[发明专利]四点充气结构使用B类颗粒的高密度循环流化床装置

权利要求书

1.一种四点充气结构使用B类颗粒的高密度循环流化床装置，旋风分离器上端为出口，下端沿中轴线固接下料料管，下料料管底端为J阀返料器，提升管与旋风分离器、下料料管平行垂直设置；提升管上端为强约束出口结构，经水平管道与旋风分离器上部侧壁固接，并内腔相通连，提升管下端经斜向管道与J阀返料器侧壁固接，并内腔相通连；提升管底端有布风板；其特征在于，

在提升管下部侧壁上设有三个不对称分布的充气点：一级充气点在最下方，位于斜向管道在提升管侧的出口上方相对的外侧壁上，三级充气点位于提升管外侧侧壁上，距下端四分之一处，二级充气点在提升管内侧侧壁上，垂直向位于一级、三级充气点之间；

在提升管上端顶壁设有四级充气点；

两空压机，第一空压机的输出口经多根管道分别与一级、二级、三级、四级充气点相连通，每根管道中设有一手动阀；第二空压机的输出口经两根管道分别与提升管底端的布风板、下料料管底端的J阀返料器相通连，每根管道中设有一手动阀；

测试系统包括多个压力传感器、多个温度传感器、多个质量流量计，压力传感器、温度传感器、质量流量计分别设于侧壁、管道上，并通过各自的变送模块与工控机电连接。

2.如权利要求1所述的高密度循环流化床装置，其特征在于，所述一级、二级、三级、四级充气点，其中，一级充气点的充嘴斜向上设置，与水平方向成ω角，58°＜ω＜62°；二级、三级、四级充气点的充嘴斜向下设置；二级充气点充嘴与水平方向成β角，43°＜β＜46°；三级充气点充嘴与水平方向成θ角，28°＜θ＜32°；四级充气点充嘴与水平方向成α角，28°＜α＜32°。

3.如权利要求1所述的高密度循环流化床装置，其特征在于，所述提升管下端的斜向管道，在提升管侧的出口高于J阀返料器侧的入口。

4.如权利要求1所述的高密度循环流化床装置，其特征在于，所述提升管、下料料管、J阀返料器，是有机玻璃材料制作，旋风分离器、布风板为钢材制作；布风板上设有均匀分布的多个风孔，风孔孔径为8mm＜Φ＜10mm。

5.如权利要求1所述的高密度循环流化床装置，其特征在于，工作过程如下：

a)首先，将固体床料加入下料料管、J阀返料器中，打开第二空压机；

b)打开手动阀，一路压缩空气通过进气管道和布风板进入提升管内，一部分气体通过进气管道进入J阀返料器底部；

c)打开第一空压机，待在提升管上安装的压力传感器监测提升管内的总压降达到一定指标ΔP_ope时，调节四个充气点前的手动阀，使四路压缩空气分别通过进气管道进入提升管；

d)通过各个压力测量点的压力，计算得到提升管内固体床料分布情况，然后通过计算分析调整两空压机气量来实现所需工况；

e)同时通过观察提升管内的流动情况，对使用B类颗粒的高密度循环流化床内两相流流动特点和机理进行分析总结。

6.如权利要求5所述的高密度循环流化床装置，其特征在于，所述c)步中一定指标ΔP_ope，由公式ΔP＝ε_sρ_pgΔh确定，其中ΔP是压降、ε_s是固体颗粒在床内的平均体积分率、ρ_p是颗粒密度、g是重力加速度、Δh是高度，按照高密度循环流化床的定义，当ε_s＝10％时，提升管内的气固流动达到高密度循环流化床的要求，以估算出这个条件下的提升管总压降ΔP_total，取ΔP_ope＝0.5ΔP_total。

7.如权利要求5所述的高密度循环流化床装置，其特征在于，所述d)步中实现所需工况，为调整各个充气点的充气量，监测各个压力测点的压降值，达到如下标准时即实现了所需的工况：

1)由公式ε_s＝ρ_pgΔP/Δh计算得到固体颗粒在床内的平均体积分率达到10％；

2)充气点7和充气点5之间的压降记为ΔP_5-7，满足范围：0.15ΔP_total＜ΔP_5-7＜0.4ΔP_total；

3)由公式Gs＝ρ_PA_spurH_spur/A_ft，其中，G_s为固体通量、A_spur为下料管的面积、H_spur为测量高度、A_f为提升管的面积、t为测量时间，计算得到的G_s＞200 kg/(m².s)。