專利名稱：固體循環(huán)流率測(cè)量裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能源和化工以及相關(guān)領(lǐng)域的固體傳輸技術(shù)領(lǐng)域，是一種常壓及加壓條件下固體循環(huán)流率測(cè)量裝置和方法，適合于測(cè)量循環(huán)流化床鍋爐、循環(huán)流化床氣化爐等低固體循環(huán)流率裝置的固體循環(huán)流率，更適合于測(cè)量密相輸運(yùn)床氣化爐、流化催化裂化(FCC)、正丁烷氧化等高固體循環(huán)流率裝置的固體循環(huán)流率。
背景技術(shù)：
在循環(huán)流化床領(lǐng)域中，固體循環(huán)流率是一個(gè)非常重要的技術(shù)指標(biāo)。目前常規(guī)的固體循環(huán)流率測(cè)量方法有直接觀察法、蝶閥測(cè)量法、伴床法等。直接觀察法在透明測(cè)量段壁面安裝標(biāo)尺，觀察示蹤粒子在壁面通過一定距離所需要的時(shí)間，計(jì)算得到固體循環(huán)流率。直接觀察法是以壁面顆粒的流動(dòng)情況近似代替整個(gè) 截面流動(dòng)的情況。在測(cè)量段中心顆粒下落速度與壁面顆粒下落速度不同的情況下，該法測(cè)量不準(zhǔn)確。其測(cè)量結(jié)果受固體顆粒在測(cè)量段的流動(dòng)狀態(tài)影響大。通過肉眼觀察顆粒下落的方法人為誤差大。蝶閥測(cè)量法在測(cè)量段(料腿)安裝蝶閥，關(guān)閉蝶閥，測(cè)量物料堆積速度，計(jì)算得到固體循環(huán)流率。缺點(diǎn)是當(dāng)固體循環(huán)流率較大，堆積速度很快，測(cè)量精度低，且蝶閥下方料腿壓力降低，影響系統(tǒng)壓力平衡。伴床法在旋風(fēng)分離器下部設(shè)置一定高度的伴床作為測(cè)量段。在伴床上插入點(diǎn)處設(shè)置翻板閥，伴床底部設(shè)置閥門。通過切換翻板閥，來決定將物料導(dǎo)入料腿還是導(dǎo)入伴床。伴床計(jì)量段壁面設(shè)置標(biāo)尺，加裝可視段進(jìn)行觀察。每次測(cè)量時(shí)，先關(guān)閉伴床下部閥門，再開啟翻板閥，將物料導(dǎo)入伴床，按動(dòng)秒表開始計(jì)時(shí)，此時(shí)物料在伴床底部閥門上部堆積。一定時(shí)間后，關(guān)閉翻板閥，將物料導(dǎo)入料腿，同時(shí)再次按動(dòng)秒表停止計(jì)時(shí)。打開伴床底部閥門，將堆積的物料重新導(dǎo)入系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)。系統(tǒng)穩(wěn)定后，準(zhǔn)備下次測(cè)量?？梢酝ㄟ^物料堆積的高度和計(jì)量的時(shí)間來計(jì)算固體循環(huán)流率。可見該測(cè)量方法需要獨(dú)立增加物料計(jì)量段，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加改造成本和占地空間；該方法需要設(shè)置安裝兩個(gè)閥門，在測(cè)量時(shí)不斷地切換閥門狀態(tài)，操作復(fù)雜；在測(cè)量過程中，由于翻板閥將固體物料導(dǎo)向伴床，故翻板閥將旋風(fēng)與料腿之間的通道切斷，造成翻板閥下方料腿中的壓力降低，系統(tǒng)壓力平衡遭到破壞，實(shí)際固體循環(huán)流率發(fā)生變化，因而測(cè)量得到的固體循環(huán)流率與實(shí)際運(yùn)行過程的固體循環(huán)流率有差別，測(cè)量不準(zhǔn)確。當(dāng)固體循環(huán)流率特別大的情況下(如> 300kg/(m2. s))，測(cè)量操作對(duì)于系統(tǒng)壓力平衡的影響更大，測(cè)量結(jié)果誤差更大。此外，該方法采用秒表測(cè)量時(shí)間，人為誤差大。通過人眼觀察料腿堆積高度的方法，需要在物料計(jì)量段為可視段，難以在加壓條件下進(jìn)行工作。對(duì)固體循環(huán)流率的測(cè)量，特別是高固體循環(huán)流率的測(cè)量，主要有以下四點(diǎn)要求第一，時(shí)間測(cè)量需要精確。當(dāng)固體顆粒下落速度非?？?可達(dá)O. 5m/s)，采用直接觀察法測(cè)量隨機(jī)誤差和人為誤差偏大。采用伴床法，每次測(cè)量時(shí)間非常短，一般不超過3s，常規(guī)的計(jì)時(shí)方法難以滿足高時(shí)間精度的測(cè)量要求。(金涌，流態(tài)化工程原理[M].清華大學(xué)出版社，2003，458)
