[发明专利]一种气固流化床气泡流动参数测量方法及装置

说明书

本发明公开一种气固流化床气泡流动参数测量方法及装置，所述方法为：采用静电传感器阵列获取流化床内气泡流动产生的静电信号，再通过前置信号调理模块对所述静电信号进行转换、滤波及放大处理，再由数据采集卡将处理后的信号传输至计算机，结合互相关函数运算及寻峰寻谷算法，实现对气泡流动参数的实时在线测量；所述装置包括依次电连接的静电传感器阵列、前置信号调理模块、数据采集卡和计算机。本发明具有可靠性高、低成本、安全等优点，且可实现实时在线测量，适用于恶劣的工业现场条件。

技术领域

本发明属于流化床内气泡流动参数测量技术领域，具体是一种气固流化床气泡流动参数测量方法及装置。

背景技术

流化床技术目前已广泛运用于化工、石化、冶金、能源、材料、生化、环保、制药等领域，与传统的燃烧、反应设备相比，流化床具有传热传质效率高、床温易控制、易于床料的加入和卸出、反应过程易于控制和调节以及可以提高产品的收率等优点。气泡现象是气固流化床最基本的特征，气泡的存在不但对床内的流体力学性能发生作用,而且对床内气固混合、传质和传热性能都有明显的影响。因此,深入了解气泡的流动特性是研究气固流化床的重要基础，也是认识床内流动性及流态化质量的重要前提。对于流化床内气泡流动特性的研究主要在于对气泡的上升速度、直径的测量。气泡上升速度是气泡的重要参数之一,其大小决定了床内的湍流强度和气固两相接触的好坏；气泡直径的大小直接影响床内气固介质的混合质量。气泡直径越大，气泡速度越快,更多的气体通过气泡流过床层，气、固介质的混合变差，不利于气固相的反应；反之，当气泡较小时，床内气速一般较低，介质的流动度不足，也不利于气固物料的混合。因此，在对气固流化床进行深入研究时，气泡的上升速度以及直径的测量显得尤为重要。

测量气泡参数的技术主要可归纳为两类：一种是接触式的方法，如探针法、压差法等；另外一种则是非接触式方法，如层析法、照相法等。

在研究气泡特性的众多方法中，使用探针法与高速相机的图像测量方法是近些年在流化床内气泡参数测量领域应用广泛的两种测量方法。探针法的测量原理是利用不同相之间的物理性质不同，如导电率、折射率、反射率等，实现对流化床内气泡参数的测量，在气固流化床中，颗粒流动剧烈，该方法存在探针易磨损、安装过程繁琐等缺点，故该方法多用于气液两相中的气泡参数测量。基于高速相机的测量方法则是通过对气泡连续拍照，结合图像处理算法处理拍摄后的图像，得出气泡的上升速度及直径等数据,该方法局限于透明的流化床，须对拍摄图片进行后续处理，测量延迟较高，仅适用于实验室规模的理论研究中，不适用于工业现场流化床装置。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种气固流化床气泡流动参数测量方法及装置，本发明通过在流化床内部设置多组静电传感器阵列，每两个静电传感器组成一组阵列，气泡流经静电传感器阵列时，对一组阵列的输出信号做互相关运算来获取气泡的流动速度，再根据气泡流经静电传感器的时间，计算得出气泡直径；本发明具有可靠性高、低成本、安全等优点，且可实现实时在线测量，适用于恶劣的工业现场条件。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种气固流化床气泡流动参数测量方法，包括如下步骤：

S1，采用侵入式静电传感器，每两个静电传感器组成一个阵列，将多组阵列均匀布置于流化床内部；

S2，对静电传感器获得的气泡流动产生的静电信号进行互相关运算，计算得出气泡的流动速度；

S3，采用滤波算法对所测信号进行滤波处理，去除噪声干扰；再通过寻峰寻谷算法对滤波后的静电信号进行处理，计算气泡流经静电传感器的时间；

S4，根据气泡流动速度以及气泡流经静电传感器的时间，计算得出气泡的直径。

具体地，所述气泡自下而上通过流化床时，所述静电传感器的电极上会产生静电信号。