一种气固分选流化床内弱化气泡的方法及系统与流程

1.本发明涉及气固分选流化床选煤技术领域，尤其涉及一种气固分选流化床内弱化气泡的方法及系统。


背景技术：

2.气固流态化分选作为一种高效的煤炭干法分选技术，其在水资源的保护，减少环境污染方面有着极为显著的作用，尤其针对西北干旱/高寒地区的选煤作业具有明显的技术优势。随着其在选煤领域发挥了越来越重要的作用，气固流态化分选系统内部空间环境的复杂多变性也逐渐受到了广泛关注。
3.在实际分选过程中，床层中气泡的迁移是直接影响床层密度稳定性的一个关键因素，而传统的气固分选流化床床层空间密度受大气泡迁移运动的影响，其密度波动较大，不利于床层物料的松散、分层。一方面，大气泡上升过程中其尾部会形成尾涡，导致加重质颗粒返混现象加剧，同时，当气泡尺寸过大时，床层中气固接触效率降低；另一方面，当床层中气泡含量较低/气泡尺寸较小时，床层颗粒活性较低，这些都不利于床层的高效分选。而适当的微泡环境不仅有利于提高床层内颗粒活性，也有助于维持床层密度的稳定性，提高分选精度。
4.因此，现有技术中缺少一种气固分选流化床内弱化气泡的方法及系统。


技术实现要素：

5.鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种气固分选流化床内弱化气泡的方法及系统，用以解决现有气固分选流化床床层空间密度波动性大、煤炭分选效率低的问题。
6.一方面，本发明实施例提供了一种气固分选流化床内弱化气泡的方法，包括：
7.在线采集所述流化床床层内压力信号，根据所述压力信号匹配智能数据库中床层内气泡运动特征行为信息；
8.根据所述气泡运动特征行为信息调整所述流化床布风板不同区域的表观气速和调整所述流化床负压柱的负压大小的气泡弱化调整；
9.实时监测床层内气泡弱化调整后，床层内的压力变化信号，根据所述压力变化信号计算床层密度波动标准差值；
10.根据所述密度波动标准差值再次进行气泡弱化调整，保证流化床内密度波动标准差值维持在预设的密度波动标准差范围内。
11.进一步地，所述气泡弱化调整，包括：
12.根据所述气泡运动特征行为信息，控制布风板不同区域流量计电磁阀门，进行布风板表观气速的调整；
13.根据所述气泡运动特征行为信息，控制负压柱电磁阀门，进行负压柱的负压大小的调整。
14.进一步地，所述智能数据库的生成，包括以下步骤：
15.利用微差压传感器采集床层压力信号；利用高速动态摄像系统同步采集床层气泡图像信号；
16.根据所述气泡图像信号解析出气泡特征行为信息；所述气泡特征行为信息包括：气泡的速度、尺寸和数量分布，以及气泡的聚并破裂信息；
17.采用小波分析的方法对压力信号进行分解，得到压力信号在不同时域和频域中的压力变化特征信息；
18.将所述压力变化特征信息与气泡特征行为信息一一对应，得到气泡特征行为的变化与引起的床层压力信号变化对应的智能数据库。
19.进一步地，所述流化床布风板不同区域，包括：
20.按照所述流化床布风板最外圆环直径的0.8、0.6、0.4、0.2倍将布风区域划分为区域a、区域b、区域c、区域d和区域e；
21.每个所述布风区域互不连接，使用独立的流量计电磁阀门控制每个所述布风区域的气流来源；
22.相邻布风区域的布风大小交错排布。
23.进一步地，当所述气泡的尺寸、速度和数目均大于对应阈值，并伴随着聚并破裂运动行为时，增大区域a、区域c和区域e的流量计电磁阀门，调整对应区域表观气速至第一表观气速阈值范围，调小区域b和区域d的流量计电磁阀门，调整对应区域表观气速至第二表观气速阈值范围，任一相邻布风区域表观气速差值不低于第一表观气速差值；
24.当所述气泡的尺寸、速度和数目均小于对应阈值时，减小区域a、区域c和区域e的流量计电磁阀门，调整对应区域表观气速至第三表观气速阈值范围，增大区域b和区域d的流量计电磁阀门，调整对应区域表观气速至第四表观气速阈值范围，所述区域a、区域c和区域e的表观气速大于等于区域b和区域d的表观气速，任一相邻布风区域表观气速差值不高于第二表观气速差值。
25.进一步地，所述调整负压柱的负压大小，包括：
26.当所述气泡的尺寸、速度和数目均大于对应阈值时，调大所述负压柱电磁阀门，调大所述负压柱的负压至第一负压阈值范围；