第二，測(cè)量的操作不能影響系統(tǒng)平衡。因?yàn)楣腆w顆粒下落速度可高達(dá)O. 5m/s，采用伴床法則直接造成翻板閥下部局部真空，影響系統(tǒng)壓力平衡。例如專利ZL200810117401.X所示，該專利通過增加翻板閥下部立管直徑在一定程度上減少真空度，但卻使得系統(tǒng)變得龐大，需要占用更多的空間，增加系統(tǒng)存料量同時(shí)也提高了初裝成本。第三，適用于加壓下固體循環(huán)流率的測(cè)量。同一測(cè)量裝置應(yīng)同時(shí)實(shí)現(xiàn)常壓、加壓狀態(tài)下的測(cè)量。第四，裝置簡(jiǎn)單，操作快捷、方便。固體循環(huán)流率的測(cè)量裝置，特別是高固體循環(huán)流率的測(cè)量裝置，應(yīng)該盡量減少測(cè)量操作的復(fù)雜程度，盡量簡(jiǎn)化測(cè)量操作步驟。綜上所述，無論是直接觀察法、蝶閥法，還是伴床法，都難以滿足固體循環(huán)流率尤其是高固體循環(huán)流率的測(cè)量要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開一種固體循環(huán)流率測(cè)量裝置及方法。該測(cè)量裝置主要包括閥門、高低料位開關(guān)、高低料位開關(guān)連線、物料計(jì)量段、平衡管和計(jì)時(shí)裝置等，能克服上述固體循環(huán)流率測(cè)量方法和裝置的明顯不足，以滿足常壓、加壓工況下固體循環(huán)流率特別是高固體循環(huán)流率的測(cè)量，能夠減少甚至消除固體循環(huán)流率測(cè)量過程對(duì)系統(tǒng)平衡及實(shí)際運(yùn)行固體循環(huán)流率的影響。且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便；自動(dòng)計(jì)時(shí)裝置減少人工計(jì)時(shí)誤差，在測(cè)量高循環(huán)流率的場(chǎng)合更具優(yōu)勢(shì)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體解決方案是一種固體循環(huán)流率測(cè)量裝置，位于循環(huán)流化床的旋風(fēng)分離器固體物料出口下方的料腿中；其包括閥門、低料位開關(guān)、低料位開關(guān)連線、高料位開關(guān)、高料位開關(guān)連線、物料計(jì)量段、平衡管和計(jì)時(shí)裝置；其中，物料計(jì)量段上開口與料腿貫通，下開口與閥門相通，閥門下口與料腿相通；平衡管包括豎直管和兩段連接管，呈C形，豎直管與物料計(jì)量段平行設(shè)置，兩段連接管分別連接于豎直管的上下口，并貫通；上連接管的另一端開口與物料計(jì)量段上部貫通固接，下連接管的另一端開口與閥門下方的料腿貫通固接；兩段連接管分別與水平方向夾角大于物料堆積角；物料計(jì)量段上部，在上連接管連接處下方、物料計(jì)量段管壁上設(shè)有高料位開關(guān)；物料計(jì)量段下部，在閥門上方、物料計(jì)量段管壁上設(shè)有低料位開關(guān)；低料位開關(guān)經(jīng)低料位開關(guān)連線、高料位開關(guān)經(jīng)高料位開關(guān)連線分別與計(jì)時(shí)裝置電連接；閥門與自控系統(tǒng)電連接。所述的固體循環(huán)流率測(cè)量裝置，其所述物料計(jì)量段直接選取料腿中的一段。所述的固體循環(huán)流率測(cè)量裝置，其所述高、低料位開關(guān)，固設(shè)在物料計(jì)量段管壁上時(shí)，與水平方向有O 90。的夾角；料位開關(guān)采用射頻導(dǎo)納料位開關(guān)、音叉料位開關(guān)、阻旋料位開關(guān)、電容料位開關(guān)、微波料位開關(guān)、紅外料位開關(guān)或輻射式料位開關(guān)其中之一，或組合；高、低料位開關(guān)的安裝角度，由料位開關(guān)的類型決定。所述的固體循環(huán)流率測(cè)量裝置，其所述閥門、物料計(jì)量段、平衡管采用有機(jī)玻璃制作，或采用金屬材料制作，以在常壓下或在加壓下運(yùn)行物料。所述的固體循環(huán)流率測(cè)量裝置，其所述閥門，為橡膠底襯蝶閥或球閥。
