颗粒回料量对循环流化床下部压力脉动的影响.pdf

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1、石油和化工设备-44-论文广场2016年第19卷颗粒回料量对循环流化床下部压力脉动的影响刘威，詹潋潋，李明泽，王德武，赵斌，张少峰（河北工业大学化工学院，天津300130）[摘要]在一套循环流化床冷模实验装置上，考察了颗粒回料量对循环流化床提升管下部压力脉动特性的影响。结果表明，提升管下部瞬态压力呈现低频高幅、高频高幅与高频低幅的脉动特征；当提升管出口上方为零床层操作模式时，压力脉动主频在2Hz以下，脉动能量随着颗粒回料量的增加而增加；当提升管出口上方为有床层操作时，脉动主频主要为20~25Hz频段，脉动能量随着颗粒回料量的增加而降低。[关键词]循环流化床；提升管；压

2、力脉动；颗粒回料量循环流化床在石油、煤炭等能源化工领域得[1]到了较多的应用，颗粒依靠系统自身压力平衡在提升管与伴床回料管之间循环流动。对于整个循环流化床而言，通常提升管下部是气固接触和反应的主要区域，任何操作的波动都将在一定程度上引发气固接触效率与反应参数的波动。已有研究及应用表明，颗粒由回料管返回到循环流化床提升管下部时并不是连续的，而是呈现出一股一[2]股的非连续进料特征，颗粒回料的这种特征不仅会导致提升管内气固流动参数与瞬态压力的波[3]动，有时还会诱发装置出现振动等。因此，研究分析颗粒回料量对循环流化床下部压力脉动的影响，可为循环流化床的设计、操作调控与故障

3、分析提供一定的参考。1实验1.1实验装置及流程图1为循环流化床实验装置及流程示意图。装置主体主要由下部提升管与上部流化床段组成，串联处设莲蓬头式气固分布器。提升管下部为扩径段，直径为Φ110×7mm，高度为620mm，上部直径为Φ70×5mm，提升管总高4970mm；流化床层段直径为Φ300/400×10mm，总高为1900mm；回料口距扩径段底部300mm。颗粒沿提升管轴向由下向上运动，经莲蓬头式气固分布器进入1-风机；2-缓冲罐；3-流量计；4-提升管；5-回料管；上部流化床段，部分颗粒经回料管路返回到提升6，8-蝶阀；7-料仓；9-气固分布器；10-流化床段；管

4、下部，气体及夹带的少部分细颗粒进入旋风分11-布袋除尘器；12-旋风分离器；13-料腿图1循环流化床实验装置及流程示意图离器，分离下来的颗粒经料腿返回流化床段，由旋风分离器出来的气体再经布袋除尘器进一步除作者简介：刘威（1994—），男，黑龙江齐齐哈尔人，河北工尘后放空。业大学化工学院过程装备与控制工程系在读本科生。第8期刘威等颗粒回料量对循环流化床下部压力脉动的影响-45-1.2实验方法以常温空气为流化介质，CRP-1催化裂解催化3剂颗粒为固体介质，颗粒密度为1455kg/m，平均粒径为75μm。提升管表观气速Ug,r=2.95~7.86m/2s，颗粒回料量Gs,r

5、=32.65~84.59kg/m•s，上部流化床层高度Hb=0和0.25m。采集压力信号的传感器为北京传感星空公司生产的CGYL-204型平膜传感器，采样频率为100Hz，采样时间为25s，采样点距提升管扩径段底部的高度Z=0.55m。1.3分析方法压力脉动信号的标准偏差可以反映压力脉动的强度，将任意时刻的瞬态压力Pi分解为平均值与波动值之和，采样时间内N个数据样本的标图2循环流化床提升管下部瞬态压力脉动时间序列的分布准偏差为。约束阻力不同，有床层操作模式下，上部床层内颗粒物料会对下部提升管内气固流动形成明显的功率谱密度(PowerSpectralDensity，简称

6、约束作用，工业装置在两种操作模式下的工业运PSD)分析是研究压力脉动信号的有效方法，它反行状况也有一些差异，零床层操作模式下装置振映的是信号在频率域范围内的分布情况，以傅里动及系统内参数波动幅度较小，而有床层操作模叶变换为基础，将信号从时域范围转化到频率范式下装置振动及系统内参数波动幅度较大。结合围，可以进一步反映压力脉动信号各频率成分的图3中压力脉动标准偏差随颗粒回料量变化的差[4]幅值和能量分布。详细介绍见参考文献。异，说明两种操作模式下提升管内压力脉动的机2结果与讨论制不同。2.1循环流化床下部压力脉动时间序列的分布图2给出了循环流化床提升管下部Z=0.55m处

7、不同颗粒回料量下瞬态压力脉动时间序列的分布。由图2可以看出，提升管下部瞬态压力脉动呈现出低频高幅、高频高幅与高频低幅三种特征，并且随着颗粒回料量的增加，瞬态压力及其脉动幅值整体呈增大趋势。对比提升管出口上部流化床段在有无床层下的操作可见，当上部流化床段有床层(Hb=0.25m)时，在相同表观气速及颗粒回料量下，提升管下部瞬态压力脉动的幅值与频率更高，由此说明，提升管出口阻力增加将使提升管下部压力脉动增强。图3颗粒回料量对压力脉动标准偏差的影响2.2颗粒回料量对压力脉动标准偏差的影响在提升管出口上方床层内分别为零床层和有为了进一步探讨两种操作模式下压力