[实用新型]一种煤粉流化态性质评价装置

说明书

技术领域

本实用新型属于粉体流化技术领域，尤其涉及一种煤粉流化态性质评价装置。

背景技术

流化床是一种利用气体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进行气固相反应过程的反应器。与固定床反应器相比，流化床反应器的优点是：(1)可以实现固体物料的连续输入和输出；(2)流体和颗粒的运动使床层具有良好的传热性能，床层内部温度均匀，而且易于控制，特别适用于强放热反应。基于以上优点，在煤炭燃烧和煤气化领域，流化床技术获得了广泛应用。

煤粉应用于流化床反应器时，应对煤粉在流化床中的流体力学行为以及相应的物质传递行为进行研究，这对于流化床反应器的设计以及工艺参数的选择具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型要解决的第一个问题就是提供一种煤粉流化态性质评价装置，通过该装置能够研究如下内容：(1)气体分布器的结构对分布均匀性以及操作稳定性的影响；(2)颗粒的尺寸、形状、密度以及粒度分布对颗粒流化性能的影响；(3)起始流化速度、起始鼓泡速度、起始湍流气速、起始转相流化气速及终端速度等特征流速；(4)气体流速对床层的膨胀与压降的影响；(5)气泡的结构、尺寸和上升速度以及气泡与周围介质间传递现象等气泡的行为和影响；(6)颗粒的扬析与夹带、夹带分离高度、自由空间中气、固运动和质量传递、分离器及其他气-固分离装置、粉尘性质等。通过对以上内容的研究，能够获得煤粉在流化床中的流体力学行为以及相应的物质传递行为参数，对于流化床反应器的设计以及工艺参数的选择具有重要意义。

采用的技术方案是：

一种煤粉流化态性质评价装置，该装置包括流化段、扩大段、分离段、收集段、计量段以及储藏段，所述流化段的下端设置有气体分布器，所述气体分布器的下端设置有进气口，所述流化段的上端与所述扩大段的下端相连，所述扩大段的上端通过水平管路与所述分离段的上端相连，所述分离段的下端依次连接有所述收集段、计量段和储藏段，所述储藏段的下端与所述流化段的下端相连；所述流化段、扩大段、分离段和储藏段上分别设置有至少一个进料口；所述流化段和所述扩大段上分别设置有至少一个取压点。

流化段是煤粉进行流化运动的主要部分，扩大段的内径大于流化段的内径，其主要是为了降低气速，便于后续分离段的气固分离，收集段用于收集从分离段沉降下来的煤粉，在具体的实施方式中，收集段采用灰斗，计量段用于计量收集到的煤粉的量，储藏段主要用于煤料的储存。

作为本实用新型优选的方案，为了满足不同实验需求，该装置设置4个进料口。一个位于储藏段顶部，煤粉经由该进料口进入储藏段；一个位于流化段的下部，其用于与外部加料装置连接，不使用时用盲板堵住；一个位于扩大段的顶部，煤料从此进料口进入装置，能够保证煤料自由沉降在流化段，从此口进料能够获得初始流化速度参数；一个位于分离段顶部，用于考察气速对分离段以及收集段工作效果时加料使用。

作为本实用新型优选的方案，在流化段较长时，为了保证煤粉的流化态良好，在所述流化段的下部设置有至少一组气体入口。例如，在一种具体的实施方式中，流化段的下部设置有六个气体入口，每两个气体入口为一组，二者相对布置，相邻两组气体入口之间间隔有一定的距离。进一步的，气体入口采用不锈钢喷头。

作为本实用新型优选的方案，为了更加直观的观测和记录装置内煤粉的流化状态以及气泡的行为，所述流化段，扩大段，收集段，计量段和储藏段设计成透明材料制成的筒体，所述透明材料优选为有机玻璃。

作为本实用新型优选的方案，所述气体分布器为泡帽式分布器、管式分布器、多孔板式分布器和浮阀式分布器中的任何一种。更为优选的，气体分布器上设置有易于更换的法兰。

作为本实用新型优选的方案，所述计量段和储藏段之间，所述储藏段和流化段之间分别设置有阀门，优选为球阀。当煤料预先储存在储藏段时，通过该阀门控制其进入流化段的速度。

作为本实用新型优选的方案，所述收集段和储藏段之间设置有压力平衡管。

作为本实用新型优选的方案，所述分离段内设置有过滤器，所述过滤器的出口接有不锈钢软管；更优选的，所述过滤器为不锈钢烧结管过滤器，尾气经过滤器过滤后外排。

本实用新型的第二个目的是提供一种使用上述任一装置进行煤粉流化态评价的方法，具体的，将煤样通过进料口加入到该评价装置内，通过改变进气口的气速获得煤样不同的流化状态，通过测压点压力和床层高度的测量获得床层压降与膨胀，特征流速参数；通过分析收集段收集到的煤粉，获得颗粒的夹带与分离参数。