一种密相气力输送过程固相质量流量的测量系统技术方案

本实用新型专利技术提供了密相气力输送过程固相质量流量的测量系统，其包括一气相供应模块、一固相供应模块和一测量模块；气相供应模块包括依次相连的一气体钢瓶、一气体缓冲罐和一输送罐，气体缓冲罐通过第一、二和三输送支管分别连于输送罐的中上部、底部和底部出口处，第一、二和三输送支管上各安装有一气体流量计；固相供应模块包括一称重罐和一安装于称重罐上的称重装置；测量模块包括一固体质量流量计和一相连的文丘里管，文丘里管包括依次连通的一收缩段、一喉段和一扩张段，其中收缩段和喉段处分别安装有一压力传感器，收缩段处还安装有一温度传感器。本实用新型专利技术的测量系统设备投入小，测量成本低，使用操作方便，且测量偏差在±10％以内。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种密相气力输送过程固相质量流量的测量系统。
技术介绍
粉煤密相气力输送是气流床粉煤加压气化工艺过程中的核心技术之一。在气流床粉煤加压气化工艺中，对气化炉供料的稳定性直接关系到气化工艺指标和气化炉的稳定运行。在向气化炉供料过程中，如果加入的煤粉质量流量发生波动，重要的操作参数如氧碳比等就会不稳定，造成气化炉内温度偏高或偏低，影响反应的正常进行和气化炉的稳定操作：或因局部高温损坏反应器衬里和喷嘴，或因炉温过低出现堵渣现象。因此，在输送过程中对煤粉质量流量准确测量是非常重要的。通过在线准确测量高压密相输送条件下的固相质量流量，可进而有效控制气化过程的氧煤比，使得气化效率达到最佳以防止因氧煤比失调而引起的安全和工艺指标恶化。国内外学者对气固两相流的流量测量进行了大量的研究，目前主要通过电容法和电子秤称重法进行固相质量流量的检测。其中，电容法通常采用安装在气流床粉煤加压气化装置上的电容式固体质量流量计测量管道内的煤粉浓度和速度，以此来获得煤粉的质量流量。但是，该仪表使用前需要对其进行使用工况下的实物标定，操作复杂，且仪器价格昂贵，而且标定结果受输送煤粉性质影响，当煤粉物性发生变化时，测量结果会出现不同程度的偏差。电子秤称重法在实际测量固相质量流量中也有应用，但是电子秤称重法获得的固相质量流量是一段时间内的平均值，不能直接获得瞬时值。另一方面，压差式流量计特别是文丘里管因为结构简单、易于安装、便于维护、性能稳定等优点，使得差压法测量气固两相流量逐渐受到人们青睐。但是，这一方法通常主要应用于气液两相和低压、稀相气固两相流，对于气流床粉煤加压气化工艺涉及的密相气力输送过程无法适用，因为输送载气的密度和管道内的固气比严重偏离了传统差压模型的应用范畴。现有技术CN203745020U通过搭配一个文丘里管、三台压力传感器和一台温度传感器实现了气力输送过程的固相质量流量测量，但是该测量系统必须采用三台压力传感器，而每台压力传感器的价格在1万元以上，导致测量成本较高，而且该测量系统在实际使用时需借助繁复的方程组处理得到固相质量流量值，操作上较为不便。CN203745019U通过搭配一个文丘里管、两台压力传感器、一台温度传感器和一台速度传感器实现了密相气力输送过程的固相质量流量测量，该测量系统在实际使用时避免了繁复的方程组，一定程度上简化了操作，但是其使用的速度传感器价格在10万元以上，大大加大了设备投入，提高了测量成本。因此，开发一种操作简便、设备投入小、测量成本低，且测量偏差小、可实时测量密相气力输送系统固相质量流量的系统成了本领域的重要。
技术实现思路
本技术所解决的技术问题在于克服现有的固相质量流量操作复杂、测量仪器价格昂贵，或者测量偏差大、不能实时测量的缺陷，提供了一种密相气力输送过程固相质量流量的测量系统。本技术密相气力输送过程固相质量流量的测量系统设备投入小，测量成本低，使用操作方便，可实现固相质量流量的实时、连续测量，且测量偏差在±10％以内。本技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：本技术提供了一种密相气力输送过程固相质量流量的测量系统，其包括一气相供应模块、一固相供应模块和一测量模块；所述气相供应模块包括依次相连的一气体钢瓶、一气体缓冲罐和一输送罐，所述气体缓冲罐通过第一输送支管、第二输送支管和第三输送支管分别连于输送罐的中上部、输送罐的底部和输送罐的底部出口处，所述第一输送支管、第二输送支管和第三输送支管上分别安装有一第一气体流量计、一第二气体流量计和一第三气体流量计；所述固相供应模块包括一称重罐和一安装于所述称重罐上的称重装置；所述测量模块包括一固体质量流量计和一与所述固体质量流量计相连的文丘里管，所述文丘里管包括依次连通的一收缩段、一喉段和一扩张段，所述收缩段和所述喉段处分别安装有一第一压力传感器和一第二压力传感器，所述收缩段处还安装有一温度传感器；所述输送罐的底部通过输送管路与所述固体质量流量计相连，所述称重罐的中上部通过输送管路与所述文丘里管的扩张段相连，所述输送罐的顶部还通过带有阀门的输送管路与所述称重罐的底部相连。较佳地，所述第一输送支管、第二输送支管和第三输送支管上还各安装有一阀门，用于调节气体流量。较佳地，所述气体缓冲罐的顶部还安装有一第三压力传感器，用于监控气体缓冲罐内的压力。较佳地，所述输送罐的顶部还安装有一第四压力传感器，用于监控输送罐内的压力。