專利名稱:密相粉粒體流量測定裝置的制作方法
本發(fā)明屬于固體流量的測定裝置，具體涉及一種應用示蹤物測定密相粉粒體流量的裝置。
測定流化床循環(huán)立管內粉粒體的流量對于流化床反應器的過程控制了解反應器工作狀態(tài)，以及物料平衡、熱平衡的計算都是十分重要的。但由于對立管內密相粉粒體流量的測量在技術上存在一定困難，所以至今未見到有理想的測量裝置。目前，測量立管內密相粉粒體流量可實用的方法主要是用眼睛跟蹤立管內染過色或比較特殊的粒子，然后根據距離、時間、管徑及粉粒體密度計算出流速、體積流量與質量流量。這種方法直觀，可靠而且簡單，但必須要求立管是透明的，所以一般只用于冷模裝置。另外一種方法是稱重法，形式較多，主要是取樣位置不同可以從立管的上部取樣，也可以從立管的下部取樣，該方法是通過計算取樣時間，稱重取樣物來計算流量的。如“Theoretical and εxperimental Lnvestigation of Fluid and Particle Flow in a Vertical Standpipe”(Ind.Eng.Chem Fundam，Vol.23，NO3，1984)一文中所述實驗裝置中測流量部分便是稱重法的一種形式。用稱重法測流量由于要取樣，因而易改變流場，影響正常的流動狀態(tài)。以上兩種方法的共同缺點是不能連續(xù)地測量流量。
對于高溫加壓條件下密相粉粒體流量的直接測定，目前未見到有實用的方法，一般還只是對流量進行理論估算，因而可能會產生較大的誤差。
本發(fā)明的任務在于提出一種不僅能在常溫常壓下而且能在高溫壓下直接地測量密相粉粒體流量的裝置。
流化床循環(huán)立管內粉粒體的密相段處于粘附滑移流動時，除了立管最下部一段由于受流出口的影響外，其它部分顆粒間的相對運動速度比較小，即相對位置比較穩(wěn)定，基本保證粉粒體能夠同步地向下流動，這一現象是本發(fā)明的一個基礎。
本發(fā)明的測量方案是測量時，從立管密相段的上部一固定位置向立管內注入定量示蹤粉粒體，由于立管內密相段粉粒體顆粒相對位置比較穩(wěn)定，所以示蹤粉粒體可同步地跟隨粉粒體物料向下流動，即示蹤粉粒體的流動速度和粉粒體物料的流動速度相等。這樣，只要在注入點下部適當位置上用探頭檢測示蹤粉粒體，就可根據注入時間和到達探頭檢測點的時間差、注入點和檢測點間的距離及粉粒體物料密度計算出流速、流量。本發(fā)明測量方案的特點在于采用檢測電阻的方法來識別示蹤粉粒體，這樣只要求示蹤粉粒體和粉粒體物料在導電性上有差異即可，這給選擇示蹤粉粒體帶來了極大的方便。此外，電阻的檢測在電路上也較易于實現，并容易保證檢測的靈敏度和可靠性。
基于上述方案所設計的密相粉粒體流量測定裝置由一個向立管內注入示蹤粉粒體的示蹤體注入器，至少一組檢測粉粒體電阻的探頭，用于檢測來自探頭輸出信號的檢測電路，一個用于同外界進行信息交換的接口電路和一個具有獨立時鐘的能夠進行實時數據處理、計時和控制示蹤體注入器工作的計算機所組成。由于該裝置用計算機進行控制，可以達到自動連續(xù)測量的目的。
附圖1是本發(fā)明密相粉粒體流量測定裝置的結構框圖。
附圖2是示蹤粉粒體注入器結構圖。
附圖3是探頭結構圖。
附圖4是本測量裝置的一個實施例。
