明的循环流化床在返料时内部粘附滑移流的流动速度分布规律的示意图。
图3是本发明的在线测量装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图3，图中给出的是一种循环流化床物料循环流率的在线测量装置，包括靶片100、杠杆200、压力传感器300以及压力信号转换及显示单元400。
靶片100设置在循环流化床的物料回送阀10的下降段的下部且处于粘附滑移流动或鼓泡床流动状态的颗粒床层内，靶片100的受力方向与物料回送阀10的下降段位置处的流体流动方向一致。
杠杆200的一端延伸入物料回送阀10内并与靶片100连接，其另一端位于物料回送阀10外。
压力传感器300的测量端与杠杆200位于物料回送阀10外的那一端连接。压力信号转换及显示单元400与压力传感器300连接，其接收压力传感器300采集的压力信号并将该压力信号进行解算处理和校正，转化成物料循环流率数据并进行显示。
在杠杆200的外周上套设有一保护套筒500，保护套筒500的一端510与靶片100与杠杆200的连接处齐平，以保证颗粒流作用在固定截面的靶片上，其另一端520固定在压力传感器300的外壳上。保护套筒500与杠杆200之间的间隙应保证杠杆200在受力形变后不会触碰到保护套筒500的内壁，以免影响杠杆200的受力传导。
在本实施例中，若是处于热态条件下测量物料循环流率，则靶片100、保护套筒200以及杠杆200均采用耐热合金钢制成；若是处于冷态条件或常温状态下测量物料循环流率，靶片100、保护套筒200以及杠杆200均则可使用普通钢材制成。
本发明的在线测量装置还包括一吹扫器600，吹扫器600的吹扫进气端与高压空气源连接，其吹扫出气端610连接在保护套筒500上并与保护套筒500连通，高压空气源产生的高压空气通过吹扫器将保护套筒500内的高温物料颗粒吹回到物料回送阀10的下降段内，使得保护套筒500和杠杆200之间没有过多物料颗粒阻碍。
此外，在保护套筒500位于循环流化床的物料回送阀10外侧的外筒面上设置有一冷却结构700，这样可以保证在热态条件下测量物料循环流率的准确性。
本发明的在线测量装置在运行中如果物料循环量发生变化，则物料回料阀10的下降段位置处的粘附滑移物料流下降速度发生变化，本发明的在线测量装置的靶片100受力发生变化。而颗粒流速与受力之间为平方根关系。所以颗粒流速及对应的系统颗粒循环量依然可以通过压力信号转换及显示单元500计算出来并进行显示。本发明采用测量靶片受力的方式，适用不同温度，可以连续测量，不干扰循环流化床的运行状态。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种循环流化床物料循环流率的在线测量装置，其特征在于，包括：
一设置在循环流化床的物料回送阀的下降段的下部且处于粘附滑移流动或鼓泡床流动状态的颗粒床层内的靶片，所述靶片的受力方向与颗粒流动方向一致；
一杠杆，所述杠杆的一端延伸入所述物料回送阀内并与所述靶片连接，其另一端位于所述物料回送阀外；
一压力传感器，所述压力传感器的测量端与所述杠杆位于所述物料回送阀外的那一端连接；以及
一压力信号转换及显示单元，所述压力信号转换及显示单元与所述压力传感器连接，其接收所述压力传感器采集的压力信号并将该压力信号进行处理，转化成物料循环流率数据并进行显示。
2.如权利要求1所述的循环流化床物料循环流率的在线测量装置，其特征在于，还包括一套设在所述杠杆外周上的保护套筒，所述保护套筒的一端与所述靶片与杠杆的连接处齐平，其另一端固定在所述压力传感器的外壳上。
3.如权利要求2所述的循环流化床物料循环流率的在线测量装置，其特征在于，所述保护套筒与杠杆之间的间隙应保证所述杠杆在受力形变后不会触碰到所述保护套筒的内壁。
4.如权利要求2所述的循环流化床物料循环流率的在线测量装置，其特征在于，所述靶片、杠杆以及保护套筒采用耐热合金钢制成。
5.如权利要求1至4中任一项所述的循环流化床物料循环流率的在线测量装置，其特征在于，还包括一吹扫器，所述吹扫器的吹扫进气端与高压空气源连接，其吹扫出气端连接在所述保护套筒上，高压空气源产生的高压空气通过吹扫器将所述保护套筒内的高温物料颗粒吹回到物料回送阀的下降段内。
6.如权利要求5所述的循环流化床物料循环流率的在线测量装置，其特征在于，在所述保护套筒位于循环流化床的物料回送阀外侧的外筒面上设置有一冷却结构。
CN201710617167.6A 2017-07-20 2017-07-20 一种循环流化床物料循环流率的在线测量装置 Pending CN107389971A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710617167.6A CN107389971A (zh) 2017-07-20 2017-07-20 一种循环流化床物料循环流率的在线测量装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710617167.6A CN107389971A (zh) 2017-07-20 2017-07-20 一种循环流化床物料循环流率的在线测量装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107389971A true CN107389971A (zh) 2017-11-24

