[发明专利]一种气固两相流中多个颗粒运行特性同步在线测量方法

说明书

一种气固两相流中多个颗粒轨迹同步在线测量方法，包括：步骤1：建立气固两相流在线测量系统；步骤2：在线示踪颗粒电子标签制作；步骤3：对示踪颗粒进行编码，制作多个在线示踪颗粒；步骤4：气固两相流试验台运行，将多个一定数量的示踪颗粒与床料均匀混合加入气固两相流冷态试验台系统中；步骤5：气固两相流中多个颗粒示踪轨迹同步高频读取；步骤6：多个颗粒高频读取器信号数据传输与处理，通过该数据实时获取各示踪颗粒在循环流化床系统所处的具体位置；步骤7：多颗粒轨迹监测。本发明实现了对于气固两相流循环流化床冷态试验台系统内多颗粒运动位置、轨迹、速度和停留时间等的运动特性参数实时在线测量。

技术领域

本发明属于能源清洁和高效利用领域，涉及气固两相流中多个颗粒轨迹同步在线测量方法，特别是循环流化床冷态试验系统中多颗粒轨迹的同步在线测量方法，适用于在线测量循环流化床冷态试验台内多颗粒位置、多颗粒运动轨迹和其运动特性。

背景技术

气固两相流系统、特别是气固两相循环流化床在催化裂化、煤燃烧、煤气化、化学链燃烧/气化等工业上有着广泛应用。循环流化床的科学研究、工程设计和工业应用中，都需要掌握不同操作参数下床内固体颗粒的运动规律。循环流化床颗粒运动规律的掌握，是认识气固反应器中气固间的化学反应、传热传质机理的关键，对流化床反应器设计、运行和结构参数都优化具有重要的意义。

循环流化床中固体颗粒运动的在线测量一直以来都是国际性难题，目前没有一种方法可以完全实现对流场无干扰、三维、实时、准确和安全测量。以往的循环流化床颗粒运动的测量方法包括示踪法、摄影图像测速法、激光测速法等等，其中示踪法较为常用，即在流化床内掺入一定数量具有特殊标记的示踪颗粒，然后通过仪器跟踪或捕获示踪颗粒的运动。过去几十年里，国内外研究者发明了热颗粒示踪、磷光颗粒示踪、染色颗粒示踪、磁性颗粒示踪和放射性颗粒示踪等测量颗粒运动的示踪方法，也有部分学者创造性地采用了电容层析成像(ETC)技术进行示踪。但这些示踪方法都存在一个关键问题：无法实时在线辨识各示踪颗粒，无法实现实时在线得到颗粒运动结果，仅能够反映反应器内的整体流动运动情况。

发明内容

本发明要克服现有技术的上述缺点，提出一种气固两相流系统中多个颗粒轨迹的在线测量方法。

本发明针对气固两相流中，特别是循环流化床冷态试验系统气固两相流中的固体颗粒的运动轨迹，提出一种可实时识别跟踪多个不同固体颗粒的在线测量方法。本发明结合气固两相流循环流化床冷态试验系统运行特点和射频识别技术，提出利用电子标签制作示踪颗粒，通过布置在循环流化床冷态试验系统各部位的射频天线、高频读取器对示踪颗粒进行读取并记录颗粒编码、读取时间以及读取器位置，通过数据处理，实现对于气固两相流循环流化床冷态试验系统内多颗粒运动特性参数包括位置、轨迹和速度等的实时在线监测。

本发明提出了一种气固两相流循环流化床冷态试验系统多颗粒轨迹的在线测量方法，其特征在于利用射频识别技术对系统内固体颗粒进行在线识别追踪。

气固两相流循环流化床冷态试验系统内固体颗粒运动特性的在线测量方法的步骤如下：

步骤1：建立气固两相流在线测量系统。搭建或确定气固两相流冷态试验系统台，在固体颗粒循环系统各主要部件外侧预定的测量位置设置射频天线和高频读取器，包括上升管(密相区、稀相区)、旋风分离器、固体颗粒下降管、返料机构、固体颗粒回送管等部件结构。各测点高频读取器与数据处理系统相连，通过数据处理系统对数据进行处理。

步骤2：制作在线示踪颗粒电子标签。电子标签是内部嵌加密控制逻辑和通讯逻辑电路的记录媒体。采用封装、粘贴以及镶嵌等方式将小型电子标签制作成可以在气固两相流试验系统内随床料自由运动的示踪颗粒，要求示踪颗粒能较好地类比床内气固颗粒的运动特性。制成的示踪颗粒电子标签信号良好。

步骤3：对示踪颗粒进行编码。作为示踪颗粒组成部分的电子标签具有存储多位数字编码的能力，通过预先利用读写设备将独立的数字编码赋予示踪颗粒，实现对各示踪颗粒的区分。