附圖1中的1是探頭組，2是檢測電路，3是接口電路，4是計算機，5是打印機，6是獨立時鐘電路，7是注入器驅動電路，8是示蹤體注入器。本測量裝置的工作過程是這樣的系統(tǒng)啟動后，首先計算機4向注入器8發(fā)出注入指令，并記錄時間，注入器8接到指令后立刻向立管內注入定量的示蹤粉粒體，示蹤粉粒體便與粉粒體物料同步地向下流動，當示蹤粉粒體流動每經過一個探頭組時，檢測電路2立即輸出一個脈沖信號給接口電路3，計算機4響應后，首先記錄示蹤粉粒體到達探頭組的時間然后進行計算并把結果輸至打印機5，當示蹤粉粒體到達最后一個探頭組時，計算機首先計時，并立即向注入器發(fā)出控制指令，使注入器向立管注入示蹤粉粒體，這樣下一個周期的測量便幾乎可以在上一個周期測量結束的同時開始。每一個獨立的測量周期緊密地連接，使測量得以連續(xù)。
所說的探頭可以是一組或多組，每一組探頭都有相應的檢測電路。多組探頭可對示蹤粉粒體檢測多次，其目的是為了對流速的變化反應敏感，同時還可以減少示蹤粉粒體的注入次數。探頭的安放位置應在示蹤粉粒體注入點的下部適當距離，根據使用探頭組的多少，使它們依次拉開適當距離排列。
所說的計算機可以是任意的微機或單板機，甚至可以是單片機，但須帶有獨立的時鐘系統(tǒng)以保證計時的準確性。在設計計算機程序時，可使測量裝置有多種工作方式，即不僅能進行連續(xù)測量，也可進行單次測量間歇單次或間歇多次測量，在輸出形式上即可以屏幕顯示也可以打印輸出，以滿足不同的需要。計算機對注入示蹤粉粒體的時間以及到達各個檢測探頭組的時間進行計時和記錄，并根據已輸入的立管內徑、注入器至探頭組及探頭組至探頭組間的距離、注入器至最后一組探頭間粉粒體物料重量的實測平均值等數據進行數據處理并輸出流速、體積流量、質量流量，累積流量等各種運算結果。
所說的檢測電路是由可調電橋、比較器和單穩(wěn)電路組成。接口電路則主要用于微機同外界進行信息交換。驅動器由功率放大電路和固態(tài)繼電器構成，其功能在于提供足夠的功率推動注入器工作。
示蹤粉粒體的選擇只要與粉粒體物料在導電性上有差異即可。示蹤粉粒體的注入量為4-10毫米厚。
附圖2中的1是立管，2是注入管，3是活門，4是牽引電磁鐵，5是后密封室，6是絕熱板，7是彈簧，8是定量腔，9是孔板，10是前密封室，11是示蹤粉粒體物料斗，12是加料口，13是密封蓋，14是彈簧，15是局部擴大管。當牽引電磁鐵4在計算機控制下吸合時，活門3被拉開，已由孔板9流入定量腔8的示蹤粉粒體瞬時便落入注入管2，馬上被注入到立管1的局部擴大管15中進入立管，同時計算機發(fā)出指令釋放電磁鐵4，活門3在彈簧14的作用下迅速閉合，這時由于定量腔8已空，所以裝在示蹤粉粒體料斗11中的示蹤粉粒體又通過孔板9的開孔流入定量腔8直至流不動為止，因此，只要定量腔體積不變，每次注入的示蹤粉粒體的量就不變，定量腔起到了定量注入示蹤粉粒體的作用。這對于可靠準確地測量是很有必要的。由上述可見，本注入器可以直接向固態(tài)粉粒體內自動、定量地注入示蹤粉粒體。
制作注入器的材料及其厚度可視工作溫度，工作壓力進行選擇。前密封室10和后密封室5以及密封蓋13的密封方式可根據壓力的大小從設計規(guī)范中選取。
附圖3中的1是金屬探針，2是金屬外殼，3是瓷絕緣體。探頭的作用是檢測立管內物料的電阻變化以識別示蹤粉粒體。探頭的設計主要是保證探頭與立管連接時的密封和探針與立管的良好絕緣。
本發(fā)明測量裝置中的每一組探頭包括2只相同的探頭。在立管內安裝時，兩只探頭的金屬探針成十字形交叉布置，垂直間隔距離為1-4毫米。
金屬探針的材料主要取決于工作溫度，一般可用直徑2毫米左右的銅棍或不銹鋼棍。
本發(fā)明的測量裝置解決了長期以來立管內密相粉粒體流量在高溫加壓條件下無法測量的問題。本裝置在測量時不會改變流場，對立管是否透明或立管的材料無要求并且與流體接觸部分無可動部件。該裝置抗干擾性強，可工作于立管環(huán)境條件惡劣的場合，如存在較強的電場、磁場、及粉塵、振動、高溫等的環(huán)境。