Family

ID=60341238

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710617167.6A Pending CN107389971A (zh) 2017-07-20 2017-07-20 一种循环流化床物料循环流率的在线测量装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107389971A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110715698A (zh) * 2019-09-30 2020-01-21 清华大学 高温物料流率测量装置及其测量方法
CN111828956A (zh) * 2020-08-03 2020-10-27 青岛特利尔环保集团股份有限公司 Cfb锅炉物料循环倍率及分离器的分离效率的获取方法
CN113666524A (zh) * 2021-09-03 2021-11-19 天津市政工程设计研究总院有限公司 一种用于活性焦吸附工艺的两相吸附池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201335704Y (zh) * 2009-01-06 2009-10-28 程星翼 塑料成型工艺加工的小口径靶式流量传感器及家用燃气表
CN201463949U (zh) * 2009-05-08 2010-05-12 清华大学 一种固体物料流量的在线测量的装置
CN102338732A (zh) * 2011-07-06 2012-02-01 浙江大学 一种气固流化床流化参数的测量方法
CN204831390U (zh) * 2015-05-13 2015-12-02 厦门均溪自控有限公司 一种耐高温靶式流量计

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201335704Y (zh) * 2009-01-06 2009-10-28 程星翼 塑料成型工艺加工的小口径靶式流量传感器及家用燃气表
CN201463949U (zh) * 2009-05-08 2010-05-12 清华大学 一种固体物料流量的在线测量的装置
CN102338732A (zh) * 2011-07-06 2012-02-01 浙江大学 一种气固流化床流化参数的测量方法
CN204831390U (zh) * 2015-05-13 2015-12-02 厦门均溪自控有限公司 一种耐高温靶式流量计

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
潘炼: "《检测技术及工程应用》", 31 December 2010 *
程祖田 等: "《流化床燃烧技术及应用》", 30 September 2013 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110715698A (zh) * 2019-09-30 2020-01-21 清华大学 高温物料流率测量装置及其测量方法
CN111828956A (zh) * 2020-08-03 2020-10-27 青岛特利尔环保集团股份有限公司 Cfb锅炉物料循环倍率及分离器的分离效率的获取方法
CN113666524A (zh) * 2021-09-03 2021-11-19 天津市政工程设计研究总院有限公司 一种用于活性焦吸附工艺的两相吸附池
CN113666524B (zh) * 2021-09-03 2022-12-09 天津市政工程设计研究总院有限公司 一种用于活性焦吸附工艺的两相吸附池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107389971A (zh) 一种循环流化床物料循环流率的在线测量装置
Herb et al. Solid mass fluxes in circulating fluidized beds
Rabinovich et al. Flow regime diagram for vertical pneumatic conveying and fluidized bed systems
Hariu et al. Pressure drop in vertical tubes in transport of solids by gases
Gil et al. Gas-particle flow inside cyclone diplegs with pneumatic extraction
Yazdanpanah et al. An experimental investigation of L-valve operation in an interconnected circulating fluidized bed system
Yao et al. Systematic study on heat transfer and surface hydrodynamics of a vertical heat tube in a fluidized bed of FCC particles
Cao et al. Characterization of downflowing high velocity fluidized beds
Alaqel et al. A novel particle-to-fluid direct-contact counter-flow heat exchanger for CSP power generation applications: Design features and experimental testing
Guío-Pérez et al. Estimation of solids circulation rate through magnetic tracer tests
Jeon et al. Solid circulation and gas bypassing characteristics in a square internally circulating fluidized bed with draft tube
Li et al. A hydrodynamic model of loop seal with a fluidized standpipe for a circulating fluidized bed
Li et al. Experimental investigation on vertical plug formation of coarse particles by a non-mechanical feeder
Littman et al. Effect of particle diameter, particle density and loading ratio on the effective drag coefficient in steady turbulent gas-solids transport
Konrad et al. Vertical pneumatic conveying of particle plugs
Neogi et al. Study of fluidized bed freeboard for effect of Geldart A particles shape using particle image velocimetry (PIV)
Geng et al. Experiments on particles flow in a dual circulating fluidized bed with symmetrical structure
CN201463949U (zh) 一种固体物料流量的在线测量的装置
Chatterjee Effect of particle diameter and apparent particle density on internal solid circulation rate in air-spouted beds
Batista et al. Influence of inlet air distributor geometry on the fluid dynamics of conical spouted beds: A CFD study
Guiney et al. Scale-up technology in low-velocity slug-flow pneumatic conveying
Kmiec et al. Minimum circulation velocity in a spouted bed apparatus with draft tube
CN104236957B (zh) 取样测枪、颗粒取样系统及颗粒流率的双向测量方法
CN104236655A (zh) 一种测量循环流化床提升管内固相颗粒质量流率的方法
Aihara et al. Experimental study on heat transfer of thermally developing and developed, turbulent, horizontal pipe flow of dilute air-solids suspensions

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20171124