[发明专利]一种循环流化床固体通量测量方法及测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及气固两相流测量技术领域，具体地说，本发明涉及一种循环流化床固体通量测量方法及测量系统。

背景技术

循环流化床反应器广泛应用于石油冶炼、化工、冶金、电力等过程工业，在国民生产中产生着巨大作用。只有准确判断反应器内流场系统所处流域，才能有效的对反应器的传质传热进行调节，从而提高反应器的整体效率。在反映循环流化床运行状态的众多参数中，固体通量G_s是确定系统所处流域最重要的参数。固体通量，又称为固体循环流率，指单位时间内通过反应器单位截面积的固体质量。现有的循环流化床固体通量测量方法包括：

1)阀门法。阀门法是在反应器的测量段安装阀门(如蝶阀、滑阀、翻板阀等)，测量时，关闭阀门，切断物料正常的循环回路，通过称重、测量压差变化或观察累积物料高度的方法计算一段时间内物料累积质量，从而得到系统的固体循环流率，即固体通量。例如：中国专利CN200810117401.X(循环流化床物料循环流率测量方法与装置)采用翻板阀，测量时，启动翻板阀，将固体物料转移到计量段。中国专利CN200810198396.X(一种应用于循环流化床的循环流率测量装置及测量方法)采用丝网挡板法，测量时使丝网挡板来阻断固体流动，测量一定时间内档板上累积的固体物料质量，实际上这也是阀门法的一种。

2)探头法。探头法是将测量探头插入反应器内部，通过测量一系列局部固体通量，然后进行积分求和计算，得到系统整体的固体通量。常用的探头包括光纤探头、动量探头以及抽取探头等。探头法的详细测量方法可参考Ye，S.，X.B.Qi，and J.Zhu，Direct Measurements of Instantaneous Solid Flux in a Circulating Fluidized Bed Riser using a Novel Multifunctional Optical Fiber Probe.Chemical Engineering & Technology，2009.32(4)：p.580-589.

3)示踪粒子法。示踪粒子法是将示踪粒子加入到反应器内部，通过测量示踪粒子的运动速度，计算得到反应器的全局固体通量。示踪粒子法的具体内容可参考Bhusarapu，S.，et al.，Measurement of overall solids mass flux in a gas-solid circulating fluidized bed.Powder Technology，2004.148(2-3)：p.158-171.

此外，还有研究者尝试使用旋转叶轮、压电传感器等方法对循环流化床的固体通量进行测量。

上述方法的共同特点是均为介入式测量。介入式测量过程会不同程度的干扰流场，甚至造成物料流动中断，严重的会干扰流动系统的物料平衡和压力平衡，造成人为的间隙操作；而且，介入式测量的测量部件直接与流动物料接触，物料摩擦产生的静电会干扰仪器采样，影响测量结果的真实性和可靠性；再者，由于工业反应器内往往是高温高压甚至有毒的极端环境，因此对密封性有很高要求，现有的介入式测量方法很难推广应用于此类反应器。固体通量的无干扰测量，一直是循环流化床研究领域的一个难点。

综上所述，当前迫切需要一种非介入式的循环流化床固体通量无干扰原位测量方法及测量系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种非介入式的循环流化床固体通量无干扰原位测量方法及测量系统。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种循环流化床固体通量测量方法，包括下列步骤：

1)在循环流化床反应器的下降段选取两个横截面作为测量面；

2)对于每个测量面，利用扇束射线在一段时间内连续测量该测量面的固体截面平均体积分率；所述扇束射线是能够穿透反应器内固体物料的扇束形状的射线；

3)计算两个测量面的固体截面平均体积分率的时间函数的互相关函数R(τ)，找出使该互相关函数取值最大的时间滞后量τ，进而计算出所述循环流化床的固体通量。

其中，循环流化床固体通量测量方法，所述两个横截面的间距为100mm至1500mm。