[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

说明书

技术领域

本发明涉及清洁能源技术领域，是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。

背景技术

高密度循环流化床是近年来在国际上发展起来的新一代高效、低污染的清洁能源技术，可以在较高的操作气速和固体通量下运行，具有床内颗粒密度高、气固混合强、处理量大、应用范围广的特点。然而，目前针对高密度循环流化床的研究表明，由于床内较高的颗粒浓度，提升管内颗粒的流动不均匀，尤其在提升管底部和具有强约束出口结构的提升管顶部区域，径向和轴向的不均匀性更加明显。这种不均匀性严重影响气固两相的充分混合和床内的传热传质效率，降低燃料的转化率和利用率，并对装置的安全运行带来隐患。

通过文献调研，国内外一些学者对高密度循环流化床系统的实验研究做了许多工作，也获得了具有借鉴意义的结论，但以前的研究多是针对化工领域石油催化裂化使用的微小A类固体颗粒设计的，对使用B类颗粒的高密度循环流化床的研究还需要深入。此外，在现有的实验技术或装置中还未查到在提升管底部，或在具有强约束出口结构的提升管顶部设置充气点的报导。

发明内容

本发明的目的是提供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，针对使用B类颗粒的高密度循环流化床的研究，在颗粒聚团现象严重的提升管底部和顶部，设置充气点，来减弱颗粒流动的团聚现象，以提高气固两相流动的均匀性和稳定性，及燃料的转化率和利用率，保证装置的安全运行。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

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。

所述的高密度循环流化床装置，其所述一级、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°。

所述的高密度循环流化床装置，其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。

所述的高密度循环流化床装置，其所述提升管、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。

所述的高密度循环流化床装置，其工作过程如下：

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。