27.当所述气泡的尺寸、速度和数目均小于对应阈值时，调小所述负压柱电磁阀门，调小所述负压柱的负压至第二负压阈值范围。
28.进一步地，对所述负压柱进行防渗漏处理，并安置于床层高度1/3处。
29.进一步地，通过多组微差压传感器在线实时检测床层内压力变化，计算得到流化床床层密度波动标准差值；
30.当所述密度波动标准差值大于密度波动标准差阈值时，进行气泡弱化调整。
31.另一方面，本发明实施例提供了一种气固分选流化床内弱化气泡的系统，包括：布风板、负压柱、微差压传感器和控制模块；
32.所述微差压传感器，用于采集床层内压力信号；
33.所述控制模块，用于根据所述压力信号匹配智能数据库中床层内气泡运动特征行为信息，并根据所述压力信号计算床层密度波动标准差值；根据所述气泡运动特征行为信息和密度波动标准差值调整流化床布风板不同区域的表观气速和流化床负压柱的负压大小。
34.进一步地，所述布风板不同区域按照所述流化床布风板最外圆环直径的0.8、0.6、0.4、0.2倍将布风区域划分为区域a、区域b、区域c、区域d和区域e；
35.每个所述布风区域互不连接，使用独立的流量计电磁阀门控制每个所述布风区域的气流来源；相邻布风区域的布风大小交错排布。
36.与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
37.1、本发明采用调整布风板不同区域间差流布风和调整负压柱负压剥离较大气泡的方式能有效弱化床层内气泡，降低其在床层中引起的空间密度波动；
38.2、利用计算机自动控制电磁阀门，实现了流化气体的在线自动调节，保证了床层内气泡相/微泡分布的均匀性，有效解决了床层中气泡难以精准调控的瓶颈；
39.3、适当的微泡环境不仅有利于提高床层内颗粒活性，也有助于维持床层密度的稳定性，提高分选精度；
40.4、本发明自动控制、智能化程度较高，节省人力、物力成本。
41.本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
42.附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
43.图1为本技术一个实施例所示的气固分选流化床内弱化气泡的方法的流程图；
44.图2为本技术一个实施例所示的布风板差流布风示意图；
45.图3为本技术一个实施例所示的负压柱吸附气泡过程图；
46.图4为本技术另一个实施例所示的气固分选流化床内弱化气泡的系统结构示意图。
具体实施方式
47.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
48.如图1所示，本发明的一个具体实施例，公开了一种气固分选流化床内弱化气泡的方法，包括：
49.s10、在线采集所述流化床床层内压力信号，根据所述压力信号匹配智能数据库中床层内气泡运动特征行为信息；
50.具体地，所述智能数据库的生成，包括以下步骤：
51.利用微差压传感器采集床层压力信号；利用高速动态摄像系统同步采集床层气泡图像信号；
52.根据所述气泡图像信号解析出气泡特征行为信息；所述气泡特征行为信息包括：气泡的速度、尺寸和数量分布，以及气泡的聚并破裂信息具体地，在同一流化床床层内，气泡在流化床底部发生聚并，待上升到流化床上部会发生破裂现象，然而，在同一流化床床层
内，同时伴随着气泡的聚并和破裂现象；更具体地，气泡特征行为信息还可以包括气泡的形状和气泡的迁移等特征行为信息，气泡的迁移随时随刻在发生；
53.采用小波分析的方法对压力信号进行分解，得到压力信号在不同时域和频域中的压力变化特征信息；
54.将所述压力变化特征信息与气泡特征行为信息一一对应，得到气泡特征行为的变化与引起的床层压力信号变化对应的智能数据库。
55.更具体地，得到的床层压力信号变化(响应压力信号)建立智能数据库，以便计算机根据压力信号判断出气泡运动行为特征信息。
56.由计算机控制模块根据实际压力信号自动快速精准调取智能数据库中有效信息数据，进而判断出床层内气泡运动特征行为信息，再通过在线网络控制布风板不同区域的流量计电磁阀门和控制负压柱电磁阀，进而达到调控气泡的目的。
57.s20、根据所述气泡运动特征行为信息调整所述流化床布风板不同区域的表观气速和调整所述流化床负压柱的负压大小的气泡弱化调整；
