專利名稱：一種測量單元或多元顆粒體系濃度分布的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于流化床相關(guān)設(shè)備，特別涉及一種測量流化床內(nèi)單元或多元顆粒體系濃度分布的裝置。
背景技術(shù)：
流化床由于具有良好的混 合特性，較高的傳質(zhì)、傳熱效率以及大量處理顆粒的能力，在化工、能源、環(huán)境等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。流化床內(nèi)固體顆粒的軸向分布對反應(yīng)速率，顆粒間的傳質(zhì)、傳熱都有重要的影響。尤其對于含生物質(zhì)顆粒體系而言，生物質(zhì)組分的軸向濃度分布無論是對于燃燒效率抑或是氣化程度都有著決定作用。因此，開發(fā)一種能經(jīng)濟(jì)、快捷地測量固體顆粒在流化床內(nèi)濃度分布的新方法就顯得尤為重要。迄今為止，常用的固體顆粒濃度分布的測量方法有壓降法、光纖探針法、激光多普勒法、固體顆粒取樣法等。但這些方法大多僅適用于形狀較規(guī)則的固體顆粒，而對于含不規(guī)則形狀的生物質(zhì)顆粒體系的測量仍然受到很大的限制，使得所研究的顆粒多限制為粒徑較小，形狀規(guī)則，球形度好的體系。如文獻(xiàn)(Effects of particle properties on flowstructure in a 2-D circulating fluidized bed: Solids concentration distributionand flow development. Chemical Engineering Science, 66 (2011)，5064-5076.)米用光纖探針對二維提升管中的固體顆粒在高度方向的濃度分布進(jìn)行了測定，其選用的顆粒包括FCC、玻璃珠和沙子均為粒徑較小，球形度近似為I的顆粒。與其它方法相比，固體顆粒取樣法具有成本低、操作方便等優(yōu)勢而被廣泛采用。文獻(xiàn)(Experimental investigation on mixing and segregation behavior of biomassparticle in fluidized bed, Chemical Engineering and Processing, 48(2009) 745-754)采用固體顆粒分層取樣法來測定生物質(zhì)顆粒的軸向分布情況，但由于其僅在高度方向上將床層分為3層，這就限制了研究固體顆粒分布的精確度。中國專利(CN201488893U)設(shè)計(jì)了一種氣固兩相流固體顆粒取樣槍，采用動(dòng)態(tài)取料的方法實(shí)現(xiàn)對固體顆粒的取樣。但由于其單次取樣量少，且容易受到氣固兩相流脈動(dòng)及不均勻流場的影響，致使取樣結(jié)果的偶然性增強(qiáng)。該設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)要以氣固兩相流的順暢流動(dòng)為前提，若對類似于生物質(zhì)這樣不易流化的顆粒而言則無法滿足測量需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易操作的能夠滿足固體顆粒軸向分層取料的測量流化床內(nèi)單元或多元顆粒體系濃度分布的裝置。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為多層側(cè)壁卸料口均勻布置在主體流化床的兩邊側(cè)壁上；每層側(cè)壁卸料口處的主體流化床內(nèi)壁上分別設(shè)置導(dǎo)軌滑槽，并在導(dǎo)軌滑槽上分別安裝取料分隔板；主體流化床的下部通過氣體分布板分割出氣體預(yù)分布室，主體流化床的底部為底部分布板；在氣體預(yù)分布室內(nèi)、底部分布板上設(shè)置環(huán)隙進(jìn)氣管，在氣體分布板上設(shè)置射流進(jìn)氣噴嘴，射流進(jìn)氣管一端與射流進(jìn)氣噴嘴連接，另一端伸出底部分布板。所述的側(cè)壁卸料口共18個(gè)，每層兩個(gè)，將主體硫化床均勻地分成十層；相鄰兩層的側(cè)壁卸料口之間的垂直間距均為O. 05、. 2m。所述側(cè)壁卸料口的截面為半圓形，其弧頂向下，且其直徑等于主體流化床的厚度。
在每個(gè)側(cè)壁卸料口處均安裝有封堵外圓環(huán)和封堵內(nèi)螺帽；封堵外圓環(huán)和封堵內(nèi)螺帽之間通過螺紋連接，封堵外圓環(huán)的內(nèi)徑大 于側(cè)壁卸料口的直徑且外徑等于主體流化床的