所述的固體循環(huán)流率測(cè)量裝置，其所述計(jì)時(shí)裝置，為計(jì)時(shí)裝置、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的計(jì)時(shí)裝置，或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的計(jì)時(shí)軟件。所述的固體循環(huán)流率測(cè)量裝置，其所述計(jì)時(shí)裝置或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的計(jì)時(shí)裝置，閥門關(guān)閉后，當(dāng)固體物料在物料計(jì)量段內(nèi)堆積至低料位開關(guān)插入點(diǎn)時(shí)，低料位開關(guān)檢測(cè)到固體物料，觸發(fā)低料位開關(guān)閉合，同時(shí)輸出信號(hào)，計(jì)時(shí)裝置開始計(jì)時(shí)；當(dāng)物料堆積至物料計(jì)量段的高料位開關(guān)的插入點(diǎn)時(shí)，高料位開關(guān)檢測(cè)到固體物料，觸發(fā)高料開關(guān)閉合，同時(shí)輸出信號(hào)，計(jì)時(shí)裝置停止計(jì)時(shí)，輸出時(shí)間數(shù)據(jù)，閥門開啟放行物料；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的計(jì)時(shí)軟件，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)測(cè)量高低料位開關(guān)輸出的信號(hào)，在測(cè)量過程中，計(jì)時(shí)軟件記錄高、低料位開關(guān)閉合時(shí)發(fā)出兩信號(hào)間的時(shí)間差，輸出時(shí)間數(shù)據(jù)，利用時(shí)間長(zhǎng)度來計(jì)算測(cè)量固體循環(huán)流率的時(shí)間。所述的固體循環(huán)流率測(cè)量裝置，其所述信號(hào)，為高、低電平，改變電路中的電阻、電 容、電流、電壓或脈沖頻率其中之一，或幾種的組合。一種所述的固體循環(huán)流率測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其包括步驟步驟一在料腿中設(shè)置固體循環(huán)流率測(cè)量裝置的物料計(jì)量段；步驟二 來自于旋風(fēng)分離器的固體物料由下部輸出口垂直下落，順序經(jīng)料腿、物料計(jì)量段、閥門、料腿后，輸入返料器物料進(jìn)口 ；步驟三關(guān)閉閥門，使固體物料在閥門上部堆積；步驟四當(dāng)固體物料在物料計(jì)量段內(nèi)堆積至低料位開關(guān)插入點(diǎn)時(shí)，低料位開關(guān)檢測(cè)到固體物料，觸發(fā)低料位開關(guān)閉合，輸出信號(hào)，計(jì)時(shí)裝置或軟件開始計(jì)時(shí)；當(dāng)物料堆積至物料計(jì)量段的高料位開關(guān)的插入點(diǎn)時(shí)，高料位開關(guān)檢測(cè)到固體物料，觸發(fā)高料開關(guān)閉合，輸出信號(hào)，計(jì)時(shí)裝置或軟件停止計(jì)時(shí)，輸出時(shí)間數(shù)據(jù)；步驟五計(jì)時(shí)裝置或軟件停止計(jì)時(shí)后，打開閥門，放行物料，同時(shí)將計(jì)時(shí)裝置或軟件清零，準(zhǔn)備下次測(cè)量；步驟六根據(jù)步驟四測(cè)量的時(shí)間數(shù)據(jù)，計(jì)算物料堆積時(shí)間At，結(jié)合低料位開關(guān)和高料位開關(guān)之間的距離H、物料計(jì)量段的內(nèi)徑D、固體物料在物料計(jì)量段中的堆積密度P、提升管內(nèi)徑Dr，計(jì)算得固體循環(huán)流率Gs= P (D/Dr)2H/At。所述的測(cè)量方法，其所述信號(hào)，為高、低電平，改變電路中的電阻、電容、電流、電壓或脈沖頻率其中之一，或幾種的組合。相比現(xiàn)在廣泛采用的循環(huán)流率測(cè)量裝置，本發(fā)明的測(cè)量裝置和方法有明顯優(yōu)勢(shì)I)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。相對(duì)伴床法本發(fā)明不用單獨(dú)設(shè)置伴床作為物料計(jì)量段，直接替換料腿中的一段作為物料計(jì)量段即可滿足測(cè)量要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、改造方便。2)操作方便。