[实用新型]气力输送过程的固相流量连续测量系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种气力输送过程的固相流量连续测量系统。

背景技术

气力输送是一项利用气体能量输送固体颗粒的古老而有效的技术，在化工、冶金、食品加工、医药和能源等领域得到了广泛应用。实际应用中，为了满足生产过程中所需的连续测量及自动化控制，达到安全、高效和经济运行的要求，粉体质量流量的在线瞬时测量已成为气力输送系统中亟待解决的关键课题。如果能以一定的置信水平实现对粉体质量流量的在线测量，便可建立起粉体流量的控制调节系统。

但是，由于气力输送系统中气固两相间存在界面效应和相对速度，而且相界面在时间和空间上具有随机性，致使其流动特性及检测方法远比单相流系统复杂。现有的测量方法大多不能满足连续测量和自动化控制的要求。尽管国内外都已做了大量的研究工作，但商品化的多相流流量计为数很少，大部分还处于实验室研究开发阶段。

目前，冶金工业中高炉喷吹煤粉的质量流量是采用电子秤称重的方法来计算一段时间内的平均值，不能实现实时连续测量，直接获得瞬时值。气流床粉煤加压气化工艺采用进口固体质量流量计测量煤粉的质量流量，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，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。

差压式流量计，尤其是文丘里管由于结构简单、易于安装、便于维护、性能稳定、经济耐用等优点受到研究者和工程技术人员的青睐。Carlson，Farbar等人经过大量实验和理论研究，得出了气体颗粒混合物经过文丘里管产生的差压和颗粒含量有对应关系，即著名的Farbar压差-气固比经验公式ΔP_mix/ΔP_gas＝1+mZ。该公式已经广泛应用于低压、稀相气力输送系统，通过搭配气体流量计或密度计，可满足固相流量的测量要求。对于高压密相气力输送过程，载气密度和固气比的影响均较大。此时，若仍采用Farbar压差-气固比经验公式测量固相流量，则会产生较大的误差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服了现有的几种测量技术具有局限性的缺陷，而提供了一种气力输送过程的固相流量连续测量系统。本实用新型的测量装置结构简单，无需搭配气体流量计或密度计使用，而且不受输送介质物性变化的影响。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：所述的气力输送过程的固相流量连续测量系统包括一输入管道、一文丘里管和一输出管道；所述输入管道、所述文丘里管和所述输出管道在一条直线上，所述输入管道和所述输出管道的长度分别独立地为大于或等于80D，D为所述输入管道和所述输出管道的直径；所述的文丘里管包括依次连通的一收缩段、一喉段和一扩张段，所述输入管道与所述收缩段相连通，所述扩张段与所述输出管道相连通；所述喉段的长度L_t与所述喉段的直径d之比大于或等于40；所述的固相流量连续测量系统还包括一第一压力测试仪、一第二压力测试仪、一第三压力测试仪和一温度测量仪；其中，所述第一压力测试仪安装于所述输入管道上，用于测量所述收缩段的入口处的气相压力P₁；所述第二压力测试仪安装于所述喉段上，与所述喉段的入口处的距离为20d～40d，用于测量该处的气相压力P₂；所述第三压力测试仪安装于所述喉段上，与所述喉段的入口处的距离为40d～60d，用于测量该处的气相压力P₃；所述温度测量仪安装于所述输入管道上，用于测量所述收缩段的入口处的气固相温度T₁。

所述的收缩段的收缩角θ较佳地为3～25°，更佳地为3～10.5°。所述的扩张段的扩张角α较佳地为1～12°，更佳地为1～8°。所述的文丘里管的节流比d/D较佳地为0.3～0.8，更佳地为0.4～0.7。所述喉段的长度L_t与所述喉段的直径d之比L_t/d（以下简称长径比）较佳地为40～80。

所述输入管道和所述输出管道为本领域常规的用于输送气固相的管道。

较佳地，所述固相流量测量系统还包括一数据采集系统，所述数据采集系统还依次与一A/D转换卡（模数转换卡，用于将模拟信号转换成数字信号）和一计算机连接；所述第一压力测试仪包括一第一压力传感器；所述第二压力测试仪包括一第二压力传感器；所述第三压力测试仪包括一第三压力传感器；所述温度测量仪包括一温度传感器；所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第三压力传感器和所述温度传感器分别与所述数据采集系统连接，并将模拟信号输入至所述数据采集系统。