较佳地，所述称重罐的顶部还安装有一第五压力传感器，用于监控称重罐内的压力。较佳地，所述称重装置为电子秤。较佳地，所述称重罐的顶部出口还与一除尘器相连，用于分离气固两相流中的固相。较佳地，所述第一压力传感器、第二压力传感器和温度传感器还分别与一数据采集系统相连，用于将模拟信号输入至数据采集系统，所述数据采集系统依次与一转换卡和一计算机相连，所述转换卡用于将模拟信号转换成数字信号，所述计算机用于处理采集到的各参数数值以求解得到固相质量流量。本技术密相气力输送过程固相质量流量的测量系统的使用方法为：(1)获取所述文丘里管的结构参数以及输送介质的参数；所述文丘里管的结构参数包括文丘里管的进口管道直径D、喉径d、节流比β、喉部面积At、收缩段长度Lc和喉段长度Lt；所述输送介质的参数包括气体密度ρg、气体分子的摩尔质量M、气体分子直径dg、固体颗粒直径dp和固体颗粒密度ρp；(2)在密相气力输送系统上进行纯气相和气固两相标定实验，获得拟合系数a、b、c、d，具体包括步骤S1和步骤S2：步骤S1：不装载固相物料或者将固相物料放置在所述称重罐内，使所述气体钢瓶内的气体经所述输送罐流向所述称重罐，此过程中输送管道内仅存在纯气体流动，进行至少两组气相标定实验，获得拟合系数a、b，该步骤包括：步骤S1-1：通过所述第一气体流量计、第二气体流量计和第三气体流量计测量从密相气力输送系统不同部位注入的气体体积流量Qg1、Qg2、Qg3，单位Nm3/s，并根据式1计算得到气相质量流量Mg，单位kg/s；Mg＝(Qg1+Qg2+Qg3)ρNg1式1中，ρNg为气体在标准状态下的密度，单位kg/Nm3；步骤S1-2：通过所述第一压力传感器测量气体压强Pg1，通过所述温度传感器测量气体温度T1，并根据式2～4计算得到文丘里管入口处的气体密度ρg1、表观气速Ug1和气体粘度μg1；ρg1＝Pg1M/RT12Ug1＝4Mg/ρg1πD23式2中，M是气体分子的摩尔质量，单位为kg/mol，R是摩尔气体常数；式4中，dg是气体分子直径，单位为m；步骤S1-3：分别通过所述第一压力传感器和第二压力传感器测量气体在文丘里管进口和喉口处的压力pg1、pg2，计算气体通过文丘里管的压差ΔPg，ΔPg＝pg1-pg2，单位Pa，并根据所得ρg1、Ug1、μg1、Mg和式5～6计算获得雷诺数Re和流出系数Cd：Re＝DUg1ρg1/μg15步骤S1-4：重复步骤S1-1～S1-3至少一次，并对所得的Cd和Re进行回归模型分析，获得Cd与Re的关系式如式7所示，并计算得到拟合系数a、b；Cd＝a·Reb7步骤S2：将固相物料放置在所述输送罐内，所述固相物料在从所述气体钢瓶流出的气体的携带作用下由所述输送罐输送至所述称重罐，进行至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种密相气力输送过程固相质量流量的测量系统，其特征在于，所述测量系统包括一气相供应模块、一固相供应模块和一测量模块；所述气相供应模块包括依次相连的一气体钢瓶、一气体缓冲罐和一输送罐，所述气体缓冲罐通过第一输送支管、第二输送支管和第三输送支管分别连于输送罐的中上部、输送罐的底部和输送罐的底部出口处，所述第一输送支管、第二输送支管和第三输送支管上分别安装有一第一气体流量计、一第二气体流量计和一第三气体流量计；所述固相供应模块包括一称重罐和一安装于所述称重罐上的称重装置；所述测量模块包括一固体质量流量计和一与所述固体质量流量计相连的文丘里管，所述文丘里管包括依次连通的一收缩段、一喉段和一扩张段，所述收缩段和所述喉段处分别安装有一第一压力传感器和一第二压力传感器，所述收缩段处还安装有一温度传感器；所述输送罐的底部通过输送管路与所述固体质量流量计相连，所述称重罐的中上部通过输送管路与所述文丘里管的扩张段相连，所述输送罐的顶部还通过带有阀门的输送管路与所述称重罐的底部相连。

【技术特征摘要】
1.一种密相气力输送过程固相质量流量的测量系统，其特征在于，所述测量系统包括一气相供应模块、一固相供应模块和一测量模块；所述气相供应模块包括依次相连的一气体钢瓶、一气体缓冲罐和一输送罐，所述气体缓冲罐通过第一输送支管、第二输送支管和第三输送支管分别连于输送罐的中上部、输送罐的底部和输送罐的底部出口处，所述第一输送支管、第二输送支管和第三输送支管上分别安装有一第一气体流量计、一第二气体流量计和一第三气体流量计；所述固相供应模块包括一称重罐和一安装于所述称重罐上的称重装置；所述测量模块包括一固体质量流量计和一与所述固体质量流量计相连的文丘里管，所述文丘里管包括依次连通的一收缩段、一喉段和一扩张段，所述收缩段和所述喉段处分别安装有一第一压力传感器和一第二压力传感器，所述收缩段处还安装有一温度传感器；所述输送罐的底部通过输送管路与所述固体质量流量计相连，所述称重罐的中上部通过输...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆海峰，郭晓镭，龚欣，梁钦锋，代正华，刘海峰，许建良，于广锁，王辅臣，王亦飞，陈雪莉，李伟锋，郭庆华，王兴军，赵辉，李超，龚岩，刘霞，王立，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：新型
国别省市：上海;31