本發(fā)明公開的測(cè)量裝置，只需操作一個(gè)閥門即可實(shí)現(xiàn)固體循環(huán)流率的測(cè)量。避免了伴床法切換蝶閥和翻板閥的缺陷。同時(shí)本發(fā)明計(jì)時(shí)采用料位開關(guān)與計(jì)時(shí)裝置聯(lián)動(dòng)代替人工計(jì)時(shí)，操作方便。3)測(cè)量準(zhǔn)確。本發(fā)明采用料位開關(guān)檢測(cè)物料位置，料位信號(hào)直接傳到計(jì)時(shí)裝置，計(jì)時(shí)裝置讀出物料堆積時(shí)間，無人為誤差。4)固體循環(huán)流率測(cè)量過程對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行影響小。本發(fā)明采用平衡管，在測(cè)量過程中不破壞系統(tǒng)壓力平衡。專利ZL 200820200445. 4，采用下行床截面內(nèi)安裝篩網(wǎng)的方式，雖然能夠減少測(cè)量過程中壓力平衡對(duì)測(cè)量的影響。但是，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地大，施工不便，成本增加。5)可在加壓下應(yīng)用。因?yàn)楸景l(fā)明采用料位開關(guān)進(jìn)行測(cè)量，故不需要物料計(jì)量段是可視的，可以測(cè)量加壓條件下不可見材質(zhì)物料計(jì)量段中的物料堆積時(shí)間，進(jìn)而計(jì)算固體循環(huán)流率。本發(fā)明比現(xiàn)有測(cè)量裝置和方法有著明顯的優(yōu)勢(shì)，其有益效果是該方法適合于固體循環(huán)流率的測(cè)量，且能夠?qū)崿F(xiàn)加壓條件下固體循環(huán)流率測(cè)量，特別適合于高密度循環(huán)流化床等固體循環(huán)流率很大的情況。例如密相輸運(yùn)床氣化、FCC、正丁烷氧化裝置。相比其他測(cè)量裝置和方法，本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、測(cè)量誤差小、測(cè)量過程對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行影響小等優(yōu)點(diǎn)。


圖I是本發(fā)明一種固體循環(huán)流率測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明一種固體循環(huán)流率測(cè)量裝置的另一結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖I和圖2的A部分中固體循環(huán)流率測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)放大示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明實(shí)施例I :圖I是本發(fā)明一種固體循環(huán)流率測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。一個(gè)循環(huán)流化床主要由空壓機(jī)I、提升管2、旋風(fēng)分離器3、料腿4和返料器5組成。空壓機(jī)I作為氣源，主要提供3部分氣Q1、Q2和Q3。Ql作為提升管2的流化介質(zhì)，Q2和Q3分別作為返料器5的流化氣和松動(dòng)氣。Ql使得固體顆粒在提升管內(nèi)流化并攜帶固體顆粒經(jīng)過旋風(fēng)分離器3，通過旋風(fēng)分離器3的氣固分離作用，固體顆粒由下灰斗排出進(jìn)入料腿4，氣體從旋風(fēng)中心筒排出。Q2和Q3使得固體顆粒由料腿4經(jīng)過返料器5進(jìn)入提升管2，進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)。提升管2內(nèi)徑為Dr，循環(huán)物料堆積角為35°。在旋風(fēng)分離器3以下3m處安裝固體循環(huán)流率測(cè)量裝置。圖I中A部分為本發(fā)明的一種固體循環(huán)流率測(cè)量裝置，圖3是固體循環(huán)流率測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)放大示意圖，包括閥門