58.具体地，所述气泡弱化调整，包括：
59.根据所述气泡运动特征行为信息，控制布风板不同区域流量计电磁阀门，进行布风板表观气速的调整；
60.根据所述气泡运动特征行为信息，控制负压柱电磁阀门，进行负压柱的负压大小的调整。
61.具体地，如图2所示，所述流化床布风板不同区域，包括：按照所述流化床布风板最外圆环直径的0.8、0.6、0.4、0.2倍将布风区域划分为区域a、区域b、区域c、区域d和区域e；每个所述布风区域互不连接，使用独立的流量计电磁阀门控制每个所述布风区域的气流来源；相邻布风区域的布风大小交错排布，目的是对床层内气泡产生交错的压力冲击，便于气泡破裂，气流来源采用并联的方式，可以单独调节各个流量计的电磁阀门。
62.具体地，当所述气泡的尺寸、速度和数目均大于对应判断阈值，并伴随着聚并破裂运动行为时，增大区域a、区域c和区域e的流量计电磁阀门，调整对应区域表观气速至第一表观气速阈值范围，调小区域b和区域d的流量计电磁阀门，调整对应区域表观气速至第二表观气速阈值范围，任一相邻布风区域表观气速差值不低于第一表观气速差值；具体地，不同分选物对应不同的判断阈值、第一/二表观气速阈值范围和第一表观气速差值；
63.当所述气泡的尺寸、速度和数目均小于对应阈值时，减小区域a、区域c和区域e的流量计电磁阀门，调整对应区域表观气速至第三表观气速阈值范围，增大区域b和区域d的流量计电磁阀门，调整对应区域表观气速至第四表观气速阈值范围，所述区域a、区域c和区域e的气流量大于等于区域b和区域d的气流量，任一相邻布风区域表观气速差值不高于第二表观气速差值；具体地，不同分选物对应不同的判断阈值、第三/四表观气速阈值范围和第二表观气速差值；
64.具体地，通过调大或调小流量计电磁阀门，控制通过阀门的气流量，进而调整对应电磁阀门控制区域的气速，气速表达为：
[0065][0066]
u为对应区域的气速(m/s)；q为对应区域的气流量(m3/h)；s表示床层对应区域的
截面积(m2)。
[0067]
具体地，如图2所示，在布风板表面形成差流式布风效果，从削弱气泡方面完成气泡的弱化。
[0068]
具体地，所述调整负压柱的负压大小，包括：
[0069]
当所述气泡的尺寸、速度和数目均大于对应判断阈值时，调大所述负压柱电磁阀门，调大所述负压柱的负压至第一负压阈值范围；具体地，不同分选物对应不同的判断阈值和第一负压阈值范围；
[0070]
当所述气泡的尺寸、速度和数目均小于对应阈值时，调小所述负压柱电磁阀门，调小所述负压柱的负压至第二负压阈值范围；具体地，不同分选物对应不同的判断阈值和第二负压阈值范围。
[0071]
具体地，对所述负压柱进行防渗漏处理，避免负压柱运行时将周围加重质颗粒吸入柱体内；并将所述负压柱安置于床层高度1/3处，降低负压柱对床层内物料分层的影响。
[0072]
具体地，如图3所示，负压柱将附近的较大气泡通过牵引—碰触—吸收—剥离的过程，从气泡剥离方面完成弱化气泡。
[0073]
s30、实时监测床层内气泡弱化调整后，床层内的压力变化信号，根据所述压力变化信号计算床层密度波动标准差值；通过多组微差压传感器在线实时检测床层内压力变化，计算得到流化床床层密度波动标准差值；
[0074]
当削弱气泡和剥离气泡方面完成气泡弱化后，采用多组微差压传感器在线实时检测床层内压力变化；
[0075]
将压力信号经数据采集仪采集转化传输至计算机控制模块；根据所述压力变化信号转化处理得到气固分选流化床床层密度波动标准差值；密度波动标准差值s
ρ
，表达为：
[0076][0077][0078]
其中，s
ρ
为床层密度波动标准差值；ρ
i
为第i个测点对应的密度值；为床层内的平均密度；n为流化床内总测试点的数目；δp
i
为第i个测试点和第i
‑
1个测试点之间的压力变化信号；g为重力加速度；h为相邻两个测试点的高度差(任意相邻两个测试点高度相同)。
[0079]
s40、根据所述密度波动标准差值再次进行气泡弱化调整，保证流化床内密度波动维持在预设的密度波动标准差范围内。
[0080]
当所述密度波动标准差值大于密度波动标准差阈值时，进行气泡弱化调整；以便于达到符合要求的密度波动时维持整个系统的稳定。