外壁厚度。所述取料分隔板具有半圓槽形的主體外觀且具有與導(dǎo)軌滑槽相匹配的兩翼，伸入部分的長度等于流化床的寬度，在主體流化床外的部分上設(shè)置一圓筒形的手持柄。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)本發(fā)明采用靜態(tài)下逐步分層取樣，能夠?qū)⒏鲗宇w粒全部取出，避免了由于取樣量過少而帶來的誤差，能真實(shí)地反映顆粒實(shí)際分布情況。(2)本發(fā)明對不同顆粒的適用范圍廣，能對不規(guī)則形狀的顆粒進(jìn)行分層取料，如夕卜觀極不規(guī)則的生物質(zhì)顆粒。(3)本發(fā)明可針對不同操作條件下顆粒的分布開展研究，如通過調(diào)控射流氣速和環(huán)隙氣速來分析其對顆粒分布的影響規(guī)律。(4)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便且造價(jià)便宜，能夠滿足實(shí)驗(yàn)研究的需求。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的分層取料示意圖。圖中標(biāo)號I-射流進(jìn)氣管，2-環(huán)隙進(jìn)氣管，4-射流進(jìn)氣噴嘴，5-主體流化床，6-封堵外圓環(huán)，7-封堵內(nèi)螺帽，8-卸料口，9-氣體分布板，10-氣體預(yù)分布室，11-底部分布板，12-取料分隔板，13-導(dǎo)軌滑槽。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種測量流化床內(nèi)單元或多元顆粒體系濃度分布的裝置，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如圖I所示，多層側(cè)壁卸料口 8均勻布置在主體流化床5的兩邊側(cè)壁上；每層側(cè)壁卸料口 8處的主體流化床5內(nèi)壁上分別設(shè)置導(dǎo)軌滑槽13，并在導(dǎo)軌滑槽13上分別安裝取料分隔板12 ;主體流化床5的下部通過氣體分布板9分割出氣體預(yù)分布室10，主體流化床5的底部為底部分布板11 ;在氣體預(yù)分布室10內(nèi)、底部分布板11上設(shè)置環(huán)隙進(jìn)氣管2，在氣體分布板9上設(shè)置射流進(jìn)氣噴嘴4，射流進(jìn)氣管I 一端與射流進(jìn)氣噴嘴4連接，另一端伸出底部分布板11。側(cè)壁卸料口 8共18個(gè)，每層兩個(gè)，將主體硫化床5均勻地分成十層；相鄰兩層的側(cè)壁卸料口 8之間的垂直間距均為O. 05、. 2m。側(cè)壁卸料口 8的截面為半圓形，其弧頂向下，且其直徑等于主體流化床5的厚度。在每個(gè)側(cè)壁卸料口 8處均安裝有封堵外圓環(huán)6和封堵內(nèi)螺帽7 ;封堵外圓環(huán)6和封堵內(nèi)螺帽7之間通過螺紋連接，封堵外圓環(huán)6的內(nèi)徑大于側(cè)壁卸料口 8的直徑且外徑等于主體流化床5的外壁厚度。取料分隔板12具有半圓槽形的主體外觀且具有與導(dǎo)軌滑槽13相匹配的兩翼，伸入部分的長度等于流化床的寬度，在主體流化床5外的部分上設(shè)置一圓筒形的手持柄。選定好操作工況后，射流氣體通過射流進(jìn)氣管I由射流進(jìn)氣噴嘴4進(jìn)入主體流化床5。環(huán)隙氣體則要通過環(huán)隙進(jìn)氣管2先經(jīng)過底部分布板11到達(dá)氣體預(yù)分布室10，然后再通過氣體分布板9即可進(jìn)入主體流化床5內(nèi)部。當(dāng)切斷主體流化床5內(nèi)的所有進(jìn)氣，床層顆粒便處于靜止堆積狀態(tài)，此時(shí)便可以對床 層內(nèi)的顆粒進(jìn)行分層卸料的操作。從堆積床層的最頂層卸料口 8開始從上到下依次將取料分隔板12插入主體流化床5。在插入取料分隔板12時(shí)要先將封堵內(nèi)螺帽7擰下，在此過程中要注意收集自行溢出的固體顆粒并在分層取料完畢后歸為相應(yīng)各層。且在插入取料分隔板12時(shí)要保證分隔板應(yīng)垂直于主體流化床5的側(cè)壁面，且分隔板的兩翼沿著導(dǎo)軌滑槽13，并使分隔板12伸入的最深端面與流化床5另一側(cè)的內(nèi)壁面平齊接觸。這樣操作的目的是保證了分層取料的準(zhǔn)確度，避免了顆粒的流失以及相鄰各層間顆粒的串混。