6、低料位開關(guān)7、低料位開關(guān)連線8、高料位開關(guān)11、高料位開關(guān)連線10、物料計(jì)量段12、平衡管13和計(jì)時(shí)裝置9。低料位開關(guān)7和高料位開關(guān)11采用射頻導(dǎo)納料位開關(guān)。射頻導(dǎo)納開關(guān)安裝角度大于循環(huán)物料堆積角，本例選取45°，如采用音叉料位開關(guān)、電容料位開關(guān)，可采用相同的安裝方式；為保證一次測(cè)量堆積物料不影響系統(tǒng)運(yùn)行的固體循環(huán)流率，高料位開關(guān)11在低料位開關(guān)7上方O. 6m處安裝，料位開關(guān)7、11使用常開觸點(diǎn)，當(dāng)固體物料在物料計(jì)量段12內(nèi)堆積至低料位開關(guān)7插入點(diǎn)時(shí)，低料位開關(guān)7檢測(cè)到固體物料，低料位開關(guān)7的電容發(fā)生突變，開關(guān)7閉合觸發(fā)電子計(jì)時(shí)器9開始計(jì)時(shí)；同理，當(dāng)固體物料在物料計(jì)量段12內(nèi)堆積至高料位開關(guān)11插入點(diǎn)時(shí)，高料位開關(guān)11檢測(cè)到固體物料，高料位開關(guān)11的電容發(fā)生突變，開關(guān)11閉合觸發(fā)電子計(jì)時(shí)器9停止計(jì)時(shí)。物料計(jì)量段12選取料腿4中的一段，其直徑為D = O. 130m。在物料計(jì)量段12中高料位開關(guān)11上方的管段和蝶閥6下方管段之間安裝平衡管13，平衡管13分為豎直管13c和兩段連接管13a、13b，兩段連接管分別與物料計(jì)量段12高料位開關(guān)11上方管段與蝶閥6下方管段處連接，連接管13a、13b與水平面的上方夾角為45°，大于循環(huán)物料堆積角，防止被循環(huán)物料堵塞；平衡管13的直徑為O. 025m，滿足在最大固體循環(huán)流率工況下工作時(shí)，蝶閥6關(guān)閉后蝶閥6下方管段壓力不發(fā)生明顯變化，平衡管連接管13a、13b米用有機(jī)玻璃管,豎直管13c米用橡膠管。蝶閥6為橡膠底襯蝶閥，可保證關(guān)閉閥門時(shí)不漏料。本發(fā)明的測(cè)量裝置采用有機(jī)玻璃作為物料計(jì)量段12，不需要安裝標(biāo)尺，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，適用于在常壓下測(cè)量固體循環(huán)流率。本實(shí)施例的測(cè)量方法具體步驟如下步驟一來自于旋風(fēng)分離器3的固體物料由旋風(fēng)分離器3下部經(jīng)料腿4下落；步驟二 關(guān)閉蝶閥6使得固體物料在蝶閥6上部堆積； 步驟三當(dāng)固體物料在物料計(jì)量段12內(nèi)堆積至低料位開關(guān)7插入點(diǎn)時(shí)，低料位開關(guān)7檢測(cè)到固體物料，低料位開關(guān)7的電容發(fā)生突變，開關(guān)7閉合觸發(fā)電子計(jì)時(shí)器9開始計(jì)時(shí)；隨著固體物料的堆積，料位逐漸升高，當(dāng)固體物料在物料計(jì)量段12內(nèi)堆積至高料位開關(guān)11插入點(diǎn)時(shí)，聞料位開關(guān)11檢測(cè)到固體物料，聞料位開關(guān)11的電容發(fā)生突變，開關(guān)11閉合觸發(fā)電子計(jì)時(shí)器9停止計(jì)時(shí)，得到物料堆積時(shí)間At ;步驟四計(jì)時(shí)裝置9停止計(jì)時(shí)后，打開蝶閥6，將計(jì)時(shí)裝置9清零，準(zhǔn)備下次測(cè)量；步驟五根據(jù)測(cè)量的物料堆積時(shí)間Λ t，結(jié)合低料位開關(guān)7和高料位開關(guān)11之間的距離H、物料計(jì)量段12的內(nèi)徑D、固體物料在物料計(jì)量段12中的堆積密度P、提升管2內(nèi)徑Dr,計(jì)算得固體循環(huán)流率Gs = P (D/Dr) 2H/ At。實(shí)施例2 圖2是本發(fā)明一種固體循環(huán)流率測(cè)量裝置的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。一個(gè)循環(huán)流化床主要有空壓機(jī)I、提升管2、旋風(fēng)分離器3、料腿4、返料器5和鼓泡床或湍流床14組成?？諌簷C(jī)I作為氣源，主要提供3部分氣分別為Q1、Q2和Q3。Ql作為提升管2的流化介質(zhì)，Q2和Q3分別作為返料器5的返料風(fēng)和鼓泡床或湍流床14的流化風(fēng)。