[發(fā)明專利]一種氣固流化床流化參數(shù)的測量方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110187820.2
• 申請日: 2011-07-06
• 公開（公告）號: CN102338732A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王靖岱;黃正梁;許南;董克增;蔣斌波;陽永榮;朱子川;何樂路;張擎;蔣云濤
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06;G01N27/60;G01P5/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氣固兩相流測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣固流化床流化參數(shù)的測量方法。

背景技術(shù)

氣固流化床反應(yīng)器操作的關(guān)鍵在于獲得良好的流化狀態(tài)，保持良好的混合，使得熱量能夠及時移出。以氣相聚乙烯流化床反應(yīng)器為例，頻繁出現(xiàn)的結(jié)片會破壞流化狀態(tài)、氣體循環(huán)和產(chǎn)物從反應(yīng)器中排出，嚴重時會導致反應(yīng)器停車。氣固流化床內(nèi)顆粒、氣體、器壁三者自身或者相互之間的作用導致顆粒產(chǎn)生帶電現(xiàn)象。US4803251和US5391657指出催化劑和樹脂顆粒在靜電力的作用下附著于反應(yīng)器壁是結(jié)片形成的主要原因。靜電壓的突然改變和緊隨其后的反應(yīng)器壁面溫度波動是目前工業(yè)上判斷結(jié)片生成的兩種常用手段。通過加入抗靜電劑和靜電引發(fā)劑可以減少靜電的積累量，降低靜電壓。工業(yè)裝置中通常使用接觸式的末端帶半球的金屬棒測量流化床反應(yīng)器中的靜電壓，EP0604990和US6008662對這種內(nèi)置型靜電傳感器進行了描述。也可以使用分布板上的包括分布板帽的靜電傳感器檢測流化床反應(yīng)器中的靜電壓，這種靜電傳感器也是內(nèi)置型接觸式，CN200380107561有詳細介紹。但是，這種內(nèi)置型接觸式傳感器上的電荷來源于傳感器與顆粒接觸時的轉(zhuǎn)移電荷以及傳感器對運動顆粒感應(yīng)的感應(yīng)電荷，主要用于定性反映流化床內(nèi)的局部靜電勢的變化，不能用于顆粒速度、濃度、循環(huán)時間、顆粒聚團、結(jié)片等參數(shù)的定量檢測。

在氣力輸送裝置上采用的感應(yīng)式靜電傳感器的檢測元件為電動力學傳感器，傳感器上的電荷來源于對整個感應(yīng)區(qū)域內(nèi)帶電顆粒的感應(yīng)。電荷量及電荷極性受感應(yīng)區(qū)域內(nèi)顆粒的帶電量、數(shù)目、速度、位置等直接影響，受顆粒的粒徑、濃度、介電常數(shù)等間接影響。分析傳感器信號可得豐富的顆粒信息。Gajewski等人（Journal?of?Electrostatics,1997,40(1):437-442）通過分析空間電荷密度和運動顆粒上的帶電量，檢測了氣力輸送管中的靜電勢。Carter等人用感應(yīng)式靜電傳感器檢測了輸送管中顆粒的運動速度和粒度分布（Flow?Measurement?and?Instrumentation,2005,16(5):309-314）。Xu等人（Chemical?Engineering?Science,2010,65(4):1334-1344）用感應(yīng)式靜電傳感器檢測氣力輸送過程中的顆粒流的質(zhì)量流率，發(fā)現(xiàn)靜電感應(yīng)信號的基頻會隨顆粒運動速度的增加而增加。但是信號基頻反映的是信號的周期性，氣力輸送過程中顆粒做單向運動，其信號周期性不強，存在信號的基頻峰與其它峰難以分離的問題。

CN201010266282對兩組感應(yīng)式靜電傳感探針陣列的差分信號進行傅里葉變換，取尖峰頻率作為特征參數(shù)，測得了循環(huán)流化床中的局部顆粒速度。目前，尚無使用感應(yīng)式靜電傳感器檢測流化床中顆粒濃度、粒徑、循環(huán)時間、流化狀態(tài)、結(jié)片/塊等流化參數(shù)及其分布的報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服氣固流化床中現(xiàn)有內(nèi)置型接觸式靜電傳感器的不足，提供一種氣固流化床流化參數(shù)的測量方法。

氣固流化床流化參數(shù)的測量方法的步驟如下：

1)使用感應(yīng)式靜電傳感器測量氣固流化床中的靜電信號，感應(yīng)式靜電傳感器與監(jiān)控系統(tǒng)相連，其中測量顆粒速度時需要至少2個感應(yīng)式靜電傳感器，測量顆粒濃度、循環(huán)時間，結(jié)片/塊，流化狀態(tài)時需要至少1個感應(yīng)式靜電傳感器；

2)采用硬件濾波器和數(shù)字濾波器對靜電信號進行濾波，對靜電信號進行時域參數(shù)統(tǒng)計分析，選取靜電信號的平均值和方差作為特征參數(shù)；對靜電信號進行傅里葉變換，定義幅值最大的峰為基頻，選取基頻峰的頻率和幅值作為特征參數(shù)；對靜電信號進行小波和小波包分解，取基頻所在的小波或小波包尺度的能量和能量分率作為特征參數(shù)；對靜電信號進行HHT變換，定義能量最大的模態(tài)為基本模態(tài)，取基態(tài)的頻率、能量和能量分率作為特征參數(shù)；對靜電信號進行相關(guān)分析，取相關(guān)系數(shù)作為特征參數(shù)；

3)通過改變流化氣速、床重、測量位置、結(jié)片/塊尺寸條件，測得不同條件下的靜電信號，經(jīng)濾波、分析、提取特征參數(shù)，把相關(guān)系數(shù)與顆粒速度、結(jié)片/塊速度、結(jié)片/塊出現(xiàn)時刻及大小相關(guān)聯(lián)，把靜電信號的平均值、基頻的幅值和基本模態(tài)的能量與顆粒濃度和流化狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，把靜電信號基頻的頻率或基本模態(tài)的頻率與顆粒循環(huán)時間和結(jié)片/塊相關(guān)聯(lián)，分別建立預(yù)測模型，其中

3.1）兩個距離很近的靜電傳感器呈現(xiàn)出明顯的正相關(guān)性或兩個距離較遠的靜電傳感器呈現(xiàn)出明顯的負相關(guān)性，且相關(guān)系數(shù)的絕對值超過0.1時，說明有結(jié)片/塊產(chǎn)生，相關(guān)系數(shù)的大小與結(jié)塊速度和大小有關(guān)；