各層分隔板12插入完畢后即可進(jìn)行分層卸料的操作，卸料的順序則與插入分隔板12的順序相反，應(yīng)從流化床床層的最底部開始逐層向上卸料。最后的操作是對從每層中取出的顆粒進(jìn)行篩分和稱重，至此整個(gè)分層卸料過程即可完成。對于密度相同而粒徑分布不同的單一顆粒體系，或者是密度和粒徑均不同的雙組分顆粒體系，根據(jù)上述操作步驟進(jìn)行分層逐步卸料，最后再對其篩分和分別稱重即可得到各組分沿流化床軸向的濃度分布情況。對于考察操作條件對顆粒軸向分布影響的情況，本發(fā)明可通過調(diào)控進(jìn)入主體流化床內(nèi)的射流氣量和環(huán)隙氣量從而達(dá)到該目的。并在切斷供氣后同樣根據(jù)上述描述步驟可對流化床內(nèi)的顆粒進(jìn)行分層卸料，篩分和稱重，同樣可獲得不同操作條件下的顆粒軸向分布情況。
權(quán)利要求
1.一種測量流化床內(nèi)單元或多元顆粒體系濃度分布的裝置，其特征在于，多層側(cè)壁卸料口(8)均勻布置在主體流化床(5)的兩邊側(cè)壁上；每層側(cè)壁卸料口(8)處的主體流化床(5)內(nèi)壁上分別設(shè)置導(dǎo)軌滑槽(13)，并在導(dǎo)軌滑槽(13)上分別安裝取料分隔板(12);主體流化床(5 )的下部通過氣體分布板(9 )分割出氣體預(yù)分布室(10 ),主體流化床(5 )的底部為底部分布板(11) ;在氣體預(yù)分布室(10)內(nèi)、底部分布板(11)上設(shè)置環(huán)隙進(jìn)氣管(2),在氣體分布板(9)上設(shè)置射流進(jìn)氣噴嘴(4)，射流進(jìn)氣管(I) 一端與射流進(jìn)氣噴嘴(4)連接，另一端伸出底部分布板(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種測量流化床內(nèi)單元或多元顆粒體系濃度分布的裝置，其特征在于，所述的側(cè)壁卸料口(8)共18個(gè)，每層兩個(gè)，將主體硫化床(5)均勻地分成十層；相鄰兩層的側(cè)壁卸料口(8)之間的垂直間距均為O. 05、. 2m。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種測量流化床內(nèi)單元或多元顆粒體系濃度分布的裝置，其特征在于，所述側(cè)壁卸料口(8)的截面為半圓形，其弧頂向下，且其直徑等于主體流化床(5)的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種測量流化床內(nèi)單元或多元顆粒體系濃度分布的裝置，其特征在于，在每個(gè)側(cè)壁卸料口(8)處均安裝有封堵外圓環(huán)(6)和封堵內(nèi)螺帽(7);封堵外圓環(huán)(6 )和封堵內(nèi)螺帽(7 )之間通過螺紋連接，封堵外圓環(huán)(6 )的內(nèi)徑大于側(cè)壁卸料口( 8 )的直徑且外徑等于主體流化床(5)的外壁厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種測量流化床內(nèi)單元或多元顆粒體系濃度分布的裝置，其特征在于，所述取料分隔板(12)在主體流化床(5)外的部分上設(shè)置一圓筒形的手持柄。
全文摘要
本發(fā)明屬于流化床相關(guān)設(shè)備，特別涉及一種測量流化床內(nèi)單元或多元顆粒體系濃度分布的裝置。具體結(jié)構(gòu)為多層側(cè)壁卸料口均勻布置在主體流化床的兩邊側(cè)壁上；每層側(cè)壁卸料口處的主體流化床內(nèi)壁上分別設(shè)置導(dǎo)軌滑槽，并在導(dǎo)軌滑槽上分別安裝取料分隔板；主體流化床的下部通過氣體分布板分割出氣體預(yù)分布室，主體流化床的底部為底部分布板；在氣體預(yù)分布室內(nèi)、底部分布板上設(shè)置環(huán)隙進(jìn)氣管，在氣體分布板上設(shè)置射流進(jìn)氣噴嘴，射流進(jìn)氣管一端與射流進(jìn)氣噴嘴連接，另一端伸出底部分布板。采用靜態(tài)下逐步分層取樣，能夠?qū)⒏鲗宇w粒全部取出，避免了誤差，能真實(shí)地反映顆粒實(shí)際分布情況；適用范圍廣，可針對不同操作條件下顆粒的分布開展研究。
文檔編號G01N15/00GK102768171SQ201210226540
公開日2012年11月7日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者于邦廷, 常劍, 張永生, 張鍇, 楊勇平, 陳宏剛 申請人:華北電力大學(xué)