Ql使得固體顆粒在提升管內(nèi)流化并攜帶固體顆粒經(jīng)過旋風(fēng)分離器3，通過旋風(fēng)分離器3的氣固分離作用，固體顆粒由旋風(fēng)分離器3下端料腿4進(jìn)入鼓泡床或湍流床14，氣體從旋風(fēng)中心筒排出。Q2和Q3使得固體顆粒由鼓泡床或湍流床14經(jīng)過返料器5進(jìn)入提升管2，進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)。提升管2內(nèi)徑為Dr，循環(huán)物料堆積角為27°。在旋風(fēng)分離器3下端以下2. 5m處安裝固體循環(huán)流率測(cè)量裝置。圖3是圖2的A部分中固體循環(huán)流率測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)放大示意圖，包括閥門6、低料位開關(guān)7、低料位開關(guān)連線8、高料位開關(guān)11、高料位開關(guān)連線10、物料計(jì)量段12、平衡管13和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9a。低料位開關(guān)7和高料位開關(guān)11采用輻射式伽馬料位開關(guān)，也可以采用紅外料位開關(guān)、微波料位開關(guān)、阻旋式料位開關(guān)，這些料位計(jì)可以水平安裝；為保證一次測(cè)量堆積物料不影響系統(tǒng)運(yùn)行固體循環(huán)流率，高料位開關(guān)11在低料位開關(guān)7上方H = Im處安裝，料位開關(guān)7、11使用常開觸點(diǎn)，當(dāng)固體物料在物料計(jì)量段12內(nèi)堆積至低料位開關(guān)7的測(cè)量點(diǎn)時(shí)，低料位開關(guān)7檢測(cè)到固體物料，低料位開關(guān)7閉合，輸出高電平，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9a采集高電平信號(hào)，觸發(fā)計(jì)時(shí)軟件開始計(jì)時(shí)；隨著固體物料的堆積，料位逐漸升高，當(dāng)高料位開關(guān)11檢測(cè)到固體物料，高料位開關(guān)11閉合，輸出高電平，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9a采集到高電平信號(hào)，觸發(fā)計(jì)時(shí)軟件停止計(jì)時(shí)。
物料計(jì)量段12選取料腿4中的一段，其直徑為D = O. 06m。在物料計(jì)量段12中高料位開關(guān)11上方的管段和球閥6下方管段之間安裝平衡管13，平衡管13分為豎直管13c和兩段連接管13a、13b，兩段連接管13a、13b分別與物料計(jì)量段12高料位開關(guān)11上方管段與球閥6下方管段處連接，連接管13a、13b與水平面的夾角為30°，大于循環(huán)物料堆積角，防止兩段連接管被循環(huán)物料堵塞；平衡管連接管13a、13b和豎直管13c均選擇金屬管。球閥6可保證關(guān)閉閥門時(shí)不漏料；該測(cè)量裝置的物料計(jì)量段12、平衡管13采用不透明的金屬材料制作，不需要安裝標(biāo)尺，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，適用于在加壓下測(cè)量固體循環(huán)流率。本實(shí)施例測(cè)量方法的具體步驟如下步驟一來自于旋風(fēng)分離器3的固體物料由旋風(fēng)分離器3下部經(jīng)料腿4下落； 步驟二 關(guān)閉球閥6使得固體物料在球閥6上部堆積；步驟三當(dāng)固體物料在物料計(jì)量段12內(nèi)堆積至低料位開關(guān)7的測(cè)量點(diǎn)時(shí)，低料位開關(guān)7檢測(cè)到固體物料，低料位開關(guān)7閉合，輸出高電平，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9a采集高電平信號(hào)，觸發(fā)計(jì)時(shí)軟件開始計(jì)時(shí)；隨著固體物料的堆積，料位逐漸升高，當(dāng)高料位開關(guān)11檢測(cè)到固體物料，高料位開關(guān)11閉合，輸出高電平，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9a采集到高電平信號(hào)，觸發(fā)計(jì)時(shí)軟件停止計(jì)時(shí)。