在直徑為55毫米的有機玻璃立管內，分別對不同粒度和比重的多種物料用本裝置進行過大量測量，并把測量結果同可作為標準的直接稱重法得出的結果進行比較，證明本裝置工作可靠，測量誤差在3%之內，對于比重大、流動性好的物料，其誤差更小，例如對海沙，測量精度可在0.5%左右。
本發(fā)明的測量裝置不僅能用于流化床立管中的密相粉粒體的測量，也可用于其它類似過程中的密相粉粒體流量的測量。
實施例附圖4是本發(fā)明的測量裝置在灰熔聚煤氣化裝置上測量循環(huán)立管中粉粒體流量的一個實施例。附圖中的1是示蹤粉粒體注入器，2是包括計算機的電子電路部分，電子電路部分放置在控制室內。3是流化床反應器，4是旋風分離器，5是立管。本測量使用兩組探頭，附圖中的a為探頭組1，附圖中的b為探頭組2?；胰劬勖簹饣b置中的立管主要是用來回收被吹出流化床反應器的煤粉，以提高粉煤的利用率。立管是一根內徑為30毫米的不銹鋼管，外面繞有電爐絲保溫，工作時立管溫度可高達500℃以上。示蹤粉粒體注入器按說明書說的結構，用不銹鋼材料制成。探頭結構如附圖3所示，探針材料是2毫米粗的不銹鋼棍，每一組探頭包括兩只相同的探頭，在實際安裝時，兩只探頭的不銹鋼探針在立管內成十字形交叉布置，其垂直間隔距離為2毫米。示蹤體注入器和探頭組的安裝位置如附圖4所示，其中注入器與探頭組1的距離L1是0.5米，探頭組1到探頭組2間的距離也是0.5米。使用兩組探頭可對流速的變化反應敏感并減少示蹤體的注入次數。在電子電路部分，本實施例使用CromemCO-Ⅱ微型機，加一塊D+7A接口板，可完成整個測量過程中的信息交換工作。本實施例選用的示蹤粉粒體為石墨屑，與被測粉粒體物料的電阻差在300歐姆左右，本測量裝置工作流程如說明書中所述。經使用證明，本裝置在環(huán)境惡劣的條件下，工作可靠，解決了長期以來流化床在高溫條件下無法測量立管內密相粉粒體流量的問題。
權利要求
1.一種用示蹤粉粒體測量立管中密相粉粒體物料流量的測量裝置，其特征在于由一個向立管內注入示蹤粉粒體的示蹤體自動定量注入器，至少一組檢測粉粒體電阻的探頭，檢測來自探頭輸入信號的檢測電路，一個用于計算機同外界進行信息交換的接口電路和一個具有獨立時鐘電路能夠進行實時數據處理、計時并控制示蹤體注入器工作的計算機所組成。
2.如權利要求
1所述的測量裝置，其特征在于所說檢測粒體電阻的探頭是兩組。
3.如權利要求
1或2所述的測量裝置，其特征在于所說的示蹤體注入器由加料口12，密封蓋13，示蹤粉粒體物料斗11，彈簧14，彈簧7，定量腔8，孔板9，前密封室10，后密封室5，絕熱板6，牽引電磁鐵4，活門3和注入管2構成。
4.如權利要求
1或2所述的測量裝置，其特征在于所說的一組探頭包括兩只相同的探頭，在立管內安裝時兩只探頭的金屬探針成十字形交叉布置，垂直間隔距離為1-4毫米。
專利摘要
本發(fā)明提出了一種可在高溫加壓條件下測量立管內密相粉粒體，流量的測量裝置。本發(fā)明的測量裝置采用注入在導電性上與被測粉粒體有差異的示蹤粉粒體，檢測比較粉粒體電阻的方法，并使用計算機進行實時運算和控制實現了連續(xù)自動測量。該裝置由示蹤體自動定量注入器、探頭、檢測電路、接口電路和計算機組成，測量誤差＜3％，不僅可用于流化床立管中的密相粉粒體流量的測量，也可用于其它類似過程中的密相粉粒體流量的測量。
文檔編號G01F1/74GK87101870SQ87101870
公開日1988年8月10日 申請日期1987年3月11日
發(fā)明者楊志偉, 王洋 申請人:中國科學院山西煤炭化學研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan