[实用新型]固体循环流率测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及能源和化工以及相关领域的固体传输技术领域，是一种常压及加压条件下固体循环流率测量装置，适合于测量循环流化床锅炉、循环流化床气化炉等低固体循环流率装置的固体循环流率，更适合于测量密相输运床气化炉、流化催化裂化(FCC)、正丁烷氧化等高固体循环流率装置的固体循环流率。

技术背景

在循环流化床领域中，固体循环流率是一个非常重要的技术指标。目前常规的固体循环流率测量方法有：直接观察法、蝶阀测量法、伴床法等。

直接观察法：在透明测量段壁面安装标尺，观察示踪粒子在壁面通过一定距离所需要的时间，计算得到固体循环流率。直接观察法是以壁面颗粒的流动情况近似代替整个截面流动的情况。在测量段中心颗粒下落速度与壁面颗粒下落速度不同的情况下，该法测量不准确。其测量结果受固体颗粒在测量段的流动状态影响大。通过肉眼观察颗粒下落的方法人为误差大。

蝶阀测量法：在测量段(料腿)安装蝶阀，关闭蝶阀，测量物料堆积速度，计算得到固体循环流率。缺点是当固体循环流率较大，堆积速度很快，测量精度低，且蝶阀下方料腿压力降低，影响系统压力平衡。

伴床法：在旋风分离器下部设置一定高度的伴床作为测量段。在伴床上插入点处设置翻板阀，伴床底部设置阀门。通过切换翻板阀，来决定将物料导入料腿还是导入伴床。伴床计量段壁面设置标尺，加装可视段进行观察。每次测量时，先关闭伴床下部阀门，再开启翻板阀，将物料导入伴床，按动秒表开始计时，此时物料在伴床底部阀门上部堆积。一定时间后，关闭翻板阀，将物料导入料腿，同时再次按动秒表停止计时。打开伴床底部阀门，将堆积的物料重新导入系统进行循环。系统稳定后，准备下次测量。可以通过物料堆积的高度和计量的时间来计算固体循环流率。可见该测量方法需要独立增加物料计量段，结构复杂，增加改造成本和占地空间；该方法需要设置安装两个阀门，在测量时不断地切换阀门状态，操作复杂；在测量过程中，由于翻板阀将固体物料导向伴床，故翻板阀将旋风与料腿之间的通道切断，造成翻板阀下方料腿中的压力降低，系统压力平衡遭到破坏，实际固体循环流率发生变化，因而测量得到的固体循环流率与实际运行过程的固体循环流率有差别，测量不准确。当固体循环流率特别大的情况下(如＞300kg/(m²·s))，测量操作对于系统压力平衡的影响更大，测量结果误差更大。此外，该方法采用秒表测量时间，人为误差大。通过人眼观察料腿堆积高度的方法，需要在物料计量段为可视段，难以在加压条件下进行工作。

对固体循环流率的测量，特别是高固体循环流率的测量，主要有以下四点要求：

第一，时间测量需要精确。当固体颗粒下落速度非常快(可达0.5m/s)，采用直接观察法测量随机误差和人为误差偏大。采用伴床法，每次测量时间非常短，一般不超过3s，常规的计时方法难以满足高时间精度的测量要求。(【金涌，流态化工程原理[M].清华大学出版社，2003，458】)

第二，测量的操作不能影响系统平衡。因为固体颗粒下落速度可高达0.5m/s，采用伴床法则直接造成翻板阀下部局部真空，影响系统压力平衡。例如专利ZL200810117401.X所示，该专利通过增加翻板阀下部立管直径在一定程度上减少真空度，但却使得系统变得庞大，需要占用更多的空间，增加系统存料量同时也提高了初装成本。

第三，适用于加压下固体循环流率的测量。同一测量装置应同时实现常压、加压状态下的测量。

第四，装置简单，操作快捷、方便。固体循环流率的测量装置，特别是高固体循环流率的测量装置，应该尽量减少测量操作的复杂程度，尽量简化测量操作步骤。

综上所述，无论是直接观察法、蝶阀法，还是伴床法，都难以满足固体循环流率尤其是高固体循环流率的测量要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是公开一种固体循环流率测量装置。该测量装置主要包括：阀门、高低料位开关、高低料位开关连线、物料计量段、平衡管和计时装置等，能克服上述固体循环流率测量方法和装置的明显不足，以满足常压、加压工况下固体循环流率特别是高固体循环流率的测量，能够减少甚至消除固体循环流率测量过程对系统平衡及实际运行固体循环流率的影响。且结构简单，操作方便；自动计时装置减少人工计时误差，在测量高循环流率的场合更具优势。

为实现上述目的，本实用新型的具体解决方案是：