步驟四數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9停止計(jì)時(shí)后，打開球閥6，將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9清零，準(zhǔn)備下次測(cè)量；步驟五根據(jù)測(cè)量的物料堆積時(shí)間Λ t，結(jié)合低料位開關(guān)7和高料位開關(guān)11之間的距離H、物料計(jì)量段12的內(nèi)徑D、固體物料在物料計(jì)量段12中的堆積密度P、提升管2內(nèi)徑Dr,計(jì)算得固體循環(huán)流率Gs = P (D/Dr) 2H/ At。上列詳細(xì)說明是針對(duì)本發(fā)明可行實(shí)施例的具體說明，并非是限制本發(fā)明所進(jìn)行的技術(shù)方案描述；因此凡是未脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案以及改進(jìn)，均應(yīng)包涵在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種固體循環(huán)流率測(cè)量裝置，位于循環(huán)流化床的旋風(fēng)分離器固體物料出口下方的料腿中；其特征在于，包括閥門、低料位開關(guān)、低料位開關(guān)連線、高料位開關(guān)、高料位開關(guān)連線、物料計(jì)量段、平衡管和計(jì)時(shí)裝置；其中，物料計(jì)量段上開口與料腿貫通，下開口與閥門相通，閥門下口與料腿相通； 平衡管包括豎直管和兩段連接管，呈C形，豎直管與物料計(jì)量段平行設(shè)置，兩段連接管分別連接于豎直管的上下口，并貫通；上連接管的另一端開口與物料計(jì)量段上部貫通固接，下連接管的另一端開口與閥門下方的料腿貫通固接；兩段連接管分別與水平方向夾角大于物料堆積角； 物料計(jì)量段上部，在上連接管連接處下方、物料計(jì)量段管壁上設(shè)有高料位開關(guān)；物料計(jì)量段下部，在閥門上方、物料計(jì)量段管壁上設(shè)有低料位開關(guān)；低料位開關(guān)經(jīng)低料位開關(guān)連線、高料位開關(guān)經(jīng)高料位開關(guān)連線分別與計(jì)時(shí)裝置電連接； 閥門與自控系統(tǒng)電連接。
2.如權(quán)利要求I所述的固體循環(huán)流率測(cè)量裝置，其特征在于所述物料計(jì)量段直接選取料腿中的一段。
3.如權(quán)利要求I所述的固體循環(huán)流率測(cè)量裝置，其特征在于所述高、低料位開關(guān)，固設(shè)在物料計(jì)量段管壁上時(shí)，與水平方向有O 90°的夾角；料位開關(guān)采用射頻導(dǎo)納料位開關(guān)、音叉料位開關(guān)、阻旋料位開關(guān)、電容料位開關(guān)、微波料位開關(guān)、紅外料位開關(guān)或輻射式料位開關(guān)其中之一，或組合；高、低料位開關(guān)的安裝角度，由料位開關(guān)的類型決定。
4.如權(quán)利要求I所述的固體循環(huán)流率測(cè)量裝置，其特征在于所述閥門、物料計(jì)量段、平衡管采用有機(jī)玻璃制作，或采用金屬材料制作，以在常壓下或在加壓下運(yùn)行物料。
5.如權(quán)利要求I所述的固體循環(huán)流率測(cè)量裝置，其特征在于所述閥門，為橡膠底襯蝶閥或球閥。
6.如權(quán)利要求I所述的固體循環(huán)流率測(cè)量裝置，其特征在于所述計(jì)時(shí)裝置，為計(jì)時(shí)裝置、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的計(jì)時(shí)裝置，或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的計(jì)時(shí)軟件。
7.如權(quán)利要求I或6所述的固體循環(huán)流率測(cè)量裝置，其特征在于所述計(jì)時(shí)裝置或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的計(jì)時(shí)裝置，閥門關(guān)閉后，當(dāng)固體物料在物料計(jì)量段內(nèi)堆積至低料位開關(guān)插入點(diǎn)時(shí)，低料位開關(guān)檢測(cè)到固體物料，觸發(fā)低料位開關(guān)閉合，同時(shí)輸出信號(hào)，計(jì)時(shí)裝置開始計(jì)時(shí)；當(dāng)物料堆積至物料計(jì)量段的高料位開關(guān)的插入點(diǎn)時(shí)，高料位開關(guān)檢測(cè)到固體物料，觸發(fā)高料開關(guān)閉合，同時(shí)輸出信號(hào)，計(jì)時(shí)裝置停止計(jì)時(shí)，輸出時(shí)間數(shù)據(jù)，閥門開啟放行物料； 