[0081]
本技术另一实施例以具体实施例的方式对气固分选流化床内弱化气泡的方法进行描述。具体地，以40至80目石英砂加重质为例：
[0082]
1、调整所述流化床布风板不同区域的表观气速：
[0083]
(1)当气泡尺寸大于20mm、速度大于15cm/s和数目大于800个每平方米，并伴随着聚并破裂运动行为时，增大区域a、区域c和区域e的流量计电磁阀门至12～16m3/h，调小区域b和区域d流量计电磁阀门至8.5～12m3/h；相邻布风区域表观气速差值不低于7cm/s；
[0084]
(2)当气泡尺寸小于20mm、速度小于15cm/s和数目小于800个每平方米时，减小区
域a、区域c和区域e的流量计电磁阀门至11～13m3/h，增大区域b和区域d流量计电磁阀门至9.5～13m3/h；相邻布风区域表观气速差值不高于4.2cm/s；
[0085]
但区域a、区域c和区域e的气流量要大于等于区域b和区域d的表观气速；从而达到一种在布风板表面形成差流式布风效果，起到削弱气泡的作用，完成弱化气泡的第一阶段。
[0086]
2、调整所述流化床负压柱的负压大小：
[0087]
(1)当气泡尺寸大于20mm、速度大于15cm/s和数目大于800个每平方米时，调节负压柱电磁阀使其达到1～10千帕的负压，从而将床层中较大气泡吸收剥离；
[0088]
(2)气泡尺寸小于20mm、速度小于15cm/s和数目小于800个每平方米时，调小负压柱电磁阀使其低于1千帕的负压，甚至可暂时关闭负压柱；
[0089]
3、维持整个系统的稳定：
[0090]
(1)具体地，当密度波动标准差范围大于
±
0.1g/cm3时：
[0091]
调大区域a、区域c和区域e的气流量至12～16m3/h，调小区域b和区域d的气流量至8.5～12m3/h，相邻布风区域表观气速差值不低于7cm/s；
[0092]
调节负压柱使其达到1～10千帕的负压，从而将床层中较大气泡吸收剥离；
[0093]
(2)当密度波动标准差范围在
±
0.1g/cm3之间时：
[0094]
减小区域a、区域c和区域e的气流量至11～13m3/h，增大区域b和区域d的气流量至9.5～13m3/h，区域a、区域c和区域e的气流量要始终大于等于区域b和区域d气流量，相邻布风区域表观气速差值不高于4.2cm/s，
[0095]
控制负压柱使其低于1千帕的负压或可暂时关闭负压柱，以便于达到符合要求的密度波动时维持整个系统的稳定。
[0096]
参见图4，本技术另一实施例提供了气固分选流化床内弱化气泡的系统，包括：布风板、负压柱、微差压传感器10和控制模块20；
[0097]
更具体地，所述微差压传感器10，用于采集床层内压力信号；
[0098]
更具体地，所述控制模块20，用于根据所述压力信号匹配智能数据库中床层内气泡运动特征行为信息，并根据所述压力信号计算床层密度波动标准差值；根据所述气泡运动特征行为信息和密度波动标准差值调整流化床布风板不同区域的表观气速和流化床负压柱的负压大小。
[0099]
具体地，所述布风板不同区域按照所述流化床布风板最外圆环直径的0.8、0.6、0.4、0.2倍将布风区域划分为区域a、区域b、区域c、区域d和区域e；每个所述布风区域互不连接，使用独立的流量计电磁阀门控制每个所述布风区域的气流来源；相邻布风区域的布风大小交错排布。
[0100]
具体地，气固分选流化床内弱化气泡的系统，还包括：布风板流量计电磁阀门40、负压柱电磁阀门50、高速动态摄像系统30和智能数据库系统；
[0101]
具体地，微差压传感器10用于采集床层压力信号，高速动态摄像系统30用于同步采集床层气泡图像信号；
[0102]
更具体地，控制模块用于控制布风板不同区域布风板流量计电磁阀门40，进行布风板表观气速的调整；控制负压柱电磁阀门50，进行负压柱的负压大小的调整。
[0103]
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所
述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
[0104]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。