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的計(jì)時(shí)軟件，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)測(cè)量高低料位開關(guān)輸出的信號(hào)，在測(cè)量過程中，計(jì)時(shí)軟件記錄高、低料位開關(guān)閉合時(shí)發(fā)出兩信號(hào)間的時(shí)間差，輸出時(shí)間數(shù)據(jù)，利用時(shí)間長(zhǎng)度來計(jì)算測(cè)量固體循環(huán)流率的時(shí)間。
8.如權(quán)利要求7所述的固體循環(huán)流率測(cè)量裝置，其特征在于所述信號(hào)，為高、低電平，改變電路中的電阻、電容、電流、電壓或脈沖頻率其中之一，或幾種的組合。
9.一種如權(quán)利要求I所述的固體循環(huán)流率測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其特征在于包括步驟 步驟一在料腿中設(shè)置固體循環(huán)流率測(cè)量裝置的物料計(jì)量段； 步驟二 來自于旋風(fēng)分離器的固體物料由下部輸出口垂直下落，順序經(jīng)料腿、物料計(jì)量段、閥門、料腿后，輸入返料器物料進(jìn)口 ；步驟三關(guān)閉閥門，使固體物料在閥門上部堆積； 步驟四當(dāng)固體物料在物料計(jì)量段內(nèi)堆積至低料位開關(guān)插入點(diǎn)時(shí)，低料位開關(guān)檢測(cè)到固體物料，觸發(fā)低料位開關(guān)閉合，輸出信號(hào)，計(jì)時(shí)裝置或軟件開始計(jì)時(shí)；當(dāng)物料堆積至物料計(jì)量段的高料位開關(guān)的插入點(diǎn)時(shí)，高料位開關(guān)檢測(cè)到固體物料，觸發(fā)高料開關(guān)閉合，輸出信號(hào)，計(jì)時(shí)裝置或軟件停止計(jì)時(shí)，輸出時(shí)間數(shù)據(jù)； 步驟五計(jì)時(shí)裝置或軟件停止計(jì)時(shí)后，打開閥門，放行物料，同時(shí)將計(jì)時(shí)裝置或軟件清零，準(zhǔn)備下次測(cè)量； 步驟六根據(jù)步驟四測(cè)量的時(shí)間數(shù)據(jù)，計(jì)算物料堆積時(shí)間At，結(jié)合低料位開關(guān)和高料位開關(guān)之間的距離H、物料計(jì)量段的內(nèi)徑D、固體物料在物料計(jì)量段中的堆積密度P、提升管內(nèi)徑Dr,計(jì)算得固體循環(huán)流率Gs = P (D/Dr)2H/ At0
10.如權(quán)利要求9所述的測(cè)量方法，其特征在于所述信號(hào)，為高、低電平，改變電路中的電阻、電容、電流、電壓或脈沖頻率其中之一，或幾種的組合?！?br> 全文摘要
本發(fā)明公開了一種固體循環(huán)流率的測(cè)量裝置和方法，涉及固體傳輸技術(shù)，該裝置由閥門、高低料位開關(guān)、計(jì)時(shí)裝置、物料計(jì)量段和平衡管等部件組成。通過高低料位開關(guān)探測(cè)物料位置，將信號(hào)傳遞到計(jì)時(shí)裝置，顯示物料堆積時(shí)間，避免人工計(jì)時(shí)誤差，顯著提高測(cè)量準(zhǔn)確性。本發(fā)明裝置的物料計(jì)量段可以直接選取料腿中的一段，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。設(shè)置平衡管，可減少測(cè)量過程對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的干擾，特別適宜用于對(duì)高固體循環(huán)流率裝置的固體循環(huán)流率的測(cè)量，還能用于測(cè)量加壓條件下固體循環(huán)流率。
文檔編號(hào)G01F1/76GK102759382SQ201110104058
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者崔超宇, 廖良良, 徐祥, 李喜全, 王圣典, 肖云漢, 趙凱, 陽紹軍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所